我国入侵植物薇甘菊(菊科)的细胞学研究

为了解入侵植物薇甘菊(Mikania micrantha)的细胞学特性,研究了薇甘菊在我国广东东南部4居群和台湾2居群的染色体数目和染色体形态。结果表明,所有居群的薇甘菊染色体数目均为2n=36,第一对染色体为近中部着丝粒染色体,其长臂中部具有次缢痕,显著大于其余染色体。广东深圳大学和深圳水库居群的核型公式为2n=20m+14sm+2st;广东汕头、阳江和台湾屏东居群为2n=22m+12sm+2st;台湾宜兰居群为2n=18m+16sm+2st。此前有报道薇甘菊深圳大学居群的染色体数目为2n=38,推断为制片过程中第一对染色体从次缢痕处断裂而导致的计数错误。因此,薇甘菊虽存在非整倍性和多倍性变化,但在广东东南部和台湾的入侵居群中目前仅发现基于x=18的二倍体(2n=36),该种在这些地区的成功入侵与多倍性无关。     

3种香薷属植物染色体数目与核型分析

参照植物根尖细胞学研究的方法标准,对香薷属3种(5个居群)植物进行核形态学分析。结果表明:(1)从染色体数目看,密花香薷2居群染色体数目2n=16;野苏子2居群染色体数目2n=20,染色体数目和倍性与前人报道的一致;毛穗香薷染色体数目2n=10为首次报道。(2)聚类分析结果显示,3种(5居群)植物中野苏子和密花香薷亲缘关系较近;结合现有报道数据分析表明,该属植物仅有2种倍性(二倍体和四倍体),且二倍体占主导地位。(3)核型参数分析表明:密花香薷的稻城无名山居群1核型公式为2n=2x=16=14m+2sm,居群2为2n=2x=16=16m,着丝粒指数(CI)分别为39.57和42.32,不对称系数AI值分别为2.75和2.87,核型不对称性都为1A型;毛穗香薷的核型公式为2n=2x=10=10m,着丝粒指数(CI)为41.76,不对称系数AI值为5.25,核型不对称性为1B型;野苏子的昆明西山居群核型公式为2n=2x=20=14m+6sm,聂拉木樟木沟居群为2n=2x=20=16m+4sm,着丝粒指数(CI)分别为38.49和40.97,不对称系数AI值为4.20和4.30,核型不对称性为1B型和2B型。     

中国特有的八角莲和六角莲的核型

本文研究了八角莲Dysosma versipellis(Hance)M.Cheng和六角莲Dysomapleiantha((Hance)Woodson的核型。二者的染色体数目均为2n=12,由四对具中部着丝点染色体、一对具近中部着丝点染色体和一对具端部着丝点染色体组成,各有一对染色体具有次缢痕,八角莲的次缢痕在第3对染色体的长臂上,六角莲的次缢痕在第1对染色体的短臂上。二者均属较对称的“2A”核型。但它们在染色体相对长度的变异幅度和差值、臂比的变异幅度和差值以及最长与最短染色体的比值上均有微小的差异。结果表明二者有密切的亲缘关系。演化趋势是八角莲→六角莲。八角莲的核型为首次报道。     

六个石蒜居群的核型及四倍体石蒜的发现

染色体与核型的变化是植物系统发育和进化的一个重要方面。石蒜属Lycoris植物特别是石蒜L.radiata在染色体数目和核型上存在较大的变异。通过对不同居群的石蒜核型研究,可以为石蒜和石蒜属植物的核型演化及演化机制提供一些重要的基础资料。本文对分布于中国安徽省和浙江省的6个石蒜居群进行了细胞学研究。结果表明,6个石蒜居群的染色体数目和核型分别为：霍山居群2n=44=28st＋8t＋8T,2n=22=6st＋12t＋4T;黄山居群2n=22=22t,2n=22=18st＋4t,2n=21=12st＋7t＋2T;滁州居群2n=33=33t;马鞍山居群2n=33=18st＋15T,2n=25=1m＋20st＋2t＋2T;宣城居群2n=22=20st＋2T,2n=21=1m＋20st;杭州居群2n=22=12st＋4t＋6T,2n=21=18st＋3t。其中,部分居群的核型类型为首次报道;并首次发现了四倍体的石蒜居群。此外,对石蒜的核型进化和多倍体起源进行了初步探讨。     

中国特有的八角莲和六角莲的核型

本文研究了八角莲Dysosma versipellis(Hance)M.Cheng和六角莲Dysomapleiantha((Hance)Woodson的核型。二者的染色体数目均为2n=12,由四对具中部着丝点染色体、一对具近中部着丝点染色体和一对具端部着丝点染色体组成,各有一对染色体具有次缢痕,八角莲的次缢痕在第3对染色体的长臂上,六角莲的次缢痕在第1对染色体的短臂上。二者均属较对称的“2A”核型。但它们在染色体相对长度的变异幅度和差值、臂比的变异幅度和差值以及最长与最短染色体的比值上均有微小的差异。结果表明二者有密切的亲缘关系。演化趋势是八角莲→六角莲。八角莲的核型为首次报道。     

黑斑蛙核型、C-带及Ag-NORs 研究

本文采用外周血淋巴细胞培养法制备染色体标本,观察黑斑蛙的染色体标本,研究黑斑蛙的核型,C-带和Ag-NORs。研究结果表明：（1）黑斑蛙淋巴细胞染色体数目为2n=26,其中有5对大染色体和8对小染色体,核型是二型性核型;（2）分别对雌雄个体的中期分裂相进行观察,在第11号染色体长臂中部有明显的次缢痕,但变异核型次缢痕在第8号染色体长臂的中部;（3）在第5号染色体长臂上有一条明显的近端粒C-带;（4）第11号染色体是一对具有银染核仁形成区的同源染色体,且雌雄个体的银染位置相同。     

雅江点地梅（报春花科）3个居群的核型和倍性变化

首次报道了雅江点地梅（Androsace yargongensis)3个居群的染色体数目和核型,对倍性也进行研究。3个居群的染色体数目（2n),核型公式（KF）,染色体相长度组成（C．RL）,核型不对4称系数（As,K%)和核型类型（KT）分别为：野牛沟居群2n=40,KF=36m(1SAT) 2SM 2ST b,C,RL=2L 14M2 22M1 2S 2bS,As.K=54.75%,KT=2A;巴颜喀拉山居群2n=40,KF=36m 2sm 2st 1b,C.RL=4L 16M2 18M1 2S 1bS,As.K=56.31%,KT=2B;达坂山居群2n=60,KF=40m 14sm 6st,C.RL=4L 24M2 26M1 6S,As.K=59.56%,KT=2B。根据3个居群的染色体和核型不对称性与居群所在地的地理位置,认为雅江点地梅核型和倍性的演化与高海拔生态环境和寒冷、干旱的气候加剧有密切关系。     

流苏树山东不同居群的染色体核型分析

该研究采用常规染色体制片技术,对分布于山东省的流苏树5个自然地理居群的染色体核型进行观察分析,以揭示不同居群的流苏树核型特征、差异及其系统亲缘关系,为进一步探明流苏树的系统进化关系奠定细胞学基础。结果表明:(1)流苏树5个居群的染色体数目稳定,均为2n=2x=46;染色体以小型染色体为主;核型主要有中部着丝粒(m)、亚中部着丝粒(sm)组成,其中中部着丝粒居多,有1B、2B两种类型。(2)5个居群的流苏树核型公式分别为:B居群2n=2x=43m+3sm、T居群2n=2x=46m、S居群2n=2x=45m+sm、WS居群2n=2x=44m+2sm、Z居群2n=2x=45m+sm,这或许与其所处环境有关。(3)5个居群的流苏树核型不对称系数在54.29%~58.00%之间,各居群进化程度相对大小依次为B>S>WS>Z>T。(4)聚类分析结果显示,当遗传距离为1时,T和WS居群、B和S居群分别优先聚为一类,表明二者相互间的亲缘关系相对最近。研究认为,B居群和S居群进化程度较高,T居群相对原始,且T居群(泰山罗汉崖的流苏树居群)保护相对最好。     

中国西南地区鹿药属4种15居群核型研究

对产于中国西南部的鹿药属（Maianthemum）4种植物进行了细胞学研究,包括染色体数目,多倍化,非整倍性和随体染色体,以及核型不对称性和核型进化。结果表明：1）除了在云南丽江采集的Maianthemum tatsienensis染色体数目为2n=72之外,其余的居群全为2n=36;2）核型在居群间存在变异,特别是在具中部染色体和近中部染色体的数目以及随体染色体的数目和位置上。此外,M．nanchuanense和M．szechuanicum的核型是首次报道,B染色体也是首次在该属中发现。我们推测鹿药属的进化方式包括频繁的染色体畸变以及不同水平上的多倍化,而中国西南部是该属的分化中心。     

葱属薤白的核型分化

对薤白Allium macrostemon Bunge的13个地方居群进行了核型研究,结果表明,12个国内居群 都为四倍体,2n=4x=32;一个日本居群为五倍体,2n=5x=40。13个居群的核型类型均属Stebbins的 2A型。薤白种内存在着核型多态性。种内的核型分化与染色体的结构变异有关。主要表现为臂间倒 位、罗伯逊易位和或不等相互易位。染色体的结构变异结果导至薤白种内发生明显的核型分化。在13 个居群中,四倍体居群的核型明显可分为两类。第一类的核型公式为2n=4x=32=26m(2SAT)+6sm (2SAT),属于该类的有华山居群、商南居群和长春居群。都江堰居群也属该类,但它的一对m随体染 色体为一对st随体染色体所代替。另一类的核型公式为2n=4x=32=24m(2SAT)+8sm(2SAT),沣峪 口居群、大飞水居群、汶川居群、武汉居群和红河居群属于该类。此外,宝兴居群、杭州居群、香山居群也 属该类,但它们各有一对染色体发生了结构变异。五倍体日本居群的核型属于第一类型,但有两条m 染色体为sm染色体所代替。最后,对薤白种内核型多态性产生的原因从环境因素,繁育制度和多倍性 3个方面进行了分析和讨论。认为不同的生境有利于诱发染色体的结构变异,兼性无融合生殖和多倍 性则有利于克服育性降低的障碍和保存在居群中所发生的染色体结构变异。通过对薤白现代分布格局的分析,认为日本应为它的分化中心。     

薇甘菊化感物质对土壤氮素矿化的影响及其化感利己作用

【目的】研究入侵植物薇甘菊提取物对土壤氮素矿化的影响及化感利己作用,为薇甘菊通过释放化感物质促进自身生长并排斥本地植物生长提供实验证据,为揭示薇甘菊的入侵机制提供理论依据。【方法】采用经典的化感生测实验、化感物质添加实验以及盆栽控制实验,对比研究薇甘菊及其本地伴生植物水提液和粗提物的化感生测效应、水提液和粗提物添加对土壤氮素的影响以及水提液添加对薇甘菊生长的影响。【结果】与本地伴生种相比,薇甘菊水提液的化感抑制作用较强且促进了土壤硝态氮的生成;而薇甘菊粗提物的化感作用较弱且抑制了土壤铵态氮和硝态氮的生成。水提液盆栽控制实验结果表明,与本地伴生种火炭母相比,薇甘菊水提液具有显著的化感利己作用,这与薇甘菊水提液处理后薇甘菊生长土壤中的蛋白酶活性增强和有效氮含量增加相一致。【结论】薇甘菊可通过水溶性化感物质促进有效氮的生成来实现化感利己作用。     

大湄公河次区域薇甘菊的防控技术

薇甘菊是大湄公河次区域的重要恶性入侵杂草,其种群跨境入侵扩张备受区域各国政府的高度重视和社会广泛关注。2011年以来在我国相关农业科研机构、团队和专家的科技支撑下,中国云南与周边五国科研机构成立“大湄公河次区域植物保护工作组”。本文简要介绍工作组围绕该入侵杂草在生态异质性条件下种群扩展与灾变过程的预警监测、阻截防控带建设、替代控制与选择性除草剂协同应用取得的阶段性成效,为积极主动融入国家“一带一路”倡议的实施,服务于中国云南的经济国境线、绿色国境线和生态国境线发挥建设性作用。     

横断山区六种八居群鼠尾草属植物的核型分析

鼠尾草属(Salvia)是唇形科(Lamiaceae)最大的属,属下多种为民间常用草药,亦有供观赏的种类。为探究横断山区物种在细胞学水平的进化方式,讨论形态分类学与分子系统学之间的分类关系,该研究通过广泛收集染色体文献资料,采用植物常规压片法对采集自横断山地区6种8居群鼠尾草属植物进行核型分析,并构建了中国地区分布的鼠尾草属植物叶绿体系统发育树。统计结果表明:(1)全世界范围内报道了约23%的鼠尾草属植物染色体数据,其中分布在中国地区的鼠尾草属植物染色体报道率为32.10%,分布在横断山地区的鼠尾草属植物报道率为40.54%,(2)鼠尾草属植物染色体基数以x=8和x=11为主,分布在中国地区的鼠尾草属植物染色体基数均为x=8。实验结果表明:(1)西藏鼠尾草(S. wardii)核型数据为首次报道。(2)雪山鼠尾草(S. evansiana)首次在云南德钦地区发现二倍体居群。将细胞学数据结合叶绿体进化树开展染色体进化关联分析,论证多倍化可能不是鼠尾草属物种适应高海拔环境的主要机制,表明多倍体不是该属物种形成的主要进化途径而是以二倍体水平为主,推测染色体组的加倍可能是物种在形态学与分子系统学上分类关系不一致的原因之一。该研究丰富了横断山区鼠尾草属植物的染色体核型数据,结合区域分子系统树探讨染色体特征的进化关系,为今后深入研究该属物种的核型进化做出了探索,为开展祖先物种染色体基数推演分析补充了基础数据。     

果园转型生态公益林防控薇甘菊的生态改造

【背景】深圳大面积果园已转型为生态公益林,但果树被入侵的薇甘菊攀爬覆盖,严重地段已导致群落退行性演替,问题亟待解决。【方法】选取有多种生境的转型果园,分片区开展以植树为核心的生态改造试验,树种以种植后不进行人工除草抚育的血桐、幌伞枫、阴香为主,辅以提高物种多样性为目标的演替中后期树种,均采用袋装大苗于2011年5月种植。【结果】在树冠连续、郁闭的果林片区,所植苗木死亡,林下草本稀少,始终无薇甘菊。在其他非郁闭片区,血桐与幌伞枫生长良好且从未被覆盖;阴香虽于秋冬季被全覆盖但不死亡,次年春新枝穿透覆盖层正常生长;其余种苗木对薇甘菊处于劣势。【结论与意义】郁闭度高的果林片区林下光照弱,能阻止薇甘菊定居,无需人工干预;血桐和幌伞枫分别具抗/耐受薇甘菊覆盖的特性,种后均无需抚育;其余树种则需抚育。因此,掌握各个树种的特性,适地种植、按需精准定株抚育是转型果园低成本、技术简单、一劳永逸地防控薇甘菊生态改造的精髓。在应对有害藤本危害时,勿忽略筛选出不惧该藤本的植物种的可能,在不使用农药、无有效动物或微生物天敌的情况下,它们有可能成为生态安全的防控改造树种。     

基于SSR标记探讨三种金花茶植物的遗传多样性和遗传结构

薄叶金花茶、小花金花茶和小瓣金花茶是三种濒危金花茶植物,为了解珍稀濒危植物遗传多样性和遗传结构,该研究利用微卫星标记对他们的7个种群共184个个体进行了遗传多样性和遗传结构分析。结果表明:11个位点共检测到等位基因92个。在物种水平上,小瓣金花茶平均等位基因数(N_A)为3.9、有效等位基因数(N_E)为2.328、观测杂合度(H_o)为0.520、期望杂合度(H_e)为0.501,高于薄叶金花茶和小花金花茶。在种群水平上,有效等位基因数(N_E)在1.788～2.466之间,期望杂合度(H_e)在0.379～0.543之间;种群间遗传分化系数(FST)在0.143 7～0.453 3之间,种群间基因流(N_m)在0.301 5～1.488 9之间。AMOVA分子变异分析显示65.72%的变异存在于种群内。三种金花茶具有较低水平的遗传多样性和高水平的种群间遗传分化。STRUCTURE和PCoA种群遗传结构分析结果将取样种群分为2组,即薄叶金花茶和小花金花茶大部分个体分为一组,小瓣金花茶大部分个体分为一组。现存所有种群应根据实际情况尽快采取就地保护或迁地保护措施。     

入侵植物薇甘菊新枝在海南的月生长动态

【背景】薇甘菊是入侵性和危害性极强的外来入侵植物,对生物多样性和农林业生产造成严重影响。观测薇甘菊新枝的月生长动态,了解薇甘菊快速生长扩散的原因,能够为薇甘菊的合理防治提供参考。【方法】采用定点定时观测法,历时2年对海南7个市县薇甘菊新枝的月生长量进行测定。【结果】薇甘菊在海南全年可生长,一新枝月平均生长66 cm,全年累计平均生长795 cm。薇甘菊生长高峰期在6月和8月,其中6月平均生长120 cm,8月平均生长106 cm。薇甘菊最小生长量在1月和12月,平均生长量均为21 cm。薇甘菊在6—10月生长较快,一新枝累计平均生长489 cm,占全年生长量的61.5%;在4—5月和11月生长次之,一新枝累计平均生长196 cm,占全年生长量的24.7%;在1—3月和12月生长缓慢,一新枝累计平均生长110 cm,占全年生长量的13.8%。薇甘菊的花果期在10月至次年3月,一些种群在1—3月再次开花或在3—5月开花。薇甘菊的生长量与温度呈极显著正相关,相关系数为0.91;与降雨量呈显著正相关,相关系数0.56。【结论与意义】薇甘菊是多分枝植物,一新枝年生长量可达795 cm,能迅速生长形成种群。温度是薇甘菊生长的主要因素,降雨在一定程度促进了薇甘菊的生长。     

Effects of the invasive plant Mikania micrantha H.B.K. on soil nitrogen availability through allelopathy in South China

Allelopathy has been regarded as a mechanism for successful exotic plant invasion. However, it is not clear if and what effects of allelopathic substances may exert on soil nutrient. The exotic plant Mikania micrantha H.B.K. (M. micrantha) has invaded many forests in south China, and recent studies have suggested it has allelopathic potential for other plants and soil microbial community. Thus, we hypothesized that M. micrantha could influence soil nutrients and N transformation through allelopathy. We measured total C and N, NO₃ ⁻, NH₄ ⁺ and pH of the soil beneath M. micrantha and the adjacent open soil, and then measured the above soil properties after treating soil with 3 concentrations of aqueous extracts of M. micrantha (T₁: 0.005 g ml⁻¹; T₂: 0.025 g ml⁻¹; T₃: 0.100 g ml⁻¹). In addition, a bioassay was conducted to determine the allelopathic potential of the soil beneath M. micrantha. The results showed that M. micrantha significantly affected soil nutrients and N transformation. Soil beneath M. micrantha had inhibitory effects on seed germination and seedling growth of test plant, and had significantly higher C, N, ammonia, net nitrification rate than those of open soil. The plant extracts decreased soil pH, and T₁ decreased it the most, and it increased soil C and N, and T₁ represented the greatest increase in both C and N. The extracts also increased both NO₃ ⁻ and NH₄ ⁺ in soil, whereas no significant difference existed among the 3 extract treatments. Compared to the water control, the soil net mineralization rate was higher under T₁, while lower under T₂ and T₃. However, the extracts increased the soil nitrification rates under all the treatments (T₁, T₂ and T₃). Our results suggest that the water soluble allelochemicals of M. micrantha improve soil nutrient availability, through which the invasive plant M. micrantha may successfully invade and establish in new habitats.     

颈盲蝽取食对薇甘菊叶片营养物质和防御酶的影响

【目的】薇甘菊是世界最具危害性的入侵杂草之一,对我国生态环境和农业、林业生产造成了严重的危害。颈盲蝽是控制薇甘菊的一种潜在的重要天敌昆虫。本研究旨在探讨薇甘菊被颈盲蝽取食后,叶片防御相关酶系活性、营养物质和叶绿素含量的变化,阐明颈盲蝽取食对薇甘菊生理功能的影响,为利用颈盲蝽防控薇甘菊提供依据。【方法】从云南瑞丽野外采集薇甘菊的本地天敌昆虫颈盲蝽,测定了颈盲蝽取食前及取食12、24、48、96 h后,薇甘菊叶片中过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性,以及可溶性糖、可溶性蛋白及叶绿素含量,以取食前的植株作为对照。【结果】与对照相比,颈盲蝽取食12 h时,薇甘菊叶片中的POD、CAT活性升高,SOD活性降低;之后POD、SOD活性上升,CAT活性降低,取食48 h时,POD和SOD活性达到最高值,CAT活性达到最低值;取食96 h时,POD与SOD活性降低,但仍高于对照,CAT活性与取食48 h时相近。颈盲蝽取食后,薇甘菊叶片中的可溶性糖含量明显上升,取食96 h达到最高值;可溶性蛋白和叶绿素含量显著降低,在96 h达到最低值,分别低于对照39.30%和69.94%。【结论】颈盲蝽取食严重破坏了薇甘菊叶片的正常生理功能,并最终导致其叶片萎蔫和坏疽。     

云南省林地薇甘菊防控研究进展

薇甘菊是世界十大有害杂草之一,引起广泛关注,因其入侵能力强,给入侵地的生态系统造成了极大威胁。本文系统总结云南省林地薇甘菊防治研究进展:开发出"林地薇甘菊监测预警信息系统"和"薇甘菊风险评估管理信息系统",提高了薇甘菊在云南省潜在分布区域预测的可靠性;筛选及复配出林地防效好的森草净+2,4-D钠盐,对土壤相对较为安全的2,4-D+敌草快复合药剂;选用旱冬瓜、千果榄仁、柱花草等替代控制薇甘菊,防控的同时还能创造更大的经济效益;发现薇甘菊颈盲蝽是控制薇甘菊的专化性强且取食量大的重要天敌昆虫,实现了对薇甘菊种子扩散和无性传播的有效控制。对薇甘菊的防治,集成了监测预警、应急除治、生物防治、生态修复技术,形成林地薇甘菊绿色防控技术体系,但其防控仍是局部的,未来还需要不断突破,使对薇甘菊的局部应急防控逐步转为大面积的持续生态控制。