栎属麻栎亚组与冬青栎组的质体捕获历史研究

栎属(Quercus)麻栎亚组(subsect.Campylolepides)包括麻栎(Q.acutissima)、栓皮栎(Q.variabilis)及小叶栎(Q.chenii)3个物种,是栎属土耳其栎组(section Cerris)的东亚分支,前人已经对麻栎亚组或组内物种的物种形成和谱系地理做过深入研究,也发现了土耳其栎组(section Cerris)曾与冬青栎组(section Ilex)发生过古基因渐渗并导致质体捕获,但目前麻栎亚组与冬青栎组质体的具体进化历史仍不清楚。该研究对15个冬青栎组的样品进行了基因组浅层测序,并整合先前发表的麻栎亚组及其近缘类群共计325个重测序数据,其中麻栎亚组3物种19居群276个体,利用这些数据进行质体基因组组装和分析。结果表明:(1)麻栎亚组3个物种间存在共享单倍型,但整个麻栎亚组的质体单倍型基本构成一个单系分支,嵌套在华中至四川凉山州一带冬青栎组物种组成的分支中。(2)麻栎亚组物种中一个来自辽东半岛的孑遗麻栎单倍型与冬青栎组物种万山栎(Q.pseudosetulosa)聚为一个进化枝。(3)两次质体捕获事件均发生在中新世中期,在此之后麻栎亚组与冬青栎组未发生过质体捕获,推测麻栎亚组跟冬青栎组物种目前已经形成近乎完全的生殖隔离。该研究表明冬青栎组和麻栎亚组在质体基因组的演化历史中经历了古老的质体捕获事件,并最终逐步形成了相对独立的演化路径。

气候变化下西南地区主要亚热带常绿栎属乔木地理分布研究

为了解中国西南地区6种亚热带常绿栎属植物在未来气候情景下的潜在分布,该文利用最大熵模型(maximum entropy model,MaxEnt)和地理信息系统技术,结合帽斗栎(Quercusguyavaefolia)、川滇高山栎(Q.aquifolioides)、毛脉高山栎(Q.rehderiana)、高山栎(Q.semecarpifolia)、灰背栎(Q.senescens)和匙叶栎(Q.dolicholepis)的分布数据、生理生态特性、环境数据及未来2070s(2061—2080年)气候情景数据(SSPs126、SSPs245、SSPs585),分析了未来气候变化对各乔木种潜在地理分布的影响。结果表明,6种乔木MaxEnt模型的AUC均值均大于0.9,模拟效果好。温度季节性、年降水量、海拔、最冷月最低温和坡度等5个环境因子为6种栎属乔木分布的主导环境因子,即多适宜分布在温度季节性变化较小、温暖潮湿的山区。其中,川滇高山栎、毛脉高山栎和高山栎较其他3树种更适宜生长于温度偏低、温度季节性变化略大的中、高山地区。西南地区6种主要亚热带常绿栎属乔木潜在适宜区主要分布在西南地区,华中地区西部、华南地区西部和西北地区南部部分地区也有分布,高适宜区主要位于四川南部和云南西北部。在未来气候情景下,西南地区亚热带常绿主要栎属乔木适宜区面积以增长趋势为主,且向西北方向迁移。

三棱栎属分类的孢粉学证据

壳斗科三棱栎属ＴｒｉｇｏｎｏｂａｌａｎｕｓＦｏｒｍａｎ含３种，即：三棱栎Ｔ．ｄｏｉｃｈａｎｇｅｎｓｉｓ，南美三棱栎Ｔ．ｅｘｃｅｌｓａ，轮叶三棱栎Ｔ．ｖｅｒｔｉｃｉｌａｔａ。通过用光学显微镜、扫描电子显微镜、激光共聚焦显微系统及透射电子显微镜对３个种的花粉进行观察并比较分析，确认它们分别属于显然不同的３个类型：（Ａ）花粉粒为扁球形，赤道面观宽椭圆形，极面观钝三角形；孔在角上，内孔具明显的孔室，孔缘加厚；外壁覆盖层无穿孔，孔区外壁２（从化学分层）特厚；表面具疣波状纹饰。三棱栎为此类型。（Ｂ）花粉粒为长球形，赤道面观长椭圆形，极面观近三角形或三瓣形；萌发孔多为３拟孔沟（３沟），位于三角形的边上；外壁覆盖层具穿孔，表面具粗瘤（疣）状纹饰。南美三棱栎为此类型。（Ｃ）花粉粒近球形、赤道面观近圆形，极面观３裂圆形，３孔沟在边上；覆盖层具穿孔；表面具小瘤和蠕虫状短条纹饰。轮叶三棱栎为此类型。以上３个种的花粉粒形状、萌发孔、外壁结构、表面纹饰等特征，特别是萌发孔特征、类型及位置，在壳斗科的花粉形态中表现出较大差异，越出了种间的区别，故笔者认为Ｋ．Ｃ．Ｎｉｘｏｎ和Ｗ．Ｌ．Ｃｒｅｐｅｔ将３个种分立为３个单型属是自然合理的，即?

石栎属和栎属5个树种的幼苗形态特征

就壳斗科中的石栎属和栎属5个树种的种子(果实)及幼苗的整个发展过程和种子、苗木的生产技术做了细致的研究,并对各树种的种子及幼苗进行观察、记载和绘制成图。

南北样带温带区栎属树种功能性状间的关系及其对气象因子的响应

在南北样带温带区选择11个栎属(Quercus)树种的核心分布区,对各分布区内栎属建群树种的功能性状进行了测定,并对功能性状间的关系及其对气象因子的响应进行了分析,以期为气候变化背景下植物-环境关系的深入研究奠定基础。结果表明:虽然比叶重(LMA)和叶片干物质含量(LDMC)在反映栎属树种生活策略上有着异曲同工的作用,但是相比之下,LMA的作用略胜一筹;基于面积的叶片养分含量间的关系较基于质量的更为显著;除叶片单位面积磷含量(Parea)和单位面积钾含量(Karea)间关系外,无论是基于面积还是质量的叶片氮(N)、磷(P)含量间的正相关,均较两者与钾(K)含量间的正相关显著,这可能与K元素并不直接参与任何稳定结构物质的合成有关。温度和日照时数是影响功能性状间关系的主要气象因子,与基于质量的养分含量相比,基于面积的养分含量更易于受温度和日照时数的影响;降水仅仅影响叶片Parea与其他性状间的关系。

栎属7种植物种子的发芽抑制物质研究

运用系统溶剂法和生物测定法,以栎属7种植物种子为材料,研究了其种皮、胚(胚及周围部分子叶)和子叶(远离胚端2/3子叶)1.0 g/mL和0.5 g/mL浓度甲醇等浸提液以及各有机相对白菜种子萌发的影响。结果表明:栓皮栎、锐齿栎、蒙古栎、沼生栎和麻栎甲醇浸提液均能显著降低白菜种子发芽率、根长和苗高,且对发芽率的抑制作用逐渐降低;夏栎和房山栎甲醇浸提液对白菜种子发芽率没有显著影响,但对根长和苗高有一定的抑制作用;种子不同部位甲醇浸提液的抑制作用表现为胚>子叶>种皮,且甲醇高浓度浸提液的抑制作用大于低浓度的抑制作用;甲醇相对白菜种子发芽率、苗高或根长的抑制作用最强,其次是乙酸乙酯相,其它溶剂相萃取液的抑制作用不明显。栎属种子甲醇浸提液及各有机相对白菜种子苗高和根长的抑制作用强于对发芽率的影响,说明栎属种子中所含抑制物质主要是限制自身根和芽的生长,可能是造成延迟萌发和出苗不整齐的原因。

南北样带温带区栎属树种功能性状对气象因子的响应

在南北样带温带区选择11个栎属树种的核心分布区,对各区栎属建群树种的功能性状(叶片干物质含量、比叶重、叶片养分含量、叶片光合速率以及种子性状)进行了测定,并对功能性状与气象因子的关系进行了分析。结果表明:首先,在南北样带温带区,当外界环境变化时,栎属建群树种的功能性状也会随之变化。由南向北随着温度的下降,年均日照时数增加,栎属树种的生长季缩短,而基于叶片面积和重量的光合能力(Aarea、Amass)增加,这使得它们在有限时间内提高光合生产来维持其自身的生理活动。同时,种子去皮干重、种皮干重均随着温度的降低、年日照时数的增加而增加。当降水条件变化时,栎属树种还会通过调节其叶片干物质含量、比叶重来适应其生境。其次,功能性状间也存在一定的相关关系;此外,随着研究尺度的变化(种间尺度至种内尺度),功能性状与气象因子间关系也随之变化。

氮素添加对中亚热带栎属不同树种幼苗生长及生物量分配的短期影响

为了探讨中亚热带栎属不同树种幼苗的生长和生物量分配对短期氮沉降的响应,选择小叶栎、栓皮栎、麻栎、短柄枹栎和白栎作为研究对象,设置了CK、N5、N15、N304个处理,分别以NH4NO3的形式施入土壤,相当于氮沉降率为0、5、15、30 g·m-2·a-1。经过4个月的氮添加处理发现:1)短期氮添加处理对5种栎属幼苗的地径、株高和叶数无显著性影响,仅显著促进栓皮栎和麻栎幼苗的分枝数的增加。除栓皮栎外,其他所有树种不同处理下茎相对生长率表现为先增加后降低的趋势,株高生长速率则无规律性变化。2)低、中浓度氮处理可以显著促进生物量的积累,而高浓度氮添加对生物量积累产生了一定的抑制作用,且栎属不同树种幼苗全株生物量累积对氮沉降的响应具有一定差异;3)氮沉降在一定程度上提高了植物的叶质量比和茎质量比,但短期氮沉降对其促进作用不十分明显,仅有栓皮栎和麻栎的茎质量比随氮浓度的增加而显著增加,同时氮添加降低了小叶栎、栓皮栎、麻栎和白栎的根质量比和根冠比,却使得短柄枹栎根冠比发生显著增加。

模拟氮沉降对亚热带栎属树种幼苗生长、生物量累积及光合特性的影响

设置模拟氮沉降的控制试验,以NH4NO3作为外加氮源,模拟氮沉降变化,设置CK、N5、N15和N30(分别相当于氮沉降0、5、15和30 g·m-2a-1)4个处理,历时2 a,研究氮沉降对小叶栎、麻栎、栓皮栎、白栎和短柄枹栎幼苗生长、光合特性以及生物量累积和分配的影响。结果表明:(1)随着氮沉降浓度的逐渐增加,麻栎、栓皮栎和短柄枹栎的株高显著增高,中高浓度氮显著促进了栓皮栎和麻栎地径的增加。(2)栎类不同树种利用光能的程度存在较大差异,除麻栎外,小叶栎、栓皮栎、白栎和短柄枹栎幼苗的最大净光合速率、表观量子速率和光饱和点随氮处理水平增加呈先增加后降低的趋势,在N15水平达到最高。小叶栎和麻栎的光补偿点和暗呼吸速率随氮沉降浓度增加呈逐渐增加,栓皮栎和短柄枹栎呈先增加后降低,而白栎则为逐渐降低的趋势。除栓皮栎和麻栎外,氮沉降对白栎、短柄枹栎和小叶栎叶绿素α、叶绿素b和叶绿素α+b含量均表现出显著的促进作用,但不同处理间差异不显著。(3)栎属5个树种生物量均表现随氮沉降浓度增加而增加的趋势,不同栎类树种生物量分配格局受氮沉降影响存在差异。叶重比受影响均不显著,中高氮水平促进麻栎和小叶栎的枝重比以及短柄枹栎和栓皮栎的干重比明显增加。5种树种幼苗根冠比显著降低,且氮沉降浓度越高越明显。

栎属植物DNA提取方法的研究

为了获取高质量的栎属植物基因组DNA,采用经过改良的SDS法和CTAB法对几种常见栎属植物进行基因组DNA的提取。结果表明:改进的SDS法和CTAB法都较常规的方法好,所提出的DNA较纯净。改进的CTAB法与改进的SDS法比较,改进的CTAB效果较好,所获得的DNA经紫外分光光度计和琼脂糖凝胶电泳检测,纯度较高,OD260/OD280为1.75～1.80,运用SSR和RAPD进行分析时,可以获得较好的扩增片段,说明蛋白质、多糖、RNA等去除较干净。

13种栎属植物叶片的气孔特征及其相关性分析和分类学意义

以13种栎属（Quercus Linn.）植物〔包括产自辽宁省的槲栎组（Sect.Quercus）8种和麻栎组（Sect.Aegilops）2种以及引自北美洲的沼生栎组（Sect.Erythobalanus）2种和引自波兰的白栎组（Sect.Lepidabalanus）1种〕为试材,观察了这些种类叶片的气孔形态,并分析了气孔器和气孔的形态参数,还对各形态参数间的相关性进行了分析;在此基础上,对13种栎属植物进行了聚类分析。结果表明：栎属植物叶片的气孔仅分布于下表皮;气孔器排列属无规则型;气孔保卫细胞呈肾形,内壁加厚;气孔下陷,呈椭圆形或狭长椭圆形。供试种类的气孔和气孔器的形态参数差异明显,变异系数差异较大;气孔器的长轴长度、短轴长度和面积分别为18.24-27.46μm、14.63-23.18μm和221.56-501.70μm2,变异系数分别为7.73%-15.90%、7.10%-17.44%和14.13%-32.73%,气孔器指数为0.73-0.85;气孔的长轴长度、短轴长度、面积和密度分别为8.69-15.41μm、1.94-8.49μm、15.15-104.93μm2和462.32-984.44 mm^-2,变异系数分别为12.03%-22.17%、13.65%-34.10%、27.95%-54.13%和8.10%-16.99%,气孔指数为0.22-0.57;总体上,按照多数气孔器和气孔参数从大至小的变化趋势依次排序为沼生栎组、白栎组、麻栎组、槲栎组。相关性分析结果表明：供试种类的气孔密度与气孔器和气孔的长轴及短轴长度均呈极显著（P〈0.01）负相关;气孔器面积与气孔器指数和气孔指数分别呈极显著和显著（P〈0.05）正相关;气孔面积与气孔器和气孔的长轴和短轴长度、气孔器指数和气孔指数呈极显著正相关,但与气孔密度呈显著负相关。聚类分析结果表明：在欧氏距离10处可将13种栎属植物分为3类,第Ⅰ类包含槲栎组的8种,第Ⅱ类包含麻栎组和白栎组的3种,第Ⅲ类包含沼生栎组的2种。研究结果显示：栎属植物叶片的气孔特征具有一定的稳定性,可作为栎属植物组间分类及亲缘关系分析的依据之一。

南北样带温带区栎属树种幼苗功能性状的变异研究

植物功能性状由生境条件和遗传因素共同决定,田间控制实验能够揭示植物功能性状在种内和种间的变异程度。采集南北样带温带区8个地点6种栎属树种的种子,通过田间栽培试验,以均一环境下1年生幼苗为对象,研究比较种内及种间比叶重、单位叶面积光合速率、单位叶重量光合速率、总干物质含量和根冠比5种功能性状的变化差异,并且分析幼苗功能性状与种子性状的关系。结果发现:栎属树种种间幼苗的功能性状变异系数高于种内,并且种内功能性状的差异较小,种间差异性较大,而比叶重和叶片光合速率无论在种间还是种内,其变异率都较小;总干物质量和根冠比与种子质量显著相关,随种子质量增加幼苗的总干物质量和根冠比呈现增加的趋势,比叶重和叶片光合速率与种子质量的相关性较小。

南北样带温带区栎属树种种子化学组成与气候因子的关系

选取南北样带温带区8个核心分布区的7种优势栎属树种作为对象,通过检测种子的化学组成,包括淀粉、蛋白质、油脂、可溶性总糖、单宁和脯氨酸,分析其化学组成与气候因子之间的关系,结果发现:在气候因子中,温度是影响种子化学组成的主要因素,日照时数次之,而降水没有明显影响。在南北样带温带区,随纬度的增加,温度降低,年日照时数增加,生长积温减少,生长季缩短,淀粉含量积累下降,并趋向于水解为可溶性糖类;同时,从南到北,为适应低温的环境条件,栎属树种通过增加种子蛋白质、可溶性总糖和脯氨酸的含量,以提高种子的抗寒性。栎属树种种子的化学组成之间存在一定的相互关系,可溶性总糖、蛋白质和脯氨酸之间呈正相关关系,它们三者与淀粉均为负相关,种子化学组成之间的这种相互关系是植物对环境适应的生态策略。

中国栎属植物的数量分类研究

在全面衡量中国栎属49种4变种性状特征的基础上,观测了25个定性性状和18个数量性状。通过聚类分析,可以将中国栎属分为5个特征明显的表征群,即5组:麻栎组(Section Aegilops)、槲栎组(Section Quercus)、高山栎组(Section Brachylepides)、巴东栎组(Section Engleriana)和橿子栎组(Section Echinolepides)。在主成分分析中,虽然性状的累积贡献率增长不明显,前3个主成分累积贡献率仅有50.4%,但结果仍然显示出和聚类分析同样的结果。说明栎属的分类性状仍存在主要方面,只不过在演化过程中由于性状变异的多样性,产生了多个不同的表征类群。分析结果对我们解决个别有疑问种的分类地位也有启示作用。因此,数量分类方法对解决栎属组间及种间的分类问题有重要的意义。

中国栎属(壳斗科)基于叶表皮及叶结构特征的分支分析

以三棱栎为外类群 ,基于叶表皮及叶结构特征对中国栎属进行初步的分支分析。结果显示了栎属内稳定的“支”结构及其种间关系。栎亚属可划分为 5个组 ,分别为巴东栎组、高山栎组、子栎组、麻栎组和槲栎组。子栎组是栎亚属常绿栎类与落叶栎类之间的过渡类群 ;高山栎组应为栎亚属常绿栎类中的特化类群 ,而非最原始类群。 5个组中 ,仅巴东栎组不是单系类群 ,而是一个多系类群。青冈亚属较栎亚属早分支 ,可划分为 3大类 :无毛类、简单被毛类和复杂被毛类 ;无毛类最原始 ,复杂被毛类与栎亚属关系最近。因此 ,叶表皮及叶结构特征对解决栎亚属组间亲缘关系有重要的分类学意义。

栎属不同种源树种的出苗及生长过程

收集8个种源地7个栎属树种(蒙古栎、栓皮栎、短柄抱栎、槲栎、锐齿槲栎、辽东栎、橿子栎)在保定市进行了栽培试验。结果表明,不同种源地栎属不同树种在出苗时间、出苗率及高生长过程等方面存在显著差异。出苗最早的雾灵山蒙古栎与出苗最晚的武安栓皮栎相差15d,帽儿山蒙古栎出苗时间比原产地提前37d;不同种源地栎属树种出苗持续时间存在较大差异,雾灵山蒙古栎出苗持续时间最长,为65d,而宝天曼短柄抱栎的持续时间只有30d;不同种源地栎属树种的高生长过程基本一致,都经历一个慢-快-慢的生长节律,多数都在40d以内完成高生长,但高生长持续时间有较大差异。出苗率及苗期高生长量与种子千粒重相关关系显著,千粒重越大,高生长量越大,千粒重中等的种子出苗率最高,千粒重较小和较大的种子出苗率都比较低。综合幼苗期各方面的特征来看,雾灵山蒙古栎在保定地区表现较好,适用于该地区造林。

陕西栎属7种枯叶燃烧性分析

测定了陕西栎属主要落叶种枯叶的 6个燃烧性因子 ,经层次分析法计算认为 ,7个种的叶燃烧性由强到弱依次为 :锐齿栎、栓皮栎、槲树、麻栎、辽东栎和 子栎。

浙江宁海早上新世枫香树属和栎属化石木及其古环境意义

对发现于浙江省宁海县茶园乡道士桥村附近的上新统嵊县群中的多个化石木材料进行了解剖研究,并对其分类和系统位置进行了讨论。根据解剖特征鉴定出2种化石木。一种为久内枫香树(Liquidambar hisauchi),属于金缕梅科枫香树属,其组合特征为:生长轮明显;散孔材;梯状穿孔板具横隔10～23条;螺纹加厚仅出现在导管末端;导管直径在50～100μm之间;射线宽1～3列。另一种为岛仓栎(Quercus shimakurae),属于壳斗科栎属,其组合特征为:生长轮极明显;环孔材;单管孔;晚材管孔火焰状径列;早材管孔直径最大达300μm,明显比晚材管孔大;单穿孔;轴向薄壁组织星散聚合状和离管带状;射线具单列和极宽2种类型。本研究从大化石角度进一步证明栎属和枫香树属为当时植被的重要组成成分。

壳斗科栎属青冈亚属的花粉形态及其系统学意义

对栎属青冈亚属17个种及炭栎花粉形态进行扫描电镜观察。结果表明:青冈亚属和炭栎花粉均为三拟孔沟,球形至长球形,(15～28.0)μm×(15.0～25.6)μm。花粉外壁纹饰可划分为3种:(1)蠕虫状(包括皱波状)、(2)聚合颗粒状、(3)棒状或小刺状。各纹饰在组间镶嵌分布。棒状及小刺状纹饰为栎属花粉较为原始式样,并为青冈亚属与高山栎组及部分巴东组(sect.Cerris)共有,推测其间具有较其它栎类更为接近的亲缘关系,可能为广义栎属中较为基础的类群,而与栎亚属sect.Quercuss.s.,Lobatae和Protobalanus关系较远。花粉形态对广义栎属系统分类价值仅适用于较高分类阶元。

栎属青冈亚属(壳斗科)的叶表皮研究

利用光镜和扫描电镜观察了栎属青冈亚属Quercussubgen .Cyclobalanopsis 48种植物的叶表皮 ,尤以对叶下表皮的毛被特征观察较为仔细。共观察到 8种不同类型的叶表皮毛 :单列毛、单毛、乳突、星状毛、溶和星状毛、具柄束毛、多出毛和水母状毛。其中乳突在青冈亚属中较常见 ,而在壳斗科其他属中仅在石栎属Lithocarpus少数种类中有报道 ;水母状毛首次在壳斗科中发现。毛被可能遵循以下的演化规律 :乳突→单毛→星状毛 ;星状毛依照从简单→复杂的演化途径 ,分化出各种形态各异和结构复杂的毛系。初步讨论了毛被以及叶表皮其他特征 (如毛基细胞和表皮细胞的形态、气孔的类型和密度等 )的分类和系统学意义。