沙芥和斧形沙芥种子萌发对土壤含水量的适应性

以中国特有种沙芥[Pugionium cornutum(L.)Gaertn.]和濒危种斧形沙芥(Pugionium dolabratum Max-im.)的种子为研究材料,利用自然生境的沙土在室内进行种子萌发人工模拟试验,研究沙芥和斧形沙芥种子萌发、幼苗出土和幼苗生长对土壤含水量的适应性。结果表明:沙芥和斧形沙芥果实适宜萌发的土壤含水量范围均为6%～12%,适宜出苗的土壤含水量范围均为6%～16%。当土壤含水量低于2%时,果实不能萌发;当土壤含水量低于3%时,幼苗不能出土定居;当土壤含水量为6%～12%时,最有利于幼苗的生长。当土壤含水量分别为3%～8%和4%～8%时,沙芥和斧形沙芥植株根冠比最大。因此,沙芥和斧形沙芥种子萌发机制对沙生环境有着极强的适应性;植株将更多的同化物用于根系生长,以吸收更深层次的水分,从而适应含水量低的土壤。     

肉桂酸和邻苯二甲酸对沙芥属植物幼苗光合特性的影响

为探讨肉桂酸和邻苯二甲酸对沙芥属植物光合特性的影响，以沙芥和斧翅沙芥幼苗为试验材料，研究 0、0.01、0.1、1和10 mmol·L-1肉桂酸和邻苯二甲酸处理下其生长、叶绿素含量、叶绿素荧光参数和气体交换参数的变化。结果表明：（1）肉桂酸、邻苯二甲酸对沙芥幼苗生长均表现为低浓度促进高浓度抑制，而对斧翅沙芥生长则表现为抑制作用，肉桂酸、邻苯二甲酸浓度为10 mmol·L-1时对沙芥属植物的生长抑制作用最显著。（2）不同浓度肉桂酸和邻苯二甲酸处理后沙芥与斧翅沙芥的叶绿素a（Chl a）、叶绿素b（Chl b）、叶绿素总量(Chl.a+b)均出现不同程度的下降（3）沙芥和斧翅沙芥叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）在肉桂酸和邻苯二甲酸浓度为10 mmol·L-1显著低于对照，胞间 CO2浓度（Ci）无显著变化，其光合速率降低的主要原因是由非气孔因素所致。（4）沙芥和斧翅沙芥的最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光化学效率（ФPSII）和光化学猝灭系数（qP）均在肉桂酸和邻苯二甲酸浓度为10 mmol·L-1显著低于对照，而非光化学荧光猝灭系数( NPQ ) 则显著高于对照。研究表明，高浓度邻苯二甲酸和肉桂酸抑制沙芥和斧翅沙芥幼苗的光合作用，降低其光合速率，导致沙芥和斧翅沙芥叶片的PSII反应中心活性和开放程度受损，进而影响沙芥和斧翅沙芥的生长。另外肉桂酸和邻苯二甲酸对沙芥属植物光合特性的影响表现出差异，这可能是由于植物类型和胁迫类型不同而表现出不同的变化趋势。     

贮藏温度和超干处理对沙芥属种子萌发及解剖结构的影响

以沙芥种子(含水量4.5%)和斧形沙芥种子(含水量4.3%)为材料,采用硅胶干燥法将其含水量分别降至3.1%、2.2%、1.3%,在50℃、35℃和20℃条件下密闭贮藏1年,研究贮藏温度和超干处理对种子萌发指标、解剖结构的影响,为种子老化及贮藏研究提供理论参考。结果表明:(1)随着贮藏温度升高和种子含水量降低,沙芥和斧形沙芥种子的发芽率、胚根长、胚根干质量均在下降。(2)解剖观察发现,贮藏温度升高和种子含水量降低,首先加剧种子胚内部维管束组织活性的降低,其次由里及外对薄壁细胞活性和结构产生破坏,同时胚淀粉粒活性和数量下降。(3)沙芥和斧形沙芥种子分别在含水量4.5%和4.3%(CK)、并于20℃～35℃条件下贮藏后,种子的萌发和结构活性保持最好,而且斧形沙芥种子的保持能力强于沙芥。     

苜蓿种子萌发和幼苗生长对温度、光照和埋深的响应

紫花苜蓿(Medicago sativa)是世界人工草地重要的优良牧草。研究其种子萌发和幼苗生长对温度、光照及埋深等环境因子的响应,对苜蓿草地的种植及管理具有重要的实践指导意义。采用室内控制实验,分析了紫花苜蓿种子萌发和幼苗生长对恒温(10、15、20、25、30℃)、变温(6/15、10/20、15/25、15/30、20/30℃)、光照(12 h光照/12 h黑暗、24 h黑暗)以及埋深(1、2、3、4、5 cm)等环境因子的响应特征。结果表明,苜蓿种子的萌发温度范围宽,在供试的10种恒温和变温下萌发率为50%~88%,且温度处理对苜蓿种子的萌发率没有显著的影响;黑暗对苜蓿种子萌发有抑制作用,12 h光照/12 h黑暗条件下,苜蓿种子萌发率为69%~88%,而24 h全暗条件下为50%~77%,其中10、15、30、10/20和15/30℃温度下,光照处理均显著高于全暗处理。埋深1~5 cm的苜蓿种子出苗率没有显著差异,且幼苗株高、干重、鲜重均没有受到显著影响;埋深对苜蓿根生长存在显著影响,埋深1~2 cm根长度及重量均显著高于其他埋深处理。以上结果表明,苜蓿种子萌发的温度范围宽,恒温和变温下都有较高的萌发率,适合播种季节要求宽泛;黑暗显著抑制紫花苜蓿种子的萌发,田间种植苜蓿的最佳埋深为1~2 cm。     

沙芥属植物叶片的气孔特征研究

观察了沙芥属（Pugionium Gaertn.）3个种：沙芥（P.cornutum (L.)Gaertn.）,距果沙芥（P.calcaratum Kom.）和斧翅沙芥（P.dolatum Maxim. var. dolabratum）的子叶和真叶表皮特征及气孔指标,并进行了差异显著性分析。结果表明：沙芥属植物表皮形状多为无规则形,上、下表皮均具有气孔,气孔类型均为不等细胞型。气孔保卫细胞呈肾形,内壁加厚,但加厚程度不同,斧翅沙芥＞距果沙芥＞沙芥。气孔缝呈纺锤形,气孔均下陷;气孔日开闭规律均呈双峰曲线。斧翅沙芥和距果沙芥的气孔性状具有较大的相似性,但这两个种与沙芥的气孔性状存在明显差异,说明沙芥属植物叶片气孔稳定性状和形态可以作为种质资源鉴定和评价的重要微观特征。     

沙芥属（Pugionium Gaertn.）植物子叶叶表皮微形态特征研究

采用扫描电镜观察了十字花科沙芥属二年生草本植物沙芥、斧翅沙芥、距果沙芥和宽翅沙芥的子叶表皮形态特征。其结果表明：沙芥属植物子叶上下表皮均有凸起的大的条形泡状细胞分布,呈平行排列,且每个种的上表皮的泡状细胞的密度均大于下表皮的泡状细胞密度,其中上下表皮的密度以沙芥的为最小,以宽翅沙芥为最大,且沙芥、距果沙芥和宽翅沙芥的下表皮的泡状细胞长度大于上表皮,而斧翅沙芥则相反;沙芥、斧翅沙芥与宽翅沙芥的叶片上下表皮细胞胞隆起,气孔下陷,而距果沙芥子叶上表皮的气孔生于表皮细胞下,表皮细胞未隆起,气孔下陷。该研究说明沙芥属植物子叶表皮微形态既有种间相似的特征,又存在一定的特异性,可为本属种间的分类及其抗逆机理提供形态学依据。     

光照对沙芥种子萌发中生理生化指标的影响

以沙芥种子为实验材料,以24h黑暗处理为对照,研究了光照对其萌发过程中主要贮藏物质、内源激素和酚酸类物质含量的影响。结果表明：光照处理的沙芥种子的萌发指标均明显低于黑暗处理,且萌发过程中脂肪和淀粉的降解、淀粉酶活性、可溶性糖的增加也显著低于黑暗处理;在萌发的前2d,光照处理的种子ABA、酚酸类物质总量、没食子酸、对羟基苯甲酸、咖啡酸、香豆酸和肉桂酸含量均高于黑暗处理。     

沙芥种子发育过程中的脱水耐性

以发育过程中经脱水和未脱水处理的沙芥种子为试验材料,测定了其含水量、萌发率和抗氧化酶系统,探讨了沙芥种子脱水耐性与抗氧化系统之间的关系。结果表明：在20～60DAF,沙芥种子含水量逐渐下降,干重逐渐增加;60DAF种子具有萌发能力,萌发率为24％;且脱水可促进沙芥种子的萌发,人工脱水至含水量为12％和5％时,萌发率分别为56％和44％,自然脱水至含水量为12％和5％时,萌发率分别为52％和60％;发育过程中沙芥种子SOD活性逐渐降低,而CAT、POD、LOX活性以及MDA含量均呈上升趋势;在脱水过程中,随着种子含水量的下降SOD活性逐渐降低,CAT和LOX活性逐渐升高,而POD活性呈先降低后升高的变化趋势。脱水后,种子中MDA含量均高于CK。60DAF的沙芥种子已获得脱水耐性。     

沙芥属(十字花科)的起源、分类与进化研究进展

沙芥属(PugioniumGaertn.)最初是从匙荠属(Bunias)中分出来单独建立的属,ndhF系统树表明,该属和高河菜属(Megacarpaea)、Farsetia、香雪球属(Lobularia)、屈曲花属(Iberis)和Ionopsidium亲缘关系较近,且和高河菜属构成姐妹关系。自从沙芥属确立以来,先后发表过沙芥[P.cornutum(L.)Gaertn]、斧形沙芥(P.dolabratum Maxim.)、距果沙芥(P.calcaratum Kom.)、鸡冠沙芥(P.cristatum Kom.)、翅果沙芥(P.pterocarpum Kom.)等5个种和宽翅沙芥(P.dolabratumvar.platypterum H.L.Yang)1个变种,但形态统计学和分子生物学的证据表明,沙芥属应该仅包含沙芥(P.cornutum)和斧形沙芥(P.dolabratum)2个形态学物种。基于不同遗传背景的DNA分子标记的研究结果进一步表明,沙芥和斧形沙芥这2个形态学物种间的遗传分化明显,但种间分化的时间并不久远,它们很可能是更新世以来随中亚和中国西北沙漠发展扩张而形成的2个近期分化的姐妹种。该文对沙芥属的系统起源、属下分类和遗传进化方面的研究历史和最新研究进展进行综述,并提出了研究中存在的问题。     

沙芥属植物染色体数及核型分析

以沙芥属植物根尖为材料,采用常规压片法,对其染色体数及其核型进行分析,结果表明:本属植物间期核特征为前染色体核型;染色体均为二倍体,沙芥染色体数为2n=2x=22,基数为x=11,宽翅沙芥、斧形沙芥、距果沙芥和齿冠沙芥染色体数为2n=2x=20,基数为x=10;染色体有亚中部着丝点染色体(sm)和中部着丝点染色体(m)2种;沙芥、距果沙芥属于2A型,宽翅沙芥、斧形沙芥、齿冠沙芥属于1A型,本属植物的核型均为首次报道。根据核型特征进行聚类分析,将染色体数为2n=2x=20的沙芥属4种植物分为两类:第一类距果沙芥;第二类包括宽翅沙芥、斧形沙芥、齿冠沙芥。     

Interspecific delimitation and phylogenetic origin of Pugionium(Brassicaceae)

Pugionium(Brassicaceae)is a small genus that occurs in central Asian deserts.The interspecific delimitation and taxonomic treatments of this genus are disputed and its phylogenetic origin remains unknown. In the present study,we examined these issues based on morphological and molecular data obtained for the first time.We used statistical methods to examine inter-and intraspecific morphological variations.The results suggest that only two species,namely P.dolabratum and P.cornutum,can be warranted for all examined populations and specimens,whereas three species(P.calcaratum,P.cristatum,and P.pterocarpum)should be incorporated into P. dolabratum.This delimitation was further supported by the molecular data:all populations of P.dolabratum,P. calcaratum,P.cristatum,and P.pterocarpum shared the same internal transcribed spacer genotype,whereas those from P.cornutum had another type.Phylogenetic analyses of Pugionium and representative genera of Brassicaceae based on ndhF sequences suggest that this genus is sister to the genus Megacarpaea,which,together,comprise a well-supported lineage with Farsetia,Lobularia,Iberis,and Ionopsidium,whereas the two other genera that were previously suggested to be closely related to this genus(Isatis and Bunias)were placed in the other lineages.We further discuss the origin of Pugionium and suggest that it probably originated in central Asia when the climate became drier from the late Miocene.     

Interspecific delimitation and phylogenetic origin of Pugionium (Brassicaceae)

Pugionium (Brassicaceae) is a small genus that occurs in central Asian deserts. The interspecific delimitation and taxonomic treatments of this genus are disputed and its phylogenetic origin remains unknown.In the present study, we examined these issues based on morphological and molecular data obtained for the first time. We used statistical methods to examine inter- and intraspecific morphological variations. The results suggest that only two species, namely P. dolabratum and P cornutum, can be warranted for all examined populations and specimens, whereas three species (P. calcaratum, P. cristatum, and R pterocarpum) should be incorporated into P.dolabratum. This delimitation was further supported by the molecular data: all populations of P. dolabratum, P.calcaratum, P. cristatum, and P. pterocarpum shared the same internal transcribed spacer genotype, whereas those from P. cornutum had another type. Phylogenetic analyses of Pugionium and representative genera of Brassicaceae based on ndhF sequences suggest that this genus is sister to the genus Megacarpaea, which, together, comprise a well-supported lineage with Farsetia, Lobularia, Iberis, and Ionopsidium, whereas the two other genera that were previously suggested to be closely related to this genus (Isatis and Bunias) were placed in the other lineages. We further discuss the origin of Pugionium and suggest that it probably originated in central Asia when the climate became drier from the late Miocene.     

小菜蛾成虫对沙芥的产卵嗜好性的初步研究

通过室内试验,比较了小菜蛾Plutella xylostellaL.对沙生十字花科蔬菜沙芥叶(PugioniumcornutumL.)、小白菜、油菜和甘蓝叶的产卵选择性。结果表明,产卵选择性顺序为沙芥≥小白菜>油菜>甘蓝,在沙芥叶上的产卵率是甘蓝叶上的9倍多;补充营养使小菜蛾成虫的产卵量平均提高2.5倍,产卵次数增加2倍,在有沙芥叶条件下,当日羽化的小菜蛾便可交尾产卵;在无沙芥叶条件下,小菜蛾成虫的产卵前期平均延迟1d左右。     

光照和温度对飞机草种子萌发的影响

通过在人工培养箱内模拟环境条件,探讨了不同光照和变温对飞机草种子萌发的影响。结果表明:在有光照状况下,飞机草种子在15℃/10℃～40℃/35℃条件下均能萌发,飞机草种子萌发的最适变温为30℃/25℃,萌发率达47.5%;而黑暗条件下,飞机草种子在15℃/10℃时不能萌发;在20℃/15℃～35℃/30℃范围内,温度越高,飞机草种子萌发高峰的出现时间越早;在15℃/10℃～30℃/25℃范围内,飞机草种子的萌发率随温度的升高而升高,超过30℃/25℃后,萌发率下降,而适当的光照有利于飞机草种子的萌发。飞机草成为入侵种并迅速扩散与其种子萌发对光照和温度的适应性密切相关。     

报春花属滇海水仙花种子萌发特性

通过种子萌发试验,研究常温和低温储藏方式及赤霉素、光照、温度等不同处理对滇海水仙花种子萌发的影响。结果表明,光照及清水浸泡处理有利于滇海水仙花种子的萌发;在光照条件下滇海水仙花种子萌发的最适温度为20 ℃,发芽率可达94%,温度的升高或降低均会降低种子发芽率;5 ℃低温储藏方式能较好保持滇海水仙花种子的活力,但贮藏时间不宜超过4个月,最好随采随播。