干旱区植物种质资源保育及伊犁-吐鲁番国家植物园建设构想

【意义】伊犁-吐鲁番国家植物园是中国唯一一个处于温带大陆气候的植物园,具有独特的地域和生物多样性特点,是干旱区荒漠植物收集、引种、保育的宝库。干旱区内独特且丰富的抗逆生物种质资源,是国民经济可持续发展的重要资源,也是联合国《生物多样性公约》生物多样性保育的重点区域。广泛收集保育干旱区野生植物种质资源并进行有效迁地保育,对保障全球生物资源安全有重要意义。【分析】国家植物园体系在考虑国家重大战略、主要气候类型与典型植被区划特点、生物多样性热点地区、服务经济社会发展需要等因素后,依据国家代表性、保护系统性、社会公益性、管理可行性等准入条件,将伊犁-吐鲁番国家植物园纳入国家植物园体系布局。因此,按照国家植物园体系的主要建设任务,整合中国科学院新疆生态与地理研究所在新疆已建的伊犁植物园及吐鲁番沙漠植物园,建设伊犁-吐鲁番国家植物园,是构建干旱区植物迁地保育体系的必然要求。【展望】伊犁-吐鲁番国家植物园旨在构建干旱区植物迁地保育体系,建设集生态保护、物种保育、科学研究、开发利用、实验示范、科普教育和旅游观光为一体的世界最大的综合性干旱区植物园。为实现中国生物多样性保护目标和建设美丽中国奠定基础,并为中国“一带一路”倡议实施提供科技支撑及中国方案。

DDW1型闪电定位仪数据质量分析评估

文章分析了DDW1型闪电定位仪的探测原理,通过分析江苏省DDW1型闪电定位仪试运行期间的雷电数据,并对比DDW1型与ADTD型闪电定位仪的雷电探测类别与数量。结果表明:除个别站点因网络问题导致传输数据到报率略低外,其余站点数据到报率均达到99%;与ADTD型闪电定位仪相比,DDW1型闪电定位仪灵敏度更高,所探测到的正闪数量是ADTD型闪电定位仪的5.8倍,负闪数量二者相差不大,DDW1型闪电定位仪正闪与负闪比为1∶1.8。研究结果为DDW1型闪电定位仪的推广应用奠定基础。

18份国外棉花种质黄萎病抗性鉴定与筛选

【目的】鉴定与筛选18份国外棉花种质黄萎病抗性、农艺性状,为丰富新疆棉花资源库提供黄萎病抗性资源。【方法】2018、2019年调查棉花农艺性状、黄萎病发病,检测吐絮期测产、取样考种、纤维品质。对主要农艺性状进行方差、各指标相关性、病情指数聚类分析。【结果】18份国外种质均为中早熟性类型;均为中等株高;果枝始节差异不显著,黄萎病高抗株系占5.55%,抗病占27.77%,耐病占44.44%,感病占22.22%;病情指数除了与有效果枝、马克隆值呈正相关,与其余指标呈负相关。病情指数聚类为抗、耐、感病三类,其中,4号为高抗材料。【结论】抗病材料6份分别为2、4、6、9、11、16号,耐病材料8份分别为1、3、5、7、8、12、14、15号,感病材料4份分别为10、13、17、18号;籽棉产量较高材料5份分别为3、4、9、11、15号,纤维品质较优材料3份分别为1、9、11号;筛选出2份抗病高产优质种质资源为9号和11号。

陆地棉种质黄萎病抗性生理鉴定分析

【目的】研究陆地棉种质黄萎病抗性及生理鉴定,为棉花黄萎病抗性品种选育提供数据支持。【方法】以10份国外棉花种质(Gossypium hirsutum)为材料对室内盆栽棉花接种大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb),菌液浓度为107 CFU/mL,接菌14 d后,观察并记录表型发病情况;采用荧光定量PCR检测叶片的菌含量;测定棉花叶片的木质素、过氧化氢(H_(2)O_(2))、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、丙二醛(MDA)和脯氨酸(PRO)等生理生化指标,结合相关性、主成分、隶属函数和聚类分析等方法,综合评价棉花的5个生理指标抗性。【结果】03804、A-6、04841和05189发病较轻;03804和A-6病菌DNA含量最少;在病菌侵染过程中,这些品种对PAL、PRO、木质素等的依赖程度不同,呈现出品种间差异;当棉花受到V.dahliae侵染后,MDA与H_(2)O_(2)呈极显著正相关,与PAL和PRO呈极显著负相关;五项抗病指标通过简化得到2个主成分,贡献率分别为64.951%,20.386%;10份材料根据棉花抗病综合指标可划分为1份抗病(03804)、5份耐病(05160、A-6、A-688、A-91、A-924)和4份易感病(04219、04841、A-1139、05189)材料。【结论】筛选出1份抗病、5份耐病和4份易感病的陆地棉种质。

植物耐干机制研究进展

干旱已成为制约我国农业发展的关键环境因素之一。植物因固着生长,当外界水分因子变化时不能主动逃避胁迫,只能依赖自身机制来抵御外界胁迫,因此,植物的耐干性研究显得十分迫切。本文对前人有关植物耐干研究的工作进行了综述,重点阐明了耐干植物的分类、耐干植物在失水再复水期间形态结构、生理及分子水平上的响应机制,以期为挖掘耐干植物耐干基因、创制耐干种质资源和培育耐干新品种提供新思路。

丁香假单胞菌在3种苔藓中的致病性研究

【目的】探究细菌性病原菌丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)对2种荒漠耐干苔藓以及1种模式苔藓的致病性,为苔藓—病原菌互作模式的构建提供参考,并为抗病基因的筛选提供思路。【方法】选用2种荒漠耐干苔藓——齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)和银叶真藓(Bryum argenteum)以及1种苔藓模式种——小立碗藓(Physcomitrella patens),通过形态学观察和植物抗病指标检测分析丁香假单胞菌在3种苔藓中的致病性以及3种苔藓的响应。【结果】丁香假单胞菌侵染苔藓后,随着接种时间的增加,苔藓细胞死亡量增加,死亡细胞多集中在病害发生区域。过氧化氢(H2O_(2))和超氧阴离子原位染色结果表明:丁香假单胞菌入侵会造成3种苔藓发生免疫反应,且随着接种时间的增加,H2O_(2)和超氧阴离子产生量增多,并以发生病斑及萎蔫植株中的含量最高。荧光定量PCR结果表明:3种苔藓体内的丁香假单胞菌病原菌数量与接种时间呈正相关。【结论】供试的3种苔藓可被丁香假单胞菌成功侵染,表现为出现细菌性病斑、茎秆褐化以及发生褪绿现象。研究结果为后续进一步探讨极端干燥环境下植物—病原菌的互作机制提供了参考。

基于形态结构的新疆干旱地区真藓(Bryum argenteum)环境适应性研究

真藓为极端恶劣环境的开拓者和主要先锋植物,同时也是世界的广布种。通过对新疆不同干旱类型:半干旱区(居群A:P1—P6)、干旱区(居群B:P7—P9)、极端干旱区(居群C:P10—P17)的17个居群真藓的外部形态与解剖结构的对比研究,探索真藓植物外部形态和内部结构对不同干旱环境的适应性,以期为干旱区野生植物资源的合理利用与保护及生态植被恢复提供理论依据。结果显示:新疆不同居群真藓的株高、叶片的长和宽、毛尖长、植株横切面直径、叶细胞长和宽等指标存在显著性差异(P<0.05);随着干旱强度的增加,居群A<居群B<居群C的个体株高降低,叶片毛尖增长,叶面积减小,属于极端干旱地区种群C的叶面积变异系数最大;另外,通过研究形态解剖结构数据统计分析后发现,叶面积(0.3478)、株高(0.2957)、毛尖长度(0.2349)的变异系数依次降低,进一步说明真藓叶片对外界环境的变化反应最为敏感。据此推测真藓的个体外部结构和解剖结构具有很强的可塑性,且该特性是真藓适应各种环境的重要生存策略。

刚毛柽柳群落特征及其生态、生理适应性

对新疆境内柽柳属植物的分布与群落类型进行了研究,结果表明:①刚毛柽柳喜盐、耐水湿,多分布在河流两岸、湖沼边缘等地下水位较高、盐分较重的地区,并形成以其为建群种的盐漠;②群落植物组成贫乏,以古地中海退却过程中发展起来的地中海至中亚成分为主,多为旱生植物或盐地植物;③在前人工作基础之上,根据群落种类组成与生境相结合的分析结果,将刚毛柽柳群落划分为3大群丛组;④刚毛柽柳对盐碱生境的适应是由于体内具有某些生理调节功能,如通过积累渗透调节物质Pro、调控离子通道、调节细胞膜透性、降低水势等多种途径来抵抗水分胁迫,通过根部拒盐、体内耐盐及泌盐腺泌盐来达到耐盐碱的目的;⑤刚毛柽柳盐漠属于比较脆弱的生态系统,仅具有相对稳定性,要加以保护。

柽柳属植物抗旱性能研究及其应用潜力评价

柽柳属植物普遍具抗旱性能,以沙生柽柳为最强。作者从生物生态学特性、水分生理状况及抗水分胁迫的生理机制3方面系统地探讨了柽柳属植物抗旱机制。柽柳叶、营养枝及根、茎的解剖结构均表明,柽柳已形成了一系列适应于干旱环境的旱性器官。柽柳抗旱性能越强,则水势越低,持水力越强。当缓慢水分胁迫时,柽柳体内有脯氨酸、可溶性糖、K+、Na+的主动积累,共同参与渗透调节。对柽柳抗旱性能的应用潜力进行了评价,指出柽柳是优良防风固沙树种,其柽柳包的"年轮"对揭示当时的生态环境及荒漠环境演变有一定的指示作用。仅分布于流沙地区的沙生柽柳可作为沙漠中的"水源标记"。柽柳具优良的抗逆基因,通过基因工程克隆柽柳抗逆基因并转移到作物和牧草中,必将在维护生态安全、改造生态环境的同时,获得显著的经济效益。

用核糖体DNA的ITS序列探讨中国柽柳科植物系统分类中的几个问题

采用 PCR直接测序的方法对中国柽柳科 3属 1 0种代表植物的 ITS序列进行了比较研究 ,结果表明 ,属内片段长度、GC含量和位点变异量上均比较一致 ;ITS- 1长度为 2 4 9～2 69,ITS- 2长度为 2 2 4～ 2 53,GC含量 46%～ 63% ,信息位点占总位点的 30 %。运用 PAUP软件分析得到单个最简约树 ,总步长为 395步 ,一致性指数 CI=0 .91 6,保持性指数 RI=0 .886。柽柳属的 6个类群具 1 0 0 %的强支持率聚为一类 ,其中 ,Tamarix elongata和 T.gracilis,T.karelinii和 T.hispida两两结合在一起 ,并分别得到 56%和 83%的 bootstrap支持。前者先和 T.arceuthoides结合 ,而后再与 T.karelinii- T.hispida分支结合。柽柳属 6个类群间的系统学关系与形态学及孢粉学证据相吻合。水柏枝属的 Myricaria laxiflora与 Myricariabracteata也具强的支持率 ( 1 0 0 % )而聚在一起。两大分支之间通过秀丽水柏枝 Myricariaelegans联系。秀丽水柏枝是源于柽柳属与水柏枝属两属的杂交后代 ,但遗传了更多柽柳属的特性。此外 ,探讨了 ITS序列在柽柳科系统学研究中的广阔应用前景。

准噶尔无叶豆的地理分布、群落学特征及生物生态学特性

准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum(Litv.)Vass.)是国家级保护植物。对该植物地理分布、群落特征及生物生态学特性进行的研究表明:①准噶尔无叶豆分布区和生态幅狭窄,在我国仅斑块状分布于新疆古尔班通古特沙漠腹地局部地段及沙漠东南缘的部分流动沙地上;②群落中包含植物14科33属37种,可划分为7个地理区系成分,其中,温带分布型属占75.76%。依据群落组成及外貌,划分为5个群丛,主要特点为:不表现为显著的景观植被,且小面积出现;结构简单,层次单调,植物组成均系适沙和耐沙的种类;整个群落以先锋性为特征。此外,群落不稳定,有逐步被其他类型的、相对稳定的群落所替代的趋势,具有时空分布的"暂时性";③具有"花多果少"的果实产量格局,2005年结实率为(15.36±2.16)%。呈"水泡状"或"干瘪状"的种子比率达(16.2±2.31)%,虫蛀率达(16.92±2.69)%;④种子向幼苗转化率低。依靠超强的水平根茎克隆能力来扩展种群空间。经综合分析,认为准噶尔无叶豆对生境高度专一,人为干扰破坏所带来的生境丧失将使该种受胁状态加剧。对该物种进行保护首先应加强现有生境的就地保护,减少人为破坏;其次,积极开展迁地保护生物学研究,建立苗圃,营造人工种群。

国产柽柳科3属6种植物营养枝的解剖观察

对国产柽柳科3属6种植物(琵琶柴、沙生柽柳、山川柽柳、多枝柽柳、刚毛柽柳、疏花水柏枝)营养枝解剖结构的比较研究表明:其当年生营养枝在表皮是否具毛、皮层细胞的形态结构、维管束排列方式、形成层的发生、髓部面积及内含物等性状上存在差异,并根据这些差异列出了分属检索表。所选6种植物生态型各不相同,其中琵琶柴为地带性超旱生小半灌木,柽柳为非地带性的潜水性旱、中生灌木,疏花水柏枝为湿、中生灌木。通过比较这6种植物的解剖结构,发现随着生境由湿生向旱生变化,营养技解剖结构也发生了相应的变化,并与生境形成了良好的适应。

柽柳泌盐腺结构、功能及分泌机制研究进展

柽柳属中多数种是典型的泌盐性盐生植物,泌盐腺在调节体内离子平衡,维持渗透压稳定,提高植物的耐盐性等方面发挥重要作用。系统总结了柽柳泌盐腺研究成果,对泌盐腺的结构、功能及泌盐机制进行了论述。

国产柽柳属16种植物当年生小枝比较解剖及其生态意义

对国产柽柳属 (TamarixL .) 1 6种植物的比较研究表明 :其当年生小枝在表皮是否具毛、皮层细胞的形态结构、维管束排列方式、髓部所占面积大小及内含物等结构性状上存在种间差异。根据这些差异及SPSS软件分析 ,并结合分布生境 ,将国产柽柳属植物分为三大类。类型Ⅰ当年生小枝的表皮不具毛或乳状突 ,皮层外侧细胞具叶绿体 ,髓仅占总面积的1 6～ 1 3弱 ,多分布在风沙土生境 (多花柽柳及白花柽柳除外 )属强度抗旱型种类 ;类型Ⅱ当年生小枝的表皮不具毛及乳状突 ,皮层外侧细胞不具叶绿体 ,髓占总面积 1 3～ 1 2弱 ,多分布在沙砾质土或轻度盐渍化土生境 (甘肃柽柳除外 ) ,属中度抗旱、耐盐碱型种类 ;类型Ⅲ当年生小枝的表皮具毛或乳状突 ,皮层外侧细胞不具叶绿体 ,细胞排列致密 ,髓仅占总面积的 1 6～ 1 3弱 ,多分布在强盐渍化土生境 ,属强度耐盐型种类。对国产柽柳属所有种类当年生小枝结构的生态适应性进行了分析 ,认为不同生态类型植物的当年生小枝已形成了与特定生境相适应的解剖结构。

柽柳科柽柳属的植物地理研究

柽柳属是典型的旧世界温带分布属。对柽柳属 3组 6 8种的分布进行了分析 ,发现本属 3个频度分布中心依次为伊朗 -吐兰区的西亚亚区 (30种 3组 ,其中特有种 13种 ) ,中亚亚区 (2 0种 2组 ,其中特有种 6种 )和地中海区 (12种 3组 ,其中特有种 6种 )。由于伊朗-吐兰地区的西亚亚区存在本属最多的组与种、特有种多且可以见到柽柳属系统发育系列 ,因而认为该亚区是现存本属植物的现代分布中心和分化中心。地中海地区包含的组、种数仅次于伊朗 -吐兰区 ,并且特有种为 6种 ,带有新特有种的性质 ,全是系统发育上相对年轻、进步的类型 ,被认为是本属的一个次级分布中心 ,另一个次级分布中心在中亚亚区 ,尤其是中国西北干旱地区。根据柽柳属植物的现代地理分布、化石资料及地质历史资料 ,推测柽柳属起源于古地中海热带成分盛行的早第三纪始新世 ,具有起源古老的性质 ,并且随着晚第三纪古地中海的退缩、气候逐渐干旱而得到进一步发展 ,产生许多新的以温带成分为主适应旱生环境的现代柽柳属种类。柽柳属起源之后 ,首先繁衍、散布到以伊朗为中心的现代分布中心 ,其后以伊朗为廊道向西、向东扩散 ,在地中海沿岸、东非、阿拉伯半岛、非洲西南部及亚洲中部的荒漠地区得到发展。

耐旱苔藓植物DNA提取及优化RAPD、ISSR反应体系的建立

耐旱苔藓植物常常单个个体矮小、生物量低,如何从细小的单个个体中有效提取总DNA是进一步开展居群遗传多样性研究的关键。本研究以古尔班通古特沙漠广泛分布的刺叶墙藓(Tortula desertorum)为对象,使用快速提取法、2×CTAB法及DNeasy plant mini kit试剂盒提取法等3种方法对刺叶墙藓单个个体的总DNA进行提取。结果表明,2×CTAB法提取的DNA纯度高,凝胶电泳显示无明显降解现象,适宜作为PCR扩增的模板。利用所提取的单个个体DNA为模板,建立了优化的RAPDI、SSR反应体系。

根茎型木本克隆植物准噶尔无叶豆的种群数量动态

根据根茎型木本克隆植物的特征,不以种群的分株数量代表种群大小,而尝试以不同茎级的根茎长度代表种群大小,运用种群静态生命表、存活曲线、生殖力表和Leslie矩阵模型,研究了准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum)的两个种群——A种群(46°31.09′N,88°33.06′E,紧邻乌伦古湖)和B种群(46°28.07′N,88°33.07′E,位于沙漠腹地)的种群数量动态。结果表明:种群存活表现为Deevey-I型。A种群在中龄阶段受到的人为干扰较大,死亡率出现高峰,种群的净增长率(R0)、内禀增长率(rm)和周限增长率(λ)较低,表现为衰退型种群,Leslie矩阵模型的模拟结果表明,15a内种群呈现下降趋势;B种群所受到的压力主要是干旱贫瘠的荒漠环境所导致的系统压力,种群的R0、rm和λ值适中,表现为缓慢增长型种群,Leslie矩阵模型的模拟结果表明,15a内种群呈现先下降、再上升的趋势。此外,研究结果验证了Leslie矩阵模型可以扩展应用到根茎型木本克隆植物这类特殊生活型植物的种群数量动态研究上。

一种改进的传感器网络分簇分层路由协议

在分析了无线传感器网络中传统的LEACH和LEACH-C路由协议基础上,结合MTE路由协议思想,提出了一种新的改进型分簇分层路由协议(improved clustering hierarchical routing protocol,ICH).文中簇首节点可以采用多跳方式传输数据包,且在选择中继节点时考虑节点剩余能量,对进入下一轮的条件进行了限制.实验表明,改进后的ICH协议的节点存活率比LEACH-C好.

剪股颖属植物遗传分化及系统关系的分子标记研究

剪股颖属植物形态变异大、倍性复杂、种间易于杂交,导致异名多、分类混乱。本研究采用4种分子标记技术,对包括匍茎剪股颖、巨序剪股颖及红顶草在内的7种剪股颖,共58个个体的遗传分化和系统关系进行研究。根据谱带清晰程度及多态性,筛选出9个RAPD引物、2个SSR引物、5个ISSR引物及1个SCAR标记,并建立了最适的PCR反应条件。采用最大简约法和距离法对7种剪股颖植物进行系统树分析,并用靴带检验法计算内部分支的支持率。启发式搜索得到的简约树和由UPGMA方法得到的表征树近乎相同,其中,匍茎剪股颖和红顶草构成单系类群并得到100%的置信支持。红顶草显示了匍茎剪股颖特异性特征谱带,但同时具有不同于匍茎剪股颖的遗传分化,支持将红顶草视为匍茎剪股颖一个变种的观点。对匍茎剪股颖与巨序剪股颖间的遗传分化进行了探讨。

中国柽柳属植物的分支分类研究

选取生长习性、植物形态、解剖结构、花粉特征以及种子微形态特征等共 6 6个性状 ,采用简约法对国产柽柳属 1 6种植物及外类群红砂Hololachnesongarica进行分支分析 ,并用靴带检验法 (Bootstrap)计算内部分支的支持率。分支图表明 ,国产柽柳属植物分为 4个分支 ,分别属于Baum (1 978)所划分的组I及组II中不同的系 ,从一个侧面说明基于经典分类所划分的组是比较自然的 ,同意Baum的属下分类系统。同时 ,基于分支分类结果并结合分子证据 ,对国产柽柳属属间亲缘关系及有争议种的分类学地位进行了探讨 ,认为甘蒙柽柳是独立于中国柽柳的种 ,多花柽柳是独立于多枝柽柳的种 ,盐地柽柳是刚毛柽柳的变种 ,而叶抱茎呈鞘状的沙生柽柳和莎车柽柳系统学关系很近 。