DNA条形码(DNA barcoding)已成为近5年来国际上生物多样性研究的热点, 即通过使用短的标准DNA片段, 对物种进行快速、准确的识别和鉴定。该技术在动物研究中已得到广泛的应用, 所采用的标准片段是线粒体COI基因中约650 bp长的一段。然而在植物中DNA条形码的研究进展相对缓慢, 目前尚处于对所提议的各片段比较和评价阶段, 还未获得一致的标准片段。由于植物中线粒体基因组进化速率较慢, 因此条形码片段主要在叶绿体基因组上进行选择, 被提议的编码基因片段主要有rpoB, rpoC1, matK, rbcL, UPA, 非编码区片段有trnH-psbA, atpF-atpH, psbK-psbI, 此外还有核基因ITS。已有的研究表明以上任何一个单片段都不足以区分所有植物物种, 因而不同的研究组相继提出了不同的片段组合方案, 目前被广泛讨论的组合主要有5种。本文综述了DNA条形码序列的优点、标准、工作流程、分析方法和存在的争议, 重点论述了植物条形码研究中被提议的各序列片段和组合的研究现状。

转基因水稻的研发和商品化应用将为提高我国水稻的生产力提供新的机遇, 并缓解我国的粮食安全问题。转基因水稻的大规模环境释放和商品化生产可能会带来一定的环境生物安全问题, 处理不好会影响转基因水稻的进一步研究和发展。通常所指的环境生物安全问题主要包括以下几个方面: (1)抗生物胁迫转基因对非靶标生物的影响及效应; (2)外源基因向非转基因作物和野生近缘种逃逸及其可能带来的生态后果; (3)转基因作物对农业生态系统、土壤微生物以及生物多样性的潜在影响; (4)抗生物胁迫转基因的长期使用导致靶标生物对转基因产生抗性等。为了安全有效和持续利用转基因生物技术及其产品, 有必要对转基因水稻的环境生物安全性进行科学评价。基于风险评价的原则, 本文对转基因水稻在我国商品化生产和大规模种植可能带来的环境生物安全问题进行了理性分析, 希望为我国转基因水稻商品化应用的决策和生物安全评价提供科学依据。

提出生物多样性分布格局的普适性理论和探索其内在形成机制一直是生态学家们研究的焦点之一。到目前为止, 已有很多假说被用来解释生物多样性分布规律, 但是这些假说的普适性均受到学者们的质疑。最新理论——代谢速率假说以能量相当法则和代谢分形分配网络模型为基础, 定量预测了个体及种群生态进化动态过程与群落生物多样性分布格局之间的关系, 以及物种丰富度和环境因子之间的关系。代谢速率假说解释了生物多样性的起源问题, 也回答了生物多样性如何维持的问题。该文重点综述了代谢生物多样性理论的发展及其相关研究进展。通过和其他假说比较、分析, 我们认为随着代谢理论假说的不断发展和完善, 代谢生物多样性理论将更具有普适性。同时我们也提出了进一步完善该假说需要解决的一些科学问题。

榕属(Ficus)是有花植物中最大的木本属, 全世界有750多种。榕树及其传粉榕小蜂形成的种类专一的互惠共生系统, 长期以来被作为研究共生系统比较生物学和协同进化的模式材料。虽然从20世纪90年代才开始对榕树—榕小蜂体系开展分子系统发育研究, 但由于这个体系的特殊性和分子技术的快速发展, 越来越多的学者开始利用分子学手段来研究榕—蜂共生系统的一系列生物学问题。本文总结了近年来对榕树及其传粉榕小蜂开展的系统发育及协同进化方面的研究, 并分析了中国此方面的研究现状, 对未来的研究趋势和前景进行了展望。

生态学模式和生态学过程都具有尺度效应, 研究取样尺度与物种多样性之间的关系, 探索物种多样性空间分布的内在机制有助于更好地理解植物群落结构及其组织方式。作者研究了鼎湖山季风常绿阔叶林20 ha样地中Simpson指数、Shannon-Weiner指数和Pielou均匀度指数在空间上的分布特征及其与取样尺度的关系, 并采用方差和变异系数描述它们的空间变异特征。结果表明, 这3种指数均表现出较强的区域性分布特征, 且这种区域性特征与取样尺度有关。它们的方差随尺度的增加都表现出单峰分布的特征, 在80 m×100 m尺度上达到最大值; 而变异系数则随尺度的增加而减小, 其中Shannon-Weiner指数和Pielou均匀度指数在<20 m×25 m尺度上, 其变异系数急剧减小, 之后则较为平缓。本研究结果表明在分析鼎湖山季风常绿阔叶林20 ha样地物种多样性时应考虑尺度效应和取样区域。

互花米草(Spartina alterniflora)于20世纪70年代被引入中国, 目前已在东部沿海盐沼湿地中广泛分布, 成为海岸带盐沼中危害严重的入侵植物之一。为了研究互花米草在中国入侵区中的适应机制,揭示遗传分化和表型可塑性在该物种成功入侵中的作用,本研究沿纬度梯度在南起广东(22°N)、北至天津(39°N)的沿海样带上采集了10个种群的样本, 通过同质园实验比较了不同纬度来源的种群在生活史和生长特征方面是否存在遗传分化, 并平行设置高低两个水位处理以比较互花米草对水位变化(不同高程生境条件)的可塑性反应。结果表明, 在所研究的互花米草17个性状中有12个存在显著的种群间差异。其中, 平均开花日期和相对生长率(植株高度)表现出显著的纬度梯度变异: 随着纬度的升高, 开花时间提前,相对生长速率(植株高度)趋于增加。同时17个性状中有9个在不同水位处理之间存在显著差异。这些结果表明, 遗传分化可能是互花米草能够快速占据广阔分布区的重要原因之一, 而表型可塑性可能对互花米草在小尺度上占据不同高程环境的过程有重要作用。

物种多样性分布格局的研究对于生物多样性的保护具有重要意义。为了解中国种子植物物种多样性的空间分布格局, 本研究利用大尺度的物种分布数据, 结合GIS和统计分析方法, 探讨了中国种子植物物种多样性的大尺度分布格局及其与气候的关系。结果表明, 中国种子植物的物种丰富度和物种密度存在较大的空间变异。从南到北, 物种密度呈显著递减趋势, 而物种丰富度的递减趋势不够明显。面积、年平均温度、年平均降水量和无霜期对物种丰富度、物种密度分布格局均无显著影响。温度年较差、最冷月均温、年平均温度和年平均降水量的空间分异对物种丰富度的分布格局均有显著影响; 温度年较差、最冷月均温和单位面积的年平均温度、年平均降水量的空间分异均显著影响物种密度的分布格局。温度年较差在一定程度上决定了物种丰富度与物种密度的总体分布格局, 而年平均温度以及单位面积的年平均温度空间分异对上述格局的解释率则相对较低。在大尺度的物种多样性格局及其气候解释的相关研究中, 气候因子的空间变异和季节性分异相对表示气候总体水平的年平均温度和年平均降水量而言, 可能更值得关注。

一些兰科植物常常利用多种多样的欺骗性传粉机制吸引传粉者, 唇瓣上的附属物就是其中之一。黄色被认为对昆虫具有吸引作用。在广西雅长兰科植物自治区级保护区内秋季开花的足茎毛兰(Eria coronaria)唇瓣上具有鲜明的黄色斑块, 这种花部信号很可能与吸引昆虫有关系。为验证这一假设, 我们在广西雅长保护区内对足茎毛兰的传粉过程进行了观察。研究发现, 足茎毛兰的唯一传粉者是中华蜜蜂(Apis cerana cerana)。与足茎毛兰同在秋季开花的植物主要有光叶海桐(Pittosporum glabratum)。光叶海桐的花中有丰富的花蜜和花粉, 吸引大量中华蜜蜂访问。足茎毛兰虽然不为中华蜜蜂提供任何报酬, 但其唇瓣上的黄色斑块的颜色和形态大小与光叶海桐的黄色花相似。根据中华蜜蜂在足茎毛兰和光叶海桐花上的活动情况, 我们认为足茎毛兰唇瓣上鲜明的黄色斑块对中华蜜蜂有吸引作用。中华蜜蜂访花时, 通常降落在唇瓣的黄色斑块上, 调整身体姿势后进入花内, 在退出的过程中将花粉块带出或将所携带的花粉块授到柱头上, 而药帽留在原来的位置。足茎毛兰的花部构造, 特别是药帽的形状与中华蜜蜂的形态以及在花上的行为十分吻合, 因此中华蜜蜂的传粉效率较高。人工授粉实验表明足茎毛兰需要依赖传粉者才能完成传粉过程。足茎毛兰在研究样地的自然结实率为20.72%, 接近于食源欺骗性传粉兰科植物的平均结实率(20.7%)。

为了从数量上分析新疆野扁桃(Amygdalus ledebouriana)天然居群表型性状在居群间和居群内的变异, 我们于2007年对分布在新疆的5个野扁桃天然居群的8个表型性状进行了测量和比较分析。结果表明: 新疆野扁桃表型性状在居群间和居群内均存在着较丰富的差异, 居群内的变异大于居群间的变异, 居群间的分化相对较小; 利用居群间欧氏距离进行UPGMA聚类分析表明, 5个天然居群可以划分为3类, 表型性状的欧式遗传距离与地理距离相关不显著。主成分综合分析结果显示: 新梢长宽比、叶片长宽比、果核千粒重、果核长宽比及花冠直径等5个表型性状指标是反映新疆野扁桃表型差异的主要因素。

为了揭示我国家兔资源的遗传现状, 本文从30个微卫星位点中筛选出10个位点, 对22个家兔品种(系)的遗传变异进行了分析。结果表明: 22个家兔品种(系)在10个微卫星座位上的平均有效等位基因数为3.0-4.6; 平均多态信息含量在0.4997-0.7009之间, 多为高度多态, 说明家兔有丰富的遗传多样性。各品种之间的遗传距离(D_S)较近, 在0.0087-1.2712之间, 其中以美系獭兔和德系獭兔间距离最近, 为0.0087。德国大白兔与长毛兔之间距离最远, 为1.2712。根据遗传距离做聚类图, 可以看出中国22个家兔品种被分为三大类: 吉戎-Ⅰ系和吉戎-Ⅱ系成一类, 塞北兔、哈白兔聚为一类, 其他品种聚为一大类。该研究结果将为中国家兔品种的保护和利用提供重要的科学依据。

造礁石珊瑚共生藻的系统分类研究对于理解珊瑚礁生态系统对全球变化的响应具有十分重要的意义。本研究利用PCR技术扩增核糖体基因大亚基片段以及限制性片段长度多态性(RFLP)的方法, 对海南三亚鹿回头岸礁的8科14属22种造礁石珊瑚的共生藻组成进行了研究。结果表明鹿回头岸礁造礁石珊瑚共生藻以C系群为优势系群, 偶尔发现D系群与鹿角杯形珊瑚(Pocilolpora damicornis)和黄癣蜂巢珊瑚(Favia favus)共生; 另外丑鹿角珊瑚(Acropora horrida)和丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)可以同时与C系群和D系群共生。共生多型性的发现暗示珊瑚与共生藻的共生关系具有灵活性。研究结果同样显示共生藻的核糖体基因大片段的DNA多态性偏低。未来应该结合其他的分子标记对鹿回头岸礁造礁石珊瑚共生藻的DNA多态性进行更深入的研究。

雪峰乌骨鸡是具有独特遗传特性的优质肉药兼用地方家禽品种。为了评价雪峰乌骨鸡现有品种资源的遗传背景、群体遗传结构等, 提出合理的保种方法和措施, 本研究筛选了家鸡基因组23条染色体上的23个微卫星标记, 对采自湖南怀化的50只纯种乌骨鸡个体进行了多态性检测。结果表明: 23个微卫星座位共检测到79个等位基因, 所有座位都呈现出多态性, 每个座位的等位基因数在2-6个之间, 平均为3.435个。群体表现出较高的平均杂合度和平均多态信息含量, 分别为0.6285和0.5496, 说明雪峰乌骨鸡自然群体具有较丰富的遗传多样性。研究结果将为雪峰乌骨鸡种的保护和利用提供重要的理论依据。

对我国特有树种巴山冷杉(Abies fargesii)的球果长、球果宽、球果重量、单果出种量等球果特征和种子长、种子宽、种子厚和种子重等种子特性进行了分析,通过发芽实验测定了种子萌发能力。结果表明, 巴山冷杉球果平均长5.37±0.75 cm, 球果宽3.01±0.32 cm, 球果重量18.93±6.06 g,单果出种量59-567粒,种子长1.08-8.68 mm, 种子宽1.16-6.42 mm, 种子厚0.66-3.48 mm, 千粒重7.30 g。各项球果特征指标和种子特征指标在种群内和种群间均存在显著差异,单果出种量在不同种群的频数分布格局不同。不同母树的种子发芽率和发芽势不等, 且萌发速率也不相同。巴山冷杉种子败育率高,参试种子的空粒率75.79%。

气候变化、生物多样性及生物资源等方面的热点研究越来越多地涉及到水生生物, 《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)也日益关注水生野生动物的贸易管理问题。自CITES第九届缔约国大会以来, CITES附录物种的讨论中越来越多地出现水生生物种类, 有关的管理机制正在不断完善之中。中国是水生生物的利用大国, CITES对水生生物贸易的管理将会对我国产生深远影响。本文对CITES中水生生物的管理情况进行了回顾, 同时结合公约第十四届缔约国大会的最新信息, 分析了目前的热点问题, 探讨了其对我国水生生物管理的影响。分析结果表明, CITES对水生生物的管理正在不断扩展, 力度不断增强, CITES正趋于参与商业开发水生物种的管理。有鉴于此, 建议加强水生生物资源利用及管理方面的基础性研究, 为资源保护、可持续利用及国家制订公约履约策略提供依据。

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