空心莲子草SOD基因家族鉴定和表达模式分析

超氧化物歧化酶(SOD)是一类保守的抗氧化酶,在植物生长发育和胁迫应答响应过程中发挥重要作用。目前,尚缺乏对空心莲子草SOD家族成员的系统认识。本研究通过生物信息学对空心莲子草SOD基因家族进行了系统的鉴定及分析,并对其理化性质、保守基序、基因结构、系统发育进化关系、miRNA靶向关系和表达模式等进行了分析。结果表明,在空心莲子草中共鉴定到43个ApSOD,其中22个属于Cu/ZnSOD亚家族,21个属于Fe/MnSOD亚家族;蛋白质特征分析表明,36个ApSOD蛋白为亲水蛋白,37个ApSOD蛋白为稳定蛋白;亚细胞定位预测发现,大部分Cu/ZnSOD定位在叶绿体或细胞质,大多数Fe/MnSOD定位在线粒体。保守结构域分析发现,同亚家族中的成员具有相似的保守基序与基因结构。miRNA靶向关系预测发现,17个空心莲子草miRNA通过切割或翻译抑制作用靶向14个ApSODs。表达模式分析发现,ApSODs在不同环境条件和组织中表达水平相对稳定。利用RT-qPCR分析了6个ApSODs在除草剂处理下的表达模式,结果表明,在噁草酮和氯氟吡氧乙酸胁迫下,6个ApSODs在药后7 d内显著上调表达;在乙羧氟草醚胁迫下,4个ApSODs随着处理时间的延长表达量呈先上升后下降再回升的趋势;在草甘膦胁迫下,6个ApSODs在7 d时显著上调表达;在异丙隆胁迫下,4个ApSODs在1 d时均显著下调表达。说明在除草剂胁迫下ApSODs表现出不同的表达模式。本研究对空心莲子草ApSOD家族成员进行系统鉴定和特征分析,并初步揭示了6个基因在除草剂胁迫下的表达特征,为进一步研究ApSODs在响应除草剂胁迫中的生物学功能奠定了基础。

互花米草入侵东滩盐沼对大型底栖无脊椎动物群落的影响

外来种互花米草 (Spartina alterniflora)已经成功入侵崇明东滩 ,正在大量取代潮间带的优势种海三棱草 (Scirpus mariqueter)。采用圆筒取样比较了大型底栖无脊椎动物 (不包含蟹类 )的密度、多样性和群落结构在这两种植物群落的变化差异。大型底栖无脊椎动物的密度在互花米草群落和海三棱草群落中分别为 3119个 /m2 和 345 9个 /m2 ,两者之间没有显著差异 ,但一些常见种的密度在两种植物群落中存在显著差异。从物种的相对多度看 ,两种植物群落中 ,大型底栖无脊椎动物的优势种都是堇拟沼螺 (Assimineaviolacea)和丝异须虫(Heteromastusfiliforms)。物种多样性分析表明 ,互花米草群落中 ,平均每一个圆筒取样中大型底栖无脊椎动物的物种丰富度、香农 -威纳指数、均匀度都显著低于海三棱草群落中 ,而优势度则相反。互花米草群落中 ,食碎屑者的数量百分比显著大于海三棱草群落中 ,食悬浮物者和食植者的数量百分比显著小于海三棱草群落中。这表明互花米草入侵东滩海三棱草群落 ,竞争取代土著植物后 ,显著降低了大型底栖无脊椎动物的物种多样性 ,同时显著改变了营养类群的结构。互花米草入侵所引起的植物群落高度、密度、盖度、生物量的变化可能是造成大型底栖无脊椎动物群落结构改变的主要原因。

城市湿地近自然景观评价体系构建与应用

健康的城市湿地具有维护生物多样性、调节气候、调蓄径流、净化水质等诸多生态服务功能,在城市湿地生态修复实践中,近自然湿地景观打造成为趋势,然而对湿地近自然景观还缺乏有效评价。本研究在湿地景观评价指标体系构建原则的基础上,运用层次分析法,构建了城市湿地近自然景观评价指标体系,并对荆州市三国公园的湿地景观进行评价,从而为城市湿地建设提供更好的指导。

梁子湖六种沉水植物种群数量和生物量周年动态

研究了梁子湖子湖之一满江湖的六种沉水植物种群数量和生物量在 1 997.3— 1 998.3的月动态。结果表明 :满江湖沉水植物群落中 ,优势种为黄丝草、金鱼藻和穗状狐尾藻 ;六种沉水植物种群最大密度、最大单位面积生物量出现的月份各不相同 ,但两者变化的趋势一致。黄丝草、穗状狐尾藻种群为增长型种群 ,金鱼藻、苦草、黑藻种群稳定发展 ,菹草种群有衰退的趋势。沉水植物群落的最大生物量达到 4676g/m2 (鲜重 ,1 0月 ) ,总水草的最大密度为 1 865枝 /m2 (1 1月 )。根据 1 997年 3— 1 2月植物生长期内的数据 ,拟合出了六种沉水植物和总水草的生长模型方程。

互花米草与海三棱藨草的生长特征和相对竞争能力

外来物种互花米草(Spartinaalterniflora)已对我国特有种海三棱藨草 (Scirpusmariqueter)发生了竞争取代。作者通过在长江口崇明东滩湿地取样和盆栽竞争实验,比较了二者的主要生长特征和种间相对竞争能力。结果表明:无论是先锋种群还是成熟种群,互花米草的高度、盖度、地上生物量、地下生物量和平均每花序种子数都显著大于海三棱藨草;海三棱藨草的密度和单位面积结实枝条数显著大于互花米草。两种植物成熟种群的单位面积种子产量和种子的萌发率没有显著差异。种内竞争和种间竞争显著降低了两种植物的平均每株产生的无性小株数、结实株数、地上生物量和地下球茎数(海三棱藨草产生球茎),互花米草的种间竞争能力 (相对邻里效应指数 )显著大于海三棱藨草。互花米草在生长上的优势可能导致其在种间竞争上的优势,从而使互花米草能够在海三棱藨草群落中成功入侵。

植物病害生防芽孢杆菌抗菌机制与遗传改良研究

芽孢杆菌是土壤和植物微生态的优势微生物种群,具有很强的抗逆能力和抗菌防病作用,许多性状优良的天然分离株已成功地应用于植物病害生物防治。芽孢杆菌抗菌防病机制包括竞争作用、拮抗作用和诱导植物抗病性。其中,核糖体合成的细菌素、几丁质酶和葡聚糖酶等抗菌蛋白以及次生代谢产生的抗生素与挥发性抗菌物质产生的拮抗作用是生防细菌最主要的抗菌机制。通过现代生物技术提高抗菌基因的表达水平和实现外源杀虫或抗菌基因的高效稳定共表达是增强生防芽孢杆菌抗菌活性和扩大防治对象的重要途径。基因组和蛋白组研究的迅猛发展必将极大地促进芽孢杆菌抗菌分子机制和抗菌基因工程研究的深入发展和广泛应用。

米草属植物入侵的生态后果及管理对策

生物入侵是全球变化的重要组成部分,可能对入侵地造成严重的经济和生态后果,所以评价外来种入侵的生态后果是入侵生态学研究的核心问题之一。本文以米草属(Spartina)植物为例,综述了其对入侵地区自然环境、生物种群、群落和生态系统的影响;结合国际上对米草属入侵种的管理策略,讨论了我国米草属植物管理中的一些重要问题。

杀虫防病基因工程枯草芽孢杆菌的构建

分别以枯草芽孢杆菌大肠杆菌穿梭质粒ｐＨＢ２０１和ｐＲＰ２２为载体，通过感受态转化方法，将ＢｔＨＤ１杀虫蛋白基因ｃｒｙ１Ａｃ导入了水稻纹枯病生防菌株枯草芽孢杆菌Ｂ９１６。工程菌株质粒酶切电泳分析、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ印迹分析和杀虫生物活性测定结果证实了ｃｒｙ１Ａｃ基因的导入及其在Ｂ９１６中的有效表达。抑菌测定证明工程菌株保持了原野生型菌株良好的抑菌活性。质粒稳定性分析表明以载体ｐＲＰ２２构建的工程菌株Ｂｓ２２４９具有良好的稳定性，而以载体ｐＢＨ２０１构建的工程菌株Ｂｓ２０１４则不稳定。此外，实验还证实Ｂｔ基因的导入与表达对Ｂ９１６的生长没有不良影响。

PCR-RFLP筛选DNA文库克隆Bt cry基因的研究

Bt菌株C0 0 2对水稻二化螟、甜菜夜蛾具有高毒力 ,PCR RFLP鉴定含有cry1Aa、cry2Ab、cry1Ca和未知杀虫蛋白基因cryX等 ,其中cry1Ca位于染色体DNA 6～ 9kb的EcoRI片段。染色体和质粒DNA分别经EcoRI完全酶切和Sau3AI部分酶切、电泳回收 6～ 9kb片段。E .coli Bt穿梭载体pHT315分别与目的DNA连接、转化大肠杆菌感受态细胞后获得了相应的DNA文库。约 5 0个转化子合为一个转化子池 ,采用PCR RFLP方法快速检测 ,分别从约 2 0 0 0质粒DNA文库转化子和 4 0 0个染色体文库转化子中筛选获得了cry1Aa、cry2Ab、cry1Ca和未知基因cryX的阳性克隆 ,相应命名为pHT 1Aa、pHT 1Ca、pHT 2Ab和pHT X。限制酶切分析表明 ,含有cry1Aa、cry1Ca和cry2Ab基因的克隆片段均含有相应基因的保守物理图谱。进一步将这些质粒分别导入Bt无晶体突变株CryB-,SDS PAGE分析表明 ,只有cry1Ca表达了约 130ku杀虫晶体蛋白。初步杀虫生测结果显示 ,cry1Ca对甜菜夜蛾具有高毒力 ,7d校正死亡率为 10 0 %。

苏云金芽孢杆菌沉默基因cry2Ab3在大肠杆菌中表达及杀虫活性研究

对苏云金芽孢杆菌C0 0 2菌株cry2Ab基因阳性克隆pHT3 1 5 2Ab进行亚克隆和序列测定 ,在CenBank注册后经国际Bt杀虫蛋白基因委员会正式命名为cry2Ab3。序列分析表明该基因含有芽孢杆菌特异的RBS序列 ,但没有功能性启动子 ,为沉默基因。根据大肠杆菌T7表达载体pET 2 1b克隆位点和cry2Ab3开放阅读框架 (ORF)两端序列 ,设计合成一对特异引物L2ab5和L2ab3 ,高保真PCR扩增获得cry2Ab3完整ORF ,经酶切、连接构建了重组表达质粒pET 2Ab3。表达质粒导入大肠杆菌BL2 1 (DE3 ) ,IPTG诱导后 ,SDS PAGE电泳证实了cry2Ab3的表达。生物测定显示诱导培养物对棉铃虫初孵幼虫和小菜蛾二龄幼虫具有杀虫活性 ,能明显抑制二化螟二龄幼虫生长 ,但对甜菜夜蛾和玉米螟没有明显活性。进一步提取Cry2Ab3蛋白 ,生测结果表明其对棉铃虫LC50 为 3 2 5 5 μg g。

荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)工程菌株田间残留和扩散的追踪检测

分别在北京和江苏省连云港市对携带Btcry基因的荧光假单胞菌工程菌进行了田间残留与扩散的追踪检测 .对越冬前后的试验地和保护地土壤样品进行抗生素抗性平板分离 ,能检测到极少量的具有与出发菌株相同抗性的荧光假单胞菌菌落 ,但没有发现工程菌株的残留与扩散 .对江苏试验地样品还进行了工程菌株质粒卡那霉素和壮观霉素抗性标记基因的抗性菌落分离 ,绝大多数样品中都能分离到包括荧光假单胞菌在内的抗性菌落 ,土样中菌密度n(cfu) =10 4 ～ 10 5g-1,但进行Btcry基因PCR -RFLP检测时没有从样品中得到特异扩增产物 .研究结果表明 :工程菌株抗性标记基因在自然界广泛存在 ,工程菌在株环境中没有残留和扩散 ,具有良好的生物安全性 .表 4参

梁子湖优势沉水植物冬季种子库的初步研究

初步研究了梁子湖６种优势沉水植物如黄丝草、金鱼藻、菹草、黑藻、苦草和穗状狐尾藻等在冬季的广义种子库（种子、芽苞、断枝等），包括它们的繁殖特性、种子库大小、结构及萌发时的衰减曲线等问题，主要结果为：（１）在梁子湖不同区域内，种子库大小不相同，满江湖、前江大湖、中湖和管理局网围内种子库分别为７１４．４粒／ｍ２、１０７．５粒／ｍ２、３３１．９粒／ｍ２和１５９．３粒／ｍ２。种子库的大小受到现实的种群数量、投鱼强度、人类干扰等因素的影响。（２）黄丝草、金鱼藻、菹草种群的种子库占有明显优势，全湖平均分别为 １９８．８粒／ｍ２、９１．７粒／ｍ２和２１．４粒／ｍ２。（３）每一种植物种群广义种子库的构成和比例具有差异，金鱼藻、菹草、苦草。黑藻四种植物种子库中，无性繁殖体占有主要的地位；黄丝草、穗状狐尾藻两种植物种子库中，种子占有很大的比例。上述六种植物均可用种子和无性繁殖体来产生幼苗，补充到种群中去。（４）种子库一般存在冬季休眠（菹草为夏眠），春季种子库萌发，尤其在３月和４月是种子库萌发的高峰期。

长江口崇明东滩土壤盐度和潮间带高程对外来种互花米草生长的影响

外来种互花米草(Spartinaalterniflora)已经在长江口定居和扩散。比较了不同土壤盐度对外来种互花米草和长江口土著种海三棱藨草(Scirpusmariqueter)幼苗生长的影响,并研究互花米草在崇明东滩潮间带不同高程的生长适应性。结果表明:当土壤盐度在0～3.2%范围,互花米草能够正常生长和繁殖,而当土壤盐度达到1.6%时,海三棱藨草(Scirpusmariqueter)趋于死亡。互花米草在东滩潮间带潜在分布高程的上下限要大于海三棱藨草,随着潮间带高程的降低,互花米草的生长和繁殖减弱。互花米草对不同土壤盐度和潮间带高程的良好适应性可能是其在长江口湿地成功入侵的机制之一。

模拟遮荫对互花米草和海三棱草种子萌发及幼苗生长的影响

通过绿色薄膜遮光模拟植被遮荫,研究了遮荫对外来种互花米草和土著种海三棱草种子萌发及幼苗生长的影响。结果发现:遮荫对互花米草种子萌发率没有影响,但显著降低了海三棱草种子的萌发率;在遮荫条件下,两种植物幼苗的高度显著增加,单株幼苗的茎叶干重和总干重显著降低,幼苗的1周相对生长率显著降低,其中海三棱草幼苗1周相对生长率降低的幅度明显大于互花米草。这表明,遮荫对海三棱草的幼苗更新和生长具有明显的抑制作用。互花米草群落对海三棱草的遮荫可能是其在长江口竞争取代海三棱草的一个重要机理。

光照强度对2种来源的空心莲子草生长的影响

研究了空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)匍匐茎片段(来源于水体)和宿根片段(来源于陆生环境)萌生苗在不同光照强度下的生长。主要结果为:2种来源的空心莲子草幼苗(陆生苗和水生苗)在相同的光照强度下(全光照、33%光照、9%光照),具有基本相同的生长格局,对光照强度的变化也具有相似的反应。随着光照强度的降低,甚至在9%光照时,空心莲子草的总分枝数、最长枝长、节间长度、叶片数没有显著差异,而空心莲子草的叶绿素相对含量显著降低,地上茎直径显著减小;在中等光照条件下(33%光照),其叶面积发生补偿性增大;就生物量的分配而言,随着光强的减弱,根生物量和总生物量显著减少,而茎、叶的生物量只有在光强极低的条件下(9%光照)才显著减少。这些结果表明,在不同的光照强度下,一方面空心莲子草的生长表现出一定程度的形态可塑性,另一方面,空心莲子草基本的空间生长格局特征具有相对稳定性,这种生长策略上的权衡可能是空心莲子草成功入侵的一个重要机制。

长喙毛茛泽泻的种群分布格局和群落内种间关联

长喙毛茛泽泻茶陵种群呈斑块分布，格局类型为聚集分布型，每个亚种群也呈聚集分布，但聚集强度不同。长喙毛茛泽泻与其几个主要伴生种的相关性经测定结果是：与莼菜及黄花狸藻之间的相关性不显著；与柳叶箬、双穗雀稗及石龙尾之间正相关显著；与疏勿蓼之间负相关显著，长喙毛茛泽泻种子近距离传播以及无性繁殖特性是造成其聚集分布的主要原因。柳叶箬、双穗雀稗和石龙尾对长喙毛茛泽泻具有极强的竞争作用。

空心莲子草宿根片断化程度及埋藏深度对其萌芽和幼苗生长的影响

[目的]为空心莲子草入侵的预防控制提供理论依据。[方法]通过控制试验,研究了空心莲子草宿根不同片断化程度以及不同土壤埋藏深度对宿根萌芽及幼苗生长的影响。[结果]宿根片断化程度越高,空心莲子草产生越多的萌芽来建立种群,而在宿根片断化程度低的情况下,则通过幼苗早期快速生长来建立种群。土壤埋藏深度对宿根萌芽具有显著影响,但是只要宿根能萌芽出土,并经过充分的生长期,土壤埋藏深度对宿根萌发苗的生长并没有显著影响。[结论]在宿根片断化下,通过萌芽和幼苗生长的权衡策略,有利于空心莲子草的入侵;在防除空心莲子草方面,控制其宿根萌芽出土是关键,覆土深埋可以控制空心莲子草的萌芽。

武汉市首义公园纪念性景观情感化设计表达研究

红色纪念性公园是具有精神内涵和历史意义的城市公共空间,承担着游览和纪念功能,其景观的情感化设计表达至关重要。武汉市首义公园是纪念辛亥革命的主题公园,从空间要素、植物要素、人文要素三方面,研究了首义公园纪念性景观情感化设计表达特点,对于进一步彰显首义公园纪念性景观价值,提升参观者情感体验具有重要意义。

空心莲子草无性繁殖体的大小及数量对其建群效应的影响

分别研究了不同大小的空心莲子草(Alternanthera philoxeroides(Mart.)Griseb.)地下茎片段(带1个节长度2cm、带2个节长度4cm、带3个节长度6cm)和肉质根片段(长度为0.2cm、1cm、3cm、5cm、7cm)在不同埋植密度(1根/盆、3根/盆、5根/盆、7根/盆、9根/盆)下的萌芽和幼苗生长。结果表明,随空心莲子草无性繁殖体(地下茎和肉质根)片段引入数量增加,每盆片段的萌芽数、幼苗的分枝茎节数以及植株的生物量显著增加;除0.2cm长的肉质根基本不能萌发外,随着无性繁殖体片段大小的增加,每盆片段的萌芽数和植株生物量显著增加;无性繁殖体片段的大小和数量交互作用对萌芽数和生物量具有显著的影响,对分枝茎节数无显著影响。这表明空心莲子草无性繁殖体片段越大、引入数量越多,其种群建立越易成功,入侵的风险就越大。

濒危植物长喙毛茛泽泻生物学特性观察

长喙毛茛泽泻为多年生水生莲座状草本植物，具有正常的有性生殖和无性繁殖．种子和无性繁殖体常靠近植株散布．种子苗存活率低，约３％～６％．内禀增长率高，为７．９１．