分形几何在植物根系研究中的应用

非线性科学的分支——分形几何近年来发展迅速,它的应用几乎涉及到了自然科学的各个方面,甚至于社会科学.本文从简要介绍分形的基本原理入手,综述了分形几何在植物根系研究中的应用.     

看似动物的植物

植物会耍花招南美洲有一种名为“舞美人”的兰花,它在风中翩翩起舞,吸引了成群的蜜蜂.它们会不自愿地把花粉传播到各地.     

群落水平上传粉生态学的研究进展

同地开花的植物共享传粉者,传粉者通常在多种植物上觅食,这些事实激发人们在群落水平上开展传粉生态学研究.与以单种植物为对象的传粉研究相比,从群落水平研究植物与传粉者、植物与植物之间的互作,有利于阐明传粉者与植物间关系的演化、探讨传粉过程在群落构建中的作用.对植物与传粉者互利关系的研究,已经从访问网络的结构动态,深入到网络的构建机制和对群落植物繁殖的切实影响上.从群落水平研究传粉者对花部特征的选择,分析共存植物的系统发育关系,可为花部特征演化提供更有力的证据.植物与植物之间由传粉者介导的互作研究,已经由成对或者少数几种植物之间,发展为在群落内的多种植物之间进行.由于传粉者对植物雄性和雌性功能的影响不同,植物之间互作表现出不同规律.相关研究从传粉者效率、植物柱头的花粉干扰和传粉过程的花粉丢失等多角度研究传粉者对植物雄性和雌性功能的作用.传粉作为一项基本生态服务,受到了多种人类活动的显著影响,尤其是外来物种入侵、生境破碎化等因素的不利影响.群落水平的传粉生态学研究在我国已有开展,今后的研究有必要在不同时空尺度上进行多层次调查和实验性工作,才能深入研究植物与传粉者、植物与植物的互作模式,从更大尺度揭示群落的构建机制、种间关系和花部特征演化.     

滇西中二叠世疑源类化石Micrhystridium的超微结构新研究

采用了激光扫描共聚焦显微镜对滇西中二叠世微古植物疑源类化石的超微结构进行了新的尝试研究 ,获得了有关这些微体化石的内部质地结构和构造方面的一些新认识 .这一初步结果显示了激光扫描共聚焦显微镜在化石研究上的新开拓 .     

肋木—脊囊植物群在华南的发现及其意义

众所周知,早、中三叠世时,华南广大地区基本处于一片汪洋大海,植物化石比较稀少.就世界范围来说,安尼期植物化石也较为少见.然而,近几年来,笔者等在研究长江三峡一带中三叠世巴东组非海相生物群及沉积相的过程中。发现丰富的以肋木(Pleuromeia)、脊囊(Annalepis)为代表的植物群.由于该植物群常与中三叠世海相双壳类 Eumorphotis(Aso-     

植物利用香味邀请“医生”

植物生病了不能像人那样去医院看病,那它们是如何根除病患的呢？植物也有它们的“医生”,而且它们会用特殊的方法邀请医生来“看病”。最近,日本京都大学生态学研究中心教授高林纯示等人发现,植物叶子被虫子咬伤后会散发出特殊的香味,吸引来植物“医生”——害虫的天敌。     

中国植物分类学的现状与挑战

基于中国植物分类学的历史,全面而详细地对中国植物分类学的现状,特别是对文献与标本收藏、人才队伍和志书编写与质量等进行了总结.结合生物多样性保护公约、中国植物保护战略及中国本土物种编目等工作需求,分析了中国植物分类学当前的处境,特别是与世界先进水平的差距;指出问题的关键在于对基础研究工作的评价和导向.论述了中国植物分类本底资料的贫乏如何严重影响植物编目工作的质量及以此为基础的红色名录与黑色名录的建立等.分析了今后的发展方向及有影响的工作,提出应利用中国的地缘与资源优势参与到国际性工作中,做出既符合国家整体形象又满足国家战略需求的具体研究工作;同时应对国家的生物多样性保护、各类物种编目与评估等学术性研究和资源保护、科技发展、政策制定等管理性工作提供准确而又权威的咨询.     

植物抗体基因工程研究进展

抗体基因工程与植物生物技术相结合产生了植物的抗体，研究表明，工程抗体中不论是全抗体或小分子抗体，在植物中表达后都具有与抗原结合的活性，即具功能性，从而使植物抗体的研究备受人们的关注。目前主要在下述３个方面开展研究；     

植物组织中胞间连丝相关蛋白的研究

动物组织中的间隙连接和植物的胞间连丝是维系生物整体性的主要结构,它们对控制和协调细胞增殖、组织代谢及其同步活动具有重要的作用.尽管它们在结构上差异很大,但是却有类似的功能.目前间隙连接的研究已较深入,而植物胞间连丝的研究则相对落后,对其生化组分的研究尚处于起始阶段.本研究以动物间隙连接蛋白的抗体为探针,试图用分子杂交及生物化学技术来确定植物中是否有与动物间隙连接蛋白家族成员同源的蛋白质存在,及其与胞间连丝的关系.     

甘肃永昌、肃南二叠纪孢粉植物群的发现及其区系性质讨论

龙首山二叠纪孢粉植物群 ,在早二叠世 (山西组 下石盒子组 )是以欧美 华夏共有成分为主 ,以蕨类 种子蕨孢子占优势为特征 .但在下石盒子组裸子植物得到较大发展 ,至晚二叠世早期 (红泉组或上石盒子组 )可能已占主导地位 ,到晚二叠世晚期 (大泉组或石千峰组 )仍颇丰富 ,显示出浓厚的亚安加拉区色彩 .研究表明 ,此区二叠纪经历了华夏植物群由盛到衰、安加拉特别是亚安加拉植物由少到多的过程 .     

甘肃永昌、肃南二叠纪孢粉植物群的发现及其区系性质讨论

龙首山二叠纪孢粉植物群 ,在早二叠世 (山西组 +下石盒子组 )是以欧美 华夏共有成分为主 ,以蕨类 种子蕨孢子占优势为特征 .但在下石盒子组裸子植物得到较大发展 ,至晚二叠世早期 (红泉组或上石盒子组 )可能已占主导地位 ,到晚二叠世晚期 (大泉组或石千峰组 )仍颇丰富 ,显示出浓厚的亚安加拉区色彩 .研究表明 ,此区二叠纪经历了华夏植物群由盛到衰、安加拉特别是亚安加拉植物由少到多的过程.     

壮乡的珍奇植物

祖国南方的广西壮族自治区，地处亚热带，气候温暖，雨量充沛，四季常青，花果不绝，植物种类繁多。从千年古树，到异邦新种，热带、亚热带和温带的植物并茂一林，乔木、灌木以及藤本、草本之类共繁共荣。     

洛阳盆地新石器-青铜时期的炭化植物遗存

炭化植物遗存分析是了解古代农业的重要途径,目前已取得大量研究成果.由于古代农业形成的复杂性和遗址的多样性,如何选择合适遗址以提高炭化植物遗存研究的科学性和代表性已成为重要的课题.选择中原地区新石器文化发达的洛阳盆地,选取分布在不同地貌部位上的23个新石器-青铜时期中小遗址,从灰坑和文化层中采集土样进行浮选和炭化植物遗存鉴定,并与周边地区的大遗址进行了比较.中小遗址和大遗址的炭化植物遗存分析均表明中原地区在新石器时期属于以粟和黍为主的北方旱作农业,并逐渐出现了稻、小麦和大豆,到二里头时期发展成为五谷齐全的农业经济.相比之下,中小遗址农作物种类多样化的出现要早于大遗址,但二里头时期中小遗址稻和小麦在农业中的比重远低于大遗址,这种差异可能反映了它们遗址功能的不同.另外,分布在不同地貌部位上的中小遗址的炭化植物遗存分析表明:在仰韶、龙山文化时期,台塬沟谷区农作物种类比冲积平原区丰富;而到二里头时期,冲积平原区在农作物种类和数量上都超过台塬沟谷区.造成这种差异的原因可能与地貌、土壤、水文等自然环境因素有关.研究表明,中小遗址的炭化植物遗存分析是对区域农业考古研究的极大补充,更能反映区域内农业形成和发展的复杂过程,今后应加强对中小遗址的炭化植物遗存研究.     

植物种子大小与幼苗对CO2倍增反应的关系

大气CO_2浓度到下世纪中叶可能增加到700μL/L。CO_2倍增及其引起的温室效应对植被和整个生态系统的影响已受到广泛关注。C3和C4植物对CO_2倍增的反应有着很大差异,CO_2倍增时,C3植物光合效率增长潜势可达66％,而C4植物则只有4％,因而在CO_2倍增后,C3物种将比C4物种占优势,可能显著地改变植物群落的组成。最近Diaz等曾观察到CO_2增加时,菌根侵染植物和非菌根侵染植物的反应差异很大,CO_2倍增使菌根及其被侵染植物Calluma vulgaris相互得益,而不利于非菌根侵染植物,如Rurnex obtusifolius和Cardamine flexuosa的生长,源于其根系与土壤微生物营养的竞争。它也是影响植物群落改变的重要因子。先前的工作中,我们曾注意到紫花苜蓿在苗期生长对CO_2倍增的反应较大豆更为明显。这使我们设想,植物早期生长对CO_2倍增的反应可能与种子大小有某种关系,而且可能影响大气CO_2增加导致的植物群落组成的变化。本文报告以7种草本植物为材料的研究结果。     

植物病原菌效应子

病原菌在侵染寄主植物过程中分泌多种效应子作为武器,在胞间或胞质干扰寄主的生物学过程,以促进病原菌的侵染和定殖.解析病原菌干扰植物免疫的功能和作用机制是认识病原菌与植物互作的关键,也可为开发和建立植物病害新型抗病策略提供理论基础.近年来,随着测序技术的发展、各种功能基因组学研究方法的建立和结构生物学的发展,我们对病原菌效应子的特征、数量、转运和功能有了较为深入的认识.对病原菌效应子功能的认识从抑制寄主免疫信号传导拓展到对植物代谢、微生物组等各种生物学过程的干扰.同时,病原菌效应子激活免疫的机制研究取得了突破性的进展,抗病小体的发现解答了植物NLR抗病蛋白识别效应子后如何激活和介导植物抗性这一科学难题.本文对近年来病原菌效应子的研究进行了系统的总结和评述,并对未来效应子的研究进行了展望.     

中国东北样带(NECT)的C4植物分布及其与环境因子的相关性

以中国东北温带森林-草原样带作为研究平台,利用野外考察的样方数据,并参照已发表的C4植物名录,整理出在样带这个大区域内沿43.5°N左右的C4植物的分布,呈现出两低两高的趋势.同时利用野外的GPS定位数据以及已有的30余年气象数据库,提取出对应的环境因子值.采用逐步回归分析方法,找到在温带决定C4植物/C3植物分布比例的主导环境因子为年均温和2,9月降水量.而在样带草原区这一稍小一些的尺度上,决定C4植物/C3植物分布比例的环境因子主要为海拔高度和2月降水量.最后,从C4植物的起源等方面探讨了其在温带样带分布的一些机制.     

揭示光之奥秘的植物

美国一位研究人员发现了植物为何有两种稍微不同的生理机制进行光合作用的原因.植物在进行光合作用时,从水中获得的电子能提供足够的能量,使二氧化碳转变为碳水化合物.为了实现这种转变,吸收光的波长略有不同的两个系统连续进行工作.这两个系统叫做PSI和PSII.     

聆听植物的语言

据说印第安人在砍树或锯树枝之前会请求树木原谅,现在一些科学家认为,美洲土著居民的这种传统习俗,可能会成为科学家们研究植物也有语言的一种依据。波恩大学应用物理研究所在对植物进行最新声学研究后发现:人采花时,花朵会“哭泣”,人摘黄瓜时,黄瓜会“尖叫”;甚至连正常生长的水果也会发出咯咯的声音。看来现代科学的研究成果,似乎还真为民间的传说提供了佐证。     

关中盆地黄土地层中竹子植物硅酸体化石的发现及意义

在对我国黄土地层各种动植物化石的研究中,仅在半坡遗址堆积物中发现过靠吃竹根而生存的中华竹鼠(Bhizomys sinesis)的骨骼残片,但至今尚未发现过竹子植物化石的直接证据.近年来植物硅酸体的研究逐渐弥补了花粉分析的不足.本文通过对关中盆地的渭南剖面(3万年来)、宝鸡剖面(13万年来)的黄土地层样品进行植物硅酸体分析,并与现代竹亚科、芦竹亚科、画眉草亚科等几个禾本科亚科植物硅酸体形态进行对比研究,在渭南S_0地层及宝鸡S_1地层发现竹亚科植物硅酸体.     

黄土高原现代植物-土壤氮同位素组成及对环境变化的响应

由于土壤氮同位素组成被认为是气候环境变化和自然生态系统氮循环过程的可能指示, 开展全球不同区域、不同生态系统氮同位素组成的研究将有助于对这个可能性的认识. 对中国黄土高原中西部不同环境条件下的现代植物和相应的土壤氮同位素进行了调查, 氮同位素组成变化范围分别为: 植物根: -5.1‰ ~ 1.9‰; 植物残体: -6.6‰ ~ 2.9‰; 土壤: -1.2‰ ~ 5.8‰. 结果表明: (1) 土壤与植物有相近的变化趋势, 但土壤的氮同位素组成较植物根的氮同位素要偏正, 其Δδ¹⁵N值变化范围为: 0.3‰ ~ 7.2‰, 平均值为: 4.1‰, 表明植物分解过程氮同位素存在分馏; (2) 该地区现代生态系统的氮同位素对降水和温度变化有明显的响应, 沿西北到东南方向, 年平均降水每增加100 mm可能导致土壤氮同位素组成偏负约1.31‰, 随温度的增加, 土壤氮同位素也趋向偏负; (3) 在降水和温度共同增加的影响下, 植物根系、植物残体和土壤的氮同位素偏负, 这个现象可能归因于降水是该地区植物-土壤氮同位素变化的主要控制因素. 尽管目前对植物-土壤氮同位素组成变化与降水和温度关系的机制尚不清楚, 但初步的研究结果表明土壤的氮同位素组成可能为黄土高原环境变化示踪提供指示.