异质性资源条件下克隆整合对两种生态型喜旱莲子草的影响
Botanical Research 植物学研究, 2020, 9(4), 354-361
Published Online July 2020 in Hans. https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/journal/br
https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.12677/br.2020.94043
The Effects of Clonal Integration on Two
Ecotypes of Alternanthera philoxeroides
under Heterogeneous Resource Conditions
Cuimin Han1,2, Daoguo Xi1, Wenbing Guo2, Bing Bai2, Yanping Li2, Anan Hu1, Wenhua You1* 1College of the Environment & Safety Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang Jiangsu
2The Ecological Environment and Technology Limited Company of Jiangda, Wuxi Jiangsu
Received: Jul. 1st, 2020; accepted: Jul. 17th, 2020; published: Jul. 24th, 2020
Abstract
This study investigated the effect of clonal integration (stolon connection) on the growth, clonal propagation and biomass allocation of the aquatic and terrestrial clonal fragments of the invasive plant Alternanthera philoxeroides under heterogeneous resource conditions, with the aim of ex-ploring the contribution of the clonal integration and clonal division of labor on the invasiveness of different ecotypes of this plant invader. The results showed that stolon connection allowed the division of labor within the clonal fragment of both the aquatic and terrestrial ecotypes, with basal ramets specializing in acquisition of belowground resources in high nutrient and low light patches, and apical ramets specializing in acquisition of light and aboveground expansion in high light and low nutrient patches. The basal ramets of terrestrial ecotype showed a stronger capacity of spe-cializing in acquisition of belowground resources than aquatic ecotype. Moreover, clonal integra-tion greatly improved the growth performance of both the apical and basal ramets, increased the biomass accumulation of the whole clonal fragments of A. philoxeroides, especially for the terre-strial ecotype. Therefore, clonal integration can facilitate the growth, clonal propagation and thus invasion of A. philoxeroides under heterogeneous environment, especially for the terrestrial eco-type.
Keywords
Clonal Division of Labor, Clonal Growth, Biomass Allocation, Clonal Propagation, Plant Invasion
异质性资源条件下克隆整合对两种生态型喜旱莲子草的影响
韩翠敏1,2，奚道国1，郭文兵2，白冰2，李燕萍2，胡安安1，游文华1*
*通讯作者。
韩翠敏 等
1江苏大学环境与安全工程学院，江苏 镇江 2
江苏江达生态环境科技有限公司，江苏 无锡
收稿日期：2020年7月1日；录用日期：2020年7月17日；发布日期：2020年7月24日
摘
要
以入侵植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides )水生和陆生克隆片段为研究对象，在光照和土壤营养两种资源交互的异质性环境下，研究克隆整合(匍匐茎连接)对不同生态型喜旱莲子草生长、克隆繁殖和生物量分配的影响，探讨克隆整合及其介导的克隆劳动分工对不同生态型喜旱莲子草入侵性的影响。结果显示，异质性资源环境下，水生和陆生两种生态型喜旱莲子草克隆片段均表现出明显的劳动分工现象，即高营养低光照斑块的基部分株分配更多的生物量到根部吸收地下资源，而高光照低营养斑块的端部分株则投入更多的生物量到地上部分以获取光照和克隆扩散；且陆生型喜旱莲子草克隆片段的基部分株专化地下资源的吸收现象更为显著，即其基部分株劳动分工强度更大。此外，克隆整合显著增强了两种生态型喜旱莲子草端株和基株的生长表现和整个克隆片段的生物量积累，并且对陆生型克隆片段生长促进作用更为显著。研究结果表明克隆整合有利于异质性环境下喜旱莲子草的生长、克隆繁殖和入侵，尤其对陆生型种群而言。
关键词
克隆劳动分工，克隆生长，生物量分配，克隆繁殖，植物入侵
Copyright ? 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/licenses/by/4.0/
1. 引言
外来植物入侵对全球和区域生物多样性和生态系统构危害甚巨，而这些外来植物中有相当一部分是是克隆植物[1] [2] [3]。有调查显示，我国的外来入侵植物有近半数(44%)为克隆植物，且恶性克隆杂草占据很大比例[3]。前人研究发现入侵性外来克隆植物主要得益于其与非克隆植物截然不同的生活史性状，而克隆整合及其介导的克隆内劳动分工是最为关键的克隆形状[4] [5] [6]。
克隆整合(又称克隆内生理整合)是克隆植物所特有的属性，是指其相互连接的分株之间可通过连接子(如匍匐茎和根状茎等)传输水分、营养和同化物质等[4] [6]。在自然界普遍存在的资源异质性生境中，克隆植物互相连接的分株可通过连接子的作用(即克隆整合)发育分工，即以“趋富特化(Specialization for abundance)”的资源分配方式，专化吸收较为充足资源并通过生理整合输送到资源相对贫乏的相连分株，从而使整个基株系统的生物量和适合度也获得增益[7] [8]。虽然克隆特性诸如克隆整合和劳动分工对外来植物入侵性的影响和作用已广受国内外学者的关注[4] [8] [9] [10]，但不同生态型的入侵植物克隆特性研究却鲜有记载。
喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides (Mart.) Griseb)，俗名也称空心莲子草、水花生、革命草等，原产南美洲巴西，为苋科莲子草属多年生草本，水陆两栖，匍匐生长，现遍及我国温带和亚热带地区，广泛分布于农田、河流、沟渠、林地边缘等陆生和水生环境[11] [12] [13]。因其环境适应性极强，故危害
Open Access
韩翠敏等
甚重，已被列为环保部首批公开的16种恶性入侵物种之一[12]。近期研究发现克隆属性诸如克隆整合和劳动分工是喜旱莲子草建群、扩散和入侵的重要原因之一[9][10][14][15][16]。鉴于其水陆两栖的生活史性状，故选取两种不同生态型(水生和陆生)喜旱莲子草植株，通过设置光照和土壤营养两种资源交互的异质性环境，研究不同生态型喜旱莲子草的克隆性状及其作用是否存在差异。具体验证以下假设：1) 异质性生境下，喜旱莲子草陆生型和水生型克隆片段均能表现出劳动分工能力；2) 鉴于陆生环境的异质性相较于水生环境更为普遍[13][17]，我们预测，相比水生型，陆生型喜旱莲子草克隆片段分株之间会有更强的克隆整合能力，更强的劳动分工强度，从而使其生长和克隆繁殖能更受益于匍匐茎连接(克隆整合)。
2. 材料与方法
2.1. 植物的预培养
本实验在江苏江达生态环境科技有限公司温室大棚中进行。2018年5月，在江苏省无锡市太湖贡湖湾周边区域中自然分布的陆生型和水生型喜旱莲子草种群中分别随机挑选长势良好、大小一致且无虫害的50个喜旱莲子草克隆片段作为实验材料。其中每个喜旱莲子草克隆片段均包含四个分株，分别为远离顶端的两个较老分株(称为基部分株)，和靠近顶端的两个较嫩分株(称为端部分株)，每个克隆片段都取同样位置以保证分株发育阶段相同。随后将挑选的克隆片段随机匍匐种植在塑料培养框(长25 cm × 宽16 cm × 高8 cm)中进行适应性培养，基质为进口营养土(pH 7.03，总有机质含量为7.36 g/Kg，总氮含量为
0.34 g/Kg，总磷含量为0.62 g/Kg)，每天适量浇水以促进克隆片段生根。在进行一周的预培养，待克隆片
段生根后，从水生和陆生型片段中分别选择长势良好大小一致的32个克隆片段进行后续实验。
2.2. 实验设计
本研究采用两因素析因设计(Two-way factorial design)，两个因素分别为克隆整合处理(分株之间的匍匐茎保持连接或者切断)和两种生态型(陆生型和水生型)，一共四个处理。实验采用匍匐茎切断法(Stolon severing approach)来检验克隆整合作用，即切断连接克隆植物分株之间的匍匐茎来彻底阻断分株间的资源传输作为无克隆整合的对照，匍匐茎保持连接的处理则为有资源传输的克隆整合处理。该处理方法的优势在于可充分评估克隆整合作用发生的程度，且操作简单易行，在克隆整合相关研究中广泛运用。
将两种生态型的克隆片段两端分别匍匐种植于负相关的斑块资源中，其中将基部分株置于高营养低光照斑块，而将端部分株置于低营养高光照斑块。每一克隆片段株种植在两个规格为上底12 cm、下底
8.8 cm、高18.8 cm的培养盆中，每一盆放置两个分株。培养基质为3:1体积的洗净的河沙和绿沸石均匀
混合物。温室中的自然光照为高光照处理；低光照处理则采用六针织的遮阴网遮蔽自然光的90% (即光照强度是温室内自然光照的10%)。高营养处理与低营养处理为分别添加2 g和0.4 g进口缓释肥(营养成分为N:P:K，16:9:12)，并与基质混合均匀。每个处理重复8次。实验期间，温室温度控制在28~35℃，温室内光照为90%自然光照，实验为期8周，待喜旱莲子草繁殖长满培养盆后收获。
2.3. 数据收集
实验收获前，分别统计端株和基株的叶片数和分株数，并用毫米刻度尺测量匍匐茎长。实验收获后将端株和基株所产生的植株分开测量，将所有植株分成根、茎和叶三部分，分别标记后置于75℃烘箱中烘干48 h至恒重后称重，随后分别统计两端分株和整个克隆片段的总生物量、总分株数、总匍匐茎长和根冠比(Root to shoot ratio)等参数以便进行下一步统计分析。
2.4. 数据分析
所有观测的数据均采用SPSS18.0软件来进行统计分析。分析数据之前，先检验数据是否符合正态分
韩翠敏等
布和方差齐次性。若数据不齐，则进行必要的转换后再进行分析。利用Two-way ANOVA方差分析法检验各处理间的差异，分别对喜旱莲子草克隆片段的端部分株、基部分株和整个克隆片段的生长(总生物量)、克隆繁殖(总匍匐茎长和分株数)和生物量分配(根冠比)进行比较，并运用Duncan检验进行多重比较，若P < 0.05则表示差异显著。所有图示均用Sigmaplot 11.0绘制。
3. 结果
3.1. 端株和基株的克隆繁殖和生长
克隆整合(匍匐茎连接)显著影响喜旱莲子草端株的克隆繁殖(分株数和匍匐茎长)和生长(生物量)，不同生态型喜旱莲子草生长和克隆繁殖也差异显著(表1)；具体表现为匍匐茎连接显著增加了端株的分株数、匍匐茎长和生物量，并且这种作用在陆生型更为明显(表1；图1)。而对基株部分，匍匐茎连接和生态型都显著影响其克隆繁殖和生长，但两者并无交互作用(表1)；匍匐茎连接显著提升了喜旱莲子草基株的所有生长参数，且水生型生长表现明显好于陆生型(表1；图1)。
Figure 1. The growth measures of the apical and basal ramets of Alternanthera philoxeroid es,
with the stolon connections either severed or kept intact (mean ± SE, n = 8). Different letters
indicate significant differences between the treatments (P < 0.05, Duncan’s test)
图1. 不同生态型喜旱莲子草的端株和基株在匍匐茎切断或者连接下的生长参数(均值±
标准误，n = 8)，不同字母表示处理间差异显著(P < 0.05，Duncan检验)
韩翠敏 等
Table 1. ANOVAs of the effects of stolon connection and different ecotypes on the growth measures of Alternanthera phi-loxeroides
表1. 匍匐茎连接对不同生态型喜旱莲子草生长参数影响的ANOVA 分析表
Effect df Ramet number 分株数 Stem length 匍匐茎长
Total mass 总生物量
效应 F P F P F P Apical ramet 端株 Integration (I)克隆整合 1.28 125.72 <0.001 91.78 <0.001 9.95 0.003 Ecotype (E)生态型 1.28 7.92 0.007 2.25 0.16 3.42 0.075 I * E 交互作用 1.28 7.08 0.012 4.11 0.046 2.31 0.136 Basal ramet 基株 1.28 Integration (I)克隆整合 1.28 30.77 <0.001 28.47 <0.001 34.09 <0.001 Ecotype (E)生态型 1.28 4.55 0.043 5.69 0.023 70.45 <0.001 I * E 交互作用
1.28
1.56
0.211
1.88
0.18
0.55
0.47
差异显著的P 值用黑体表示；Significant P values are presented in bold 。
3.2. 整个克隆片段的生长
在整个克隆片段水平上(端株 + 基株)，喜旱莲子草的总生物量积累显著受到匍匐茎连接的影响(F 1,28 = 79.21, P < 0.001)，并且匍匐茎连接与生态型的交互作用也是显著的(F 1,28 = 6.35, P = 0.035)。具体表现为与切断分株相比，匍匐茎连接显著促进了喜旱莲子草克隆片段的生物量积累，并且在陆生型中作用更为显著(图2)。
Figure 2. The total biomass of the whole clonal fragment of Alter-nanthera philoxeroid es, with the stolon connections either severed or kept intact (mean ± SE, n = 8). Different letters indicate signifi-cant differences between the treatments (P < 0.05, Duncan’s test) 图 2. 不同生态型喜旱莲子草的整个克隆片段在匍匐茎切断或者连接下的总生物量(均值 ± 标准误，n = 8)，不同字母表示处理间差异显著(P < 0.05，Duncan 检验)
3.3. 生物量分配
对于端株部分，仅匍匐茎连接显著影响其根冠比(F 1,28 = 19.53, P < 0.001)
，生态型及其交互作用均不
韩翠敏 等
显著；匍匐茎连接显著降低了喜旱莲子草端株的根冠比(图3)。对于基株部分，匍匐茎连接(F 1,28 = 78.43, P < 0.001)、生态型(F 1,28 = 12.43, P < 0.001)以及两者的交互作用(F 1,28 = 7.22, P = 0.012)都显著影响喜旱莲子草的根冠比；具体表现为与匍匐茎切断的分株相比，匍匐茎连接显著增加了基部分株的根冠比，并且在陆生型中作用更为显著(图3)。
Figure 3. The root to shoot ratios of the apical and basal ramets of Alternanthera philoxeroid es, with the stolon connections ei-ther severed or kept intact (mean ± SE, n = 8). Different letters indicate significant differences between the treatments (P < 0.05, Duncan’s test)
图 3. 不同生态型喜旱莲子草的端株和基株在匍匐茎切断或者连接下的根冠比(均值 ± 标准误，n = 8)，不同字母表示处理间差异显著(P < 0.05，Duncan 检验)
4. 讨论
研究结果很好地支持了我们的假设一，即两种生态型的喜旱莲子草的克隆片段在斑块资源生境中均表现出较为显著的劳动分工现象：以切断分株相比，匍匐茎连接的存在使处于高营养低光照斑块的基部分株分配更多的生物量到根部(根冠比显著则增加)以专化吸收资源较为丰富的地下资源，而处于低营养高光照斑块的端部分株则投入更多的生物量到地上部分(根冠比显著则降低)以专化获取资源较为丰富的光照进而实现克隆扩散[7]。得益于劳动分工的存在，匍匐茎连接显著促进了两种生态型植株的端部分株、基部分株，以及整个克隆片段的生长(生物量积累)和克隆繁殖(以分株数和匍匐茎长表示)。这很可能是因为植物从资源丰富的环境中获取单位资源所消耗的能量显著小于从资源贫瘠环境中获取等量资源所消耗的能量，因此这种更为经济的资源专化吸收和资源交换可提高整个克隆基株的生产效率，进而使整个基株系统的生物量和适合度也获得增益[7] [18] [19] [20]。因此，研究结果显示克隆整合及其介导的劳动分工有利于不同生态型喜旱莲子草的生长和克隆繁殖。
此外，我们还发现相比于水生型，陆生型喜旱莲子草克隆片段的基部分株专化地下资源的吸收现象更为明显，即基部分株劳动分工强度更大，而端部分株的专化程度并无显著差异，这一结果部分支持了预测二。自然界中陆生环境的资源分布是普遍异质的，而水生环境由于水流的移动其资源相对较为均一[17]。陆生型基部植株更强的专化能力表明喜旱莲子草对陆生环境的本地适应性。但有趣的是，相比于水生型，陆生型喜旱莲子草基株更强的专化吸收地下资源能力并没有给予其基株更强的生长表现，而是给予其相连的端部分株更强的克隆繁殖能力和更多的生物量积累。具体体现在匍匐茎连接(克隆整合)更有利于陆生型喜旱莲子草端部分株的克隆繁殖和生长(生长参数水生型增长20%~75%
。而陆生型增长
韩翠敏等
39%~120%)，从而更强的克隆扩散能力和入侵性。这有可能是因为相对开阔的陆生环境中，相比光照等地上资源，地下资源是相对的限制资源，投入更多的生物量专化获取更多的地下资源，然后通过克隆整合作用与相连分株进行分享能更利于植物的适合度。与之类似，Roiloa等在对外来入侵种莫邪菊的克隆整合作用也研究中发现沙丘和海岸草地两种生态型对异质性资源也有不同程度的响应差异，即异质性更强的沙区生态型的劳动分工能力强于海岸草地生态型，从而给予其更好的生长表现[7]。
在整个克隆片段水平，克隆整合显著增加了两种生态型的生物量积累，并且陆生型植株获益更大。
由于实验设置的负相关的斑块资源是陆生环境，陆生型植株基部更强的专化程度和更显著的生长促进证明了喜旱莲子草的克隆特性如克隆整合和劳动分工能力存在代间可塑性转移(Transgenerational plasticity)
[21]。即在陆生更为异质的环境中形成的更强的资源分享能力和劳动分工强度等特性可传至下一代，下一
代在陆生环境中会更好的生长表现和适合度。由于喜旱莲子草在国内的基因分化程度极其低[22][23]，表型可塑性是其应对不同环境的主要适应手段。克隆特性这种代间转移现象有利于喜旱莲子草更好的适应环境。此外，陆生型喜旱莲子草更强的资源分享(克隆整合)能力和劳动分工强度以及由此带来的生长增益可以部分解释为何陆生喜旱莲子草比水生型更加难以进行生物控制：在部分分株遭受天敌取食时，得益于陆生喜旱莲子草由于更强的资源分享和劳动分工能力，未取食分株可以通过克隆整合给予被取食分株更多的支持以缓解昆虫取食压力[13]。
综上所述，运用实验生态学方法，我们发现，在资源交互的斑块资源条件下，陆生型和水生型喜旱莲子草均体现出明显的劳动分工现象，具体表现为高营养低光照斑块的基部分株分配更多的生物量到根部以专化吸收资源较为丰富的地下资源，处于低营养高光照斑块的端部分株则投入更多的生物量到地上部分以专化获取资源较为丰富的光照进而实现克隆扩散。此外，我们还发现相比于水生型，陆生型喜旱莲子草克隆片段的基部分株专化地下资源的吸收现象更为显著，即基部分株劳动分工强度更大。得益于分株间的劳动分工，匍匐茎连接显著增强了两种生态型的两端分株及其整个克隆片段的生长和克隆繁殖，并且陆生型比水生型喜旱莲子草能更得益于克隆整合，表现为与水生型相比，匍匐茎连接更显著的促进了陆生型端部分株和整个克隆片段的生长和克隆繁殖。值得注意的是，匍匐茎连接显著增加了喜旱莲子草克隆片段的分株数和匍匐茎长(克隆繁殖)，而克隆繁殖的增强无疑能增加其无性繁殖体数量，无性繁殖体又可由动物或者人类的介导从成功入侵的种群中扩散至其他区域，进而进一步扩大其入侵范围[24]。因此，克隆特性(诸如克隆整合和克隆劳动分工)在喜旱莲子草的入侵过程中有着极为重要的作用，特别是对陆生型种群而言。因此，在实际防控喜旱莲子草入侵的过程中，需重视其克隆特性而有针对性的制定措施。
参考文献
[1]万方浩, 郭建英, 张峰. 中国生物入侵研究[M]. 北京: 科学出版社, 2009.
[2]Powell, K.I., Chase, J.M. and Knight, T.M. (2013) Invasive Plants Have Scale-Dependent Effects on Diversity by Al-
tering Species-Area Relationships. Science, 339, 316-318. https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.1126/science.1226817
[3]王宁, 李卫芳, 周兵, 闫小红. 2016. 中国入侵植物入侵性、克隆方式及地理起源[J]. 生物多样性, 2016, 2(1):
12-19.
[4]Song, Y.B., Yu, F.H., Keser, L.H., et al. (2013) United We Stand, Divided We Fall: A Meta-Analysis of Experiments
on Clonal Integration and Its Relationship to Invasiveness. Oecologia, 171, 317-327.
https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.1007/s00442-012-2430-9
[5]Xi, D.G., You, W.H., Hu, A.A., et al. (2019) Developmentally Programmed Division of Labor in the Aquatic Invader
Alternanthera philoxeroides under Homogeneous Soil Nutrients. Frontiers in Plant Science, 10, 485.
https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.3389/fpls.2019.00485
[6]Alpert, P., Holzapfel, C. and Slonimski, C. (2003) Differences in Performance between Genotypes of Fragaria chi-
loensis with Different Degrees of Resource Sharing. Journal of Ecology, 91, 27-35.
韩翠敏等https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.1046/j.1365-2745.2003.00737.x
[7]Roiloa, S.R., Alpert, P., Tharayil, N., et al. (2007) Greater Capacity for Division of Labour in Clones of Fragaria chi-
loensis from Patchier Habitats. Journal of Ecology, 95, 397-405. https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.1111/j.1365-2745.2007.01216.x [8]Roiloa, S.R., Retuerto, R., Campoy, J.G., et al. (2016) Division of Labor Brings Greater Benefits to Clones of Carpo-
brotus edulis in the Non-Native Range: Evidence for Rapid Adaptive Evolution. Frontiers in Plant Science, 7, 349.
https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.3389/fpls.2016.00349
[9]王宁. 克隆整合提高了入侵植物空心莲子草对北美车前的竞争力[J]. 生态环境学报, 2010, 19(10): 2302-2306.
[10]方龙香, 吕晓倩, 奚道国, 游文华, 依成武, 杜道林. 克隆整合有利于喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)入
侵[J]. 湖泊科学, 2017, 29(5): 1202-1208.
[11]潘晓云, 耿宇鹏, 张文驹, 等. 入侵植物喜旱莲子草——生物学、生态学及管理[J]. 植物分类学报, 2007, 45(6):
884-900.
[12]马瑞燕, 王韧. 喜旱莲子草在中国的入侵机理及其生物防治[J]. 应用与环境生物学报, 2005, 11(2): 246-250.
[13]You, W.H., Fang, L.X., Xi, D.G., Du, D.L. and Xie, D. (2018) Difference in Capacity of Clonal Integration between
Terrestrial and Aquatic Alternanthera philoxeroides in Response to Defoliation: Implications for Biological Control.
Hydrobiologia, 817, 319-328. https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.1007/s10750-017-3418-6
[14]Wang, N., Yu, F.H., Li, P.X., et al. (2008) Clonal Integration Affects Growth, Photosynthetic Efficiency and Biomass
Allocation, but Not the Competitive Ability, of the Alien Invasive Alternanthera philoxeroides under Severe Stress.
Annals of Botany, 101, 671-678. https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.1093/aob/mcn005
[15]You, W.H., Fan, S.F., Yu, D., et al. (2014)An Invasive Clonal Plant Benefits from Clonal Integration More than a
Co-Occurring Native Plant in Nutrient-Patchy and Competitive Environments. PLoS ONE, 9, e97246.
https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.1371/journal.pone.0097246
[16]Yu, F., Wang, N., Alpert, P., et al.(2009) Physiological Integration in an Introduced, Invasive Plant Increases Its
Spread into Experimental Communities and Modifies Their Structure. American Journal of Botany, 96, 1983-1989.
https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.3732/ajb.0800426
[17]Chase, J.M. (2000) Are There Real Differences among Aquatic and Terrestrial Food Webs? Trends in Ecology & Evo-
lution, 15, 408-412. https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.1016/S0169-5347(00)01942-X
[18]Ikegami, M., Whigham, D.F. and Werger, M.J.A. (2008) Optimal Biomass Allocation in Heterogeneous Environments
in a Clonal Plant—Spatial Division of Labor. Ecological Modelling, 213, 156-164.
https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.1016/j.ecolmodel.2007.11.016
[19]Roiloa, S.R., Rodríguez-Echeverría, S., Freitas, H. and Retuerto, R. (2013) Developmentally-Programmed Division of
Labour in the Clonal Invader Carpobrotus edulis. Biological Invasions, 15, 1859-1905.
https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.1007/s10530-013-0417-z
[20]Ikegami, M., Van Hal, S., Van Rheenen, J.W.A., et al. (2008) Spatial Division of Labour of Schoenoplectus ameri-
canus. Plant Ecology, 199, 55-64. https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.1007/s11258-008-9411-4
[21]Herman, J.J. and Sultan, S.E. (2011) Adaptive Transgenerational Plasticity in Plants: Case Studies, Mechanisms, and
Implications for Natural Populations. Frontiers in Plant Science,2, 102. https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.3389/fpls.2011.00102 [22]Xu, C., Zhang, W., Fu, C. and Lu, B. (2003) Genetic Diversity of Alligator Weed in China by RAPD Analysis. Biodi-
versity and Conservation, 12, 637-645. https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.1023/A:1022453129662
[23]Li, J. and Ye, W.H. (2006) Genetic Diversity of Alligator Weed Ecotypes Is Not the Reason for Their Different Res-
ponses to Biological Control. Aquatic Botany, 85, 155-158. https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.1016/j.aquabot.2006.02.006
[24]You, W.H., Han, C.M., Fang, L.X., et al. (2016) Propagule Pressure, Habitat Conditions and Clonal Integration Influ-
ence the Establishment and Growth of an Invasive Clonal Plant, Alternanthera philoxeroides. Frontiers in Plant Science, 7, 568. https://https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,/10.3389/fpls.2016.00568
关于生物技术的安全性和伦理性
第四章生物技术的安全性和伦理性 一、转基因生物的安全性 1．转基因生物存在安全性的原因 (1)由于科学发展水平的限制，目前科学家对__基因的结构____、___基因间的相互作用关系以及_基因的调控机制_____等都了解得相当有限。 (2)转移的基因虽然功能已知，但不少却是_异种生物__的基因，同时，由于外源基因插入_宿主基因组___的部位是随机的，因此在转基因生物中可能会出现一些人们意想不到的后果。2．对转基因生物安全性的争论内容 探究点一、转基因生物与食物安全 ①引起食物安全问题的理由： 反对“实质性等同”，因为对食物安全性检测不仅要检测其_主要成分_____，还应包括其他方面的测试结果；担心出现_滞后效应____，因为转基因植物的DNA经过重组后，有可能合成出对人体有_直接毒性或潜在毒性的蛋白质_____，食者在过了若干年或者一两代之后，问题才显现出来；担心出现__新的过敏原____；担心__营养成分____改变，因为尽管转基因农作物只是部分DNA发生重组，但是有些基因足以使植物体内某些_代谢途径__发生改变，从而导致转基因农作物营养成分的改变；把动物蛋白基因转入农作物，是否侵犯了宗教信仰者或素食者的权益。 ②不引起食物安全问题的理由： 所谓“实质性等同”概念是对转基因农作物安全性评价的_起点___，而不是__终点______；多环节、严谨_的安全评估_____可以保证转基因食物的安全；在研究转基因农作物过程中，确实在极少数品种中出现了能导致人体过敏的蛋白，但是科学家的负责态度可以防止此类事件的发生；若干年来尚未发现一例因食用转基因食物而影响人体健康的实例。 探究点二、转基因生物与生物安全 ①引起生物安全问题理由： 转基因植物可能会扩散到种植区外变成_野生种类____；转基因植物有可能因为具有某些特殊性状成为“_入侵的外来物种_____”，威胁生态系统中其他生物的生存；导入转基因生物的外源基因有可能与感染转基因生物的_某些细菌___或_病毒____杂交，从而重组出对人类或其他生物有害的 _病原体____；转基因植物的抗除草剂基因，有可能通过花粉传播而进入杂草，使杂草成为“_超级杂草_____”。 ②不引起生物安全问题理由： 转基因农作物扩散到种植区以外时，会很快_死亡_；转基因农作物新性状的表现，必须具有一定的_水、肥_等条件，以及配套的__种植技术_；由于存在_生殖隔离_，它们很难与其他植物杂交；许多农作物花粉的__传播距离_和_存活时间_是有限的。 探究点三、转基因生物与环境安全 ①引起环境安全问题的理由： 将动物、植物、微生物的DNA组合在一起，转移到某种生物中，势必会打破_自然物种_的原有界限，改变生态系统中_能量流动_和_物质循环，破坏生态系统的稳定性；重组微生物在降解某些化合物过程中所产生的_中间产物__可能会对人类生活环境造成二次污染，重组DNA可能会与微生物杂交，产生出对动植物和人类有害的_病原微生物_；某些_有毒蛋白_或_过敏蛋白__会通过_食物链__的传递进入其他动物或人体内。 ②不引起环境安全问题的理由： 转基因生物不会改变生物原有的_分类地位_；种植转基因抗虫作物可以减少_农药的施用
关于生殖性克隆的哲学思考
关于生殖性克隆的哲学思考 摘要：随着科技的发展，相关伦理问题也随之突出。其中，由生殖性克隆引发的伦理争议最为剧烈。然而，伦理问题并不会成为终止科技发展的因素。因此，虽然现在国际上普遍禁止生殖性克隆，笔者仍认为克隆人终将出现，所出现的伦理矛盾也会得到解决。我们应正确引导克隆技术朝着有利于人类的方向发展, 尽可能减少克隆技术产生的伦理负效应,并为其制定相应的伦理规则以约束其可能造成的危害。 关键词: 克隆技术；生殖性克隆；科技伦理；哲学思考 一、关于克隆技术 1996年7月5日，克隆绵羊多利的诞生，标志着真正的人工诱导的无性繁殖的实现，随后动物克隆技术的研究与开发进入一个高潮。然而，“多利”的诞生引起的反响不仅限于此，更重要的是引发了一场由克隆人所衍生的道德问题的讨论。 克隆是指由单个祖先个体经过无性繁殖而产生的其他个体。一般来说，克隆人类胚胎可以分为三种情况：第一，治疗性克隆，以治疗人类疾病为目的，主要是用胚胎多能干细胞来克隆特定细胞、组织乃至器官以修复病人的组织或器官。第二，研究性克隆，以研究人类胚胎发育及其中的基因调控过程为目的。第三，生殖性克隆，以复制人为目的，是对人类个体的复制，把克隆出的人类胚胎植入母体, 生产出克隆人。这三种人类胚胎的克隆都使用同一种核转移技术，只是目的不同而已。目前，许多科学家、科学组织以及一些国家的政府都发表声明支持治疗性克隆的研究与开发，但是，另一方面，由于生殖性克隆对伦理道德的冲击，几乎所有国家对生殖性克隆持坚决反对态度，许多国家还制定一系列的政策法规来控制克隆人。 二、生殖性克隆及其引发的伦理争议 克隆技术的发展使克隆人的出现成为了可能。诺贝尔奖获得者乔舒亚·雷德贝格博士认为, “在人类中完成这项工作绝不会有特殊困难”。然而，就目前而言，国际社会的主流观点一般都对克隆人持坚决反对态。反对原因主要涉及以下技术问题及伦理问题： 1. 目前生殖性克隆技术尚未成熟 目前克隆动物技术的不成熟（成功率很低、克隆繁殖时异常比例超过了40%）很可能会产生出许多畸形的、具有严重缺陷的克隆人。首先，动物克隆的成功率处于极低的水平。多利羊是在第276次失败上才取得的成功，成功率仅为1/277。其次，即便经过千辛万难，克隆动物得以诞生，它们在出生后发生肥胖、早衰、早夭及其他问题的概率也远远高于自然生殖的发生率。正值壮年的多利死于肺部感染，而这是一种老年绵羊的常见疾病。而若利用[3][2][1]
第五章繁殖技术
第五章家畜繁殖技术 一、名词解释 发情发情周期发情持续期休情排卵排卵数自发性排卵诱发性排卵初情期性成熟体成熟人工辅助交配人工授精精子的果糖分解作用精液的云雾状精子活率精子密度受精冷冻精液输精精子获能透明带反应卵黄膜的封闭作用胚泡多精子受精双雌核受精卵裂桑葚胚期囊胚胚泡附植脐带胎盘妊娠诊断分娩预兆分娩难产诱导发情同期发情超数排卵公畜效应卵核移植基因导入胚胎移植繁殖力正常繁殖力适繁母畜受配率受胎率总受胎率情期受胎率第一情期受胎率不返情率分娩率产仔率仔畜成活率繁殖率产犊指数繁殖障碍流产 二、填空题 1.发情周期可分为和两个阶段。 2.家畜的排卵类型有和两种。 3.家畜的发情分为和两个类型。 4.目前发情鉴定的方法有、、。 5.母牛发情时最显著的特征是。 6.母牛的卵泡发育可分为、、、四个时期。 7.母马的直肠检查时，寻找卵巢和子宫的方法有和。 8.母马的卵泡发育可分为、、、、、六 个时期。 9.母马的卵泡发育常有、、、等异常现象。 10.家畜的配种方法有和两类。 11.自然交配有和两种形式。 12.精液主要有和两部分组成。精清是和的分 泌物 13.在电子显微镜下观察，精子主要由、、三部分组成。 14.精子的代谢有两种形式，即作用和作用。
15.精子的运动形式有、、三种。 16.最适合精子生存的PH为左右。 17.家畜的采精方法主要有和。 18.假阴道主要由、、三部分组成。 19.假阴道采精时应具备的条件有、、。 20.精液直观检查的内容包括、、。 21.精子活率检查的方法有和两种。 22. 精子活率的评定通常采用法。 23. 精子活率的评定的方法有和两种。 24.精子密度测定方法有和两种。 25.估测法来估测精子密度时其稠密程度划分为、、三级。 26.精子畸形主要有、、、四种。 27.精液保存的主要方法有、、。 28.液氮的沸点为。 29.颗粒精液的解冻方法有、两种。 30.牛输精常用法。 31.精子运行过程中，精子要经过、、三道栏筛。 32.受精时精子依次卵外围的、、三层结构。 33.家畜的异常受精有、、。 34.家畜的卵裂具有和特点。 35.胎膜由、、、四部分构成。 36.胎膜是由、、三个基本胚层形成的。 37.胎膜所形成的三个囊腔是、、。 38.胎水是内的羊水和内的尿水的总称。 39.胎盘是由和两部分构成。 40.胎盘根据形态可分为、、、四种类型。 41.胎盘根据结构可分为、、、四种类型。 42.家畜妊娠诊断的方法常有、、三种。
植物基因克隆技术的研究进展
植物基因克隆技术的研究进展 随着科学技术的不断发展，人类基因组计划的不断实施，世界生命科技工作者对于植物基因克隆技术的研究不断进步，近年来，我国在基因克隆技术领域也有了长足的进步，在玉米，小麦，大豆，水稻，拟南芥等植物中，已经克隆了许许多多与植物的产量、品质、抗性及农艺性状等相关的基因。文章主要从基因芯片技术，功能克隆、定位克隆、同源序列克隆、PCR擴增技术分别介绍基因克隆技术的现状以及研究进展。 标签：植物；基因克隆技术；研究 植物基因克隆技术在生命科学技术中扮演着越来越重要的角色，而植物基因克隆技术从传统意义上来讲可分为两种不同的方式。正向以及反向的遗传学方式，正向遗传学途径是一种很早的经典的克隆方法，通过研究突变表型性状进行克隆，包括了功能以及表型克隆等较为基本的克隆的方式；反向遗传学途径和正向遗传学途径截然不同，它是通过一些特殊的方法，获得遗传基因片段，然后经过一系列的定位，将之后所研究的基因逆向研究。如定位克隆，同源序列克隆等。除了这两种克隆技术外，随着社会发展，也有一些新的克隆技术产生。 1 基因芯片技术 基因芯片技术是电子克隆技术的典型代表，基因芯片又称DNA芯片、DNA 微阵列，是以预先设计的方式将大量的基因探针固定在玻片、硅片等固相载体上组成的密集分子阵列。基因芯片技术类似于计算机的电子芯片技术，其具有高通量、微型化、连续化、自动化、快速和准确等特点。是一种随着人类基因组计划的进行而发展出的产物，这一发展使得人类对越来越多的微生物和动植物基因组取得了更长远的认识，对其的研究，是全人类对于基因组认识做出的不断地努力的成果，其中不乏许多典型的实例，用cDNA芯片技术对草莓、矮牵牛其基因是如何进行表达的进行研究，进而实现对转基因植物进行形状的观察及控制，可以更好的获悉分子对于基因表达是如何作用以及影响的也有利于获得更为优异更为良好的作物[1]。 基因芯片技术是一种新型的克隆技术，是科技创新和生命科学的很好的结合，代表着人类在基因的克隆方面进展和成就，解决了很多传统克隆不能解决的问题，也讲基因克隆技术引向一种新的思维模式。 2 功能克隆 功能克隆是人类采用最早的基因克隆策略，功能克隆技术从已知蛋白质的功能着手进行研究，其方法原理是先测知基因的编码蛋白质，利用它的信使RNA 进行反转录成cRNA，再利用cDNA做探针，从基因组中获取基因本身，进而完成克隆。
治疗性克隆的伦理学限制
治疗性克隆的伦理学限制 2005年11月24日,有韩国“克隆之父”之称的黄禹锡教授在韩国汉城举行新闻发布会,向全世界宣称辞去首尔国际干细胞研究中心主席一职,以及其在韩国政府和社会组织担任的所有职务,并为自己有意向公众隐瞒实验用卵子的来源而恳切道歉。该事件再一次在全世界范围内激起人们对胚胎干细胞研究的伦理学争论。 英国经济和社会研究委员会基因组学经济与社会研究中心的Whittaker撰文(Toxicol Appl Pharmacol 2005, 207: 689-691)分析了目前关于治疗性克隆存在的主要伦理学争论,并建议了一些可能可以避开违背伦理学的干细胞研究方法,其主要观点概括如下,希望能对国内开展干细胞研究带来一些启示。 干细胞与治疗性克隆 关于用干细胞疗法治疗退行性疾病和损伤的可能作用引起了广泛的讨论(He et al., 2003, Kerr et al., 2003, Kim et al., 2002, Rippon and Bishop, 2004 a nd Sylvester and Longaker, 2004)。这些疾病和损伤包括:帕金森病、阿尔茨海默病、心脏病、白血病、糖尿病以及各种自身免疫性疾病和脊髓损伤。 干细胞是一种能够分裂成与自身一致的细胞或几种特殊分化的细胞型的细胞。动物体内干细胞的正常作用是在发育的过程中可提供不同的细胞型,以生长成不同的组织和器官。它们也提供替代细胞以修复身体不同部分的损伤。干细胞疗法就是利用已特殊分化的干细胞,通过特殊的途径提供细胞去替代那些在退行性过程和损伤中失去的细胞。使用未分化干细胞也存在畸胎瘤和其他肿瘤形成的风险(Martin, 1980)。 干细胞可以根据其分化潜能进行分类。就人类干细胞而言,可以分为: ①多能干细胞,可以分化成为人体任何细胞; ②专能干细胞,可以分化成几种类型人体细胞,但不是全部类型人体细胞; ③单能干细胞,只能分化成一种人体细胞。 目前人干细胞的主要来源或者潜在来源如下: ①胚泡,可以提供多能干细胞; ②胎儿组织,可以提供多能或者专能干细胞; ③脐带血,可以提供专能干细胞; ④成人组织,可以提供专能干细胞或者单能干细胞。 干细胞疗法的一个潜在问题是机体对移植干细胞的免疫排斥。有建议说利用现今的治
克隆的好处_总结(精华版)
《克隆的好处》 阅读精选（1）： 克隆的好处 克隆很大程度上促进了人类科技文化的发展。克隆能为人类作出很大的贡献，它不但能有效地繁殖高附加值的牲畜，挽救珍稀动物，还对研究癌生物学，研究免疫学，研究人的寿命有不可低估的作用。1．克隆技术与遗传育种 在农业方面，人们利用克隆技术培育出超多具有抗旱、抗倒伏、抗病虫害的优质高产品种，大大提高了粮食产量。在这方面中国已迈入世界最先进的前列。 2．克隆技术与濒危生物保护 克隆技术对保护物种个性是珍稀、濒危物种来讲是一个福音，具有很大的应用前景。从生物学的角度看，这也是克隆技术最有价值的地方之一。 3．克隆技术与医学 在当代，医生几乎能在所有人类器官和组织上施行移植手术。但就科学技术而言，器官移植中的排斥反应仍是最为头痛的事。排斥反应的原因是组织不配型导致相容性差。如果把克隆人的器官带给给原版人，作器官移植之用，则绝对没有排斥反应之虑，因为二者基因相配，组织也相配。问题是，利用克隆人作为器官供体合不合乎人道？是否合法？经济是否合算？ 克隆技术还可用来超多繁殖有价值的基因，例如，在医学方面，人们正是透过克隆技术生产出治疗糖尿病的胰岛素、使侏儒症患者重新长高的生长激素和能抗多种病毒感染的干扰素，等等。 4．生长周期短，遗传性状稳定 5克隆技术可解除那些不能成为母亲的女性的痛苦。 6克隆实验的实施促进了遗传学的发展，为制造能移植于人体的动物器官开辟了前景。 7克隆技术也可用于检测胎儿的遗传缺陷。将受精卵克隆用于检测各种遗传疾病，克隆的 胚胎与子宫中发育的胎儿遗传特征完全相同。 8克隆技术可用于治疗神经系统的损伤。成年人的神经组织没有再生潜力，但干细胞能够 修复神经系统损伤。 9在体外受精手术中，医生常常需要将多个受精卵植入子宫，以从中筛选一个进入妊娠阶段。但许多女性只能带给一个卵细胞用于受精。透过克隆能够很好地解决这一问题。这个卵细胞能够克隆成为多个用于受精，从而大大提高妊娠成功率。克隆技术取得突破，给人类带来极大的好处，最大的好处是培养超多品质优良的家畜，丰富人们的物质生活，使畜牧业的成本降低，效率提高，还可带给某些药物原料以提高人类免疫功能等。一是利用克隆等生物技术，改变农作物的基因型，产生超多抗病、抗虫、抗盐碱等的新品种，从而大大提高农作物的产量。二是培育超多品种优良的家畜，如培养一些肉质好的牛、羊和猪等，也能够培养一些产奶量高，且富含人体所需营养元素的奶牛。三是对医疗保健工作产生重大影响，如依靠分子克隆技术，
繁育技术
草 食 动 物 繁 育 技 术 班级：xxxxxxxx 姓名：xxxxxxx 学号：xxxxxxxxxxx
草食动物繁育技术 牛的育种 牛的育种工作是养牛生产中的基本任务和重要环节，它关系到养牛业的兴旺与发展。牛的品种选育就是使优良基因在群体内得到巩固和提高，从而创造出生产性能优越的个体，并使优秀个体数量扩大的过程，是围绕品种而进行的各种育种活动，它包括本品种选育、杂交育种、引种、品种资源的保存及利用。 本品种选育 本品种选育指某一个牛品种基本上能满足生产及市场需求，不必进行品种改造，保持该品种的基本特征，使优良基因巩固，增加品种内优秀个体的数量，克服该品种的某些不足而进行改良所实施的育种方法，从而使品种的生产性能和纯度不断提高。 本品种选育的基础是品种内个体差异，通过选择阻止突变、自然选择和漂变作用所引起的品种的品质下降，以提高品种性能。 本品种选育必须遵守3个原则： 第一，巩固和提高本品种的优良性状和原有的独特性能。例如，晋南牛的选育中，要保持体格高大，适应性广，耐粗饲的优点，克服尻部短的缺陷。 第二，严格选种选配。选种选配是本品种选育的主要手段，选配上依据选育目标和计划，采用不同的选配方式。核心群的繁育可采用适当程度的近交。 第三，加强饲养管理工作，只有在适宜的饲养水平和管理条件下，良种才有可能发挥其高产性能。在选育的同时，加强饲草、饲料基地建设，改善管理条件，发挥选育的作用。 本品种选育的方法主要有近亲育种、品系育种和远亲育种。 近亲育种，选择具有亲缘关系的个体进行选配，以固定优良性状，增加后代继承相同性状概率的选育方法。品系育种，品系是指一群具有生产性能优秀突出，表现整齐一致，并能稳定遗传的种用类群。牛的品系育种中建系方法有系祖建系法和群体继代选育法。杂交育种就是应用杂交方式改良牛品种和通过杂交育成新品种。杂交改变基因型，产生杂种优势并将不同亲本的优良特性结合在一起，杂种后代体型得到改善，产乳、产肉性能获得提高。杂交育种方法在我国养牛生产中发挥了巨大作用，我国培育的新品种如中国荷斯坦牛、三河牛、新疆褐牛、中国草原红牛都是杂交育成的新品种。在做好育种工作同时好要做到保种，保种就是保存种群，保存了有一定特性、特征的种群，也就是保存了品种、性状、基因和资源，也就是说保种就是保存种质资源。不同的品种具有不同的适应范围，而
生物入侵与生物安全的几篇文章
生物入侵与生物安全
外来种引入途径及入侵特性分析* 高贤明1 庄 平1 孙书存2 1. 中国科学院植物研究所植被数量生态学重点实验室北京 100093 2. 南京大学南京 210093 外来种入侵已经对全球范围的生态系统产生了严重不良后果并给一些国家 和地区造成巨大的经济损失因此外来种入侵问题近年来受到了全球普遍的重视但对于外来种我们也不必谈虎色变因为外来种与入侵种是两个不同概念也就 是说并不是所有的外来种都具有入侵的潜能并成为入侵者当前人类生存所必需 的粮油作物家禽家畜等几乎都是外来种由于对人类栽培饲养的绝对依赖 这些物种通常没有入侵的潜能因此也不会成为入侵种不同的物种在自然界占 据不同的地理区域形成各自的分布区进入分布区以外其它区域的物种被称之 为该区域的外来种但只有对该区域生态系统产生不良影响的外来种才被称之为 入侵种一个地区外来种的引入通常划分为人为和非人为两大类这种划分显然 过于粗放不利于外来种的管理和控制通过对外来种本身特点和引入方式分析 本文进一步将引入途径划分为目的引入伴随引入伴人传入自然扩散与渗 透GMO的环境释放全球变化等几个方面具有入侵潜能的外来种通常表现出具有生态适应的广谱性生长发育迅速繁殖力强化学武器持久性高较高的 协同进化的潜力破坏生态系统原有的物种共生关系等特性对入侵种的入侵特 征分析的结果能够为外来种入侵的预防与治理提供理论依据和基础 * 中国科学院知识创新重大工程项目KSCX1-07-01的部分内容 植物群落的生物多样性与可入侵性实验研究 许凯扬 叶万辉 曹洪麟 中国科学院华南植物研究所 广州 510650 Elton多样性-可入侵性假说认为生物多样性丰富的群落不容易受到外来种入侵但后来的许多验研究并没能证实两者的负相关性甚至出现正相关的实验结 果在本实验中以空心莲子草(Alternanthera philoxeroides (Mart.) Griseb.)为入侵种人为构建不同物种多样性和物种功能群多样性C 3植物C4植物禾本科植物和豆科植物梯度的草地小群落通过空心莲子草在不同群落里的入侵状况来 验证Elton的假说并以入侵种生物量作为衡量群落可入侵程度的指标研究结果显示在排除了其他共变因子影响的前提下物种功能群愈丰富的群落对资源利 用更充分因而对空心莲子草表现出愈强的入侵抵抗力物种多样性不同但功能
植物基因克隆
来自dxy 22003luocong 植物基因全长克隆几种方法的比较 基因是遗传物质基本的功能单位，分离和克隆目的基因是研究基因结构、揭示基因功能及表达的基础，因此，克隆某个功能基因是生物工程及分子生物学研究的一个重点。经典克隆未知基因的方法比如通过筛选文库等有个共同的弊病, 即实验操作繁琐, 周期较长、工作量繁重,且不易得到全长序列。又由于在不同植物中目的基因mRNA丰度不同，所以获得目的基因的难易程度又不一样，特别是对于丰度比较低的目的基因即使使用不用的方法也不一定能获得成功。近年来随着PCR技术的快速发展和成熟.已经有多种方法可以获得基因的全长序列, 比如经典的RACE技术，染色体步移法和同源克隆法等，本文主要综述几种重要的克隆方法的原理和运用，并且比较分析这几种方法的优缺点，为你的实验节约时间和成本。 1 RACE技术 1985年由美国PE-Cetus公司的科学家Mulis等[1]发明的PCR技术使生命科学得到了飞跃性的发展。1988年Frohman等[2] 在PCR技术的基础上发明了一项新技术, 即cDNA末端快速扩增技术( rapid amplification of cDNA ends, RACE), 其实质是长距PCR( long distance, PCR)。通过PCR由已知的部分cDNA 序列, 获得5′端和3′端完整的cDNA, 该方法也被称为锚定PCR ( anchored PCR) [3] 和单边PCR( one-sidePCR) [4]。RACE技术又分为3?RACE和5?端RACE。3′RACE 的原理是利用mRNA 的3′端天然的poly(A) 尾巴作为一个引物结合位点进行PCR, 以Oligo( dT) 和一个接头组成的接头引物( adaptor primer, AP)反转录mRNA得到加接头的第一链cDNA。然后用一个正向的基因特异性引物( gene-specific primer, GSP) 和一个含有接头序列的引物分别与已知序列区和poly(A) 尾区退火, 经PCR扩增位于已知序列区域和poly( A) 尾区之间的未知序列，若为了防止非特异性条带的产生, 可采用巢式引物( nested primer) 进行第二轮扩增, 即巢式PCR( nested PCR) [5，6]。5?RACE 跟3?RACE原理基本一样，但是相对于3?RACE来说难度较大。 5'-RACE受到诸多因素的影响而常常不能获取全长，因此研究者都着手改进它。这些措施主要是通过逆转录酶、5'接头引物等的改变来实现的，因此出现了包括基于“模板跳转反转录”的SMART RACE技术( switching mechanism at 5′ end of RNA transcript) [7] , 基于5′脱帽和RNA酶连接技术的RLM-RACE技术(RNA ligase mediated RACE)[8], 利用RNA连接酶为cDNA第一链接上寡聚核苷酸接头的SLC RACE技术(single strand ligation to single-stranded cDNA)[9] , 以及以内部环化的cDNA第一链为模板进行扩增的自连接或环化RACE技术(self-ligation RACE or circular RACE)[10]，和通过末端脱氧核苷酸转移酶( TdT)加尾后引入锚定引物的锚定RACE技术( anchored RACE)[11]。 笔者主要介绍两种比较新的RACE技术，基于…模板跳转?的SMART RACE 技术和末端脱氧核苷酸转移酶( TdT)加尾技术。 1.1基于‘模板跳转’的SMART RACE技术[7，12]
生物的生殖和发育
生物的生殖和发育 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
生物的生殖和发育 第一节、生物的生殖 一、生殖的类型 名词：1、生物的生殖：每种生物都能够产生自己的后代，这就是~。 2、无性生殖：是指不经过生殖细胞的结合，由母体直接产生出新个体的生殖方式。易保持亲代的性状。 3、有性生殖：是指经过两性生殖细胞(也叫配子)的结合，产生合子，由合子发育成新个体的生殖方式。这是生物界中普遍存在的生殖方式，具有双亲的遗传性，有更强的生活力和变异性。 4、分裂生殖(单细胞生物特有)：是生物体由一个母体分裂成两个子体的生殖方式。如变形虫、细菌、草履虫。 5、出芽生殖：母体→芽体→新个体，如水螅、酵母菌。 6、孢子生殖：母体→孢子→新个体，如青霉、曲霉。 7、营养生殖：植物的营养器官(根、茎、叶)发育为新个体，如马铃薯块茎、草莓的匍匐茎，秋海棠等。
8、嫁接：一种用植物体上的芽或枝，接到另一种有根系的植物体上，使接在一起的两部分长成一个完整的新植物体的方法。 9、植物组织培养技术：外植体(离体组织或器官)→消毒→接种→愈伤组织(组织没有发生分化，只是一团薄壁细胞)→组织器官→完整植株。 10、配子生殖：由亲体产生的有性生殖细胞——配子，两两相配成对，互相结合，成为合子，再由合子发育成新个体的生殖方式，叫做～。 11、卵式生殖：卵细胞与精子结合的生殖方式叫做～。凡是种子植物用种子进行繁殖时，都属予卵式生殖。 12、受精作用：精子与卵细胞结合成为合子的过程，叫做～。 13、花粉管：是萌发的花粉粒内壁突出，从萌发孔伸出而形成的管状结构。主要作用是将其携带的精子和其他内容物运至卵器或卵细胞内，以利于受精作用。 14、双受精：一个精子与卵细胞结合成为合子，又叫受精卵(染色体为2N);另一个精子与两个极核结合成为受精极核(染色体为3N)，这种被子植物特有的受精现象叫做双受精。
沙地植被恢复过程中克隆植物分布及其对群落物种多样性的影响_张继义
第41卷第1期 2005年1月林业科学SCIE NTI A SI LVAE SI NIC AE V ol 141,N o 11Jan.,2005 沙地植被恢复过程中克隆植物分布及其 对群落物种多样性的影响 张继义1 赵哈林2 崔建垣2 李玉霖2 苏永中2 (1.兰州理工大学石油化工学院 兰州730050;2.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 兰州730000) 摘 要: 以科尔沁沙地草地植被不同恢复程度的6个群落类型为对象,研究植被恢复过程中克隆植物的分布及其对群落结构和功能的影响。研究表明:在植被恢复过程中,克隆植物(主要是密集型克隆植物)对群落环境的改变和群落生态功能的维持起主导作用,但克隆植物在群落中过高的优势度有可能导致群落物种丰富度和物种多样 性的下降。恢复梯度上密集型克隆植物的重要值始终高于游击型克隆植物,说明密集型克隆植物对环境的适应能力和对群落环境的改造能力更强。 关键词: 克隆植物;植被;恢复;科尔沁沙地 中图分类号:Q948115 文献标识码:A 文章编号:1001-7488(2005)01-0005-05 收稿日期:2003-02-09。 基金项目:兰州理工大学科研发展基金项目(S B05200410)和(国家973项目“沙漠化的生物过程与植被恢复重建机理研究” (G 2000048704)。E ffects of Clonal Plants on Community Structure and Function along a R estorational G radient in H orqin Sandy Land Zhang Jiyi 1 Zhao Halin 2 Cui Jianyuan 2 Li Y ulin 2 Su Y ongzhong 2 (1.College o f P etrolchemical Engineering ,Lanzhou Univer sity o f Technology Lanzhou 730050; 2.Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute ,Chinese Academy o f Sciences Lanzhou 730000) Abstract : In this paper ,the distribution of clonal plants in the restorational processes of grassland vegetation in H orqin sandy land ,as well as its effects on community structure and function ,was studied.In the restorational processes of vegetation ,clonal plants (mainly phalanx clonal plants )are the driver of changes in community environment and make great contribution to the main 2tenance of community function.The high dom inance of clonal plants probably results in decrease of species richness and species diversity in the community.Im portance value of phalanx clonal plants is always higher than that of guerilla clonal plants in the restorational processes ,suggesting that phalanx clonal plants are m ore adaptive to environment and m ore im portant to restoration of vegetation. K ey w ords : clonal plants ;vegetation ;restoration ;H orqin sandy land 克隆植物是指在自然条件下能够进行无性繁殖以实现种群增长的一类植物(De kroon et al .,1997)。克隆植物在自然生态系统中广泛存在,并在许多生态系统中处于优势地位(Callagham et al .,1992;Prach et al .,1994)。由于克隆植物的重要性,近年来对克隆植物的研究受到了越来越多研究者的注意(宋明华等,2002)。研究证明,克隆植物具有较强的适应环境压力和抗扰动能力,在植物群落中起着重要作用(董鸣,1996;董鸣等,1999)。克隆植物具有很强的水平扩展能力,能有效地利用资源,迅速开拓新生境,扩大种群,形成单优势种的立地(Callagham ,1988;董鸣,1996)。克隆植物在群落中的出现强烈地影响和制约着植物群落的空间格局与竞争关系,影响群落的物种多样性(De kroon et al .,1997)。 “密集型”(phalanx )和“游击型” (guerilla )被认为是克隆植物2种基本的克隆生长构型(Lovett ,1981;Schmid et al .,1985)。不同克隆生长构型的克隆植物在群落中出现的频率和分布的生境不同(De kroon et al .,1997;宋明华等,2001)。克隆植物与非克隆植物对群落物种多样性的影响采取不同的机制,群落中克隆植物重要性同物种多样性之间的关系与植物的克隆生长构型及生境状况有关(宋明华等,2002)。 植被恢复是退化生态系统重建特别是荒漠化治理的重要途径和步骤。物种多样性是群落的重要特征,植被恢复过程物种多样性的变化反映植被的恢复程度,同时也是群落环境演变、种群侵入与扩散、竞争作用
一、林木无性繁殖技术
一、林木无性繁殖技术 1.1扦插 近年来，随着树种扦插繁殖理论及技术研究的不断发展，林木扦插生根的技术不断完善，树种扦插技术成熟度达到了生产实用的水平。影响扦插繁殖成活率的关键因子有： （1）穗条年龄（年幼化）、位置（位置效应)。张应中等*[1] 研究表明，国外松杂种(湿地松×洪都拉斯的加勒比松)扦插时，采穗母株年龄在2年以下，穗条长度为6.0～14.5 cm，顶端次生叶长5.5～13.0 cm的穗条容易生根。对于成龄优树扦插，母树年龄可因插条再生能力强弱而异，如马尾松树龄在10年以下的母树枝条，扦插均可获得生根成活的植株，但5年生以下母树插穗生根率高。并有学者指出，马尾松扦插繁殖的母树年龄效应在4年以上是明显的，表现为生根性状退化。而辐射松，母树年龄有时可达60年。对于腰果来说，由于其成龄树上的插条已丧失了生根潜力，只有采用幼龄实生苗的插条才容易生根、成活。 （2）扦插季节（发育期）。在林木扦插试验时发现，林木的发育阶段、发育时期、生活力直接影响到插穗的成活率。在哥斯达黎加恩塞讷斯热带农业研究中心(CATIE)，筛选了15种中美刺桐无性系原株进行生根试验，结果发现，无性系原株之间在生根能力及生活率上存在明显的季节差异，其中中美刺桐在干季扦插的生根率明显高于在湿季扦插的成活率。龙启德等对南方山区银杏扦插试验表明，在南方山区，银杏扦插在4～5月份成活率最高(达90%以上)，9月份扦插成活率为0。刘本大等将白榆在不同时期进行扦插，发现休眠期硬枝扦插生根率仅为30.2%，而生长期嫩枝扦插生根率则达95%。 （3）穗条规格（大小）与状态。在银杏扦插时发现，条长对生根率影响不大，
入侵植物侵入机制进展
入侵植物侵入机制进展概述 摘要：在全球变化的背景下，不同植物为了适应不同的生存环境，也将拥有自己的一套生理生化机制。在众多的植物中，入侵植物之所以能够很好的适应它们的侵入地，抢占先前该地植物的生存空间，甚至是对本土植物造成伤害，最终破坏当地的生态结构，当然与它们各自独特的入侵机制有关。随着时间的发展，生态系统的环境也发生了变化，入侵植物为了成功入侵它们的入侵机制当然也变化着。 关键词：入侵植物环境 1 生物入侵的概念与危害 1.1 生物入侵生物入侵是指由于人为或自然因素，外来物种被引入新的生境中，并对新生境、本地物种及人类健康带来威胁的现象，具有入侵性的生物叫做入侵生物【1】。 1.2 生物入侵的危害生物入侵的危害主要分4方面：破坏生态系统，威胁生物多样性；本地种灭绝与消失；造成严重经济损失；威胁让人体健康【2】。 2 入侵植物的机制 外来植物被引入、定居在新栖息地后，通过自身生物潜力的发挥建立种群，潜伏或扩散爆发，与新栖息地的环境和生物建立起复杂的关系，外来物种能否入侵成功，与其生物学特性、新居地的抗干扰能力和人类活动密切相关。 2.1入侵植物的生物学特征 成功的外来种是能够适应各种环境因子的，即具有较强的环境适应能力。它们能够在这样的环境中获得竞争优势、占据一定得生态位。 使得某种入侵植物能够成功成为入侵的原因有很多。在进行干旱胁迫对假臭草幼苗生长和生理生态特征的影响的研究中发现假臭草在干旱胁迫下，体内的叶绿素含量、生物量及分配、光合蒸腾、丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)含量均发生了不同程度的变化。表明其体内抗旱机制多种多样，能够适应多种生境，可能是其成势入侵植物的原因之一【3】。入侵植物的繁殖能力与入侵也有关系。南美蟛蜞菊最初是作为观赏性植物引进的，在逃逸为野生后，以其旺盛的生长、
治疗性克隆面临的机遇与挑战(一)
治疗性克隆面临的机遇与挑战(一) 【关键词】治疗性克隆 【关键词】治疗性克隆；细胞核;移植；胚胎干细胞 1治疗性克隆概述 治疗性克隆（therapeuticcloning）是体细胞核移植技术和最新的人胚胎干细胞技术结合的产物，将成为人类医疗历史上革命性的技术.该技术首先应用患者体细胞，如皮肤细胞、骨髓间充质干细胞，作为核供体，移植入去核的人卵母细胞，获得克隆胚胎；然后从克隆胚胎分离建立胚胎干细胞系；并将这些胚胎干细胞在一定条件下，诱导分化成所需要的各种类型的细胞用于治疗目的〔1,2〕.目前已报道，将产生多巴胺的神经元细胞用于治疗帕金森症〔3〕，将产生胰岛素的胰岛细胞治疗糖尿病患者〔4〕.从理论上来说由于使用的是患者自身的细胞生产出来的治疗用细胞，移植这些细胞到患者体内将不会产生免疫排斥反应.另一方面，每年都有数以百万计的患者需要细胞、组织的修复或者器官移植，由于胚胎干细胞可以无限传代，在数量上可以保证治疗的需要，从而解决可供移植的细胞、组织和器官来源严重不足的瓶颈问题〔5〕，为人类健康和长寿提供了新的希望. 近年来，利用核移植技术和胚胎干细胞技术相继建立了人核移植胚胎干（nucleartransferembryonicstemcell，ntES）细胞系和人兔异种间ntES细胞.这2项阶段性研究成果的取得，标志着治疗性克隆研究的巨大进步.韩国科学家Hwang等〔6〕通过核移植技术获得了人人ntES细胞.他们以健康女性志愿者的体细胞为核供体，以其自身卵母细胞为受体.在30枚核移植囊胚中，得到20个内细胞团（ICMs），建成1株人ntES细胞系，可传代培养70代以上.上海第二医科大学盛惠珍研究小组〔7〕在国际上首次构建了人兔核移植重构胚.分别将5，42，52和60岁4个年龄组的人皮肤成纤维细胞核移入去核兔卵母细胞内，获得ntES细胞，通过原位杂交、免疫组化、核型和同源基因分析等证实ntES细胞具有人源性，并且保持干细胞的未分化特性，能形成类胚体，在一定诱导条件下可以分化为神经、肌肉等3个胚层的细胞群.200506，汉城国立大学的研究者〔8〕以患者的皮肤细胞为供体，以志愿者捐赠的卵母细胞为受体，利用体细胞核移植技术成功建立11株人核移植胚胎干细胞，这些细胞具有多能性，染色体正常，与供核患者的DNA一致、组织相容性抗原一致. 2治疗性克隆的应用前景 ES细胞在生物医学的各个领域均有广阔的应用前景，ntES细胞也有着同样广阔的前景，为临床治疗学、细胞生物学、生物发育学、比较动物学等研究提供研究材料和方法. 2.1临床疾病的治疗ntES细胞与普通的细胞移植治疗相比，具有革命性的进步.它以患者的体细胞为核供体，通过核移植技术获得的ntES细胞，与患者的遗传物质相同，可以消除受体对供体的免疫排斥反应，为目前多种退形性疾病，如心脏病、脊髓损伤、帕金森病、1型糖尿病等的治疗带来了新的希望.特别是一些目前还没有找出致病基因的遗传病，如脊髓侧索硬化症，ntES细胞移植是最有希望的治疗方法.目前已经应用ntES细胞在体内外分化成多种细胞，包括神经细胞和生殖细胞〔9,10〕.尤其Barberi等〔9〕建立了一套方法，能使ntES 细胞向中枢神经系统细胞特定分化，能产生高效率的神经胶质细胞、寡突细胞、神经元细胞，包括多巴胺能神经元、γ氨基丁酸能神经元等，将分化的多巴胺能神经元移植到Parkinson 病模型后，能改善其症状.细胞治疗的途径有两种：其一，ntES细胞定向分化后移植.细胞扩增后，体外定向分化，对分化细胞进行纯化，将获得的目的细胞移植到病变部位，替代丧失功能的部分细胞；其二，ntES细胞原位移植.与定向分化后相比，ntES细胞原位移植有以下缺点：①没有经过纯化，可能将污染的异源饲养层细胞带进移植部位；②ntES细胞没有转入经选择基因，无法控制植入细胞的命运，可能发生癌变；③ntES细胞分化成分复杂，目的细胞分化成分少，可能出现大量非必须细胞的分化. 2.2细胞生物学通过研究ntES细胞的体外分化特性，可以识别某些靶基因，对人类新基因的
植物基因克隆的策略与方法
植物基因克隆的策略与方法 基因的克隆就是利用体外重组技术,将特定的基因和其它DNA顺序插入到载体分子中。基因克隆的主要目标是识别、分离特异基因并获得基因的完整的全序列,确定染色体定位,阐明基因的生化功能,明确其对特定性状的遗传控制关系。通过几十年的努力由于植物发育,生理生化,分子遗传等学科的迅速发展,使人们掌握了大量有关植物优良性状基因的生物学和遗传学知识,再运用先进的酶学和生物学技术已经克隆出了与植物抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆,育性、高蛋白质及与植物发育有关的许多基因。我们实验室对天麻抗真菌蛋白基因作了功能克隆的研究(舒群芳等,1995;舒群芳等,1997),为了克隆植物基因也探讨了其它克隆方法,本文论述基因克隆的策略、方法及取得的一些进展。 1 功能克隆(functional Cloning) 功能克隆就是根据性状的基本生化特性这一功能信息,在鉴定和已知基因的功能后克隆(Collis,1995)。其具体作法是:在纯化相应的编码蛋白后构建cDNA文库或基因组文库,DNA文库中基因的筛选根据情况主要可用二种办法进行,(1)将纯化的蛋白质进行氨基酸测序,据此合成寡核苷酸探针从cDNA库或基因组文库中筛选编码基因,(2)将相应的编码蛋白制成相应抗体探针,从cDNA入载体表达库中筛选相应克隆。功能克隆是一种经典的基因克隆策略,很多基因的分离利用这种策略。 Hain等从葡萄中克隆了两个编码白藜芦醇合成的二苯乙烯合成酶基因(Vst1和Vst2),葡萄中抗菌化合物白藜芦醇的存在,可以提高对灰质葡萄孢(Botrytis cinerce)的抗性,在烟草和其它一些植物中无二苯乙烯合成酶,因此
植物功能性状与外来植物入侵
生物多样性 2010, 18 (6): 569–576 Biodiversity Science http: //https://www.360docs.net/doc/c02571607.html, 植物功能性状与外来植物入侵 刘建1, 2李钧敏1, 3余华4何维明1于飞海5桑卫国1刘国方1董鸣1* 1 (中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室, 北京 100093) 2 (山东大学环境研究院, 济南 250100) 3 (台州学院生态研究所, 浙江临海 317000) 4 (中国医学科学院药用植物研究所, 北京 100193) 5 (北京林业大学自然保护区学院, 北京 100083) 摘要:揭示影响外来植物入侵性的功能性状及其生态机制是入侵植物生态学的核心任务之一。本文综述了植物功能性状与外来植物入侵性的研究进展, 通过分析植物功能性状对外来植物入侵的贡献以及外来植物的不同入侵阶段对其功能性状的需求, 探讨植物功能性状与外来植物入侵的相关性及其入侵机理。迄今研究较多的影响外来植物入侵性的功能性状主要包括形态性状、生长性状、生理性状、繁殖性状、种子性状、克隆性状、表型可塑性和遗传变异等。这些功能性状对外来植物入侵的贡献随着入侵阶段的不同而变化。在传播到达阶段, 种子性状对入侵具有重要影响; 在定居建群阶段, 与植物抗逆性和适应性相关的生理性状和繁殖性状发挥主要作用; 在扩散入侵阶段, 克隆性状和影响植物竞争能力的生理性状对植物成功入侵具有重要贡献。由于植物入侵性是其功能性状和环境因素互作的结果, 且功能性状的作用随环境因素和入侵阶段不同而异, 因此, 结合外来植物入侵阶段, 并考虑功能性状与环境因子的互作, 是入侵生物学中植物功能性状研究的发展趋势。 关键词:外来植物, 生物入侵, 入侵性, 植物功能性状 The relationship between functional traits and invasiveness of alien plants Jian Liu1, 2, Junmin Li1, 3, Hua Yu4, Weiming He1, Feihai Yu5, Weiguo Sang1, Guofang Liu1, Ming Dong1* 1 State Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Bei- jing 100093 2 Institute of Environment Research, Shandong University, Jinan 250100 3 Institute of Ecology, Taizhou University, Linhai, Zhejiang 317000 4 Institute of Medicinal Plant Development, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100193 5 College of Nature Conservation, Beijing Forestry University, Beijing 100083 Abstract: Understanding the functional traits and ecological mechanisms associated with successful inva-sions of alien plants is a key role of the field of invasion ecology. Through literature review and analysis of plant functional traits contributing to successful plant invasions and the demands for functional traits at dif-ferent invasion stages, we discuss the relationships between the functional traits and invasiveness of alien plants as well as related ecological mechanisms. Functional traits that have been studied in relation to their invasions mainly include seed characters, and morphological, developmental, physiological, clonal and propagation characteristics, as well as genetic variation and plasticity of phenotype. The impacts of these functional traits on invasion success vary from one stage to another. At the introduction stage, plant invasions are mainly affected by seed characters. At the establishment stage, stress-tolerance related physiology and propagation traits exert important influences. At the explosion stage, clonal characters and physiological traits related to competitive ability largely contribute to invasion success. Because plant invasions result from interactions between plant functional traits and environmental features, further studies on plant invasions —————————————————— 收稿日期: 2010-04-30; 接受日期: 2010-08-19 基金项目: 中科院重要方向性项目(KZCX2-YW-431)、山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(2006BS08008)和国家自然科学基金委创新研究群体(30521005) * 通讯作者Author for correspondence. E-mail: dongming@https://www.360docs.net/doc/c02571607.html,