异速生长的QTL定位模型及一因多效性扩展

异速生长是生物界被广泛研究的一个重要生长规律。为了揭示异速生长相关的QTL及一因多效性,考虑了生物生长过程的动态特性,并基于功能作图的框架,构造了一个解析异速生长关系的QTL定位模型。使用这个模型,对一个大豆重组自交系群体(RIL)的叶片生物量和总生物量的异速生长关系进行了分析,并在第24号连锁群上检测到一个影响这一异速生长关系的QTL,同时使用Logistic生长曲线,在此QTL区间内检测到了影响叶片动态生长的QTL。模拟实验结果发现,通过该算法可提高QTL定位的准确性,也能评估异速生长的生长指数等参数。     

异速生长和资源限制生物量模型研究的最新进展

异速生长和资源限制理论是当今生物界和系统科学研究的热点理论,其最新进展对森林生物量估算问题有重要意义。阐述了异速生长关系;并在总结国内外森林生物量估算方法基础上,探讨了基于异速生长与资源限制模型的树高、个体与区域的森林生物量估算理论;最后展望了基于异速生长与资源限制模型的研究与应用的发展趋势。     

温度对森林生长速率和生物量异速生长关系的影响

为了验证温度对植物生长速率-个体生物量之间的异速生长关系的影响,分析了年平均温度在-6.6～25.2℃的中国森林数据并按照生境温度的不同划分为13个温度分组.结果表明：在忽略温度影响的条件下,10个温度分组的生长速率与个体生物量之间的异速生长指数的95%置信区间包括WBE模型预测值3/4,且该指数随年平均温度的升高而增大.在考虑温度影响的条件下,玻尔兹曼因子能够显著增加生长速率-个体生物量之间的相关性,但并不改变生长速率-个体生物量之间的异速生长指数.因此,温度对植物的生长速率-个体生物量之间的异速生长关系具有重要影响,未来对大尺度植物生长速率的异速生长的研究应当充分考虑温度的影响.     

松嫩平原异质生境芦苇种群叶片的表型可塑性

通过大样本测定,定量分析了松嫩平原4个不同生境芦苇种群叶片生长的可塑性与规律性.结果表明:异质生境各芦苇种群的叶长、叶宽、叶生物量、叶面积和比叶面积之间均有显著差异.季节性积水生境和人工林缘沙地生境芦苇叶片各数量性状的可塑性最大,而碱斑生境的最小,叶生物量与叶面积的可塑性远大于叶片的其他数量性状,各生境芦苇种群叶宽与叶长、叶生物量与叶面积、叶生物量与叶长、叶生物量与叶宽均呈显著的幂函数异速生长关系.尽管芦苇叶片的数量性状在各组异速关系中,其异速系数1gβ均表现出显著的差异(P＜0.01),但其异速指数却有相同的规律,即叶宽与叶长异速指数α＜1,叶生物量与叶长/叶宽异速指数α＞1,而叶生物量与叶面积异速指数α≈1.异质生境芦苇叶片较大的表型可塑性与一致的异速生长规律性,表征了广布种芦苇尽管具有宽幅适应性,但其叶片的数量性状仍保持相同的生长有序性.     

种内竞争对一年生植物高生长与生物量关系的影响

通过田间试验研究了两种一年生植物燕麦和箭She豌豆在高密度和低密度条件下表现出来的株高（H）与生物量（M）之间的异速生长关系，并用线性回归和非线性回归的方法对所得数据进行了分析，结果表明，植物在低密度条件下，个体间没有明显的竞争作用存在，株高与生物量之间表现为“简单的异速生长”关系，其异速生长表达式为y=a bx的形式；植物在高密度条件下，个体间存在着激烈的种内竞争，株高与生物量之间表现为“非线性的异速生长”关系，其异速生长表达式为y=ax^2 bx c的形式。     

异质生境芦苇叶片的生长规律

对沈阳丁香湖湿地和武汉湿地芦苇的叶片生物量和生长规律进行比较分析.结果表明,沈阳湿地芦苇叶宽与叶长、叶长与叶重、叶宽与叶重之间的生长关系均呈现幂函数的变化规律,达到极显著相关.武汉湿地芦苇叶宽与叶重间生长关系呈线性函数规律,达到极显著相关水平.武汉地区芦苇叶重大于沈阳湿地样本.沈阳地区芦苇叶长和叶宽都大于武汉地区芦苇样本,说明沈阳和武汉湿地芦苇叶片生长具有明显的生态可塑性,沈阳地区芦苇叶片长度、宽度、重量等特性的生长为异速生长,而武汉地区芦苇叶片特性为同速生长.本研究为深入了解植物叶片生长规律提供了依据.     

带状采伐对毛竹地上生物量分配及异速生长的影响

【目的】 毛竹林带状采伐可实现竹林机械化经营,研究不同采伐宽度毛竹立竹生物量分配及其异速生长,为毛竹林带状采伐经营提供科学依据。【方法】 2019年12月模拟机械采伐对不同宽度条带内的毛竹林实施全林皆伐,2020年8月统计试验毛竹林不同采伐宽度带(0、3、9、15 m)内新竹数量、胸径、枝下高和竹高。调查新竹枝、叶、秆生物量,分析伐后新竹地上构件生物量分配特征及其异速生长关系。【结果】 随着带状采伐宽度的增加,新竹数量先增加后减少,9 m采伐宽度带新竹数量最多,新竹竹高降低,胸径减小,枝下高及相对枝下高降低,立竹鲜枝质量、鲜叶质量、鲜秆质量及总生物量均显著降低。带状采伐可以提高立竹出叶强度、相对竹高,尤其增加叶分配占比和叶相对生物量。带状采伐未改变立竹秆-总生物量的等速生长关系,但对枝-总生物量、叶-总生物量相对生长速率产生显著影响,由异速生长关系转变为等速生长关系。【结论】 带状采伐致使毛竹通过生理整合作用权衡各构件资源分配关系,改变其异速生长关系,诱发新竹形态可塑性变化,9 m采伐宽度的新竹数量达到最大值。     

摘花和打顶措施对毛竹林下多花黄精块茎生物量积累特征的影响

【目的】摘花可减少毛竹林下多花黄精养分在生殖生长上的消耗,打顶能去除顶端生长优势。研究摘花和打顶措施对多花黄精地下块茎生长促进的影响,可为毛竹林下多花黄精高效复合经营提供参考。【方法】以毛竹林下种植3年的多花黄精为对象,研究了打顶、摘花及摘花打顶处理的多花黄精1年生、多年生块茎及根系生物量积累与分配特征,并分析其异速生长关系。【结果】与对照相比,打顶、摘花及摘花打顶处理的多花黄精1年生块茎生物量及其分配比例显著提高,而多年生块茎生物量分配比例显著下降。其中,摘花处理1年生块茎生物量及其分配比例略高于打顶,均显著低于摘花打顶处理。打顶、摘花及摘花打顶处理的多花黄精多年生块茎-总生物量异速生长指数虽仅略有升高,但1年生块茎-总生物量异速生长指数则显著增加,且均以摘花打顶处理的异速生长指数最大。【结论】摘花和打顶措施通过调控多花黄精的源-库关系,实现光合碳同化物与养分的定向输运与分配,能显著提高多花黄精1年生块茎生物量、增长速率与分配比例,其中以摘花打顶措施增产效果最好,可以在生产中应用。     

陕西省城市人口与城市用地异速生长关系研究

通过构建异速生长模型,探讨陕西省城市人口增长与城市用地扩张相互之间的关系.结果表明,从2001年到2010年,陕西省城市人地关系呈负异速生长关系,城市用地扩张整体上处于不合理的水平,其中西安、宝鸡和咸阳等关中地区城市用地扩张速度最快,其异速生长系数远远超过了临界值,在以后的城市规划中应加强针对性的调控.     

复合性状的QTL定位模型构建

【目的】传统复合性状的QTL(quantitative trait locus)定位方法仅仅利用两个或几个构成性状的计算值作为表型值,未考虑复合性状的生物学内涵,从而影响定位的准确性。因此,发展适合于复合性状的QTL定位模型,对于深入解析控制复合性状的遗传结构,进而提高基因定位准确性显得越来越重要。【方法】针对全基因组重测序数据,构建了一个复合性状QTL定位模型(composite traits mapping model, CTM),利用CTM对复合性状进行分解,把分解后的组分以二元或多元正态分布形式整合到QTL作图的框架内。【结果】应用CTM分析杨树材积生长数据,可成功定位到大量与杨树材积生长相关的基因,并与传统方法进行了比较,定位出较多的显著位点,表现出较好的性能。计算机模拟试验表明,所构建的CTM模型在定位复合性状QTL中具有较高的效力,在达到一定的样本数量和遗传力条件下,CTM模型具有较强的效力,样本量和遗传力的增加都能够增加参数估计的精度。【结论】CTM模型有助于复合性状遗传结构的解析,促进林木分子标记辅助育种的开展。     

刨花楠树高与胸径异速生长的关系

通过幂指数函数的对数模型lg H=a+blgD,分析刨花楠树高H与胸径D,以及与0.25 H,0.5 H,0.75 H处直径(D)之间的关系,a和b为常数.结果表明:在刨花楠不同生长阶段其异速生长指数存在显著差异,异速生长指数随着胸径的增长而减小,而且树高与不同高度处直径之间的异速生长指数随着高度的增加而减小.植物异速生长是当前生态学研究的一个热点问题,而植物树高与胸径的关系又是异速生长研究的一个重点.本研究表明不存在一个普适的植物树高与胸径之间的关系,其指数应当随着植物的生长过程而系统减小.     

异速生长关系在生物学中的应用

综述了异速生长关系在动物代谢和植物生长方面的应用．分析了异速生长关系的机理解释模型——代谢生态学理论——在生物学研究中的现状和存在的问题．该理论认为,生物的代谢速率将正比于个体质量3／4次幂,然后将生物体的其他属性同代谢速率相联系,并进行一系列的时间、空间和组织水平的尺度转换,从而代谢生态学理论可以解释个体生长、发育、种群动态、分子进化,以及物种多样性等问题．     

不同土壤粗化度对金色狗尾草生长的影响

研究增加科尔沁沙地土壤粗化度对金色狗尾草(Setaria glauca(L.)Beauv.)生长的影响.结果表明:随着土壤粗化程度的提高,金色狗尾草的株高、根长、地上和地下生物量等生长指标均降低,但根冠比却显著提高;不同粗化程度土壤下金色狗尾草的地上、地下生物量有着相同的非线性定量关系,其地上-地下关系符合幂函数异速生长模型.     

柳叶菜风毛菊盛花期营养和繁殖特征对海拔变化的响应

研究植物功能性状特征和资源投入模式对海拔高度变化的响应对于理解高山植物的生长策略以及适合度具有重要的生态学意义.文中以生长于青藏高原的常见种柳叶菜风毛菊为研究对象,通过采样调查和烘干称量等方法研究了柳叶菜风毛菊盛花期营养和繁殖特征对海拔高度的响应,并利用异速生长模型分析了营养和繁殖特征对个体大小的依赖关系.结果表明,柳叶菜风毛菊个体大小、营养和繁殖器官生物量、比叶面积以及管状小花数量均随海拔高度的增加而显著降低,而叶片和管状小花生物量、叶干物质含量、花丝长、花药长、花柱长以及花柱分支长均随海拔高度的增加而显著增加;海拔高度和个体大小共同对柳叶菜风毛菊营养和繁殖器官生物量、单叶生物量、比叶面积、管状小花生物量、花丝长、花药长和花柱长产生影响,而对叶干物质含量、管状小花数量和花柱分支长无显著影响.综上所述,海拔高度并不是影响柳叶菜风毛菊适应性策略的唯一因素,植株个体大小和居群生境状况都是影响适应性策略的重要因素.     

异种生境下不同品种谷子数量特征的比较研究

谷子(Setariaitalica L.Beauv)是一种重要的粮食作物,其抗旱性强营养价值高。通过9月下旬谷子籽实成熟期,在净月和长岭取样测定,研究了中国谷子和日本谷子在生殖生长、生物量分配、以及各性状之间的比较分析。谷子的生殖生长既受遗传物质决定,也具有较大的生态可塑性,日本谷子的生态可塑性大于中国谷子。不同生境不同趋异型谷子的穗、茎、叶、叶鞘生物量与植株生物量之间存在着极显著的正相关关系,均随着植株生物量的增加而成线性函数、指数函数和幂函数形式增加。而日本谷子具有更稳定的异速生长规律,在谷子的茎生物量拟合曲线中,其方程的确定系数R2值在0.7997~0.8826之间,又可以看出茎在谷子生殖生长中具有更稳定的异速生长规律。     

异种生境下不同品种谷子数量特征的比较研究

谷子(Setariaitalica L.Beauv)是一种重要的粮食作物,其抗旱性强营养价值高.通过9月下旬谷子籽实成熟期,在净月和长岭取样测定,研究了中国谷子和日本谷子在生殖生长、生物量分配、以及各性状之间的比较分析.谷子的生殖生长既受遗传物质决定,也具有较大的生态可塑性,日本谷子的生态可塑性大于中国谷子.不同生境不同趋异型谷子的穗、茎、叶、叶鞘生物量与植株生物量之间存在着极显著的正相关关系,均随着植株生物量的增加而成线性函数、指数函数和幂函数形式增加.而日本谷子具有更稳定的异速生长规律,在谷子的茎生物量拟合曲线中,其方程的确定系数R2值在0.7997～0.8826之间,又可以看出茎在谷子生殖生长中具有更稳定的异速生长规律.     

坡位对毛竹林下黄花远志生物量积累与分配及其异速生长关系的影响

【目的】林药复合经营是提高毛竹林经济效益的重要途径。分析毛竹林下黄花远志(Polygala fallax)生长、生物量积累与分配的坡位效应,旨在为毛竹黄花远志复合经营提供理论指导。【方法】以毛竹林下2年生扦插苗造林后1年的黄花远志为调查对象,分析了不同坡位黄花远志生长状况、生物量积累与分配规律及其异速生长关系。 【结果】毛竹林下黄花远志造林成活率均超过92%,且坡位间无显著差异。随坡位下降,黄花远志地径、苗高呈现出波动性上升趋势,根、茎、叶各器官及总生物量总体上均呈显著升高的变化趋势;叶生物量分配比例降低,而茎、根生物量分配比例则总体升高,中坡位黄花远志根生物量及其分配比例、根与总生物量异速生长指数均最高。【结论】黄花远志能适应毛竹林下环境,并生长良好,可以实施毛竹-黄花远志复合经营。试验区中坡位毛竹林下黄花远志生长较好,而且其入药主要部位根生物量及其分配比例较高,根与总生物量异速生长指数较大,是试验区毛竹林下黄花远志复合经营的适宜坡位。     

基于Legendre多项式的动态性状功能定位

利用Legendre多项式的正交、可加和普适的特性,将关于时间的Legendre多项式镶嵌在遗传模型的每个遗传效应中,根据功能定位策略建立了动态性状基因定位分析的线性遗传模型.以回交群体为例,推导了采用极大似然法求解模型参数的EM算法.基于Legendre多项式的动态性状功能定位方法大大拓广了功能定位策略的适用范围,简化了参数求解过程.采用新方法定位分析一个近似回交群体林木直径增长性状资料,结果表明:用4阶Legendre多项式能最佳地拟合林木直径增长的一般变化规律和QTL对增长过程的遗传作用;新方法检测到一个与Logistic回归分析相同的QTL,但统计可靠性高于Logistic回归分析.     

基于RS数据的城市系统异速生长分析和城镇化水平预测模型：基本理论与应用方法

将城市人口-城区面积异速生长模型由城市动态相似分析和城市体系的几何测度分析推广到城市体系(总量)的动态相似分析,并据此建立了城镇化水平预测模型,然后以河南省的城市为例说明了有关模型的应用方法,为实现基于RS数据的城市系统地理信息分析和区域城镇化进程的空间监测拓展了思路。     

基于RS数据的城市系统异速生长分析和城镇化水平预测模型:基本理论与应用方法

将城市人口-城区面积异速生长模型由城市动态相似分析和城市体系的几何测度分析推广到城市体系(总量)的动态相似分析,并据此建立了城镇化水平预测模型,然后以河南省的城市为例说明了有关模型的应用方法,为实现基于RS数据的城市系统地理信息分析和区域城镇化进程的空间监测拓展了思路.