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[硕士论文] 蔡爱明
林学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:生物入侵会对本地植物群落组成和结构,生态系统稳定性,社会经济和人类健康造成巨大影响与危害,其与动植物栖息地丧失、全球气候变化并称为全球环境三大问题。人类纪时期的无节制和不合理的生产与生活,使得全球气候发生极显著的变化,这也影响着植物生存区间内各种资源条件水平,改变生境内植物物种组成,进而影响生境的可入侵性。目前关于外来克隆草本植物对单一资源斑块性和波动性的响应研究较多,但不同生境条件压力(地上开放天敌,地下开放天敌,光照、养分和水分限制)对多物种对外来入侵和本地木本生长和竞争影响的尚未报道。关于外来入侵木本对不同类型压力(生物和非生物压力)的响应机制研究仍然不足。
  本研究以6对同科或同属的外来入侵和本地共存木本植物为研究对象,进行温室控制实验。每对物种设置3因素实验:物种来源(入侵和本地)、压力类型(对照、地上开放天敌,地下开放天敌,光照、养分和水分限制)和竞争(种间竞争,入侵单株和本地单株),共36个处理,以此来探究物种来源,压力类型和种间竞争及其交互作用对外来入侵与本地木本植物生长的影响。研究结果表明:
  1.外来入侵木本植物的总生物量、叶生物量和茎生物量均显著大于本地共存木本植物。生物压力(地上和地下开放天敌)对木本植物生物量指标影响不显著,木本植物生长主要受到非生物压力(光照、养分和水分限制)的影响。种间竞争显著降低入侵与本地木本植物的生物量。无竞争条件下入侵与本地木本植物间没有显著性差异,而存在种间竞争时,入侵木本植物显著大于本地木本植物,表明竞争对于本地木本的不利效应显著强于外来入侵木本。
  2.不同类型压力条件下,入侵与本地木本植物存在不同的响应机制。处于地上开放天敌和地下开放天敌环境中,竞争条件下的入侵与本地木本间叶生物量差异大于无竞争条件;而对照资源水平下,无论是竞争还是非竞争时,入侵与本地木本之间没有显著差异。资源(光照、水分和养分)限制条件下入侵与本地木本之间的叶或茎生物量差异显著小于对照处理。
  3.不同类型资源环境压力(光照、水分和养分限制)对土壤中氮磷钾含量产生的影响不同。低光环境促进土壤中氮素积累,水分限制环境降低土壤中全磷增量,降低土壤养分水平不利于土壤中全钾的积累。不同竞争类型中种植外来入侵单株的土壤氮增量最低,而土壤磷增量最高,同时也受到外界环境压力的影响。
  4.植物叶片碳氮含量表现为外来入侵显著大于木本植物。地上开放天敌和低养压力环境下叶片碳氮含量均显著下降,而降低光照强度明显增加叶片碳氮含量。同时,对照处理下入侵木本植物的碳氮含量均显著大于本地木本植物,但地上开放天敌、光照和水分限制环境中,不同来源木本植物间的叶片碳氮含量差异不显著。
[硕士论文] 郭晓阳
环境科学 内蒙古大学 2017(学位年度)
摘要:我国季风边缘区全新世气候时空演化规律及驱动响应机制的研究可为认识季风系统变化机制,预测未来气候变化规律及生态响应提供借鉴。本文选取内蒙古四子王旗呼和淖尔地区HH孔湖泊沉积物的岩芯为研究对象,以AMS14C年代为框架,利用湖泊沉积物孢粉和粒度等代用指标,高分辨率地重建了呼和淖尔地区全新世的古植被和古气候变化,并通过与区域内及区域外的古气候记录进行对比分析,探讨了季风边缘区全新世气候变化的时空分布规律,并对其驱动机制进行简单的讨论。初步取得的结论和认识如下:
  (1)利用HH孔的14个AMS14C测年结果,结合科学评估碳库效应,分段线性回归建立了HH孔年代-深度模式,经过拟合后得到两段相关系数较高的模式,并且获得岩性的底部年龄为9820 cal.yrBP。
  (2)以建立的年代模型为框架,利用孢粉组合,并结合孢粉生物群区化指数、孢粉定量重建气候序列、岩性和粒度等代用指标,高分辨率重建了呼和淖尔地区9820 cal.yr BP以来的植被和气候变化:
  9820~9590 cal.yr BP,研究区植被为草原,气候较湿润;9590~8260 cal.yr BP,草原覆盖进一步增加,区域气候湿润;8260~7380 cal.yr BP,研究区植被依然为草原,但荒漠草原成分有所增加,气候略变干;7380~6900 cal.yr BP,植被恶化为荒漠或草原化荒漠,当地植被不发育,区域气候干旱;6900~3580 cal.yr BP,植被好转为荒漠化草原,气候略变湿润;3580~2520 cal.yr BP,草原退缩,荒漠组分增加,气候变干;2520 cal.yr BP~至今,研究区植被发育为荒漠草原或草原化荒漠,气候进一步变干。
  (3)通过呼和淖尔与区域湖泊全新世气候的对比可知,呼和淖尔重建的气候变化与白淖尔及巴彦查干具有较高的一致性,均揭示了早全新世湿润,中全新世变干的气候特征;与区域外湖泊记录的全新世气候对比结果表明,呼和淖尔反映的气候特征与青海湖、湖光玛珥湖、星云湖、董哥洞石笋、科桑洞以及阿尔泰Hoton-Nur所重建的全新世气候较为相似,均表明早全新世降水较多,气候湿润。
[硕士论文] 袁业
森林经理学 河北农业大学 2017(学位年度)
摘要:植物功能性状是植物在环境变化下做出响应的表现形态,它是联结植物个体与环境乃至整个生态系统的重要因子。阐明功能性状之间及功能性状与环境之间的关系有助于揭示植物对环境变化的响应机制以及生态系统的功能和演变进程。本研究以塞罕坝自然保护区主要生境类型中的草本植物为研究对象,在调查分析8个主要功能性状(叶绿素、叶面积、比叶面积、叶片干物质含量、叶氮含量、叶磷含量、叶碳含量、茎密度)的基础上,运用皮尔逊相关分析、多重比较、多元回归分析等统计方法进行了基于多尺度功能性状之间的关系及对环境因子的响应研究。研究结果如下:
  (1)在物种尺度下,C3、C4两种功能群植物的五个功能性状(叶绿素,叶片干物质含量,比叶面积,叶氮含量,叶磷含量)之间均存在显著差异(P<0.05)。在种内C3植物和C4植物叶片干物质含量,叶氮、磷含量变异系数比较接近,而叶绿素和比叶面积则相差较大。在种间C3植物和C4植物叶片干物质含量变异系数比较接近,而叶绿素、比叶面积、叶氮、磷含量有较大差异。在种内、种间的功能性状相关性分析表明C4植物各功能性状种间水平的相关性显著程度大部分高于种内水平,比叶面积与叶片干物质含量在种间、种内水平上均表现出显著相关(P<0.05)。C3植物各功能性状种内种间水平的相关性显著程度差异不大。
  (2)在群落尺度下,8个功能性状(除叶片氮、磷含量之外)在四种生境类型下表现出显著变化。在天然次生林中,叶面积和比叶面积显著高于其他三种生境类型。叶绿素含量则在荒山草地中最高,而叶片干物质含量、叶全碳含量、茎密度在灌木林中最高。在四种生境类型中,每一种类型均有四个功能性状对环境因子产生显著的响应(P<0.05)。受到环境因子影响较大的功能性状为比叶面积、叶片全氮、全磷、全碳含量。其余性状则受环境因子影响不明显。主要影响群落功能性状的环境因子为土壤有机质、土壤全磷和土壤全钾。
  (3)在景观尺度下,8个植物性状相关分析结果显示了功能性状之间具有良好的相关关系。叶绿素含量、叶面积、叶片全磷含量与叶片干物质量显著相关,比叶面积、叶片全磷含量随着叶片全氮含量增加而增加,叶片全碳含量、叶绿素含量与茎密度显著相关。功能性状与环境因子间的分析结果表明,环境因子在很大程度上可以很好地解释功能性状的变化。其中土壤深度和土壤有机质的影响最大。叶绿素含量与土壤含水量显著正相关(P<0.01),叶片面积和比叶面积与土壤深度和土壤速效钾含量显著正相关(P<0.05),叶片干物质含量随着海拔、土壤含水量的增加显著减少,叶片全氮含量表现出与土壤中全氮含量较强的负相关关系,当土壤全磷含量增加时,叶片全磷含量表现出明显减少的现象,土壤有机质的增加会导致茎密度显著增加。
[硕士论文] 余小琴
生态学 内蒙古大学 2017(学位年度)
摘要:繁殖生态学是生态学研究的重要领域。针茅属植物是我国草原生态系统的主要优势种和优良牧草,但其有性繁殖的传粉方式存在较大的争议。本文选取内蒙古典型草原优势种大针茅(Stipa grandis)与克氏针茅(S.krylovii),荒漠草原优势种短花针茅(S.breviflora)和戈壁针茅(S.gobica),通过分析小花直径、花粉总数、花粉活力、杂交指数(OCI)和花粉/胚珠(P/O)值等指标,判定了4种针茅的繁育系统及传粉特征的种间差异;通过对放牧控制实验平台取样和区域取样,分析了同种针茅传粉特征的区域差异及其对放牧干扰的响应。这一研究对传粉生态学的理论研究和放牧生态系统的管理均有一定的意义。
  本研究主要内容包括:⑴典型草原优势种大针茅和克氏针茅,荒漠草原优势种戈壁针茅和短花针茅的小花直径有显著的种间差异,由大到小的排序为:大针茅((d)=0.94 mm)>戈壁针茅((d)=0.80 mm)>克氏针茅((d)=0.68 mm)>短花针茅((d)=0.56 mm);杂交指数(OCI)均为1或2,根据该指标判断的繁育系统属专性自交或兼性自交。⑵四种针茅的花粉总数有一定的种间差异,大小关系为:大针茅((n)=1243)>戈壁针茅((n)=887)>克氏针茅((n)=443)≈短花针茅((n)=316);花粉/胚珠(P/O)值在316~1243间。根据Cruden划分的标准,大针茅、克氏针茅和戈壁针茅为兼性异交(P/O=244.7~2588.0),而短花针茅为兼性自交(P/O=31.9~396.0)或兼性异交。⑶四种针茅花粉活力有一定的差异,表现为:短花针茅(v)=75.93%)>戈壁针茅((v)=69.74%)>大针茅((v)=51.76%)≈克氏针茅((v)=51.13%);有效结实率基本相似,表现为:克氏针茅((v)=65.57%)≈大针茅((v)=64.91%)≈短花针茅((v)=63.65%)≈戈壁针茅((v)=63.53%)。⑷放牧干扰对针茅小花直径基本无显著影响,对花粉总数有一定的影响,但表现复杂,与物种、放牧强度及放牧季节有关,表明其受干扰的影响较大。⑸戈壁针茅小花直径无显著的区域差异,花粉总数与花粉活力均略有地区差异;短花针茅小花直径与花粉活力均无显著的区域差异,花粉总数略有地区差异。
[博士论文] 李丹丹
环境科学 上海师范大学 2017(学位年度)
摘要:花药的主要功能是产生有功能的花粉以及成熟花粉的及时释放。模式植物拟南芥的花药四层体细胞壁包括表皮层、药室内壁、中层和绒毡层。其中,绒毡层作为花药壁的最内层,与花粉形成密切相关,为发育中的小孢子提供营养、胼胝质酶,以及花粉外壁物质等;而药室内壁与花粉的释放相关。近几年,克隆了多个绒毡层发育的关键基因,但是对绒毡层基因的精细调控网络仍不清楚。中层介于药室内壁和绒毡层之间,对其发育和基因表达了解非常有限。
  本文运用激光显微切割技术分别特异地收集拟南芥花药四分体时期前后的绒毡层细胞,抽提RNA,质检合格后反转录成cDNA,接着进行转录组测序。98%的Reads可以比对到拟南芥参考基因组,几乎全部富集在参考基因组的C D S元件上。早晚期的绒毡层细胞中分别有18298和18227个的基因表达。早期绒毡层细胞中显著表达的基因,主要参与RNA转录调控,蛋白翻译与修饰,各种酶类的合成以及细胞发育过程等;晚期绒毡层细胞中显著表达的基因,则主要参与蛋白降解,信号转导,糖类等的转运以及细胞壁的降解等。已知绒毡层发育的遗传调控通路DYT1-TDF1-AMS-MS188,将这四个转录因子突变体的芯片数据与绒毡层细胞的转录组数据进行综合分析。分析发现,dyt1突变体下有1548个基因在绒毡层中表达,dytl,,tdf1共同下调的基因1354个,dyt1, tdf1, ans共同下调的基因985个,有810个基因在dyt1, tdf1, ans, ms188中均下调。将在dyti下调但不在tdf1下调的基因定义为Dm特异调控的基因,以此类推,Dm特异调控的基因有194个,TDF1、AMS和MS188特异调控的基因分别有369、175和810个。DYT1参与绒毡层的早期发育;TDF1继续调节绒毡层的发育,并为绒毡层的PCD作准备;AMS启动花粉壁的形成和绒毡层的PCD; MSi88主要调控绒毡层细胞壁的降解和花粉壁的形成。激素可能参与到特定阶段的绒毡层发育。生长素是D Y T时期的主要激素,乙烯信号转导基因在TDF1阶段明显富集,生长素和脱落酸相关基因在MS188阶段富集。DYT1 TDF1、AMS这三个绒毡层发育早期的转录因子分别调节一些特定的E3泛素连接酶,从而通过泛素化蛋白降解途径去降解一些蛋白质。综上,DYT1-TDF1-AMS-MS188这条遗传通路以及各转录因子调节的下游基因共同形成了复杂的绒毡层基因调控网络。
  本研究利用激光显微切割技术收集百合中层细胞并进行转录组测序。共获得了207792808条Reads,拼接后得到65029条Unigene。将所获得的Unigene与NR、SWISSPROT、KOG、GO和K E G G这5个公共数据库进行比对,结果发现,分别有27156,21367,17654,8828,19784条Unigene可比对到以上数据库中。已注释的Unigene比对到N R数据库中的主要物种为水稻和玉米;与K O G数据库比对后按功能共分为24类,主要为一般性的功能预测,转录后调控,信号转导,细胞运输和分泌与囊泡运输;经过与K E G G数据库比对后按照代谢通路可分为211类,有46.68%与代谢本身相关,其余与遗传信息处理、环境信息交互处理、细胞进程相关;根据G?功能可分为3大类64小类,主要包含细胞和膜的细胞组分,具有结合和催化活性的分子功能,参与代谢、细胞和调控生物学过程。综合基因功能注释结果,拟南芥中层细胞中表达的基因有4763个,包括尺 EMS, BAMi, BAM2, SERKi, SERK2, ROXY, TDFi这些与绒毡层分化和发育相关的基因。中层细胞的转录组信息为今后进行中层细胞特异的分子标记的开发和关键基因的克隆及功能分析等研究提供基础数据。通过凝胶迀移阻滞实验体外证明A M S可以直接结合于bHLH089启动子上,但是染色质免疫共沉淀实验体内并不能证明A M S能结合到bHLH010,089,091的启动子上,同时烟草瞬时表达系统表明,bHLH010,089,091的启动子在烟草体系中能被启动,并不适用烟草瞬时表达实验。然而,Rescue实验获得ams变体背景的ProAMS:bHLH010,089,091转基因株系不能恢复各自的表达,也不能恢复ams的突变表型。这些结果表明,在绒毡层、小孢子和中层中均有表达的三个功能冗余的bHLH转录因子BHLH101,089,091与AMS之间并不是简单的上下游调控关系,可能存在蛋白互作和反馈调节。
[硕士论文] 田焕新
生态学 安徽大学 2017(学位年度)
摘要:孢粉学(palynology)一般可分为两个方向,一个是现代孢粉学,另一个是古孢粉学。它主要研究植物的孢子和花粉,根据对花粉形态的研究可以帮助解决在植物在分类学上的问题,帮助地层孢粉的鉴定来对比地层,主要应用在古生态、古气候、古植被的研究方面。长白山国家级自然保护区拥有得天独厚的自身条件,保护区内有大片的原始森林,古树参天,植物种类繁多,其植被有着非常明显的垂直分布特征,可以为植物学和生态学的研究学习提供非常好的材料。
  本文对长白山自然保护区内开花植物进行调查采样,利用光镜(LM)和扫描电镜(SEM),对研究区内植物的花粉形态进行了研究,对花粉形态特征进行了描述与统计分析。研究了长白山地区59科155属225种(含13变种2亚种)常见的开花植物花粉形态。花粉形态特征在不同物种之间的不同主要体现在大小、极性、轮廓、萌发孔类型以及外壁纹饰的变化和差异上。不同科之间花粉形态差异较大,同科内花粉形态主要差异在大小、萌发孔和纹饰上,而同一属内花粉形态较一致,主要在外壁纹饰上表现出不同。对研究区内的植物花粉形态特征进行统计分析,结果表明:在花粉形状上,以近球形、近长球形、长球形和球形为主,分别有79种、65种、30种、20种,分别占35.1%、28.9%、13.3%和8.9%,其他还有近扁球形7种(3.1%)、扁球形7种(3.1%)、超长球形4种(1.8%)、超扁球形3种(1.2%)、四合花粉5种(2.2%)、瓶状花粉3种(1.2%)、花粉块1种(0.4%)和蚕茧形1种(0.4%)。花粉中最大的为冬葵(直径118μm),最小的为落新妇(12.5×10.3μm)。P/E比最大的为高山芹(平均2.15,最大可达2.35),最小的为凤仙花科植物,花粉粒为超扁球形。花粉萌发孔以3孔沟和3沟为主,分别占41.3%和22.2%,其它萌发孔类型还有单孔、散孔、单沟、4孔、6沟、多沟、无萌发孔、螺旋状萌发孔等类型。不同科属的外壁厚度差异较大,外壁最厚的为戟叶蓼(外壁厚8μm),外壁最薄的为山茄子(外壁厚0.5μm)。光镜下外壁纹饰主要有6种,分别为细网状(39.6%)、刺状(15.1%)、颗粒状(16.9%)、粗网状(15.6%)、条纹状(4.4%)、条纹-穿孔(3.1%),其它还有大网胞纹饰、光滑纹饰等。扫描电镜下外壁纹饰主要有粗网状、细网状、颗粒状、皱块状、刺状、脑纹状、条纹-穿孔、颗粒-穿孔、皱块-穿孔、穴状-穿孔、刺状-穿孔、杂乱的棒状条纹等12种类型。
  本文对同科不同属、同属不同种、同种不同地区的花粉形态进行了讨论。另外还探讨了柳属花粉的分类学价值,根据萌发孔类型将其分为4个类型,分别为:3沟型、3拟孔沟型、3(拟孔)沟型和合沟型,并根据外壁纹饰特征列出了柳属花粉分种检索表。本文还研究了一些孢粉组合的古环境意义,当地层中出现柳属、榆科、桦木科和壳斗科的孢粉组合时,所指示的气候类型为温暖湿润气候,当时的植被类型应为阔叶林类型;当地层中出现荨麻科、蓼科、千屈菜科、蔷薇科、毛茛科、茜草科、豆科、菊科、十字花科、伞形科、石竹科、唇形科、百合科等孢粉组合时,所指示的气候类型为温暖湿润性气候,当时所处的植被类型为阔叶林或针阔叶混交林类型;当地层中出现较多杜鹃花科植物花粉时,指示当时为较寒冷的环境,所指示的植被类型为高山草甸、苔原或是针叶林。研究结果为长白山地区沉积花粉的准确鉴定提供了鉴别指南和标准对照图谱,为第四纪地层花粉的研究提供现代孢粉学资料。
[硕士论文] 杨晓瑞
植物学 上海师范大学 2017(学位年度)
摘要:壳斗科(Fagaceae)是北半球暖温带森林的优势建群种,有8-10属,约1000种。石栎属(Lithocarpus)和栲属(Castanopsis)分别是壳斗科第二、第三大属,种类繁多,局限分布于东亚和东南亚,是亚热带常绿阔叶林的主要树种,具有重要的生态功能和经济价值。长期以来国内外学者对石栎属和栲属受精和胚胎学研究有限。本研究对黧蒴栲(Castanopsis fissa)和滇石栎(Lithocarpus dealbatus)的胚胎发育和受精节律进行研究,并基于系统发育树分析壳斗科的雌花及胚胎学性状演化趋势。文中选取壳斗科6个属13种雌花发育的多个性状,基于壳斗科分子系统树上对性状演化的趋势进行分析,研究结果如下:
  1.黧蒴栲和滇石栎的雌花子房均具有三室,每室两枚倒生胚珠,两层珠被,游离核型胚乳,蓼型胚囊。黧蒴栲的外珠被较内珠被发育早,外珠被闭合后,内珠被仍未闭合,内、外珠被构成珠孔。滇石栎的外珠被较内珠被发育早或内、外珠被发育同步,内、外珠被构成珠孔。
  2.黧蒴栲的花期4-5月,花粉传粉后,花粉管生长至花柱基部休眠,休眠1-2个月。6月底花粉管休眠结束恢复生长,花粉管从珠孔端进入胚珠受精。滇石栎的花期7-10月,滇石栎开花传粉后,10月花粉管生长至花柱基部休眠,休眠9-10个月,翌年5月花粉管恢复生长后从珠孔端进入胚珠受精。黧蒴栲和滇石栎子房室内的胚珠原基在休眠前都尚未形成,恢复生长后,胚珠原基形成并迅速发育成胚珠及内外珠被。黧蒴栲果实需7-8月成熟,滇石栎的果实需16月成熟。
  3.基于壳斗科系统发育树,对壳斗科及壳斗目代表类群的雌花形态及受精特征的进化趋势分析表明:壳斗科雌花的4个重要性状包括子房室无毛被、胚珠具明显珠柄、子房与花柱体积比值大和花粉管在子房室内休眠是祖征;合子形成滞后的性状是平行演化特征。
[博士论文] 闫杰
生物医学工程 重庆大学 2017(学位年度)
摘要:力学环境调控植物生长发育、形态结构建成的研究是国内外学者高度关注的课题,但是根系生长发育和力学环境关系的研究着重植物内在生理反应,对定量力学环境调控根生长的关注不够充分。本课题通过调节培养基凝胶浓度建立可控力学环境的实验模型,并运用此模型研究力学环境与根生长、细胞微管骨架排列、生长素调控等因素间的内在联系,以期从根器官、组织、细胞层面探寻力学刺激影响植物根系生长发育的规律。本研究对理解植物发育过程有重要理论意义,对指导实际农业生产有潜在应用价值。
  本文的主要内容和结果:
  (1)基于培养基凝胶浓度的改变,构建可控力学环境根系生长的实验模型。利用单轴压缩实验测量琼脂和Phytagel培养基的机械强度、杨氏模量,同时利用旋转流变仪动态振荡测量上述培养基的剪切模量。0.5-2.0%两种培养基的机械强度随着凝胶浓度增加而线性增加,说明该浓度范围的培养基能够为其中轴向生长的根提供梯度阻力的加载。通过对0.5-2.0%两种培养基浓度和杨氏模量的数学建模,发现各浓度之间杨氏模量(刚性)差别显著,能够用于根变形的分析。0.5-1.2%琼脂培养基的剪切弹性模量随浓度增加线性增加,能用于三维形态的根生长与阻力关系的定量分析。
  (2)根器官穿透生长规律依赖培养基力学性能。设计1.0-2.0%的琼脂和Phytagel培养基以产生使拟南芥根(4-7天龄)轴向伸长穿透的力学环境,用根膨胀性生长理论预测和分析根的生长趋势。将根长度、曲率比分别与介质浓度、机械强度和刚性进行相关性分析及曲线拟合,发现不同力学环境下根器官生长的规律:①4-6天龄拟南芥根的穿透生长未被观察到明显趋势。②随着琼脂浓度的增加,7天龄拟南芥根长度呈现先增后降的趋势,1.3%琼脂中根长度最大;而随着Phytagel浓度的增加,根长度降低。③随着机械强度增加到2倍以上,根长度呈下降趋势,且降低约45%。④随着琼脂和Phytagel刚性分别增加到约5倍、3倍,根曲率比分别逐渐降低约26%、11%。此外,1月龄拟南芥浸出液的电导率值均小于45%,说明实验模型力学的加载处于植物正常应答机械刺激的范围内。本部分不仅验证了定量力学环境对根生长调控的有效性,还着重发现了根弯曲变形与刚性的关系。
  (3)根尖分生、伸长组织微管骨架参与根对力学刺激响应的生长发育过程。设计0.6、0.8、1.2、1.4、1.6、1.8%琼脂和0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6%Phytagel培养基,其机械强度以0.0046MPa的间隔递增,为根尖发育过程提供梯度阻力的加载。随介质阻力的增大,3天龄GFP-MBD根尖细胞骨架荧光强度先增加后降低,最大值在1.2、1.4%琼脂及1.0%Phytagel培养基中。整体上琼脂中的根尖荧光强度、细胞分裂活跃程度都高于生长在 Phytagel中的,与根伸长生长的结果相对应。表皮细胞周质微管的排布方式变化显著,与7天龄GFP-MBD根直径和根尖长度结果一致。3天龄根尖形态结构、分生组织不对称分裂和伸长区表皮细胞微管排布相互协调响应力学刺激,进而引起7天龄根表观形态差异。
  (4)生长素参与根对力学刺激响应的生长发育过程。选择机械强度为0.0124-0.028MPa的Phytagel培养基培育野生型Ws、DR5-GUS和突变体pin1拟南芥,关注根响应梯度阻力过程中生长素分布和PIN1基因可能的调控作用。采用GUS染色方法获得DR5-GUS根尖生长素表达和分布的规律:随着介质阻力的增大,生长素分布范围逐渐缩小至根冠区域。该实验模型中7天龄野生型Ws主根平均长度>突变体pin1,随着介质阻力增加至2倍以上,两种基因型的根长度分别下降53.5%和45.5%,证实PIN1基因在细胞伸长上的作用,但PIN1功能缺失未引起机械刺激应答敏感性的缺失。在主根克服穿透阻力过程中,力学刺激强度显著导致分生组织生长素的表达和分布降低。
  (5)拟南芥根回旋运动与介质阻力的关系。通过拟南芥根在琼脂表面波形和琼脂内部螺旋形生长的现象联合分析根回旋运动。①通过设置倾斜度渐变的琼脂表面对波形根生长的力学环境进行控制,观察主根长度、波形幅度,主根伸长区结构,发现根波形生长呈现力学环境依赖性,伸长区长度与生长速率显著相关。②设计0.5-1.2%琼脂培养基观测拟南芥根定量的螺旋生长行为,发现根在阻力较小的0.5-1.0%琼脂中生长出现螺旋形,其所占比率从100%下降到21.6%;而根在>1.0%琼脂中几乎都呈直线形,整体上螺旋根比率随介质阻力增加而降低。同时,随着介质阻力增加,根长度和根尖生长素分布也出现显著差异。利用生长引起“杆的机械弯曲”理论进行物理分析,证明琼脂阻力增加导致螺旋幅度和螺旋根比率下降。拟南芥主根在琼脂内“自由”生长则展示三维的螺旋运动,在硬琼脂表面则是三维螺旋的变形—二维波形,在硬琼脂内部则螺旋运动受阻,呈现相对直线型。
  拟南芥的根器官形态在持续的力学刺激下发生显著变化需至少培养7天,介质阻力增加显著抑制根的伸长。此外,介质硬度增加引起根弯曲程度增加的重要发现,补充了根系膨胀生长理论。受力学环境影响,根组织、细胞层面发生的微管骨架和生长素的变化与根器官形态差异是一致的。波形和螺旋形根相结合分析根回旋运动,进一步丰富了力学环境对根生长行为及内在结构的调控规律。
[硕士论文] 赵丽娜
生态学 安徽大学 2017(学位年度)
摘要:花粉形态学是孢粉学研究的基础。现代植物的花粉形态研究可为植物系统学研究提供依据。同时,现代植物的花粉形态及其所指示的现代生态环境的研究对于地层中孢粉的鉴定及通过孢粉组合推测古环境与古气候具有重要的借鉴作用。
  本研究利用光学显微镜(LM)和扫描电子显微镜(SEM)对中国山西太岳山区常见植物的43科128属158种(含3变种)植物的花粉形态进行了观察和研究,并对花粉形态进行了细致的描述。本研究对同科不同属、同属不同种、同种不同地区的花粉形态进行了比较讨论,研究结果可为太岳山区化石花粉的准确鉴定提供鉴别指南和标准对照图谱。同时本文还探讨了该区植物花粉占环境意义、松科及菊科主要花粉类型的生态意义,为利用地层中相应化石花粉重建古气候、古环境提供现代孢粉学资料和依据。最后本文在花粉形态特征的基础上对唇形科13种植物的系统学意义进行了探讨。主要研究结果如下:
  (1)裸子植物的花粉特征:本文共观察了裸子植物4种,均属于松科。其中包含松属2种和云杉属2种。松科这4个种均属于两气囊花粉,花粉粒最大的为青扦(Picea wilsonii Mast.)102.9μm,最小的为白皮松(Pinus bungeana Zucc.ex Endl.)67.5μm。体上纹饰在光镜下均为细网状,气囊均具大网状纹饰。
  (2)被子植物的花粉特征:本文共研究了被子植物42科126属154种(含3变种)植物。花粉粒以近球形(60.4%)和长球形(26.0%)为主,其他还有球形、扁球形、超长球形等。花粉粒中P/E值最大的为鹿药(Smilacina japonicaA.Gray)2.05,最小的为高山露珠草(Circaea alpine L.)0.71;最大的花粉为卷丹(Lilium lancifolium Thunb.)117.5×62.3μm,最小的为绣线菊(Spiraea salicifoliaL.)14.8×11.9μm。花粉萌发孔以3孔沟(42.9%)和3沟(14.3%)为主,还有少量的为3合沟、2合沟、散孔、散沟、3孔、6沟、单沟、3(-4)孔沟、4沟等类型。外壁纹饰以细网状(36.4%)、颗粒状(16.2%)和刺状(15.6%)为主,其他还有粗网状、条纹-穿孔、棒状、微刺状、微刺-颗粒等。
  (3)唇形科植物的花粉特征:本文共研究了唇形科3个亚科11属13种植物。花粉粒最大的为荫生鼠尾草Salvia umbratica Hance(43.8×50.0μm),最小的为密花香薷Elsholtzia densa Benth.(19.7×20.4μm)。花粉粒单孢子型的。花粉粒的形状为扁球形、近球形和长球形。所有的花粉粒都是径向对称的、同极的。萌发沟为六沟和三沟。具有2种不同类型的外壁纹饰:双网状(TypeⅠ)和细网状(TypeⅡ)。基于详细的外壁纹饰结构双网状纹饰可以被细分为4个亚型,细网状被分为2个亚型。
[硕士论文] 李俊慧
生态学 浙江师范大学 2017(学位年度)
摘要:木本植物木质部细胞壁中的水不仅形成了植物体的质外体空间,同时在植物的径向运输中也发挥着重要的作用。本文以西北农林科技大学校园内四种裸子植物水杉、银杏、罗汉松及杉木的枝条为研究对象,采用离心机技术、木质部解剖等方法测定了裸子植物中木质化细胞壁的含水量并估测了可以穿过木质化细胞壁的溶质的分子量大小。探讨了木质化细胞壁中的水分含量在木本植物茎运输中的重要性。主要结果如下:
  1.四种裸子植物木质部解剖学特征存在较大的差异。具体表现为:(1)银杏和杉木茎横切面射线细胞在显微镜下清晰可见,而水杉和罗汉松茎横切面射线细胞不容易分辨。(2)水杉和银杏的髓细胞占整个木质部体积比较小,平均值分别为3.61±0.91%、7.97±1.11%;而罗汉松和杉木的髓细胞占整个木质部体积比相对较大,分别为11.84±2.83%、17.01±0.96%。(3)水杉的木质部管胞及射线细胞的平均直径均极显著小于银杏。水杉的木质部管胞直径为12.93±0.31μm,银杏为14.35±0.19μm(P<0.001);水杉的木质部射线细胞直径为9.86±0.32μm,银杏为13.28±0.27μm(P<0.001)。
  2.水杉、银杏、罗汉松及杉木的导水率损失百分比(PLC)达到99%以上所需的张力(负压)不同,平均值分别为-3.98±0.10Mpa、-5.37±0.07Mpa、-7.70±0.29Mpa和-6.33±0.06Mpa。木质部中不同类型细胞所占的体积比不同,其排列顺序为细胞壁体积比>管胞腔体积比>髓心体积比>射线细胞腔体积比。
  3.水杉、银杏、罗汉松和杉木每单位干重茎段细胞壁含水量分别为49.83±1.15%、40.60±0.67%、42.27±0.94%、37.40±0.38%,每单位体积细胞壁含水量(=细胞壁中水的重量/细胞壁体积)分别为36.33±1.36%、35.94±2.07%、34.64±3.40%、32.27±1.13%,每单位体积茎段细胞壁含水量(=单位体积茎段的总含水量-单位体积茎段射线细胞腔中的含水量)分别为22.13±0.87%、20.51±0.95%、21.13±1.32%、15.85±0.31%。
  4.三种不同分子量糖类物质葡萄糖(198.2g/mol)、蔗糖(342.3g/mol)、棉籽糖(594.5g/mol)在水杉和银杏枝条中流出浓度达到10Bri的时间为棉籽糖>蔗糖>葡萄糖。葡萄糖、蔗糖溶液流出浓度随时间变化趋势一致。在实验初始阶段,溶液流出浓度随着时间变化迅速升高,然后逐渐平稳。棉籽糖溶液流出浓度随时间变化比较缓慢。
  5.小分子量的PEG200在木质化细胞壁中累积的量比大分子量的PEG800和PEG1540多,而PEG800与PEG1540相比没有显著差异(P=0.99)。细胞壁含水量中用于溶解PEG200的自由水的百分比最大,用于溶解PEG800与PEG1540的自由水的百分比无明显差异(P=0.98),但与PEG200相比极显著偏小(P<0.001)。
[硕士论文] 丰华玲
植物学 西北大学 2017(学位年度)
摘要:花粉萌发和花粉管生长是开花植物进行有性生殖所必需的生理活动,微丝骨架在这个过程中起着决定性的作用。花粉管作为植物中典型的极性生长细胞,其中的微丝骨架被广泛研究。微丝束对极性细胞的生长至关重要。微丝成束的过程受多种肌动蛋白结合蛋白(actin-binding proteins,ABPs)的调控。
  Fimbrins,也被称为plastins,是目前为止植物中鉴定出来的唯一一种含有CH-domain的肌动蛋白结合蛋白。拟南芥中共有5个家族成员,命名为AtFIM1-5。已有研究表明AtFIM4和AtFIM5在极性细胞花粉管中大量表达,且均能使单体肌动蛋白组装成更加高级的结构,但二者的具体调控机制和功能联系尚不清楚。因此,鉴定和研究拟南芥中AtFIM4和AtFIM5对花粉萌发和花粉管生长的调控机理对于揭示植物微丝骨架的调节机制具有非常重要的意义,同时也有助于了解微丝骨架在植物有性生殖中的关键作用。在本研究中,我们从生理和体外生化两个方面研究了肌动蛋白结合蛋白AtFIM4和AtFIM5对拟南芥极性细胞花粉管的调节功能,并对二者的功能联系和分工进行了初步的探索。取得的主要研究成果如下:
  1.生物信息学分析表明AtFIM4和AtFIM5具有较高同源性,且表达谱有重叠现象,但在系统进化树中分属不同的枝干,推测二者在保留家族保守性的同时进化出了不同的功能;
  2.与野生型相比,T-DNA插入单突变体表型无显著差异,而双突变体则差异显著,主要表现为:花粉萌发率降低、花粉管生长受到抑制、出现较高的畸形比率、荚果变短、且花粉管中肌动蛋白束明显减少。说明AtFIM4和AtFIM5对花粉管内微丝骨架的结构维持至关重要,二者功能缺失会对花粉管的生长产生抑制作用;
  3.GUS组织化学活性检测分析结果清楚显示了AtFIM4和AtFIM5在花粉管中的表达情况:AtFIM4在花粉萌发后开始表达,而AtFIM5在花粉粒和花粉管生长阶段均有表达;
  4.体外生化实验结果表明与AtFIM5相比,AtFIM4结合肌动蛋白并使之成束的能力更强,而且AtFIM4和AtFIM5均能抑制微丝解聚药物Lat B对微丝的解聚;同时,激光共聚焦显微镜观察结果表明AtFIM4与AtFIM5都能体外结合微丝,AtFIM4使微丝形成疏松的网状结构,而AtFIM5使微丝形成致密的带状结构;
  5.为了探索AtFIM5蛋白序列中对微丝成束功能起关键性作用的位点,我们构建了单位点突变蛋白AtFIM5-461和双位点突变蛋白AtFIM5-589,并进行了一系列体外生化实验,结果表明AtFIM5-461并不影响AtFIM5结合微丝的能力,AtFIM5-589则在一定程度上增强了AtFIM5结合微丝的能力;此外,AtFIM5-461和AtFIM5-589不影响AtFIM5组装微丝的方式。
  综上所述,本研究运用了分子生物学、细胞生物学及体外生化等方法对AtFIM4和AtFIM5在花粉萌发和花粉管生长中的调控功能进行了探索,我们的研究表明AtFIM4和AtFIM5这两种肌动蛋白结合蛋白在花粉管中微丝束的形成中发挥重要作用,这对于细胞的极性生长非常必要,同时也初步探索了二者在调控花粉管生长中存在的功能上的联系与分工现象。
[硕士论文] 余晶晶
生态学 浙江大学 2016(学位年度)
摘要:目的:植物功能性状与群落物种组成、结构和功能密切相关,了解群落内植物功能性状之间权衡关系、功能群组成以及环境变化对功能群的影响,对研究群落复杂性、稳定性及其动态具有重要的意义。方法:本研究针对千岛湖地区75种常见木本植物,分析了8个与光和水分输导、资源获取和利用策略相关的功能性状分化,及其与物种多度的关系;在此基础上对75种木本植物进行了功能群划分,并分析了其与岛屿空间特征的关系。结果:主成分分析(principle componentanalysis,PCA)表明种间功能性状的分化主要发生在比叶面积(specific leaf area,SLA)、叶绿素含量(chloroplast concentration,ChL)以及叶气孔密度(stomata density,StoD)的分化方向上,8个性状中有5个(即,ChL、叶片厚度(leaf thickness,LT)、叶面积(leaf area,LA)、SLA和最大树高(maximum height,MaxH))均具有一定程度的系统发育保守性。广泛存在功能性状间的相关性,且使用系统发育独立对比方法(phylogenetic independent contrast,PIC)控制系统发育的影响后,相关性大多仍然显著,虽然少数相关性发生改变。单个性状,以及所有性状的主成分1和主成分2与物种多度间均没有显著相关性。K-均值聚类法分析表明75种木本植物可划分为3个功能群,Tukey显著差异检验表明不同功能群的一些功能性状如SLA、ChL具有显著差异,LA、StoD则差异不大,每个功能群的物种在29个岛屿上的多度比例之间有显著差异。一元线性模型模拟分析表明岛屿空间特征(面积和隔离度)对各岛屿各功能群多度在该岛屿物种总多度所占比例没有显著影响,岛屿尺度的群落加权性状均值与岛屿面积或隔离度梯度没有显著的线性关系。本研究结果表明,千岛湖地区植物可以分为薄叶植物、厚叶植物和高密度植物(硬叶植物);千岛湖地区片段化次生马尾松林内木本植物的功能性状分化受到系统发育和进化历史的共同影响,且性状分化发生在主要的环境资源梯度(光照和水分)上,但性状分化对处于演替早期的片段化森林群落内的物种多度不一定会产生重要影响;岛屿空间特征对各功能群多度和群落整体功能性状的影响不显著。
[硕士论文] 刘江华
林学 华中农业大学 2016(学位年度)
摘要:入侵植物进入新的生境,与生境中的其他物种产生竞争,其竞争者有外来植物、本地植物或者两者的混合。各个物种在竞争中的表现,除了取决于自身的特性外,还受到周围环境的影响,尤其是资源。在全球环境变化的背景下,资源在自然生境中的分布无论时间还是空间维度上,通常是不均匀的。资源异质性对于植物的生长有很重要的影响。同时它对于入侵植物和本地植物的影响可能存在很大差异。关于资源空间异质性对于植物生长和竞争的影响,学者们已经做了大量研究。但是关于资源时间异质性对多对入侵植物与本地植物间生长、竞争及共存的影响的研究还远远不足。同时,资源异质性究竟是促进外来植物和本地植物间的竞争,还是促进两者的共存?由于自然因素的复杂性,答案依旧是不确定的。
  在所有资源中,养分对于植物生长的影响相对较大,故本实验对养分时间异质性进行了研究。本实验选取了来自天胡荽属、莲子草属和蟛蜞菊属的3对入侵植物和共存的本地植物,即3种入侵植物和3种本地植物。通过控制实验,验证了入侵性、养分时间异质性、竞争者类型以及它们之间的交互作用对竞争的影响和对竞争中的各个物种的影响。结果表明:
  1.入侵目标植物的分株数、生物量、地上生物量、地下生物量以及各项生物量指标占群落对应生物量指标的比例都显著高于本地目标植物。入侵竞争植物的地下生物量显著高于本地竞争植物的地下生物量。入侵群落的地下生物量显著高于本地群落的地下生物量,含有入侵目标植物的混合群落地下生物量高于含有本地目标植物的混合群落地下生物量。
  2.当目标植物为入侵植物时,目标植物的地下生物量和根冠比会随着养分施加的波动而增加,而当目标植物为本地植物时,目标植物的地下生物量和根冠比会随着养分施加的波动而减少。与此同时,目标植物周围的竞争植物地下生物量和根冠比也随着养分施加的波动而减少。
  3.在种内竞争和异进化竞争中,入侵目标植物的地下生物量及其占比随着养分施加的波动会逐渐增大,而本地目标植物的地下生物量及其占比随着养分施加的波动会逐渐减小,入侵目标植物与本地目标植物的地下生物量差异以及其占比差异均在养分均匀施加时最小,在养分多峰施加时最大。入侵竞争植物与本地竞争植物的比较结果与此一致。
  4.竞争者类型对竞争植物分株数、生物量、地上生物量和地下生物量均有显著影响。混合竞争者的各项生长指标最高,异进化竞争者次之,同进化进化者较小,种内竞争者的各项生长指标在不同类型竞争者中最小。竞争者类型同时对群落生物量、地上生物量和地下生物量影响显著。混合竞争群落的各项生物量指标最大,种内竞争最小。
[硕士论文] 杜家潇
生物学 曲阜师范大学 2016(学位年度)
摘要:植物有性生殖是植物生活史的关键事件,是雌雄配子体结合形成合子,并进一步发育产生果实和种子的过程。果实和种子的数量和质量(生殖成功)直接影响着种群的维持和物种的延续。影响植物生殖成功的生物和非生物因素很多,本研究以兼性自交、生长在毛乌素沙地的一年生植物角蒿为研究材料,探讨盗蜜者和表型性状对植物生殖成功的影响。
  盗蜜是指昆虫、鸟类或其他访花者通过在花冠上直接打洞从中取食花蜜、不从花冠口进入且不给花授粉的现象。一些研究显示盗蜜对自交植物的结实、结籽没有影响。然而,对于既有传粉者为其传粉实现异交又能通过自交实现生殖保障的兼性自交植物来说,盗蜜对其生殖的影响还知之甚少。由于兼性自交植物可以自交,盗蜜对其总体结实可能不会有显著影响,但可能会通过影响传粉者行为而影响传粉者介导的结实。为了验证这一假说,本研究以兼性自交的一年生角蒿(Invarvillea sinensis)为研究材料,通过野外调查和控制实验,探讨了盗蜜对传粉者介导的结实(传粉者行为)和总体结实率的影响。结果表明:角蒿的盗蜜者和主要传粉者相同,均为密林熊蜂(Bombus patagiatus)。熊蜂盗蜜频率平均为20.24%(范围为0–51.43%)。盗蜜对角蒿总体结实率、每果结籽数和每果种子重量没有显著影响。然而,被盗蜜花的柱头闭合比率显著高于未被盗蜜花,说明盗蜜影响传粉者的访花行为和传粉者介导的结实率。另外,被盗蜜花的高度显著高于未被盗蜜花,说明盗蜜者倾向于从较大较高的花上盗蜜。这些结果为全面认识盗蜜对植物生殖的影响提供了新的信息。
  为了探讨开花物候和表型性状对生殖成功的影响,对角蒿的开花物候和表型性状以及生殖成功(果实和种子产量)进行了观测和度量。结果表明:角蒿花期为6月末至9月初,持续约80天,个体花期平均可持续22天(范围为1–55天)。个体开花早晚和开花持续时间之间呈显著线性负相关,且开花早晚与植株大小(植株高度、每株花数)和花大小呈显性线性负相关,而开花持续时间与植株大小呈正相关。单因素和多因素回归分析均显示开花时间与生殖成功(果数、种子数和种子重)呈显著负相关,说明开花早的个体具有更高的生殖成功,而植株大小(植株高、每株花数)与生殖成功呈显著正相关关系,显示植株较高和开花数多的个体生殖成功有优势。通过分析传粉者有效拜访频率(闭合花比例)和传粉者介导的生殖成功(闭合结果率和闭合结籽率)与开花物候和表型性状的关系,结果显示,传粉者偏好访问花冠管较长的个体。
  本研究通过探讨盗蜜和表型性状对生殖成功的影响,明晰了兼性自交一年生植物角蒿在毛乌素沙地生态环境的生殖策略,为理解沙地生态条件下植物的适应进化提供了新的数据。
[硕士论文] 俞琴琴
遗传学 浙江师范大学 2016(学位年度)
摘要:植物下胚轴顶钩(apical hook)具有保护其子叶和顶端分生组织在出土时免受机械损伤的功能。最近的研究表明,生长素输出载体PIN3(PIN-FORMED3)和生长素输入载体AUX1/LAX3(AUXIN RESISTANT1/LIKEAUX1(LAX)3)共同参与调控生长素最大峰值(auxin maxima)的建立,而生长素最大峰值的建立是拟南芥下胚轴顶钩形成的必要前提,但具体的调控机理目前仍不清楚。
  本研究的前期工作已经成功分离鉴定了拟南芥网格蛋白轻链clc2-1 clc3-1双突变体,发现了CLC2和CLC3功能缺失抑制PIN蛋白内吞。为此,本研究综合运用遗传学、细胞生物学和药理学等研究手段,初步剖析了网格蛋白在下胚轴顶钩形成和蓝光诱导的顶钩打开过程中的生物学功能。具体研究结果如下:
  (1)在正常黑暗条件下,CLC2和CLC3功能缺失促进下胚轴顶钩内侧面(凹面)生长素最大峰值的建立和下胚轴顶钩的形成,但抑制了顶钩生长素最大峰值的消退和顶钩的打开,表明网格蛋白负调控下胚轴顶钩形成而正调控顶钩打开。
  (2)生长素过量合成抑制生长素不对称分布和下胚轴顶钩形成。CLC2和CLC3功能缺失部分恢复了因生长素过量合成造成的生长素不对称分布和顶钩形成的抑制效应。这些结果进一步证实网格蛋白功能缺失的确能促进生长素不对称分布和下胚轴顶钩形成,同时也表明,生长素最大峰值的建立是顶钩形成的必要性前提。
  (3)药理学分析表明,clc2 clc3双突变体下胚轴生长素最大峰值和顶钩形成对生长素输出抑制剂NPA和TIBA比野生型更敏感,但对生长素输入抑制剂1-NOA的敏感性与野生型相似,表明网格蛋白通过调控生长素极性输出而不是极性输入来调控下胚轴顶钩的形成。
  (4)蓝光能有效地诱导生长素最大峰值消退和顶钩打开。CLC2和CLC3功能缺失抑制了蓝光诱导的顶钩打开和生长素最大峰值消退,表明蓝光诱导顶钩打开需要网格蛋白的功能。
  (5)活细胞成像分析表明,CLC2和CLC3功能缺失影响了皮层细胞PIN3-GFP的内吞和质膜底端定位,但不影响AUX1的亚细胞定位,暗示CLC2和CLC3功能缺失通过抑制PIN3的内吞从而影响PIN3的重定位。这些结果进一步证实网格蛋白通过调控PIN3运输来调控顶钩形成和光诱导的顶钩打开。
  综上所述,本研究初步获得以下结论:网格蛋白通过调控PIN3的极性定位和生长素的极性输出来调控生长素最大峰值的建立和下胚轴顶钩的形成以及蓝光诱导的顶钩打开,揭示网格蛋白参与调控植物暗形态发生和光形态发生。本研究为进一步剖析生长素调控下胚轴顶钩发育的分子机理提供新的见解,同时对正确理解植物暗形态发生和光形态发生的分子机制具有重要参考价值。
[硕士论文] 张巍
计算机系统结构 江苏大学 2016(学位年度)
摘要:随着计算机硬件技术和图形处理技术的进一步发展,虚拟现实技术越来越广泛运用于人们的日常生活中,包括科幻影视、体感游戏、智能穿戴等。而虚拟植物建模研究作为计算机图形学领域的重要组成部分,也一直在不断发展。从早期分形与L系统等经典植物建模方法,至基于图像的植物建模方法,再到现今基于点云的植物建模方法,模型在运行速度与真实感方面都得到了极大的提高。
  本文以植株的叶片作为研究对象,提出基于有限细节多密度点云加密植物叶片建模算法。首先通过深度相机Kinect扫描获得叶片信息,其中包含深度数据和颜色数据,并针对扫描中出现的一系列问题提出相关的研究方法,最终得到植物叶片模型。具体研究的相关内容为:
  (1)通过Kinect获得植物单叶片点云模型,在初始的去噪、匹配等预处理操作以后,针对叶片点云提出一种基于RGB的点云递减简化方法,该方法结合传统的包围盒算法能使简化后的点云颜色过度更自然,并且有效分离粘合叶裂。
  (2)结合隐式函数曲面重建原理,将基于RGB信息递减简化后的叶片点云采用Poisson曲面重建算法,结合原始点云的曲面重建,分析其相似程度、重建细节效果以及重建时间空间性能等。
  (3)在基于人眼视觉识别的局限性上提出一种有限细节多密度点云重建算法,与传统的网格重建算法不同,主要通过以点代面不断细化点的密度来产生视觉误差上的模糊曲面,实验证明其重建效果和速度在一定程度上优于网格重建。
  (4)将研究的内容以模块化的方式,结合OpenGL图形库和Qt GUI编程,构建出交互式的叶片点云简化、曲面重建、多密度重建的原型系统,并根据用户需求设置相关参数,更直观、更丰富地展现实验结果。
[硕士论文] 李雯霖
林业工程自动化 东北林业大学 2016(学位年度)
摘要:叶缘含有大量重要的植物特征信息,准确提取叶缘有助于定量分析植物生长状况,在叶重建和机器识别中具有重要的应用价值。图像分割能提取有效叶缘信息,助于特征辨别,本文针对叶缘分割问题,主要做了以下研究:
  介绍了曲线演化理论,水平集建模、求解基础,引入基于水平集及Mumford-Shah模型的一种几何活动轮廓模型——C-V模型(Chan-Vese模型),用于捕捉目标边缘,进行图像分割。介绍了C-V模型的优点:无关梯度方向,具有较好的噪声鲁棒性,其建模简单、无关初始方向、适用图像范围广的特点适合进行叶缘提取。分析了存在的缺陷:C-V模型在目标边缘内外区域属于同质区域时候,分割效果不佳以及随着迭代次数增多,往往会出现需要重新初始化到符号距离函数(SDF)的步骤,这增加了C-V模型的运行时间。
  并针对上述两个缺点做出了改进:(1)设计了结合局部信息的C-V快速分割模型。首先,增加局部信息的利用,将局部信息与全局信息有效结合,以使在丰富细节区域C-V模型能正确收敛到目标边缘;然后利用内能泛函约束水平集偏离SDF的程度,通过一定量的增加水平集求解次数保证水平集不会较大偏离SDF,在一定程度上节省演化时间。即通过结合局部统计信息和约束能量函数获得细节处理更完善、收敛速度更快的改进模型,并应用于叶缘提取中,验证改进模型的实用性。(2)设计了无关曲率方向的C-V快速分割模型。首先,增加无关曲率方向的边缘函数,弥补C-V模型不能有效运用边缘信息的缺陷,且利用平均曲率运动方程将一阶欧几里得边的长度能量最小化,进而弥补C-V模型在目标边缘内外区域为同质区域时的不佳演化效果;然后,增加内能泛函项以简化模型在局部需要重新初始化符号函数的步骤,提高运算速度。将改进模型应用于叶缘提取中,通过对比分析验证改进模型更有效性、实用。
[硕士论文] 徐清华
生物学;植物学 东北农业大学 2016(学位年度)
摘要:叶片是植物的重要器官之一,在教学和科研工作中经常要对其形态解剖学指标进行观测。过去关于叶片形态解剖学指标观测方法的研究多局限于叶片表皮细胞,且对影响观测效果的诸多因素没有进行深入的研究,还需要研究适用于不同类型植物的具体方法。叶片横切面和脉序的观测方法较少,还存在操作程序复杂、耗时长、制片效果差等缺点。针对存在的问题,本研究以单子叶禾本科草本植物玉米和双子叶忍冬科木本植物蓝靛果忍冬为材料,采用正交试验的方法,对这两种不同类型植物叶片表皮、横切面和脉序的观测方法进行了较为详尽系统的研究,获得了简单快捷观测其形态解剖学指标的方法及其条件。并应用所得方法对这两种植物叶片表皮、叶肉和脉序的多项量化指标进行了测定。取得的研究结果为简便快捷地观测植物叶片的形态解剖结构、研究叶片的发育机理提供了技术支撑。主要结论如下:
  (1)玉米叶片表皮和横切面简单快捷的观测方法均为指甲油印迹法和明胶印迹法,脉序最佳观测方法为次氯酸钠离析法和过氧化氢离析法。
  其中用指甲油印迹法和明胶印迹法观测玉米叶片表皮特征的最优条件组合分别为:凝固时间12min+胶带面积1.5×1.5cm2+以60°夹角快速揭取、明胶浓度21%+明胶凝固时间8min+甲基绿用量0.018g·100mL-1+环境温度22℃+叶片在凝胶上的放置时间11s;而这两种印迹法观测其横切面的最优组合分别为叶片固定数量6个+指甲油凝固时间50s+以60°夹角慢速揭取或叶片固定数量6个+凝固时间60s+以30°夹角慢速揭取、明胶凝固时间8min+明胶浓度18%+甲基绿用量0.045g·100mL-1+环境温度22℃+叶片在凝胶上的放置时间5s。
  用次氯酸钠离析法和过氧乙酸离析法观测玉米叶片脉序特征的最优条件组合分别为水煮时间4min+NaOH浓度10%+NaOH水浴时间30min+NaClO浓度4%+NaClO水浴温度20℃+NaClO水浴时间30min、过氧乙酸浓度14%+水浴温度70℃+水浴时间3h。
  (2)蓝靛果忍冬叶片表皮和横切面简单快捷的观测方法均为指甲油印迹法和明胶印迹法,用于观测其叶片横切面特征的明胶印迹法的最优条件组合和玉米叶片的最优组合相同。叶片脉序最佳观测方法为次氯酸钠离析法和过氧化氢离析法。
  其中用指甲油印迹法和明胶印迹法观测蓝靛果忍冬叶片表皮特征的最优条件组合分别为:凝固时间20min+胶带面积1.0×1.0cm2+以45°或60°夹角快速揭取、明胶浓度24%+明胶凝固时间8min+甲基绿用量0.036g·100mL-1+环境温度20℃+叶片在凝胶上的放置时间6s;而用于观测横切面的指甲油印迹法的最优组合为叶片固定数量5个+指甲油凝固时间70s+以60°夹角慢速揭取。
  用次氯酸钠离析法和过氧乙酸离析法观测蓝靛果忍冬叶片脉序特征的最优条件组合分别为水煮时间5min+NaOH浓度8%+NaOH水浴时间1.5h+NaClO浓度4%+NaClO水浴温度40℃+NaClO水浴时间35min、过氧乙酸浓度14%+水浴温度60℃+水浴时间3.5h或过氧乙酸浓度12%+水浴温度70℃+水浴时间3.5h。
[硕士论文] 时盼
生物学;植物学 南京师范大学 2016(学位年度)
摘要:二次或多次抽枝是木本植物重要的生活史事件之一,研究木本植物的二次抽枝可以反映物种的生活史特征,在一定程度上帮助理解物种的生态适应策略。然而目前关于二次抽枝的报道较为零星,更缺乏系统性的跟踪研究,人们对木本植物二次抽枝的特征尚不清楚。
  本文以江苏南京仙林地区落叶阔叶林中的木本植物为研究对象,调查了物种、个体和小枝3个水平上二次抽枝发生的比例,同时选取有二次抽枝的16种代表性植物调查并比较了一次、二次抽枝在抽枝进程中枝叶、动态和成熟小枝功能性状3个方面的差异,旨在探讨北亚热带地区落叶阔叶中木本植物二次抽枝的主要特征。主要研究结果如下:
  (1)2014年7月下旬通过设置3条长120 m宽4m的样带,调查群落中木本植物二次抽枝发生的比例,结果表明:i)物种水平上,合计在该群落中记录木本植物37种,18种有二次抽枝,3条样带发生比例平均为46.5±5.4%。21种单叶物种中12种有二次抽枝,16种复叶物种中6种有二次抽枝,单叶物种(57.1%)大于复叶物种(37.5%),24种乔木物种中13种有二次抽枝,13种灌木物种中5种有二次抽枝,乔木物种(54.2%)大于灌木物种(38.5%)。ii)个体水平上,共记录木本植株1043株,361株有二次抽枝,3条样带发生比例平均为35.8±12.6%。18种木本植物发生比例平均为62.8±7.8%,单叶物种(67.4±8.9%)与复叶物种(53.3±15.6%)间无显著差异,乔木物种(60.2±8.5%)与灌木物种(69.8±18.7%)间也无显著差异。iii)小枝水平上,18种木本植物的发生比例平均为34.6±6.0%,单叶物种(24.4±4.9%)与复叶物种(55.1±11.9%)间无显著差异,乔木物种(29.7±5.1%)显著小于灌木物种(47.4±17.4%)(P<0.05)。
  二次抽枝发生的位置有3个,即一次抽枝小枝上的顶端、叶腋和节间。根据发生的不同位置,将18种具有二次抽枝现象的木本物种划分为4个类型:i)仅从小枝顶芽抽出,包括短柄袍(Quercus serrata)、槲树(Quercus dentata)、响叶杨(Populus adenopoda)、黄连木(Pistacia chinensis)和柘树(Macluratricuspidata)5个物种;ii)从小枝顶芽和腋芽抽出,包括白檀(Symplocospaniculata)、乌桕(Triadica sebifera)、赛山梅(Styrax confusus)和黄檀(Dalbergiahupeana)、朴树(Celtis sinensis)5个物种;iii)从小枝腋芽和节间的不定芽抽出,包括化香(Platycarya strob ilacea)、枫杨(Pterocarya stenoptera)2个物种;iv)仅从小枝腋芽抽出,包括马棘(Indigofera bungeana)、枫香(Liquidambarformosana)等6个物种。
  (2)从2014年3月下旬至12月中旬,对群落中16种木本植物一、二次抽枝进程中叶数量动态(出叶和落叶进程)的研究表明:一次抽枝的出叶开始时间相对集中,主要分布在3月中旬到4月中旬,二次抽枝的出叶开始时间较为分散,分布在5月下旬到7月中旬;一次抽枝的出叶结束时间分布在3月下旬到6月上旬,二次抽枝的出叶结束时间分布在5月中旬到8月中旬;同一物种一次抽枝和二次抽枝过程中出叶模式相同,均呈爆发式或持续式增长,但在出叶持续时间上一次抽枝(31.4±4.2 d)显著大于二次抽枝(23.4±3.4 d)(P<0.05)。出叶物候参数相关性分析表明:一次抽枝的出叶开始时间与二次抽枝的出叶开始时间、结束时间、持续时间并不存在显著的相关关系;一次抽枝的出叶结束时间和二次抽枝的出叶持续时间呈极显著正相关(P<0.01);一次、二次抽枝的出叶持续时间呈极显著正相关(P<0.01)。
  一次抽枝进程从5月下旬开始陆续有物种开始落叶,一直持续到11月下旬,二次抽枝落叶开始时间分布在6月上旬到12月上旬,一次抽枝的落叶开始时间显著早于二次抽枝;一次抽枝的落叶结束时间分布在6月下旬到12月中旬,二次抽枝的落叶结束时间分布在8月上旬到12月中旬,一次抽枝早于二次抽枝完成落叶进程,但两者无显著差异;在落叶持续时间上,一次抽枝(55.7±7.6 d)与二次抽枝(51.2±5.9 d)无显著差异。落叶物候参数相关性分析表明:一次抽枝的落叶开始时间与二次抽枝的落叶结束时间、持续时间存在极显著正相关关系(P<0.01);一次抽枝的落叶结束时间和二次抽枝的落叶开始时间、持续时间呈极显著正相关(P<0.01);一次抽枝、二次抽枝的落叶持续时间呈显著正相关(P<0.05)。
  (3)从2014年3月下旬至8月上旬,对该群落中16种木本植物一、二次抽枝进程中叶面积动态的研究表明:在展叶持续时间上,一次抽枝(23.7±1.6 d)短于二次抽枝(25.6±2.1 d),但两者无显著差异;在展叶相对速率上,一次抽枝(0.20±0.01)与二次抽枝(0.18±0.01)间也无显著差异。
  (4)依据一次抽枝的小枝结束生长时间和二次抽枝的小枝开始生长时间两者间的先后关系,将16个调查物种分成3类,i)一次抽枝和二次抽枝间具有一段时间的重叠期(a overlapping period),包括朴树(C.sinensis)、青灰叶下珠(Phyllanthus glaucus)、榆树(Ulm us pum ila)和马棘(Indigofera bungeana)4个物种;ii)一次抽枝的小枝一旦结束生长,二次抽枝的小枝立即开始生长,包括紫穗槐(A.fruticosa)和乌桕(T.sebifera)2个物种;iii)一次抽枝和二次抽枝间具有一段时间的间隔期(a quiescent period),包括短柄枹(Q.serrata)、槲树(Q.dentata)和赛山梅(S.confusus)等10个物种。该群落中植物两次抽枝间具有一段时间的间隔期是最为常见的类型。
  (5)2014年7月下旬,对该群落中14种木本植物一、二次抽枝成熟小枝的枝、叶性状的研究表明:6个叶性状(叶数量、总叶面积、总叶干重、单位叶面积干重、比叶重)表现为一次抽枝显著大于二次抽枝。小枝长度、小枝直径、小枝干重3个小枝性状上均表现为一次抽枝显著大于二次抽枝,说明二次抽枝的投资总量小于一次抽枝。茎叶干重比表现为一次抽枝显著大于二次抽枝,表明一次抽枝在茎上的投资比例大于二次抽枝。
[硕士论文] 熊欢
遗传学 华中师范大学 2016(学位年度)
摘要:植物根系的构型不仅决定着对水分和养分的吸收、固定植物的能力,还能感知外界各种胁迫。磷是植物生长、发育和繁殖所必需的大量营养元素之一,它在许多代谢活动过程中起着关键的作用。大部分磷容易被固定在土壤中或是生成土壤有机物,不能直接被植物所利用,所以植物经常处于一种缺磷的状态。植物在发育上也演化出对低磷环境的适应,如侧根数目的增加,主根抑制等。植物激素在植物根系形态建成过程中起着重要的作用,生长素是其中一类可以促进生长的植物激素。本研究主要探讨低磷条件下生长素对拟南芥主根伸长的调控。
  本论文以野生型拟南芥(WT)和突变体(arf7,arf19,arf7arf19)为材料,分析拟南芥在低磷条件下根系形态结构变化,获得了如下实验结果:
  1.发现arf7arf19双突变体主根在低磷条件下明显比WT、arf7、arf19要长。利用微分干涉显微镜对这些实验小苗的根部进行拍照,发现arf7arf19在低磷培养基上培养后其主根根部的分生区和伸长区长度显著增长,但是分生区比伸长区伸长更显著,主要是分生区变长使主根根长伸长。
  2.我进一步探讨了arf7arf19双突变体主根对低磷胁迫敏感性降低的原因,发现低磷条件下外源添加低浓度(0.001μM NAA)生长素促进了拟南芥主根的伸长,而外源添加10μM生长素运输抑制剂NPA则抑制拟南芥主根的伸长。实验结果说明低磷条件下主根生长抑制可能是由于生长素在主根的缺乏所导致的。
  3.分析了正常和低磷条件下DR5∶GUS、IAA∶GUS和CycB1∶GUS转基因株系中GUS信号变化,发现在低磷条件下它们在根尖的信号相对高磷时的信号要弱。然后分别用生长素NAA和生长素抑制剂NPA和TIBA处理,发现低磷胁迫条件下,外源添加生长素能使它们在根尖的表达量增加,信号增强,而添加生长素抑制剂则使信号变弱。
  4.将arf7arf19和WT分别与DR5∶GUS和IAA∶GUS杂交,得到纯合的杂交后代。将在MS上生长5天的杂交小苗分别放在含1mM Pi和1μM Pi的培养基上培养2天后进行GUS组织化学分析,发现DR5∶GUS/arf7arf19和IAA∶GUS/arf7arf19株系主根根尖GUS信号比DR5∶GUS/WT和IAA∶GUS/WT主根根尖GUS信号强。说明在arf7arf19双突变体主根根尖生长素浓度确实要比WT的高。
  根据上述一些实验,我们认为感知磷信号的部位在根尖,且在低磷胁迫下,拟南芥主根的伸长是依赖于生长素的。低磷条件下适宜浓度的生长素能够促进拟南芥主根的伸长。
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