青藏高原高寒地区的草地放牧生态系统建设及其可持续发展

指出了青藏高原受到其地理位置的气候影响导致其高寒地区的草地放牧生态系统成为最敏感的生态系统之一,气候变暖变干等问题严重加剧了草畜矛盾,虫害鼠害等各种自然灾害加上人为因素的损害更加快了草地退化的速度。为了恢复退化草地,提出了围栏封育、增加施肥量、建设人工半人工草地、减少人为损害、合理放牧等举措,高效的畜牧业生产模式和建立健全高寒地区草地生态系统管理体制更能有效地促进可持续发展。

多组学数据揭示藜麦RLP基因的进化特征和胁迫应答差异

类受体蛋白RLP(receptor-like protein)属于植物细胞表面受体.大量RLP被证明参与了植物的非生物胁迫耐受和生物胁迫的防御应答反应.基于基因组和转录组数据,利用生物信息学方法对藜麦RLP基因进行全基因组范围的挖掘、序列特征阐述、进化动力解析、不同组织器官和多个非生物逆境胁迫下表达模式分析和编码蛋白互作网络构建.在藜麦基因组中鉴定得到106个RLP基因;其中40个RLP基因涉及串联倍增事件.系统进化树中RLP基因聚成4个大组;RLP基因编码蛋白序列的保守结构域组成具有明显的组别特异性.串联倍增与全基因组倍增被证明是藜麦RLP基因数目扩张的主要动力.转录组数据表明12个RLP基因在藜麦花簇、叶片和茎中呈现出组织特异性的表达模式.干旱、高温、盐、低磷胁迫下,CqRLP003、CqRLP010、CqRLP12、CqRLP052和CqRLP061的表达水平在多个胁迫条件下显著地降低.胁迫转录组中差异表达基因编码蛋白的互作网络显示CqRLP001、CqRLP070、CqRLP082和AUR62007584是网络中重要的调控因子.本研究结果表明藜麦RLP基因家族成员进化特征差异明显,且广泛参与了调控藜麦的多种非生物胁迫耐受能力.(图12参36)

低温和常温下萌发的青霉菌孢子比较转录组研究

扩展青霉菌是一种自然界中分布广泛的常见植物病原真菌,其侵染采后果实,造成腐烂和霉变.为了发掘低温和常温下孢子萌发过程中差异的分子机制和参与孢子萌发的重要基因,分别对4℃和25℃下培养的扩展青霉菌孢子进行转录组测序;利用比较转录组分析方法进行基因表达数据的挖掘和比较分析.形态学观察表明,25℃培养8 h后,孢子呈现凸起,开始萌发;12 h后,大部分孢子萌发形成细长菌丝,完成萌发过程.而4℃培养12 h后,孢子的萌发仍然被抑制.对4℃和25℃下分别培养8、12 h的孢子取样,进行转录组测序.差异表达基因的分析表明:4℃和25℃下,不同的细胞生长和分裂相关基因在孢子萌发过程中差异表达;同时挖掘得到608个温度调控孢子萌发的核心基因.此外,萌发过程中,与扩展青霉菌毒力相关的部分过氧化物酶编码基因、效应因子基因和棒曲霉素合成途径基因的表达水平明显响应了温度的变化;参与了不同温度下孢子萌发的调控.效应因子基因PeHsp70_1被鉴定为是一个参与低温调控孢子萌发且涉及多个通路的重要基因;其在4℃下培养的孢子中明显被下调表达,与其他效应因子的蛋白互作网络分析表明其处于网络的核心中央节点.本研究结果可为扩展青霉菌的防治研究提供优良的候选基因.(图9表3参39)

藜属植物叶绿体基因组结构与系统进化

高等植物的叶绿体基因组主要遗传自母本,具有基因组小、结构简单、序列高度保守等特点.利用系统的生物信息学方法,对4种藜属植物的叶绿体基因组进行编码基因组成、基因组结构、重复序列、变异位点在内的比较基因组学研究,以及基于叶绿体基因组序列的藜亚科植物的系统进化研究.结果表明,4种藜属植物叶绿体基因组平均大小为151936bp,平均GC含量为37.16%,具体基因的拷贝数和总的基因数目差异很小,非常保守.除灰绿藜以外,其余3种藜属植物叶绿体基因组的LSC、SSC和IR区域的边界几乎完全一致,没有表现出明显的扩张与收缩.基因组的重复序列中,相较于SSR,长重复序列片段的比例更高.相比较IR区域,4种藜属植物的LSC和SSC区域之间存在更大的核苷酸位点差异;52-59 kb的基因组区域为4种藜属植物间核苷酸位点变异最大的区段.基于全基因组和LSC+SSC序列,分别构建了包括4种藜属植物在内的藜亚科植物的系统进化树,进化关系完全一致.本研究结果揭示了藜属植物叶绿体基因组的进化特征,可为藜属植物系统进化研究提供优良的候选分子标记.

嵩草草甸剥蚀地与秃斑斑块土壤及植被比较研究

为了进一步了解退化高寒草甸,试验对高山嵩草草甸上的剥蚀地和秃斑斑块的植物群落特征以及土壤的理化特性与原生植被进行了比较分析。结果表明:剥蚀地和秃斑斑块是高山嵩草草甸退化的一种重要过程;相较于原生植被,剥蚀地草丛高度和地上生物量较高而植被覆盖度较低;剥蚀地的地下生物量低于秃斑斑块和原生植被;原生植被的建群种高山嵩草在剥蚀地重要值明显降低;剥蚀地土壤有机质、氮、磷和速效钾表层含量最高,随土层加深逐渐降低;土壤pH值和全钾含量在原生植被和秃斑斑块随土层深度增加而增大;原生植被和秃斑斑块的土壤有机质和氮含量高于剥蚀地。