紫茎泽兰化感作用对9种草本植物种子萌发的影响

【背景】紫茎泽兰是一种入侵我国的世界性恶性杂草,给当地的农、林、畜牧业生产造成严重的经济损失,使生态环境面临"绿色灾难"。紫茎泽兰的化感作用是其成功入侵的重要原因,其化感物质对当地植物的生长具有明显的抑制作用。【方法】利用培养皿滤纸法研究了紫茎泽兰叶片水提液对9种草本植物种子萌发的影响,这些植物包括紫茎泽兰入侵早期直接与之竞争的云南草本植物:鲁梅克斯、高丹红、鸭茅(安巴)、苕子、胡枝子,以及为替代控制紫茎泽兰而引进的外来优良牧草:紫花苜蓿(敖汉)、白三叶(海发)、红三叶、黑麦草(速达)。【结果】紫茎泽兰叶片提取液对9种受体植物种子萌发均具有化感作用。低浓度提取液对受体植物的化感作用较弱(对部分植物种子萌发有促进作用);高浓度提取液对受体植物的化感作用较强,且能降低种子发芽率及发芽速率,其中,发芽速率对化感作用更敏感。不同植物对紫茎泽兰化感作用的敏感程度不同,鲁梅克斯、鸭茅和苕子对紫茎泽兰的化感作用较敏感;黑麦草、胡枝子和高丹红最不敏感;紫花苜蓿、红三叶和白三叶对低浓度紫茎泽兰叶片水提液不敏感,对高浓度提取液较敏感。【结论与意义】不同植物种子对紫茎泽兰化感作用的敏感性存在差异,研究结果有利于了解紫茎泽兰成功入侵的机制,并可为筛选具有替代控制潜力的优良牧草奠定基础。     

发育时期对紫茎泽兰化感作用的影响

为探讨紫茎泽兰化感作用与其入侵性的关系,利用生物检测法研究了不同发育时期紫茎泽兰叶片水提液对4种本地草本植物种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,高浓度时紫茎泽兰叶片水提液能显著抑制4种本地植物种子发芽率、发芽速度,但低浓度时有时抑制作用不显著,甚至有促进作用;除狗肝菜胚轴生长外,不同浓度下紫茎泽兰叶水提液均能抑制4种本地植物胚轴和胚根生长,但有时对胚轴生长的抑制作用不显著,甚至有促进作用。不同植物和同种植物的不同参数对紫茎泽兰化感作用的敏感程度不同,拔毒散和狗肝菜的种子萌发参数较敏感,莎草砖子苗的生长参数较敏感,种子发芽速度和胚根生长较敏感。总的看,随发育时间的增加,紫茎泽兰抑制本地植物种子萌发和幼苗生长的最低叶片提取液浓度减小,相同浓度下叶片水提液对本地植物的抑制作用增强,表明紫茎泽兰化感作用增强。化感作用在紫茎泽兰入侵的不同阶段所起的作用可能不同。     

乡土植物白刺花对紫茎泽兰化感作用的响应

为了解乡土植物白刺花对紫茎泽兰化感作用的耐受程度及抵御机理,以2—3年生紫茎泽兰叶片为供体材料,用不同浓度的紫茎泽兰叶片浸提液处理白刺花种子及幼苗。结果表明:紫茎泽兰叶片浸提液对白刺花的影响为低浓度促进,高浓度抑制。当浓度为0.5%时促进效应最强,当浓度大于2.0%时抑制效应明显增加。白刺花种子萌发速率比萌发率对紫茎泽兰化感作用反应敏感,胚轴比胚根敏感,随着幼苗的生长,其抵御紫茎泽兰化感作用的能力逐渐增强,丙二醛的含量与植株生长响应规律相对应,并且经紫茎泽兰浸提液处理能极大的增加白刺花幼苗菌根率,缩短菌根形成的时间。     

紫茎泽兰不同入侵程度的土壤及其提取物对旱稻生长的影响

在室内人工气候箱条件下,研究了紫茎泽兰不同入侵程度下的土壤及其提取物对旱稻种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：紫茎泽兰入侵地土壤及土壤提取物对旱稻种子萌发和幼苗生长存在不同程度的抑制作用,且随着紫茎泽兰入侵程度越重,土壤的抑制作用越明显;抑制作用强度大小依次为重度入侵地土>中度入侵地土>轻度入侵地土>当地植物土,紫茎泽兰入侵地的土壤提取物也呈现类似的规律。推测紫茎泽兰产生的化感物质随着入侵程度加深,而在土壤中逐步积累,对本地植物生长产生了不利作用。     

光和不同打破种子休眠方法对紫茎泽兰种子萌发及幼苗状态的影响

紫茎泽兰是著名的外来入侵植物,作为入侵的第一步,发芽及其幼苗生长应该与其强入侵能力有关.基于此,通过不同光照强度处理和不同打破休眠方法的双因素实验,旨在探讨紫茎泽兰种子是否具有需光萌发特性以及低温、水杨酸、聚乙二醇,硝酸钾等常规打破休眠方法和光照如何共同影响其萌发、幼苗生长等问题.结果表明:在全光照条件下,不同处理的紫茎泽兰种子的萌发率均大于63％,铝箔纸覆盖的遮光条件(0.23％光照)萌发率均大于60％,而在完全黑暗条件下,其萌发率较低(均小于30％),这表明紫茎泽兰种子具有需光萌发的特性.有别于以往对其它植物种子的报道,低温处理、水杨酸处理、聚乙二醇处理和硝酸钾处理不能代替光照打破种子休眠,显示紫茎泽兰种子可能处于一种强迫休眠状态(种子静态).全光照与水杨酸处理、PEG处理对幼苗生长具有交互影响:黑暗下水杨酸处理浓度与幼苗生物量成正相关(P＜0.05),但全光照和加铝箔下不相关(P＞0.05);全光照下PEG处理浓度与根长显著正相关(P＜0.05),而加铝箔和黑暗下不相关(P＞0.05).紫茎泽兰种子需光萌发特征及其幼苗生长特点是人为破坏表土壤、深层土壤种子库地表化导致快速入侵的基础.结果也为通过引入适宜树种造林来控制光照因子对紫茎泽兰进行生态控制提供了理论依据.     

紫茎泽兰种子形态特征和萌发特性与其入侵性的关系

利用纸皿法在不同条件下比较研究了紫茎泽兰(Ageratina adenophora)和3种同亚族本地植物种子萌发特性,同时比较了种子大小等形态特性,探讨了种子形态特征和萌发特性与紫茎泽兰成功入侵的关系。紫茎泽兰种子重量、长度、宽度以及冠毛长度均小于3种本地植物;在不同的释放高度下,紫茎泽兰种子的沉降速度低于本地植物。紫茎泽兰种子萌发温度范围广,在亚适宜的低温下,萌发率和萌发指数均高于本地植物白头婆和水泽兰。紫茎泽兰种子萌发对水和盐胁迫响应更强烈,但在适宜条件下,紫茎泽兰种子的萌发率和萌发速度均显著高于3种本地植物。这些特性可能与紫茎泽兰的入侵性有关。     

PEG胁迫对紫茎泽兰种子萌发和幼苗生长的影响

目的：开展干旱胁迫对紫茎泽兰种子萌发的影响研究，为其入侵机制的揭示和田间防治提供借鉴。方法：采用聚乙二醇（PEG-6000）梯度溶液模拟干旱胁迫环境，研究紫茎泽兰（Ageratina adenophora）种子萌发和幼苗生长对干旱胁迫的响应。结果：随着PEG-6000浓度的增加，紫茎泽兰种子的发芽率、发芽势、发芽指数和幼苗根长、根冠比均呈先升后降的趋势，而种子活力指数、幼苗胚根长度、胚轴长度、株高相对增长速率和叶片光合色素含量均呈持续下降趋势。结论：轻度干旱胁迫有利于紫茎泽兰种子萌发，而中度和重度干旱胁迫均不利于紫茎泽兰幼苗生长。紫茎泽兰在种子萌发阶段对干旱具有一定的抗逆性。     

干扰强度对群落中紫茎泽兰种子萌发、幼苗定居和生长的影响

干扰与外来植物入侵密切相关,种子萌发和幼苗定居是植物生活史中最脆弱、也是外来植物入侵最关键的阶段.为研究干扰在恶性外来入侵植物紫茎泽兰成功入侵过程中的作用,采用人工牧草群落代替自然群落,人为干扰(去除不同面积的牧草)模拟自然干扰的方式,研究了紫茎泽兰入侵初期种子萌发、幼苗定居和生长对不同干扰强度的响应与适应.结果表明:...     

人工群落中苗期紫茎泽兰的化感作用和对光环境的适应

在有、无活性炭的条件下分别构建紫茎泽兰（Ageratinaa denophora）与4种受体植物——飞机草（Chromolaena odorata）、鬼针草（Bidenspilosa）、胜红蓟（Ageratum conyzoides）和兰花菊三七（Gynura sp.）混种的人工群落,研究了群落中紫茎泽兰的化感作用和对群落光环境的适应,探讨了化感作用和光适应特性与其入侵性的关系。结果表明,活性炭处理对4种受体植物的生长、生理特性影响不显著,说明苗期紫茎泽兰化感作用不明显,推测入侵初期化感作用不是紫茎泽兰排挤本地种的主要原因。4种受体植物可以通过化感作用对紫茎泽兰产生某些影响,但群落的光环境对其影响更大。紫茎泽兰能很好地适应群落中不同的光环境。苗期紫茎泽兰处于群落下层,叶片受光指数低,此时它能长期忍耐并缓慢生长;随着叶片受光指数的升高,其最大净光合速率、超氧化物歧化酶活性、叶绿素a／b比、总生物量、总叶面积、地茎、叶片数和分支数升高,比叶面积和比茎长降低,这有利于它维持叶片能量平衡并导致对邻近植物的严重遮荫。紫茎泽兰强的光适应能力、强光下对其它物种的遮荫效应与其入侵性密切相关。     

岩生植物金发草对作物的化感效应

采用生物测定法研究金发草根、茎、叶水浸提液对水稻、小麦、油菜和莴苣等4种受体植物的化感作用。结果表明,金发草根、茎、叶水浸提液对4种受体植物种子萌发和幼苗生长均具化感作用,且随着水浸提液浓度的增高而增强。除水稻外,小麦、油菜、莴苣的发芽速率均受金发草水浸提液的显著抑制,但对最终发芽率影响不显著,说明金发草对植物种子萌发的化感作用主要是延迟种子发芽时间;金发草对作物幼苗生长的化感作用总体上表现为促进地上部分生长而抑制地下部分的生长。受体植物不同发育期对金发草化感作用的敏感程度不同,幼苗期高于萌发期;金发草叶的化感作用最强,其综合效应分别为根与茎的2.14倍和2.56倍。     

黄瓜种子及其萌发期的化感作用研究

以大白菜、萝卜、番茄和黄瓜种子为受体,采用实验室培养皿种子发芽生物测试法研究了黄瓜种子浸提液、种子萌发、胚根和芽苗分泌物、芽苗腐解物和芽苗浸提液的化感效应。结果表明:(1)黄瓜种子浸提液对大白菜、萝卜、番茄和黄瓜种子萌发均有化感抑制作用,即黄瓜种子内含有某些化感抑制物质。(2)在水浸提过的黄瓜种子萌发过程中,它不仅对其近邻套种的大白菜、萝卜和番茄种子萌发产生化感抑制作用,而且其胚根和芽苗分泌物对后茬播种的4种蔬菜种子发芽也表现出不同程度的化感抑制作用;黄瓜芽苗腐解物和芽苗水浸提液也对各受体蔬菜种子发芽与生长产生不同程度的化感抑制作用,且随着腐解芽苗量的增加或浸提液浓度的升高,各受体蔬菜种子的发芽指标值、化感效应指数值和综合效应值随之降低。(3)黄瓜种子浸提液及芽苗各器官的化感物质对黄瓜种子的萌发与生长产生了自毒作用,且黄瓜芽苗腐解物、芽苗浸提液、胚根及芽苗分泌物对受体黄瓜的自毒作用均为最大。研究发现,黄瓜种子浸提液、种子萌发时期以及芽苗各器官的化感物质主要是通过抑制受体胚根的生长而起化感抑制作用,即受体蔬菜种子胚根对化感效应最为敏感;因黄瓜种子及萌发期释放化感物质的途径有所不同,导致受体大白菜、萝卜、黄瓜和番茄的化感响应也不相同;在黄瓜种子萌发和芽苗生长的早期,化感物质即开始在芽苗体内进行合成与积累,一部分可通过胚根和芽苗分泌途径释放到环境中,另一部分可通过芽苗腐解途径释放化感物质,并对受体蔬菜种子萌发与生长表现出较强的化感抑制作用。     

落叶松水浸液对胡桃楸种子萌发和幼苗生长的影响

研究了落叶松水浸液对胡桃楸种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明,与对照相比,25 g ·kg^-1浓度的落叶松根水浸液,125 g·kg^-1浓度的落叶松皮、枝水浸液对胡桃楸种子发芽率、发芽指数均表现出显著的促进作用（P＜0.05）;12.5 g·kg^-1和25 g·kg^-1浓度的落叶松根水浸液、12.5 g·kg^-1浓度的落叶松皮水浸液对胡桃楸幼苗苗高、地径生长的促进作用显著（P＜0.05）.高浓度的落叶松叶水浸液对胡桃楸种子萌发和幼苗生长具有明显的促进作用（P＜0.05）.而落叶松叶水浸液对胡桃楸种子发芽率、发芽指数、苗高以及地径的促进作用却随着水浸液浓度的降低,呈逐渐下降的趋势.施加落叶松水浸液对胡桃楸种子萌发以及幼苗生长的促进作用可能与树种间的化学相互作用有关.     

紫茎泽兰对三种岩溶地区木本植物种子萌发的化感作用

采用生物测定法研究了紫茎泽兰叶和根水浸提液对任豆、香椿和龙须藤等三种岩溶木本植物种子萌发的化感作用。结果表明,除最低浓度(0.0125 g/mL)外,其它浓度的叶浸提液均能显著抑制香椿种子的萌发及幼苗生长,浓度越高抑制作用越大;对任豆和龙须藤种子萌发也有一定的化感作用,但抑制作用相对较弱,有时为促进作用。紫茎泽兰叶浸提液对受试植物的化感作用强于根水浸提液。     

Differential belowground allelopathic effects of leaf and root of Mikania micrantha

This study evaluates the relative contributions of leaves and roots to the belowground allelopathic effects of Mikania micrantha. The hypothesis that leaves contribute more to the allelopathic effect than roots was experimentally tested. We assessed the allelopathic effects of aqueous extracts from Mikania leaves and roots on the seed germination and seedling growth of two co-occurring woody plants in southern China, Lagerstroemia indica L. and Robinia pseudoacacia L. The results showed that the aqueous extracts from Mikania leaves and roots had inhibitory effects on the woody species. Allelopathic activity depended on the concentration of the extracts, target species, and the extract sources (i.e., leaves vs. roots of Mikania). Leaf extract showed stronger allelopathic effects than root extract on germination percentage, initial germination time, speed of germination, and shoot height; while root extract had greater allelopathic effects on roots than leaf extract. The latter phenomenon might greatly promote the invasion success of Mikania due to more direct and effective allelopathy of root. Our results suggest that allelopathy of root extract on belowground biomass might be greater than that of leaf extract for some species in contrast allelopathy of leaf extract on belowground biomass might also be greater than that of root extract for other species, at least for their effects on root growth of the target species.     

高寒草场优势杂草黄帚橐吾水浸液对牧草的化感作用

研究了高寒草场中主要毒杂草——黄帚橐吾水浸液对同域分布的5种牧草的化感作用.将反应指数(RI)相加平均后分为一、二、三级敏感指数,分别评价不同测定指标、不同发育期和物种水平对化感作用的敏感性;从供体角度对相应RI值做同样处理,以综合评价不同水浸液及其不同浓度的化感效应.结果表明,5种牧草对黄帚橐吾化感作用的敏感性从强到弱依次为早熟禾>大雀麦>中华羊茅>羊茅>垂穗披碱草;牧草种子萌发期的敏感性强于幼苗生长期,尤以萌发指数受化感作用的影响明显.黄帚橐吾根、叶水浸液对牧草生物测定结果大多达到显著差异水平,物种水平的化感效应均表现为抑制作用,说明雨水淋溶是黄帚橐吾向环境中释放化感物质的途径之一.黄帚橐吾根部化感效应强于叶片,可能与其地下种间激烈的资源竞争有关.化感作用在增强黄帚橐吾生存竞争力、扩大种群和入侵草场中起着不容忽视的作用,可能是黄帚橐吾单优势种群落形成和草场退化的原因之一.     

栗与美国板栗化感作用的比较

以种子发芽率和发芽势为种子萌发参数, 以胚根、胚芽长度和鲜重变化为幼苗生长参数, 研究了栗(Castanea mollissima)叶水提取物对双子叶植物莴苣(Lactuca sativa)、萝卜(Raphanus sativus)、黄瓜(Cucumis sativus), 和单子叶植物洋葱(Allium cepa)、水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)的化感作用; 比较了美国板栗(Castanea dentata)与栗叶水提取物及经X-5大孔树脂分离获得的11个洗脱组分间的化感作用强弱; 利用液相色谱-质谱联用技术结合标准物质的反证实验, 解析了美国板栗与栗化感作用最强分离组分的物质结构。研究结果表明, 栗叶化感效应强于美国板栗; 美国板栗与栗化感作用最强分离组分中(5:5洗脱组分)存在绿原酸、对羟基苯甲酸、原儿茶酸和没食子酸等物质。在利用栗基因恢复美国板栗种群时, 有必要考虑美国板栗与栗植物化学生态特性的差异。     

入侵植物北美车前和野胡萝卜种内及种间的化感作用

当前入侵植物种类和入侵范围均日益扩大,而多种入侵植物共同入侵同一生境的概率也逐渐增加。为探讨这些入侵植物种内和种间的化感作用以及化感作用对其竞争能力的影响,本研究以北美车前(Plantago virgica)和野胡萝卜(Daucus carota)为例,采用室内生物学测定法,分析了2种植物不同器官(根、茎或花序轴、叶)、不同浓度(CK、0.005、0.01和0.05 g·mL^-1)的水浸提液培养对其自身和对方种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,浸提液浓度对2种入侵植物种子萌发和幼苗生长的影响最大,且浓度、器官及物种之间存在显著交互作用。2物种各器官各浓度浸提液对二者种子萌发总体表现为抑制;中低浓度浸提液对同种植物幼苗生长有一定促进作用;高浓度浸提液尤其是野胡萝卜叶浸提液对二者种子萌发与幼苗生长均有显著抑制作用。综合化感效应指数表明,浸提液浓度越高抑制作用越强,地上部分化感效应强于地下,且野胡萝卜对北美车前的种间化感作用最强。由此可见,种内和种间化感作用是入侵植物在相同入侵地相互竞争的重要方式。