利用扫描电镜对少花薹草组（Carex sect. Paniceae）27种及4变种（东亚14种4变种，北美13种）小坚果形态与微形态特征进行比较观察。结果表明：（1）所有材料小坚果的形状为倒卵球形和钝三棱状，组内很一致，长度为1.53~3.59 mm，同种不同居群个体差异不显著（P>0.05）。（2）表皮细胞一般为五至七边形，偶有四边形或八边形，丝柄薹草（C. rouyana）不同个体间有变异；垂周璧式样直或微波状；硅质台平，偶有凹或略凸，具1个中心体，C. filipes var. kuzakaiensis 和C. filipes var. tremula中偶见2个中心体，无卫星体，这些性状种内稳定。（3）利用表皮细胞形状、硅质台凹凸情况和中心体个数对于区分近似种具有价值，如白马薹草（C. baimaensis）和线柄薹草（C. filipes），且可以区分一些种下等级，如线柄薹草及其变种var. kuzakaiensis、var. oligostachys和var. tremula。（4）sect. Paniceae s.s.和sect. Laxiflorae小坚果形态和微形态上具有较高一致性，具有重要分类学意义。

为了探讨苦豆子（Sophora alopecuroides）不同居群的染色体核型特征及进化关系，采用染色体常规压片技术分析了分布于内蒙古、甘肃、宁夏等6个自然地理居群的核型特征和进化趋势。结果显示：苦豆子6个居群的染色体数目恒定，均为2n=2x=36；染色体类型有中部着丝粒（m）和近中部着丝粒（sm）2种，除甘肃武威的居群3含有sm型染色体外，其余居群的染色体均为m型；染色体平均臂比为1.19~1.37，长度比介于1.72~2.19，核型不对称系数处于54.30%~57.17%；核型类型有1A、3A和2B三种；苦豆子居群3的核型不对称系数最大，进化程度较高，居群19（内蒙古鄂尔多斯）的核型不对称系数最小，进化程度较低。聚类分析显示，苦豆子6个参试居群聚集成A和B两大分支，分支A又可分为C和D两亚支，其中居群5（甘肃武威）和居群13（内蒙古阿拉善盟）聚为C亚支，亲缘关系较近，居群3单独聚为D亚支，与C亚支两居群的亲缘关系相对较远；分支B又可分为E和F两亚支，居群19和居群43（内蒙古鄂尔多斯）聚为E亚支，亲缘关系较近，居群17（宁夏银川）单独聚为F亚支，与E亚支两居群的亲缘关系相对较远。本研究从居群水平上探讨了苦豆子的染色体数目、核型特征和进化趋势，为今后苦豆子系统进化和种质资源遗传多样性研究提供了细胞学证据。

为揭示SPL基因在白桦（Betula platyphylla）生长和发育中的功能，在克隆白桦BpSPL9基因的基础上，采用CREST技术构建BpSPL9的抑制表达载体，通过农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导法进行白桦的遗传转化，对获得的转基因株系进行表型观测，探究BpSPL9基因的功能。结果表明：已成功获得了BpSPL9抑制表达白桦株系。转基因株系的苗高显著低于非转基因对照株系，节间距变短，叶面积变小，转基因株系的细胞分裂素（6-BA）和生长素（IAA）含量均低于对照株系。推测BpSPL9基因通过影响生长素和细胞分裂的合成，从而参与植物的生长发育过程。

为揭示蓖麻（Ricinus communis）植株响应重金属镉（Cd）胁迫相关机制，筛选出蓖麻中参与Cd胁迫的抗性基因。本研究通过观察种子发芽及植株生长状态，最终确定以水处理的蓖麻植株为对照，研究其在3种剂量（300、700、1 000 mg·L^-1）Cd胁迫处理下的反应机制，以期为揭示蓖麻响应Cd胁迫的防御和解毒机制提供新思路。利用差异蛋白质组学分析蓖麻在Cd胁迫下的网络调控机制，即随着Cd胁迫浓度的增加，蓖麻植株分别通过阻隔根系对重金属Cd的吸收、提高自身抗氧化能力、抑制Cd²⁺运转以及诱导细胞程序性死亡等防御解毒过程以抵抗Cd胁迫损伤。根据组学分析结果筛选出差异显著基因RcBSK7，通过在拟南芥（Arabidopsis thaliana）中进行功能验证可知，该基因对提高蓖麻对Cd耐受性具有重要的作用。本研究增强了对蓖麻植株在3种Cd胁迫下多样性和复杂性的认识，为耐Cd基因鉴定和土壤中重金属污染修复提供了有价值的理论依据。

明确珍稀濒危小种群阜康阿魏（Ferula fukanensis）的遗传多样性和遗传结构，是对其制定有效的保护和管理策略的基础和前提。本研究基于10对多态性好且可以稳定扩增的SSR引物对来源于3个居群87个珍稀濒危植物阜康阿魏的遗传多样性和遗传结构进行分析。结果显示：小种群的阜康阿魏具有相对较高的遗传多样性，居群间Nei’s基因多样性指数（h_S）为0.514，总的Nei’s基因多样性指数（h_T）为0.516，观测杂合度（H_o）为0.881，期望杂合度（H_e）为0.512，香农信息指数（I）为0.836，多态位点百分率（P_PB）为100%，遗传分化程度较低 （F_st=0.007），95.9%的变异发生在居群内，遗传距离与地理距离无显著相关性，66.7%的居群遭遇了遗传瓶颈。结果表明，阜康阿魏遗传变异丰富，有较高的进化潜力。结合该种野外种群现状，建议建立保护区，开展就地保护，并加强引种和人工繁育等迁地保护措施，辅助阜康阿魏保育。本研究可为阜康阿魏植物资源保护提供理论支持，具有重要的理论和实践意义。

类黄酮在植物应答各种环境胁迫和种皮发育调控中起着重要作用。通过甲基磺酸乙酯（EMS）诱变筛选获得1个透明种皮突变体，与野生型拟南芥（Arabidopsis thaliana）（Col-0）相比，突变体成熟的种子颜色为黄色，其表型性状由隐性单基因控制。利用图位克隆和精细定位技术将突变基因定位于5号染色体MAH20的BAC上，是TT4（At5G13930）基因的第1 299位碱基C突变为T，使得第324位氨基酸甘氨酸突变为谷氨酸。TT4（transparent testa 4）编码1个类黄酮合成的结构基因查尔酮合酶（CHS），突变后种皮透明，种子颜色为黄色，突变体命名为tt4-1。利用功能回补突变体恢复褐色种皮表型，进一步证明了TT4在调节种皮颜色发育过程的重要作用。启动子偶联GUS基因组织表达分析显示TT4基因在植株幼苗的根、茎、叶和花中均有表达，生理表型分析结果显示与野生型相比，突变体tt4-1种子萌发早，幼苗主根短、侧根和根毛较多，成苗叶片气孔开度大和失水率高等特性。该研究将为进一步阐述TT4基因功能奠定理论依据。

为了解析橡胶树（Hevea brasiliensis）死皮的发生机制，有效进行死皮防治，以健康、轻度死皮、重度死皮橡胶树树皮为材料，研究死皮发生过程中树皮线粒体超微结构变化规律及活性氧（ROS）相关基因的表达模式变化。结果表明：死皮树线粒体超微结构发生不规则形变，膜内基质溶解，嵴消失，内腔空泡化等，且严重程度与死皮严重程度成正比。荧光定量PCR结果表明，过氧化物酶基因HbPOD2和HbPOD3在死皮树中的表达量高于健康树，可作为监测割胶强度、刺激强度和死皮发生的“标志”基因。植物细胞重要ROS清除酶过氧化氢酶基因HbCAT在死皮树中也下调表达，预示ROS产生与清除之间的平衡是影响橡胶树死皮发生的关键因素。橡胶树中重要抗氧化代谢物基因表达结果表明，HbGST1、HbGST2和HbPPO在死皮树中的表达量均高于健康树，可能与死皮发生过程胶乳原位凝固相关。本研究通过揭示死皮发生过程树皮超微结构和ROS相关基因表达模式变化，为阐明橡胶树死皮发生机制提供新观点，同时为进一步开发监测割胶强度、刺激强度和死皮发生的基因“标志”提供理论基础。

为探讨外源硫化氢（H₂S）对盐碱胁迫下植物有机酸和激素水平的调控效应，以裸燕麦（Avena nuda）为材料，研究喷施50 μmol·L^-1 H₂S供体硫氢化钠（NaHS）溶液对3.00 g·kg^-1盐碱胁迫下叶片有机酸、激素含量和产量性状的影响。结果表明：盐碱胁迫显著提高了琥珀酸、丁烯二酸、苹果酸、葡萄糖醛酸和总有机酸含量，显著降低了焦谷氨酸、茉莉酸-异亮氨酸（JA-Ile）、反式-玉米素（tZ）和N⁶-（Δ²-异戊烯）腺嘌呤（iP）含量。喷施NaHS溶液显著提高盐碱胁迫下裸燕麦叶片中3-羟基-3-甲基谷氨酸、吲哚乙酸（IAA）、赤霉素A₇（GA₇）、茉莉酸甲酯（MJA）、iP含量和IAA/ABA比值，显著降低葡萄糖醛酸、赤霉素A₃（GA₃）、赤霉素A₄（GA₄）、总赤霉素（GA_S）、1-氨基环丙烷羧酸（ACC）含量和ACC/ABA比值，而对琥珀酸、丁烯二酸、苹果酸、柠檬酸、丙二酸、泛酸、烟酸、焦谷氨酸、辛二酸、苯丙酮酸、总有机酸、赤霉素A₁（GA₁）、茉莉酸（JA）、JA-Ile、脱落酸（ABA）、tZ、反式-玉米素核苷（tZR）、N⁶-（Δ²-异戊烯基）腺苷（iPA）、总茉莉酸类（JAs）、细胞分裂素（CTK）含量、GAs/ABA、JAs/ABA、CTK/ABA比值无显著影响。主成分分析表明，喷施NaHS溶液使盐碱胁迫下裸燕麦叶片中有机酸3-羟基-3-甲基谷氨酸和激素MJA、GA₇、tZ、IAA含量分别显著上调14.31%和41.83%、50.00%、22.97%、13.02%；而有机酸烟酸、葡萄糖醛酸和激素GA₄、ACC、tZR、GA₃含量分别显著下调16.00%、23.87%和73.53%、32.72%、50.00%、33.91%。另外，喷施NaHS溶液使盐碱胁迫下裸燕麦千粒质量下降了5.91%，而穗数量、穗铃数量、穗粒数量和籽粒产量分别提高了2.19%、9.70%、61.60%和52.83%。表明外源H₂S参与盐碱胁迫下裸燕麦有机酸和激素水平的调控，能够增强裸燕麦适应盐碱胁迫的能力。

不同环境条件决定着植物光合能力的多态性，但在相同环境条件下同种植物不同种群间表现出光合能力分化的内在机制仍不清楚，本文旨在揭示同质园条件下欧洲拟南芥（Arabidopsis thaliana）不同地理种群光合能力的分化以及其基因转录调控机制。在同质园条件下，测定来自欧洲不同气候区的23个拟南芥的地理种群的气体交换参数、叶绿素荧光参数及SPAD值综合比较其光合能力差异。另外，根据测定结果选取光合能力差异的典型种群，利用实时定量PCR技术对光合相关基因表达水平进行验证。比较研究发现欧洲不同气候区拟南芥的地理种群间的气体交换参数差异较大，其中净光合速率的变化范围为2~11 μmol·m^-2·s^-1；而叶绿素荧光参数变异幅度较小，变异幅度几乎不超过10%。聚类分析表明23个拟南芥种群被分为强光合能力和弱光合能力2组，强光合种群主要分布在中欧和西欧地区，净光合速率平均为7.37 μmol·m^-2·s^-1；而弱光合种群则主要分布在东欧和南欧，净光合速率平均为4.46 μmol·m^-2·s^-1。相关性分析发现净光合速率和水分利用效率及SPAD存在显著相关性。冗余分析（RDA）结果表明拟南芥光合能力的分化可能与其所在地区生长季温度与降雨量等环境因素有关。实时定量PCR试验表明，强光合能力的典型种群En-D和Stw-0的PSⅡ和Rubisco相关基因表达水平显著高于弱光合能力的典型种群Wa-1和Per-1，暗示着PSⅡ和Rubisco相关基因的转录差异可能参与了拟南芥种群光合能力分化的调控。本研究明确了同质园中不同拟南芥地理种群的光合能力存在差异，这种差异可能与原产地环境有关，并在长期进化中遗传给了后代。而PSⅡ和Rubisco相关基因转录调控可能参与了拟南芥光合能力的分化。

通过分析珍稀濒危植物峨眉含笑（Michelia wilsonii）种子与果实的表型性状特征，研究其变异规律和空间自相关性，为峨眉含笑天然种群的保护利用工作提供依据。以雅安周公山的峨眉含笑为研究对象，测定12项种实表型性状指标，采用变异系数和半方差函数，探究峨眉含笑种实的空间变异特征。结果显示：（1）峨眉含笑种实表型性状的平均变异系数为27.59%，种实的形态变异程度最小，种子性状的变异程度比果实性状更为丰富。（2）聚合果下部的种子败育率与蓇葖败育率最高，分别为18.32%和38.22%；中部的败育率最低，分别为15.05%和23.45%。（3）半方差函数模型以指数和球状模型为主，呈聚集分布。除果实长、种子纵径和种子败育率外，其余9项指标具有中高等强度的空间自相关性。（4）9项指标的各向异性比接近于1，空间异质性表现为各向同性。因此，峨眉含笑种实表型性状在中等尺度的空间范围内具有丰富的变异性。

为了理清丝兰属（Yucca）叶绿体基因组特征和序列变异情况，进行丝兰属植物叶绿体比较基因组学分析，并构建基于叶绿体基因组的系统发育树。利用高通量测序技术获得无刺龙舌兰（Y. treculeana）叶绿体基因组序列，结合丝兰属现已发表的叶绿体基因组，使用生物信息学方法对6种丝兰属植物叶绿体全基因组进行基本结构、重复序列、边界收缩与扩张以及序列变异分析等在内的比较基因组学研究，并进行系统发育分析。结果表明：6种丝兰属植物叶绿体基因组大小、基因的类型及数目相近，种间基因组结构比较保守；从丝兰属植物叶绿体基因组中检测到多条重复序列，其中SSR位点多是由单核苷酸、双核苷酸和四核苷酸组成，且偏好使用A、T碱基；根据核酸多态性指数π≥0.008，在6种丝兰属植物叶绿体基因组中筛选出了psbK-psbl-trnS-GCU、rpl20-rps12和ccsA-ndhD 3个高变异区域；基于叶绿体全基因组和LSC+SSC区序列构建的系统发育关系基本一致，确定了6种丝兰属植物间的系统发育关系，其中无刺龙舌兰与克雷塔罗丝兰（Y. queretaroensis）的亲缘关系最近。本研究测序获得了无刺龙舌兰叶绿体基因组，揭示了6种丝兰属植物叶绿体基因组特征和序列变异情况，明确了各物种间的亲缘关系，研究结果可为后续丝兰属植物分子标记开发及系统发育研究提供参考。

为获得辽东丁香（Syringa villosa subsp. wolfii）叶绿体全基因组的基本特征，采用高通量测序技术分析了其叶绿体基因组序列信息，并讨论其系统演化位置。结果表明：（1）辽东丁香叶绿体基因组全长156 517 bp，具有典型的四分体结构；具有131个功能基因，包括36个tRNA基因、8个rRNA基因和87个蛋白质编码基因。（2）该叶绿体基因组蛋白编码区的总密码子偏好性（RSCU）分析显示，RSCU值>1的密码子有31个，其中以A/U碱基结尾的有21个；RSCU值<1的密码子有34个，其中以G/C碱基结尾的密码子有22个。（3）在辽东丁香的叶绿体基因组中，检测出334个散在重复序列，包括170个正向重复序列和164个回文重复序列；检测到227个SSR位点，其中226个位点成功设计出PCR引物。（4）最大似然法构建系统进化树分析显示，辽东丁香与云南丁香 （S. yunnanensis）亲缘关系最近。本研究通过对辽东丁香叶绿体基因组重复序列、IR边界、系统发育等进行分析，为辽东丁香后续的分子标记开发、系统发育分析、物种资源鉴定评价、DNA条形码开发等提供参考。

为研究澳洲坚果（Macadamia integrifolia）中bZIP转录因子家族成员在逆境抗性中潜在功能，从‘桂热1号’品种果实中克隆MibZIP1基因。结合转录因子结构分析和不同处理下表达规律进行分析发现MibZIP1基因序列长度1 157 bp，基因编码区长度927 bp，编码308个氨基酸。MibZIP1存在典型bZIP superfamily结构域。系统进化分析鉴定出澳洲坚果MibZIP1、蒂罗花（Telopea speciosissima）TsbZIP60和荷花（Nelumbo nucifera）NnbZIP60亲缘关系较近。组织表达分析结果表明MibZIP1在‘桂热1号’品种叶片中的表达量最低，在‘695’品种枝条中的表达量最高。其在受玉米素、水杨酸、乙烯利和脱落酸处理的“桂热1号”叶片中显著上调表达，在赤霉素和过氧化氢处理的“桂热1号”叶片中表达差异不显著。推测MibZIP1与澳洲坚果抗逆性有关，为研发澳洲坚果新型栽培和激素调控技术提供理论指导。

研究干旱区森林立木竞争及空间分布格局，旨在为揭示干旱区森林恢复演替过程中竞争动态和格局形成驱动机制提供科学依据。经全面调查之后，依据时空互代原理选择了4个处于不同演替阶段，面积为0.25 hm²的大样地进行研究。采用Hegyi邻体密度模型研究立木竞争强度指数。采用Kriging法与Hegyi法相结合研究立木竞争的空间格局。采用一元和二元O-ring函数模型分别研究了乔木空间分布格局和乔木种间空间相关性。结果表明：在上述4个群落中油松（Pinus tabuliformis）种群密度分别为1 476、996、800、648株·hm^-2，白桦（Betula platyphylla）种群密度为48、32、44、16株·hm^-2，山杨（Populus davidiana）种群密度分别为64、28、24、12 株·hm^-2。3种主要乔木的竞争指数由高到低依次为油松、白桦、山杨，各物种竞争指数均随演替阶段的增长而下降；演替后期，胸径2~15 cm油松个体减少明显，而胸径大于30 cm的个体数量有所增加；在所有演替阶段中，油松竞争指数均随着胸径的增加而下降；油松种群竞争空间格局为典型的非匀质斑块状格局。点格局分析结果表明，油松种群在0~5 m尺度呈现聚集分布，且与其他树种在5~15 m尺度存在空间负相关。本研究主要结论如下，黄土高原次生油松林群落中油松竞争指数高于其他物种。油松在各演替阶段均呈现出基于径级大小的竞争不对称性，演替后期油松群落自疏机制为限制小径级个体的生长。竞争的格局在水平空间尺度具有斑块性，随着演替的进行，高竞争斑块在数量、范围和强度上减小，但并不会消失。油松生态策略为小尺度聚集分布，与其他树种在5~15 m尺度空间负相关，这个尺度已经超过了经典的树冠竞争理论范畴，其背后的原因需要更加深入地研究。

为了探究束花石斛（Dendrobium chrysanthum）的繁育生物学特性，对其开花习性、花粉活力、柱头分泌特性、人工授粉结实率、自然结实种子育性和贮藏特性进行研究，结果表明：（1）束花石斛花芽萌动期为19 d，现蕾期为23 d，群体花期为28 d，单花寿命10~15 d；（2）开花1~3 d花粉活力保持在90%左右，开花至第9天时花粉活力仅为23.7%，初始3 d开花的花粉活力与其他时间取样的活力差异均达极显著水平（P<0.01），花粉活力随开花时间延长呈由强到弱的趋势；（3）束花石斛的柱头腔从开花第2天开始有分泌物，第6 d时分泌物最多，柱头过氧化氢染色结果表明在开花5~6 d时柱头可授性最强，柱头可授性随开花时间延长呈由弱到强再到弱的趋势；（4）选取花朵开放4 d的花粉和柱头人工授粉，同株异花和同花授粉未见结实。野外结实果质量2.02~4.83 g，种子长0.628~0.845 mm，宽0.082~0.110 mm，长宽比为7.798，成胚率达97.35%，种子活力为90.80%，室温条件保存6个月的种子活力维持在73.20%。上述结果说明，束花石斛单花花期不长，开花初期花粉活力最高，柱头发育要滞后于花粉的发育；束花石斛不存在无融和生殖，人工同株自花授粉不育。但自然状况下能正常结实，种子发育良好，胚活力较高，干燥种子在自然条件下有一定的耐贮特性。本研究揭示了束花石斛的开花生物学特性和雌雄蕊异熟特点，其交配系统应为自交不亲和，为其野生种质资源的保育和人工精准授粉提供科学依据。