Aims

In wetlands, water levels can fluctuate, which often disturbs local organisms, such as aquatic plants. The responses of Alternanthera philoxeroides, Myriophyllum aquaticum, and Ludwigia adscendens to water level fluctuations of different frequencies were examined here.     

空心莲子草、大豆和向日葵根部K~+(~(86)Rb~+)的吸收和通量分析

与大豆、向日葵相比,空心莲子草根系具有一个较高效率的K~+吸收机制。它的K_m值很小,I_m值又较高。空心莲子草根系将K~+向地上部运输的能力也比大豆和向日葵高得多。 上述三种植物根组织K~+含量的差异主要是因为液泡中含K~+量的不同,而细胞质的含K~+量影响不大。其中,参数K_cv/K_vc的比值可以表示液泡积累K~+的特征,并且也决定着不同植物根组织积累K~+的能力。     

温度对莲草直胸跳甲成虫繁殖特性和卵孵化的影响

莲草直胸跳甲是恶性入侵杂草喜旱莲子草的有效天敌。为探明莲草直胸跳甲成虫繁育的适宜温度条件和卵的低温冷藏适期,本文研究了莲草直胸跳甲成虫在25、27、30、32、35℃下的存活、取食和产卵特性及卵在15℃下冷藏不同时期的孵化率。结果表明:在25～35℃,莲草直胸跳甲成虫的生存曲线差异显著;随着温度的升高,雌雄成虫寿命呈缩短趋势,表现为25℃>32℃>35℃;但27和30℃的生存曲线与25和32℃差异均不显著。温度对莲草直胸跳甲成虫的取食量和产卵量均有显著影响,在25～35℃,随着温度的升高,跳甲的取食量和产卵量呈下降趋势;成虫期取食量、日均产卵量和世代产卵量表现为25℃>27℃、30℃>32℃>35℃;成虫期取食量和世代产卵量呈显著正相关,相关系数为0.960。将莲草直胸跳甲卵在15℃下冷藏1～10d后转移至25℃,其孵化率均可达100%,但孵化进度则有差异,孵化高峰期随着冷藏时间的延长而提前。与未经冷藏的卵(对照)相比,在15℃下冷藏1d,莲草直胸跳甲卵的始孵化日提前1d,但高峰期不变,均在第5天;在15℃下冷藏4、7和10d后,其孵化高峰期分别较对照提前1、2和3d。可见,在25～35℃时,25℃是莲草直胸...     

影响喜旱莲子草性别可塑性表现形式的环境因子的研究

亚稳定可塑性会显著影响植物个体的适合度和个体对环境的反应模式,因此,探讨其起因和维持机制成为非常重要的科学问题.喜旱莲子草性别特征表现为亚稳定可塑性而其它表型特征为常规的可塑性.通过正交控制实验,量化喜旱莲子草的表型特征在不同环境条件下的可塑性表现.结果表明:(1)决定喜旱莲子草性别可塑性和其他大多数可塑性的环境因素相...     

Effects of soil nitrogen levels on growth and defense of the native and introduced genotypes of alligator weed

土壤氮水平对喜旱莲子草原产地和引入地基因型生长和防御的影响 同种植物生长在资源丰富生境中的个体,其防御水平被认为低于生长在资源匮乏生境中的个体。然而,生境的养分水平如何影响植物的诱导抗性和耐受性,以及这种影响在入侵植物的原产地和引入 地种群间是否存在差异,目前均知之甚少。本研究以入侵植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)的原产地阿根廷和引入地美国的基因型为研究对象设计同质园实验,以探究土壤氮水平对植物的生长、组成和诱导性[莲草直胸跳甲(Agasicles hygrophila)取食诱导]化学防御以及耐受性的影响。实验中,我们测定了植物总生物量、伸长速率(生长速率的表征)以及叶片和根系中总碳、总氮和三萜皂苷(化学防御物质)的含量。研究结果显示,植物在低土壤氮水平下表现出较高的组成抗性(植物在低土壤氮水平下的叶片三萜皂苷含量高于其在高土壤氮水平的33%)和耐受性[植物被取食后总生物量下降的程度更低(植物在高土壤氮水平和低土壤氮水平下被取食后总生物量分别下降了24%和15%)],而在高土壤氮水平下表现出较高的诱导抗性(在高土壤氮水平下的植物被取食后叶片三萜皂苷含量与空白对照的植物相比升高了24%)。植物的组成抗性和耐受性与生长速率存在权衡,但诱导抗性与生长速率存在显著的正相关性。此外,引入地基因型在低土壤氮水平下叶片碳含量显著低于原产地基因型(-6%),但这种差异在高土壤氮水平下消失。这些结果表明,土壤氮水平 影响植物对不同防御策略的选择偏好,并且在决定引入地基因型的表现时与植食作用存在交互作用。     

Nitrogen addition increases intraspecific competition in the invasive wetland plant Alternanthera philoxeroides,but not in its native congener Alternanthera sessilis

Nitrogen is often released in pulses with different frequencies, and N supply pulses may affect growth, reproduction, and biomass allocation of plants. However, few studies have examined how N supply pulses affect intraspecific competition of clonal plants and whether such an effect depends on the N supply amount. We grew one (no competition) or 12 ramets (with intraspecific competition) of both an invasive clonal plant Alternanthera philoxeroides and its native congener Alternanthera sessilis in five different N treatments: control (no N addition), low/high amount with low/high frequencies (pulses). Nitrogen addition significantly increased the growth of both species, while intraspecific competition decreased it. Nitrogen addition significantly increased intraspecific competitive intensity of A. philoxeroides as measured by the log response ratio of growth traits, but did not affect that of A. sessilis. Despite the N supply amount, N pulses had little effect on the growth and thus intraspecific competition of the two species. Therefore, increasing N deposition may change population structure and dynamics and the invasion succession of A. philoxeroides, but changes in N pulses may not.     

基于根系形态可塑性的空心莲子草克隆分工特征

资源在空间和时间上不均匀分布现象往往形成资源异质性斑块,克隆植物凭借强大的侧向生长能力占据广阔空间,分株间的生理连接促进了其对异质性生境的适应。克隆分株首先通过资源获取结构的功能特化来提高从各种资源富养斑块中的养分获取,然后通过克隆整合作用实现分株间的养分传输,这种功能特化和资源共享模式被称为‘分工’。该文以入侵克隆植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)为研究对象,研究其根系对资源异质性分布的形态可塑性响应;通过调节光照强度和土壤养分来实现资源的异质性分布,共设置4个处理:1近端分株高光低养—远端分株高光低养(HL-HL),2近端分株低光高养—远端分株低光高养(LH-LH),3近端分株高光低养—远端分株低光高养(HL-LH),4近端分株低光高养—远端分株高光低养(LH-HL);使用WinRHIZO Pro软件分析相关根系指标,SPSS 18.0单因素方差(one-way ANOVA)分析方法分析异质性条件对近、远端分株以及整个克隆片段的影响。结果表明:异质性斑块中经历高光低养的分株分配更多的生物量到地上部分,经历低光高养的分株分配更多的生物量到地下部分,空心莲子草通过调整对地上和地下部分的生物量分配比例实现了克隆分工;异质性斑块中,生长在富养斑块中的空心莲子草分株根系有更高的根生物量、根长、根表面积、根体积以及分枝系数等,表明空心莲子草分株根系通过对异质性斑块的形态可塑性变化提高了土壤养分的吸收能力。由此可见,空心莲子草通过对资源获取结构的功能特化提高了其资源吸收能力,这可能是其具强入侵能力的重要原因。     

重金属胁迫条件下空心莲子草的生长和营养特征分析

空心莲子草是一种常见的水生植物,并能在重金属污染的水体或附近土壤中生长.本研究发现,空心莲子草能富集6种常见的重金属元素,其富集能力为:Zn2+>Mn2+>Pb2+>Cu2+>Cd2+>Cr3+.高浓度(1 mmol/L) Cu2+、Mn2+、Zn2+和Cr3+ 等重金属胁迫处理条件下,空心莲子草的根冠比增加,生物干重、总根长和总根表面积都相应降低.此外,高浓度(1 mmol/L) Pb2+、Cd2+、Cu2+或Zn2+分别胁迫处理条件下,空心莲子草的K+、Ca+和Mg+等元素的含量变化差异显著(P＜0.05).以上研究表明,空心莲子草通过改变体内钾钙镁等重要生长元素营养情况来适应重金属污染的胁迫,有很强的富集重金属元素的能力,进而降低污染、净化水体.空心莲子草对重金属污染的生长响应及体内重要矿物元素营养特性之间的相互关系,可能为重金属污染的水土生物修复提供理论依据.     

葎草水浸提物对外来入侵植物喜旱莲子草营养生长的影响

利用葎草地上和地下部分的水浸提物,对喜旱莲子草根茎的营养生长进行了室内生物测定,分析其形态和相应化感强度,以明确葎草对入侵植物喜旱莲子草营养生长的影响作用。结果表明:(1)与葎草地上部分相比,葎草地下部分浸提物对喜旱莲子草的化感抑制强度更明显。(2)葎草地下部分能够明显抑制喜旱莲子草的叶片大小,0.1mg/L浓度下能比对照组显著减少40.21%。(3)葎草地上部分和地下部分浸提物对喜旱莲子草无性系小株枝条的节数无明显影响,但是浸提物对其根茎的分蘖力均具有明显抑制作用。(4)与葎草地上部分相比,其地下部分浸提物能较强抑制喜旱莲子草无性系小株高度。研究发现,葎草水提物能有效抑制喜旱莲子草的营养生长,有可能作为生物替代材料对喜旱莲子草进行替代控制。     

Physiological and proteomic analyses of <Emphasis Type="Italic">Alternanthera philoxeroides</Emphasis> under zinc stress

In this study, physiological, biochemical, and proteomic changes of Alternanthera philoxeroides leaves under zinc stress were investigated. Zinc is an essential micronutrient for plants, but it can be toxic at higher concentrations. Accumulations of zinc and MDA in leaves increased significantly with the increase of zinc concentrations. Zn considerably changed the activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and ascorbate peroxidase (APX). Zn also altered the antioxidant level, such as reduced glutathione (GSH) and ascorbic acid (AsA). Therefore, it seems that zinc induced oxidative stress in the leaves of A. philoxeroides, in which we found enhancement of antioxidant enzyme activities and antioxidant concentrations. Protein profiles analyzed by two-dimensional electrophoresis revealed that five protein spots were up-regulated in zinc-treated samples. These differentially displayed proteins were identified by mass spectrometry. The up-regulation of some antioxidant enzymes and stress-related proteins clearly indicated that excess zinc generates oxidative stress that might be disruptive to other important metabolic processes. These results indicate a good correlation between the physiological and biochemical changes in A. philoxeroides leaves exposed to excess zinc. Published in Russian in Fiziologiya Rastenii, 2009, Vol. 56, No. 4, pp. 546–554. This text was submitted by the authors in English.