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。

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。

时空异质性是造成不同组织功能差异的关键因素, 在细胞命运调控过程中发挥重要作用。时空转录组(stRNA-seq)是一项将定量转录组与高分辨率组织成像相结合的新兴组学技术。它将表达数据锚定到目标器官或组织的物理图上, 并以无偏见的生物信息学方式对组织切片和细胞层进行分子表征, 反映特定细胞内基因的时空异质性表达丰度。受益于高通量测序技术的快速发展, 时空转录组为探究各类细胞基因表达的时空异质性提供了新的实验思路和方法。该文介绍了时空转录组的原理和发展进程, 以及不同时空转录组的技术特点和优劣, 总结了时空转录组在动物、植物和微生物中的应用, 可为今后系统开展时空转录组研究提供理论参考。

随着人为活动产生的大气CO₂浓度的增加, 全球气候持续变暖。过去5年是自有温度记录以来最热的5年。高温胁迫已经成为影响植物生长发育的主要逆境因子之一。光合作用是地球生命活动的基础, 对环境波动高度敏感。解析植物在高温环境下光合作用的响应特性, 可为探索植物抵御高温的生理生态机制、培育抗高温新品种以及采取合理措施适应未来极端气候提供科学依据。该文论述了高温胁迫对植物光合电子传递及碳固定过程的影响, 从光质和光强角度综合分析了光照对高温胁迫下光合作用的影响; 从植物自身及外源缓解物质等方面阐述了植物增强抗高温胁迫的途径和机制。同时, 对植物光合作用响应高温胁迫的研究方向及多组学联合分析在揭示植物抵御高温胁迫机制中的应用进行了展望。