为阐明复叶树种叶成本-效益关系和叶碳经济,该研究测定了帽儿山森林生态站5个典型羽状复叶木本树种的叶片和叶轴性状,通过标准主轴回归和方差分析研究不同复叶树种的叶片和叶轴之间的异速生长关系.主要结果:叶面积与叶轴质量之间存在显著的异速生长关系,异速生长指数更接近于West,Brown and Enquist(WBE)模型的理论值(3/4),不符合几何相似模型的理论值(2/3).但叶片质量与叶轴质量之间大多为等速生长关系.叶面积、叶片质量与叶轴长度之间均存在显著的异速生长关系,5个树种的共同异速生长指数分别为1.853和2.322.叶轴质量与叶轴长度为显著的异速生长关系,异速生长指数普遍大于2,表明叶轴长度增长实现的空间扩展收益增长低于叶轴质量成本增长速度.叶面积与叶片质量、复叶质量之间显著的异速生长关系表明复叶的收益递减规律.二回羽状复叶(楤木(Aralia elata))比一回羽状复叶具有更高的碳收益投资比.这些结果表明,羽状复叶树种叶片与叶轴之间表现为明显的异速生长关系,适宜生长较长的叶轴满足光截获需求,但叶轴伸长导致的投资成本快速增加限制了复叶面积的扩展.

为了建立线棘豆(Oxytropis filiformis DC.)的生药学鉴别方法,为线棘豆的鉴别及质量评价提供依据,采用性状及显微鉴别的方法,对线棘豆的性状特征、叶轴和叶的组织结构以及药材粉末的显微特征进行研究.结果显示,线棘豆茎短缩;叶轴横切面心形;维管束外韧型,约为7个,形成连续的环;维管束上下两侧多有纤维束,木化,呈月牙形,断续环列;髓细胞呈类圆形或者六边形,具较大的胞腔;小叶主脉维管束为外韧型;韧皮部由较小的细胞组成,木质部的导管径向排列整齐;维管束鞘明显,由一层类圆形薄壁细胞组成;粉末中有单细胞非腺毛、不等式气孔、成束的纤维等显微特征.该研究首次明确了线棘豆全草的性状特征和显微特征,所建立的鉴别方法操作简单,准确可靠,可为该品种的鉴定以及资源的进一步开发利用提供理论依据.

在观察植物表皮实验的教学中,培养学生的创新能力,增加创新性的实验是对教师的一个挑战.在这个实验的教学中,通过置换实验材料,改变观察部位两种方法,对常用实验材料进行了进一步的观察,发现芹菜是一种非常优良的植物学实验材料,可以观察到厚角组织、气孔和纹孔的存在.在芹菜叶轴部位的上表皮同时具有气孔和纹孔的存在,而且观察效果非常好.采用置换实验材料,改变观察部位可以对生物科学基础性实验进行一些改良,增加传统实验的创新性.

五倍子是一类具有重要的经济价值的蚜虫虫瘿,在中医、化工、纺织、食品等行业用途广泛.角倍是我国五倍子生产中最重要的一种,是由角倍蚜Schlechtendalia chinensis在盐肤木Rhus chinensis叶轴翅上刺激形成,产量占我国五倍子总产量的75％以上.本研究发现五倍子虫瘿柄部分化出了异常膨大的木质部与叶轴直接相连以稳定支撑虫瘿.虫瘿壁由疏松的薄壁组织构成,有效降低了虫瘿重量并维持虫瘿的足够硬度.柄部除了异常膨大的木质部外,还分布有大量的维管束及裂生道,并从虫瘿柄部一直延伸至虫瘿末端.维管束及裂生道有大量弯曲的细小分枝,形成包裹整个虫瘿的网状结构.从内壁到外壁维管束与裂生道逐渐减小,这既能防止外源微生物入侵,也有效阻止虫瘿内水分向外挥发,保持了虫瘿内蚜虫所需的高湿度生境.内壁大量的分枝有利于虫瘿内蚜虫吸收营养,网状分枝结构在有限倍体中增大了裂生道及维管束数量、体积与表面积,使其能运输更多的营养及提供最大面积的物质交换场所.封闭的虫瘿外壁长有大量绒毛,绒毛中分布有气孔,绒毛有保护功能,可以抵御其它食草动物的攻击;虫瘿内壁粗糙,凹凸不平,有利于蚜虫的附着,同时增加了内壁的表面积;内壁中还分布有大量的缝隙和孔,这些缝隙可以吸收蚜虫排泄的蜜露,使瘿内能保持清洁.本文通过解析角倍蚜虫瘿的结构和功能,从生态学角度阐明蚜虫与植物之间相互适应关系,为研究昆虫与植物协同进化提供新的有力证据.

采用离析法和石蜡切片法对单芽狗脊营养器官进行形态解剖研究.结果 表明:单芽狗脊叶为异面叶,上、下表皮细胞均为不规则型,仅下表皮有气孔器分布;叶柄维管束有2～6个,自叶柄基部向上至叶轴仅有2个较大的维管束;根状茎薄壁细胞之间有多个维管束散生分布,且富含丰富的淀粉粒;皮层在根的横切结构中占比较大,木质部的发育方式为外始式;单芽狗脊珠芽的发育过程分为三个阶段,珠芽原基的形成期、珠芽原基的分化期、成熟期.

桫椤Alsophila spinulosa是白垩纪时期遗留的古老孑遗蕨类植物,具有较高的药用价值和观赏价值.本研究采用形态特征和ITS序列分析方法,从250个组织块中共分离获得84个菌株,隶属于2门3纲10目18科25属.子囊菌门Ascomycota为优势菌门,其相对丰度高达92.86％,而担子菌门Basidiomycota仅为2.38％;粪壳菌纲Sordariomycetes和座囊菌纲Dothideomycetes为优势纲,其相对丰度分别为78.57％和13.10％;小丛壳目Glomerellales和炭角菌目Xylariales为优势目,其相对丰度分别为33.33％和25.00％;小丛壳科Glomerellaceae和炭角菌科Xylariaceae为优势科,其相对丰度分别为32.14％和19.05％;刺盘孢属Colletotrichum和炭角菌属Xylaria为优势属,其相对丰度分别为32.14％和14.29％.这些菌株存在一定的组织差异,属水平上,叶轴中共获得15属,特有属9属;羽状复叶中共获得16属,特有属10属,两组织间共有属为6属,其中刺盘孢属Colletotrichum和炭角菌属Xylaria均为两组织的优势属,但其相对丰度存在一定差异.从不同组织多样性来看,桫椤叶轴的Shannon、Simpson多样性指数和Pielou均匀度均高于桫椤叶.

目的:为蓝花棘豆提供科学准确的性状和显微鉴别依据.方法:采用性状及显微鉴定方法对蓝花棘豆的叶轴、叶的内部组织构造及叶的表面特征和粉末特征进行研究.结果:蓝花棘豆密被长柔毛,茎短缩.叶轴细长.蓝花棘豆叶轴横切面圆形,波状起伏,像花瓣一样.维管束外韧型,为16～20个,大小相间隔排列,形成连续的环.髓部宽广,髓细胞常呈类圆形,为较大细胞.小叶主脉维管束为外韧型,近圆形,维管束鞘明显,由一层类圆形薄壁细胞组成.粉末中可见成束的纤维、单细胞的非腺毛、具缘纹孔和螺纹导管、不定式气孔.结论:首次提出蓝花棘豆全草的性状和显微鉴定特征,以期为该品种的鉴定和进一步开发利用提供科学依据.

内壳可完整记录头足类的生活信息,是研究头足类年龄与生长的良好载体.根据2018年12月中国鱿钓船在日本海采集的261尾舍氏贝乌贼(Berryteuthis magter shevtsovi)样本,研究了其内壳长、叶轴长与个体生长的关系,尾锥宽、翼部最大宽度与性腺成熟度的关系以及叶轴、翼部和尾锥的生长特性.结果显示,舍氏贝乌贼内壳长和叶轴长均与胴长具有线性关系(R2＞0.76),与体重具有幂函数关系(R2＞0.77);尾锥宽和翼部最大宽度均在性腺成熟度达到Ⅲ期后增长明显.舍氏贝乌贼内壳叶轴和翼部生长速率基本相同,且远大于尾锥的生长速率.研究表明,舍氏贝乌贼内壳可用于分析个体生长,尤其在其胴体遭到损伤时更为重要,内壳宽度生长主要在个体性成熟之后.

为探究苏铁植物的水力安全边界(hydraulic safety margins,HSM),该试验选用经典的自然干燥法和最新发表的抽气法测定三种同质园苏铁植物抗旱性(即叶轴木质部脆弱性曲线),获得抗旱指标P50和P88(导水率丧失或气体抽取量分别为50％和88％时的木质部水势),与叶片正午水势计算HSM,结合管胞性状分析.结果表明:(1)苏铁(Cycas revoluta)、越南篦齿苏铁(C.elongata)、摩瑞大泽米苏铁(Macrozamia moorei)的管胞长度分别为(4413±378)、(5146±730)、(6954±862)μm,苏铁、越南篦齿苏铁与摩瑞大泽米苏铁差异显著(P<0.05).(2)两种方法测定的脆弱性曲线都呈典型的"S"型,苏铁、越南篦齿苏铁、摩瑞大泽米苏铁的P50H(导水率丧失50％时的木质部水势)和P50P(气体抽取量为50％时的木质部水势)分别为-2.5、(-2.4±0.5)MPa,-2.3、(-3.6±0.7)MPa,-1.5、(-1.8±0.2)MPa,在已发表的裸子植物数值范围内.P50和P88具有显著一致性(除了越南篦齿苏铁的P50P比P50H更低,表示更强抗旱性),与已发表的其他木质部管胞物种通过水力学法和抽气法获得的P50和P88比较分析,具有显著相关性(R2=0.72,P=0.0081;R2=0.87,P=0.0007).(3)自然干燥法和抽气法计算的HSMs具有相同的趋势,摩瑞大泽米苏铁为负值,而苏铁和越南篦齿苏铁为正值.综上所述,三种苏铁植物的抗旱性均在已发表的裸子植物范围内,两种方法都适于测定木质部管胞结构的苏铁类植物脆弱性曲线,苏铁、越南篦齿苏铁与摩瑞大泽米苏铁具有不同的水力安全边界.利用脆弱性曲线和正午水势探讨苏铁植物的水力安全边界,为苏铁植物的水分监测、管理和保育提供依据.

该研究采用形态观察法、石蜡切片法以及扫描电子显微镜法对稀子蕨(Monachosorum henryi)胞芽发育过程及营养器官进行观察分析,以揭示不同蕨类植物胞芽生殖在发育生物学上的异同,为进一步探讨蕨类植物胞芽发育与被子植物珠芽发育的异同等奠定基础.结果表明:(1)稀子蕨羽叶薄,由7～8层细胞组成,气孔分布于下表皮,无明显栅栏组织和海绵组织分化.(2)稀子蕨的叶轴含1束"心"形维管束,叶柄基部至中部含2束维管束;成熟根能看到明显的维管束组织,无髓.(3)稀子蕨的复羽叶发育过程可分为萌动期、卷拳期、展叶期、成熟期和衰老期;复羽叶上的胞芽发育从展叶期开始,包括胞芽原基发育期、胞芽分化期、胞芽膨大期和胞芽成熟期.(4)稀子蕨胞芽原基起源于叶轴与羽叶分叉处表皮细胞下的薄壁细胞层;胞芽原基分化出多个叶原基,整体呈指状"锚"状;胞芽成熟后掉落土壤或在母体上萌发生长出新叶.