黄花棘豆水提液对燕麦的化感作用及其机理研究

以燕麦种子和幼苗为受体,采用室内培养皿法、室内盆栽法和生化分析法,研究了甘肃天祝草地有毒植物黄花棘豆水浸提液对燕麦种子、幼苗的化感作用及其作用机理.结果表明:(1)黄花棘豆水提液均可抑制燕麦种子萌发和幼苗生长,且化感抑制作用随着水提液浓度的增大显著增强;燕麦幼苗根在高浓度的黄花棘豆水提液作用下表现出畸形.(2)随着水提液浓度的增大,根尖有丝分裂逐渐减弱及分裂高峰时间逐渐推迟,种子淀粉酶活性也逐渐下降.(3)燕麦幼苗茎叶部和根部的可溶性糖、可溶性蛋白和叶绿素的含量随着水提液浓度的增大以及作用时间的延长逐渐降低,丙二醛含量则逐渐升高.(4)随着黄花棘豆水提液浓度的增大,其对燕麦幼苗过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性的抑制作用逐渐增强,随着作用时间的延长抑制作用逐渐减弱.研究发现,黄花棘豆水提液通过降低燕麦幼苗渗透调节物质含量,抑制保护性酶活性,增加膜脂过氧化伤害,导致根尖细胞分裂缓慢,抑制燕麦种子萌发和幼苗生长,从而表现出化感作用,且化感作用随着浓度的增加而增强.     

“黑土滩”退化高寒草地6种常见毒杂草水浸液对垂穗披碱草的化感作用

以青藏高原"黑土滩"退化高寒草地中常见的6种毒杂草(黄花棘豆、秦艽、南山蒿、黄帚橐吾、瑞香狼毒和密花香薷)的根、茎、叶的水浸液为材料,通过研究不同浓度(25、50、100 g.L-1)水浸提液对垂穗披碱草种子萌发以及胚芽和胚根伸长的影响,以探寻具有化感作用的植物种类和部位。结果显示:(1)6种毒杂草不同部位(除密花香薷根外)全部具有化感作用,且叶的化感抑制作用要强于茎和根。其中,黄花棘豆根、茎和叶的化感抑制作用均强于其他5种毒杂草相同部位,秦艽叶和根的化感作用仅次于黄花棘豆叶和根,南山蒿和密花香薷叶也有很强的化感抑制作用。(2)全部水浸液的化感抑制作用均随浓度的增大而增强。瑞香狼毒、密花香薷和南山蒿茎水浸液浓度为25 g.L-1时,对垂穗披碱草种子胚芽伸长产生促进作用,在水浸液浓度达到100 g.L-1时,全部水浸液(除密花香薷根外)的化感抑制作用都达到显著水平(P<0.05),其中黄花棘豆和南山蒿的叶和根以及秦艽和密花香薷的叶对垂穗披碱草种子萌发、胚芽和胚根都表现出致死作用。(3)黄花棘豆、南山蒿、秦艽和密花香薷等具有强化感抑制作用的植物主要通过抑制种子胚根伸长来发挥化感抑制作用,而瑞香狼毒和黄帚橐吾主要通过抑制种子发芽指数来发挥化感抑制作用,且测定指标对化感作用的敏感性大小顺序为:发芽指数>萌发率;胚根>胚芽。实验表明,毒杂草的化感抑制作用是影响利用垂穗披碱草改建"黑土滩"的重要因素,因此"黑土滩"改建前应尽量清除这些毒杂草,以防影响人工草地的质量。     

云雾山铁杆蒿茎叶浸提液对封育草地四种优势植物的化感效应

为了揭示铁杆蒿群落在植被演替中的作用,通过研究铁杆蒿茎叶浸提液对铁杆蒿草地4种优势植物(百里香、大针茅、本氏针茅和赖草)的种子萌发及幼苗生长的干扰,结果表明:高浓度的铁杆蒿浸提液(甲醇浸提液和水浸提液)使得百里香、大针茅、本氏针茅和赖草的种子发芽指数降低,发芽率、芽长和根长低于对照,种子平均发芽时间延长达1.13-2.16 d。而低浓度浸提液(0.005 g/mL)使得百里香的发芽要高于对照11.63%(水浸提液)、15.12%(甲醇浸提液)。在幼苗生长期,铁杆蒿浸提液对4种受试植物幼苗芽和根的生长受到不同程度的抑制,不同浓度的浸提液对植物的化感作用强度不同,随浓度的增加,抑制作用越强,0.1 g/mL相对其他浓度有显著性差异;其中0.005 g/mL浸提液对本氏针茅和赖草的幼苗生长有促进作用,幼根生长高出对照19.00%、16.06%,水浸提液对幼芽促进了2.33%、9.06%,在0.1 g/mL浓度下,本氏针茅或大针茅的生长完全受到抑制,芽长和根长抑制率为100%;同一浓度下的不同浸提液对植物的抑制作用也不同,其中百里香对铁杆蒿浸提液的敏感度是最低的;甲醇浸提液的化感作用要强于水浸提液。在封育过程中,百里香群落向铁杆蒿群落的过渡,铁杆蒿的化感作用是该草地演替的一个重要影响因子。     

4种植物水浸提液对乌丹蒿的化感作用研究

分布于科尔沁沙地西部的固沙先锋植物乌丹蒿近些年呈现出衰退趋势。本研究选取了该地区3种主要飞播植物白沙蒿、柠条、羊柴以及乌丹蒿自身进行了化感作用的研究,结果表明：3种飞播植物及乌丹蒿自身的水浸提液对乌丹蒿的生长均有不同程度的化感作用,并且不同部位（根、叶、果皮或总苞片）中存在的化感物质的作用不同。主要表现为：乌丹蒿种子的萌发率在各供体的根浸提液中均下降,除羊柴外均达到显著,白沙蒿总苞片和羊柴果皮浸提液也有着同样的结果,而乌丹蒿叶浸提液则有一定的促进作用;4种植物不同部位的水浸提液对乌丹蒿种子发芽速度及幼根的生长均有显著的抑制作用。从综合效应来看,4种植物对乌丹蒿均有抑制作用,抑制作用由强到弱的顺序为：白沙蒿>柠条>乌丹蒿>羊柴。     

12种有毒植物的化感效应比较研究

以油菜、燕麦、反枝苋和狗尾草为受体,采用室内生物测定法和盆栽法,研究了甘肃天祝天然草地12种有毒植物的化感作用.结果表明:离体条件下,黄花棘豆、臭蒿、节烈角茴香和露蕊乌头植株水浸液对4种受体植物化感作用较强,其综合化感效应值(M)分别为-0.781 5、-0.685 9、-0.667 0和-0.643 2;其次是密花香薷、醉马草、美丽凤毛菊、甘肃马先蒿、迷果芹和异叶青兰,其M值均低于-0.4;对受体植物化感作用较弱的是乳白香青(M值为-0.343 9)和铁棒锤(M值为-0.262 5).黄花棘豆植株对盆栽的油菜、燕麦、反枝苋和狗尾草幼苗生长有较强的抑制作用,综合化感效应M值分别为-0.529 6、-0.356 2、-0.520 1和-0.588 4.可见黄花棘豆表现出较强的化感作用,具有一定的开发利用价值.     

牦牛粪和藏羊粪浸提液对高寒草甸六种植物种子萌发特性的影响

为明确牦牛和藏羊粪对青藏高原高寒草甸植物种子萌发特性的影响,进行牦牛和藏羊粪不同浓度浸提液(0、25%、50%、75%和100%)下6种植物种子萌发试验。结果表明:受试6种植物种子萌发及幼苗生长因家畜粪浸提液浓度不同而异,在高浓度藏羊粪处理下,垂穗披碱草(Elymus nutans)、醉马草(Achnatherum inebrians)和甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)的种子发芽率均降低,而酸模(Rumex acetosa)则升高;黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)仅在50%浓度下有所升高。种子发芽势和发芽指数亦表现相同趋势。在低浓度处理下,垂穗披碱草、醉马草和甘肃马先蒿的芽长均升高,而高浓度下则降低,而酸模在各浓度下均升高;根长亦有相同趋势。表明除酸模外,牦牛和藏羊粪水浸提液处理对高寒草甸植物种子萌发生长具有低浓度促进和高浓度抑制作用,继而潜在影响幼苗的形成、种间竞争和群落结构。     

黄花蒿化感作用机理的初步研究

运用室内培养皿生物测定方法,对黄花蒿克生作用进行的研究结果表明,黄花蒿水浸提液对小麦幼苗生长有明显的抑制作用,且抑制强度随浸提液浓度升高而加强。其对小麦根的抑制作用比对叶的抑制作用强。对受体小麦根尖压片的观察统计表明,黄花蒿的水浸提液影响了小麦根尖分生区细胞有丝分裂的正常进行,并随着供体黄花蒿水浸提液浓度的升高,小麦根尖分生区分裂期细胞数目下降;受体材料小麦的一些生理生化测定指标表明,黄花蒿水浸提液使供试小麦根系活力稍有减弱,可溶性蛋白含量明显升高,使根的核酸含量升高而叶的核酸含量降低;使叶绿素含量有较明显降低。     

黄土丘陵区草本群落演替中先锋种群茵陈蒿浸提液的化感作用

为探索自然演替中植被群落结构与化感作用之间的关系,以黄土丘陵区自然演替中先锋种群茵陈蒿为研究对象,通过种子萌发试验,分析演替初期优势种群茵陈蒿浸提液(甲醇浸提液和水浸提液)对自身以及伴生种种子萌发以及幼苗生长的影响,从化学生态学角度解释演替初期群落结构形成的原因。结果表明,茵陈蒿浸提液对3种伴生种(铁杆蒿、白羊草和达乌里胡枝子)的种子萌发均有显著化感作用,低浓度(0.002g/m L)时表现为促进或轻微的抑制作用,高浓度(0.2g/m L)时为较强的抑制作用;不同部位茵陈蒿浸提液的化感作用不同,相比之下,地上部的抑制作用更为强烈,其浸提液均抑制铁杆蒿、白羊草和达乌里胡枝子的种子萌发,尤其在浓度为0.2 g/m L时,达到完全抑制;根系甲醇浸提液对铁杆蒿种子萌发的抑制作用要强于同浓度下的水浸提液,而地上部水浸提液对受体植物根芽的作用大于甲醇浸提液。茵陈蒿对于自身具有一定的抑制作用,表现为高浓度(0.2和0.02 g/m L)的水和甲醇浸提液抑制自身种子萌发和幼苗生长。研究结果说明化感作用可能是该地区在演替前期形成以茵陈蒿为优势种植被群落的重要原因之一。创新点:从化学生态学的角度解释了黄土丘陵区植被演替初期植物之间的关系以及群落结构形成的原因,为认识自然恢复的内在机理提供了新的视角。     

黄土丘陵区退耕还草植被恢复阶段优势种铁杆蒿的化感效应

为揭示黄土丘陵区退耕还草植被恢复阶段植被群落结构的形成与植物化感作用之间的关系,阐明退耕还草植被恢复阶段铁杆蒿群落形成的原因,采用种子萌发实验,对黄土丘陵区退耕还草中后期群落优势种铁杆蒿(恢复10 a、15 a、20 a、30 a)浸提液(水浸提液和甲醇浸提液)对其伴生种达乌里胡枝子(Lespedeza davurica,LD)、狗尾草(Setaria viridis,SV)、茵陈蒿(Artemisia capillaries,AC)以及铁杆蒿(Artemisia sacrorum,AS)自身化感作用进行研究。结果表明:铁杆蒿浸提液对3种伴生种以及自身种子萌发的化感作用差异显著(P0.05),总体表现出低促高抑"浓度效应",且根受到的抑制作用要强于芽。茎叶浸提液的浓度为0.1 g/mL时,对茵陈蒿种子萌发和幼苗生长的化感指数RI为-1.00,达到完全抑制。铁杆蒿不同器官的化感作用差异显著(P0.05),茎叶及根系浸提液不同程度的抑制LD、AC种子的萌发和幼苗生长,且在同一浓度下抑制作用随着恢复时间的增长逐渐增强。根际土浸提液促进了伴生植物及铁杆蒿自身种子的萌发,抑制了LD和AC幼苗的生长。铁杆蒿种群的化感作用可能是导致铁杆蒿在退耕还草中后期成为优势种的原因之一。     

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.     

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。     

侧柏不同器官水提取物对油松种子萌发和幼苗生长的他感效应

研究了侧柏（Platycladus orientalis）根、枝、叶、果实不同浓度水提取物及枝叶挥发油对油松种子萌发和幼苗生长的他感效应。结果表明：侧柏各器官及挥发油都含有化感物质,均对油松种子萌发及幼苗生长表现出“高抑低促”效应,而且低浓度时的促进作用明显强于高浓度时的抑制作用。与对照相比,在浓度为2 mg·mL^-1时,侧柏根水提取物对油松幼苗根长和鲜重的促进能力最强,其根长和鲜重分别比对照提高了79.78%和376.60%;侧柏叶水提取物对油松幼苗苗高促进能力最强,比对照提高了102.41%;侧柏枝水提取物对油松种子发芽的促进能力最强,发芽率比对照提高了65.63%。而在浓度为30 mg·mL^-1时,除了侧柏根和枝水提取物对油松种子萌发（87.50%）和鲜重（85.11%）表现出明显的抑制作用外,其它提取物对油松幼苗根长和苗高生长的抑制作用均不明显。侧柏枝叶挥发油对油松种子萌发,幼苗生长均表现为促进作用,特别对油松种子萌发具有显著的促进作用,其促进率达70.37%。说明侧柏和油松混交,可能有利于油松树木生长及生产力的提高。     

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。     

谷子秸秆不同部位水浸液对3种杂草的化感作用

通过测定种子萌芽期生物学指标和盆栽苗期生理指标,研究谷子不同部位(叶片、茎秆)不同浓度(原液、10倍稀释液、50倍稀释液、100倍稀释液)浸提液对反枝苋、藜、狗尾草3种谷田恶性杂草的化感作用。结果表明: 谷子叶片、茎秆水浸提液对3种杂草均存在显著化感作用,且不同浓度浸提液化感作用存在差异,总体表现为原液有抑制作用,稀释液(10、50、100倍)有促进作用。叶片、茎秆浸提液原液处理下,反枝苋、藜、狗尾草的发芽率分别下降了63.9%、37.3%和41.7%,根长仅为对照的27.8%、37.8%和18.4%,芽长仅为对照的34.5%、27.7%和17.6%,净光合速率为对照的66.6%、89.9%和88.2%,蒸腾速率为对照的69.0%、87.5%和56.1%,原液对3种杂草的综合化感效应指数为-0.699、-0.716和-0.795,表现出较强的化感抑制作用。稀释液处理下化感促进作用随稀释倍数增加呈先上升后下降趋势,其中50倍稀释液促进作用最强,3种杂草的发芽率、根长和芽长均与对照达到差异显著水平,综合化感效应指数分别为0.261、0.217和0.165。谷田伴生杂草大量生长与谷子秸秆中化感物质淋溶有关。