荒漠草原优势植物牛枝子对干旱胁迫的生理响应与转录组分析

干旱是草地植物面对的最大威胁,对耐旱草地植物的研究将促进人们更好地理解植物对干旱适应性反应背后的调控机制。牛枝子是优质的多年生强旱生牧草,分布于广袤的荒漠草原地区。目前对牛枝子抗旱研究主要集中在渗透调节物质变化、功能基因序列分析,但其抗旱性的内在机制尚不清楚。本研究采用单因素控水试验,土壤水分含量为田间持水量的70%~80%设为对照组(CK),田间持水量的20%~30%为严重干旱胁迫组(Tr),处理4周后,开展牛枝子生物量分配、水分利用、渗透调节、根系分布等生理生化指标测定,同时采集叶片和幼根进行转录组测序分析。结果表明,干旱胁迫条件下,牛枝子通过增加脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(SP)、可溶性糖(Ss)、K+等含量进行渗透调节来保持体内水分,增加同位素碳13(δ13C)和丙二醛(MDA)含量以提高水分利用效率和抗氧化能力,降低相对含水量(RWC)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、气孔导度(Cond),减少生物量,增加根冠比等响应干旱胁迫。通过RNA-Seq差异基因表达分析,在叶中发现4058个差异基因,在根中发现2172个差异基因,叶和根中共有差异基因744个。这些差异基因(DEG)能够对干旱做出积极(上调)或消极(下调)的反应。叶中上调差异基因主要富集在植物-病原体相互作用、植物激素信号转导,而下调差异基因主要富集在光合代谢包括碳固定、光合作用天线蛋白合成、光合过程产物代谢。在根中上调差异基因主要富集在精氨酸与脯氨酸代谢、内质网中的蛋白质加工,下调差异基因主要富集在淀粉和蔗糖代谢、异黄酮生物合成、类黄酮生物合成。在牛枝子叶中差异表达的转录因子主要有AP2/ERF-ERF、NAC、bHLH、WRKY、C2H2,根中主要有HSF、MYB、AP2/ERF-ERF、WRKY。其中bHLH特异性下调表达,HSF特异性上调表达。根与叶中的吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)、脯氨酸亚氨肽酶(PLD)、脯氨酸-4-羟化酶(P4H)均上调表达,脯氨酸脱氢酶(Pro DH)下调表达将产生更多的脯氨酸与4-羟基-脯氨酸,叶中天冬氨酸氨基转移酶(AST)的上调产生更多4-羟基-酮戊二酸,增强了牛枝子渗透调节能力,保证了牛枝子对水分的吸收利用。因此,牛枝子主要通过调控与激素信号转导、渗透调节、气体交换相关的差异基因表达,参与各项生理代谢活动以响应严重干旱胁迫。

基于红外相机的大果红杉物候及观赏特征研究

以云南白马雪山国家级自然保护区曲宗贡区域大果红杉观赏季观赏特征为目标,采用红外相机进行大果红杉物候监测,通过与固定样地结合数据分析,了解观赏特征变化规律。结果表明,大果红杉叶各阶段的物候变化与海拔、温度、湿度、株密度等有直接关系,海拔越高,大果红杉叶变色时间越早,落叶期越短;气温越高、降雨量越少,叶变色时间越晚;株密度对叶变色期影响不显著,但对落叶期影响明显,株密度与落叶期长呈正相关关系。

濒危种裂叶沙参种群生命表和存活曲线的研究及其与广布种泡沙参的对照(英文)

以近缘广布种泡沙参为对照，本文编制了濒危种裂叶沙参种群的标准生命表、存活曲线以及海拔２３００～２４００ｍ、２７００～２９００ｍ、２９００～３１００ｍ和３１００～３４００ｍ区域４个种群的生命表，存活曲线。根据其生活史，讨论了裂叶沙参各种群特定年龄的存活量、死亡量和死亡率等重要参数。裂叶沙参种群存活曲线属ＤｅｖｅｙＣ型，１～５年生死亡率最高，个体最长寿命２５年。而泡沙参种群的死亡高峰期是１～３年，个体最长寿命２１年。导致裂叶沙参种群幼龄个体死亡的内在原因是其较弱的抗逆性和适应能力；外在原因是严重的干旱、外界干扰和群落内的光照不足。裂叶沙参种群适应不良环境的能力较泡沙参弱：在海拔２７００ｍ以下地区，由于外界干扰和环境干旱，除水份条件较好的特殊生境，大多种群呈严重衰退趋势，不能满足编表条件，只有海拔２７００ｍ以上区域的种群呈稳定或扩展趋势；而泡沙参各种群在不同海拔区域均呈稳定或扩展趋势，满足编表条件。从海拔２３００ｍ到３４００ｍ，不同裂叶沙参种群个体寿命呈：短长短的格式，与外界严酷较好严酷的环境相对应。这表明裂叶沙参种群在严酷环境条件下改变了其生存对策，缩短了个体寿命。

裂叶沙参与泡沙参种群分布格局分形特征的分析

本文应用分形理论和方法比较分析了濒危种裂叶沙参与广布种泡沙参种群的空间分布格局及其分形特征。裂叶沙参与泡沙参种群在不同海拔区域分布格局的计盒维数与其在群落中占据空间的能力成正比，并且与环境因素密切相关。在裂叶沙参与泡沙参种群较为适生的区域，海拔２７００～３１００ｍ，两者在群落中占据空间的能力最强，他们的计盒维数达到最高。在低于海拔２７００ｍ或高于海拔３１００ｍ，环境条件严酷的区域，裂叶沙参种群与泡沙参种群占据空间的能力不同程度的下降。在不同的海拔区域，广布种泡沙参种群占据空间的能力均比裂叶沙参种群高，而其受环境因素影响较弱。在海拔２７００ｍ以下地区，泡沙参种群水平分布格局的计盒维数比裂叶沙参种群高４５倍；在两种群较为适生的区域，海拔２７００～３１００ｍ，泡沙参计盒维数比裂叶沙参种群高１５倍，差异最小；在泡沙参与裂叶沙参种群分布的上限，海拔３１００ｍ以上地区，两者计盒维数差异又增加，泡沙参计盒维数比裂叶沙参种群高１８倍。这说明裂叶沙参种群的内在适应力、竞争力比泡沙参种群相对较弱。

裂叶沙参和泡沙参气孔行为与蒸腾特性的关系(英文)

采用LI- 640 0便携式光合分析系统对裂叶沙参和泡沙参进行了不同遮光水平蒸腾速率的测定 ,并同步测定了叶片气孔大小、气孔密度、气孔开度和气孔导度等气孔行为。采用相关系数和通径系数分析方法分析了不同遮光水平裂叶沙参和泡沙参气孔行为与蒸腾特性的关系。结果表明 :不同遮光水平测定的气孔行为对裂叶沙参和泡沙参蒸腾作用的直接影响大致相同 ,其中 ,两种沙参的气孔密度对蒸腾速率的直接影响较大。

不同光照处理裂叶沙参和泡沙参气孔行为与光合特性的关系

对裂叶沙参和泡沙参的栽培苗进行了遮光处理实验。在测量光合特性的同时．测定了其叶片气孔大小、气孔密度、气孔开度和气孔导度等气孔行为．并采用相关系数和通径系数分析方法分析了不同遮光水平裂叶沙参和泡沙参气孔行为与光合特性的关系。结果表明：气孔行为对泡沙参光合特性（光合速率和胞间ＣＯ２浓度）的影响较大．对裂叶沙参光合特性的影响较小．并且对裂叶沙参光合特性直接影响较大的气孔行为缺乏一致性。

太白泡沙参中不同分子质量多糖的分级及其抗氧化活性研究

为了考察太白泡沙参中不同分子质量多糖的分布及其抗氧化活性,对太白泡沙参中的总多糖进行分级,并对不同分子质量多糖清除2,2-diphenyl-1-picrylhidrazyl(DPPH)自由基的能力进行了研究.研究结果表明:在所得到的6个多糖组分中,各组分的比例为APK1(842 100)∶APK2(425 800)∶APK3(22 400)∶APK4(12 500)∶APK5(6 500)∶APK6(3 900)=1∶1.4∶2.2∶9.2∶70.6∶23.3(质量比),说明太白泡沙参多糖中分子质量为6 500的组分是主要组分.抗氧化活性试验表明,低分子质量的多糖APK5(6 500)具有很强的清除DPPH自由基的能力,IC50为0.213 mg/mL.这一结果在植物多糖中较为少见,同时佐证太白泡沙参具有多种生物活性.

南沙参多糖理化特性的研究

从南沙参根提取得到粗多糖,经DEAE-纤维素和葡聚糖凝胶Sephadex G-200柱层析得到两个均一的多糖成分(AP-1、AP-3),平均分子量AP-1为8.3万,AP-3为6.3万。糖组成分析表明:AP-1为一葡聚糖,AP-3是含有葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸(5:1:1:3)的杂多糖。

不同海拔高度泡沙参叶片形态研究

对不同海拔高度的泡沙参叶表形态、气孔特征进行了观察 ,比较了不同海拔高度对泡沙参叶片生态适应的影响。结果表明 :泡沙参叶表皮角质层较厚 ,被有大量表皮毛和蜡质颗粒 ,海拔越高越明显 ;泡沙参气孔复体类型均为不规则型 ,气孔保卫细胞角质层较厚 ,气孔口较小 ,气孔密度与气孔大小成反比 ,并且气孔大小随海拔升高而减小 ,气孔密度随海拔升高而增大 ,是一种抗旱适应的表现。

太白泡沙参中薯蓣皂苷元含量的测定

以高氯酸-香荚兰醛为显色剂,以冰醋酸为溶剂,建立了光度法定量测定太白泡沙参中薯蓣皂苷元含量的新方法.结果表明,回归方程为Y=3.011 7X-0.003 4,相关系数r=0.999 8,线性范围0.050~0.298 mg/mL.利用该方法对太白泡沙参中薯蓣皂苷元含量进行了定量测定,薯蓣皂苷元含量高达8%左右,7次回收率平均值为100.2%,RSD=1.03%.

不同海拔裂叶沙参和泡沙参气孔形态的对比研究

以近缘广布种泡沙参作为对照．在不同海拔高度。对濒危植物裂叶沙参的气孔形态进行了研究。结果表明：裂叶沙参和泡沙参气孔复体类型均为不规则型．但2种沙参气孔器的形态特征具有明显差异。泡沙参叶片气孔保卫细胞角质层较厚．气孔口较小；裂叶沙参和泡沙参的气孔密度与气孔大小成反比，但泡沙参的气孔随海拔升高而减小．气孔密度随海拔升高而增大．是抗旱适应的一种表现：因裂叶沙参气孔导度和气孔密度等气孔生理特性低于泡沙参。其使光合速率和蒸腾速率等生理指标也发生明显变化．而导致营养生长不良。幼苗生活力减弱．这是其种群濒危的主要原因之一。

濒危植物太白红杉种群年龄结构及其时间序列预测分析

为了阐明太白红杉(Larix potaninii var.chinensis)种群的年龄结构和未来发展趋势,合理保护现有资源,在太白山地区调查了 29个样地(10 m×10m),对处于不同生境的 5个种群的年龄结构、静态生命表和时间序列预测进行了分析。种群年龄结构分析表明,各种群个体数量主要集中于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ龄级(个体数量比重占68.64％),幼、老龄个体数量较少。受所处生境条件影响,不同种群年龄结构特点不同:海拔较低的种群(B)由于水热条件适宜,林内有林窗出现,幼龄级个体数相对丰富;而其他种群由于幼龄个体严重缺乏,衰退趋势明显。太白红杉不同种群生命表和存活曲线的分析表明,尽管所处的生境差异较大,但存活曲线基本属于Deevey Ⅲ型,种群偏离典型存活曲线的程度与幼苗缺乏程度有关,一般V-Ⅸ龄级死亡率较高。时间序列分析表明,在未来20、60、100和200年中,各太白红杉种群均会呈现老龄级株数先增加后减少的趋势,种群稳定性维持困难。太白红杉种群年龄结构和动态趋势与银杉(Cathaya argyrophylla)等其他濒危植物比较,导致种群衰退的原因相似:在郁闭的林下种子萌芽和幼苗生长困难。应该利用太白红杉喜光、耐旱和中老年个体产种量丰富的特性,对现有太白红杉林分实行就地保护,合理抚育管理。低海拔地区。

竹山青麸杨倍子形态及倍蚜的研究

通过调查、采集、鉴定，发现竹山青麸杨上有纺锤形、长枣形、小枣形及佛手形４种倍子和肚倍蚜、红小铁枣蚜及佛手倍蚜３种倍蚜，其中纺锤形与长枣形倍子是主要类型，且均由肚倍蚜致瘿成倍，但２种倍子在不同地区的分布比例是不同的。小枣形倍子内的致瘿蚜虫经鉴定为红小铁枣蚜。

正交试验法优化太白泡沙参总多糖的提取工艺

目的:建立太白泡沙参总多糖的最佳提取工艺。方法:采用水提醇沉法,以总多糖提取率为指标,对太白泡沙参中总多糖提取工艺进行系统研究。选择提取温度、提取时间、浸提料液比和浸提次数作为单因素水平,通过正交试验L9(34)确定太白泡沙参总多糖的最佳提取工艺条件。结果:最佳工艺条件为料浸提温度60℃,浸提时间3 h,液比1∶30,浸提次数3次。结论:该工艺简便、合理,多糖的提取率高。

苯酚-硫酸法测定太白泡沙参总多糖的含量

采用水提醇沉法制备太白泡沙参总多糖储备液.在优化条件(包括检测波长、试剂用量、反应温度)下,建立了苯酚-硫酸体系测定太白泡沙参总多糖含量的方法,并对该方法的精密度、重复性和加样回收率进行了考察.结果表明,对照液葡萄糖浓度为0.1mg/mL时,1.0mL的对照液所需5%苯酚的用量为1.0mL,浓硫酸的用量为5.0mL,反应温度为室温,在波长为490nm处,回归方程Y=9.695X-0.0092(r=0.9998),葡萄糖的质量浓度在0.01～0.09mg/mL线性关系良好.该方法的精密度RSD=0.66%(n=5),重复性RSD=0.29%(n=5),平均回收率为99.9%(n=9),RSD=2.1%.该方法简便、合理,适合太白泡沙参总多糖含量的测定.

不同来源牛枝子种子硬实破除方法的研究

采用浓硫酸、热水和液氮3种人工破除硬实技术,在室内模拟牛枝子适生地水热条件,对2007、2008年采自内蒙古阿拉善左旗和2008年甘肃榆中栽培的牛枝子种子进行处理,以探讨同一种群不同年份和非种源地栽培一年后的牛枝子种子的硬实程度及其破除的最佳方式。结果发现：（1）采自阿拉善左旗（2007、2008年）和甘肃榆中的牛枝子初始硬实率存在显著差异,分别为98%、93%和86%。（2）阿拉善左旗和甘肃榆中的牛枝子种子对硫酸、热水和液氮处理的响应不同,浓硫酸处理的效果显著优于其它2种方法,普遍适宜于所有种批的最佳浓硫酸处理时间为25-30 min。（3）模拟温度和湿度处理表明,高温（60℃,60/20℃）和5%湿度的环境是牛枝子种子硬实破除的关键环境因素。

濒危物种裂叶沙参及其近缘广布种泡沙参的遗传多样性研究

根据对12个形态性状的统计分析和10个基因位点的等位酶检测，探讨了濒危植物裂叶沙参及其近缘广布种泡沙参的遗传多样性水平。对3个裂叶沙参和6个泡沙参天然群体的遗传分析表明，两种沙参属植物均具有很高的遗传变异水平，这种变异性既体现在形态学水平上，也体现在酶位点水平上。在2个茎叶形状以及10个花果和种子形状上，濒危种裂叶沙参的变异性均与广布种相当；同样，根据7个酶系统10个等位酶位点的度量，裂叶沙参群体的平均变异水平（P＝0．60，A＝187，H＝0．180）也与广布的泡沙参（P＝0．60，A＝1．82，H＝0．193）相当。结果表明，濒危种裂叶沙参并未表现出遗传变异性的下降。结合生态学研究资料表明，导致裂叶沙参濒危的主要原因是生态学因子，故生境保护对裂叶沙参的生存和发展是至关重要的。

川西北泡沙参种群根系生长动态及其与环境因素关系研究

对川西北地区泡沙参种群根系生物量累积和形态发育过程及其与环境因素的关系进行了研究 .结果表明 ,泡沙参种群根系生物量累积一般规律符合Logistic增长过程 .较高的泡沙参根系生物量累积和形态发育时期可以持续到 15～ 17年生以后 ,根系采收直径应在 1.7cm以上 .动物啃食、人为采挖、土壤、气候等环境条件与不同海拔各种群的根系生物量累积等有着密切联系 ,中海拔地区 (2 80 0～ 330 0m)人为干扰少 ,土壤和水热条件适宜 ,根系生物量和形态发育达到较高水平 ,适合高产栽培 .而低海拔和高海拔地区的不利环境条件限制了泡沙参根系生长 .在进行野生资源保护利用以及人工栽培泡沙参时应充分考虑环境因素 ,努力减少放牧、采挖等人为破坏 ,有条件的地区应实行分区禁牧、禁采挖 ,为泡沙参种群恢复和药材品质提高创造条件 .

泡沙参复合体(桔梗科)的物种生物学研究:Ⅰ.表型的可塑性

表型可塑性是生物变异中由环境引起的一种变异,是植物适应的一种重要方式。对沙参属这样一个形态上复杂多变、分类上很难处理的类群,研究其表型可塑性不仅为探讨性状变异、判断其系统学意义及选择可靠的分类性状提供了有益的资料,而且有助于揭示沙参属植物变异、适应和进化的机制。本文从泡沙参复合体中选择了6个居群,利用播种和移栽试验,通过对不同个体和居群在一致条件下的表现及野外和移栽后的对比,对根、茎、叶、花和果等形态性状的表型可塑性进行了初步的观测分析。结果表明,一些叶片、花部和果实性状具有较大的发育可塑性,尤其是叶形、花萼裂片不仅发育变化大,而且随发育过程定向变化。环境可塑性较大的性状主要是根、茎、花序分枝等性状,而叶片、花部、果实和种子性状的环境饰变能力都较小。最后,对泡沙参复合体形态性状的变异从发育可塑性和环境可塑性的角度进行了讨论。

岷江干旱河谷三种主要灌丛地上生物量的分布规律

灌丛是岷江干旱河谷主要的植被类型之一,也是该地区相对稳定的生态系统类型。在岷江干旱河谷的水土保持中发挥着重要的作用。本文通过野外样地调查和实验,研究了岷江干旱河谷分布最为广泛的莸灌丛、小花滇紫草灌丛和川甘亚菊灌丛3种灌丛类型的地上生物量,并探讨了其分布规律和影响因素。结果表明:(1)在3种灌丛类型中,川甘亚菊灌丛的平均地上生物量最大,达4819 8kg·hm-2,其次是莸灌丛,为1652 9kg·hm-2,而滇紫草灌丛的平均地上生物量最小,仅为1407 2kg·hm-2;(2)在同一灌丛类型中,不同样地的灌丛地上生物量存在着差异,其中莸灌丛的地上生物量的变化幅度最大,为304 2～5804 7kg·hm-2;滇紫草灌丛地上生物量的变化幅度为241 1～3889 2kg·hm-2;川甘亚菊灌丛地上生物量的变化幅度相对较小,为2089 8～6457 5kg·hm-2;说明川甘亚菊灌丛的群落结构相对稳定。(3)莸灌丛的地上生物量随海拔的上升而减少,而小花滇紫草灌丛和川甘亚菊灌丛的地上生物量则随海拔梯度的升高而增加,但三者都呈现出较好的相关性。(4)在3种灌丛类型中,莸灌丛的土壤水分条件相对较好,其次为小花滇紫草灌丛,川甘亚菊灌丛的土壤水分条件最差。3种灌丛中,小花滇紫草灌丛和川甘亚菊灌丛的地上生物量受土壤水分条件的影响较大。