芦苇叶水提物的化感活性分析及潜在化感成分的筛选

采用不同溶剂对芦苇﹝Phragmites australis ( Cav.) Trin. ex Steud.﹞叶片水提物进行萃取,并以小麦( Triticum aestivum Linn.)和萝卜( Raphanus sativus Linn.)种子为实验材料对不同萃取物的化感效应进行检测;采用薄层层析和柱层析对抑制作用最强的正丁醇萃取物进行进一步分离,并采用GC-MS法对生物活性较高的组分进行组成成分分析;在此基础上,选择相对含量高并具有代表性的潜在化感成分进行生物活性检测,以期筛选出芦苇叶中的潜在化感成分。结果显示：随质量浓度(20、100和500 mg·L-1)提高,芦苇叶水提物的石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇和水萃取物对小麦和萝卜种子萌发的抑制作用均逐渐增强,其中正丁醇萃取物的抑制作用最强。在正丁醇萃取物的11个组分中,Fr.5、Fr.6、Fr.7、Fr.9和Fr.10组分均能显著抑制萝卜或小麦幼苗的生长,经质量浓度500 mg·L-1各组分处理液处理后萝卜或小麦幼苗的株高、根长及单株鲜质量均显著低于对照(P<0.05)。采用GC-MS法从Fr.5、Fr.6、Fr.7、Fr.9和Fr.10组分中分别鉴定出11、15、15、12和22种成分,分别占各组分总相对含量的83.02%、91.31%、87.36%、97.92%和94.34%,主要成分包括糖类、醇类、有机酸类、酮类、酰胺类和酯类。对14种潜在化感成分生物活性的检测结果显示这些成分对小麦幼苗生长有明显的抑制作用,其中,经质量浓度20 mg·L-1油酸酰胺、棕榈酸甲酯、亚油酸、2-苯乙胺、2-甲基烯丙醇和4-羟基-3-甲氧基苦杏仁酸处理后,小麦幼苗的株高、根长及单株鲜质量显著低于对照。综合分析结果显示：芦苇叶水提物具有较强的化感活性,其潜在的化感成分为油酸酰胺、棕榈酸甲酯、亚油酸、2-苯乙胺、2-甲基烯丙醇和4-羟基-3-甲氧基苦杏仁酸。     

水淹对三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)存活和恢复生长的影响

植物在水淹后的存活和恢复生长状况可以衡量其对水淹的耐受能力,为了解三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)的水淹耐受能力,研究了长期水淹条件下秋华柳植株的存活和恢复生长状况.实验设置了3个水淹深度:对照,水淹根部(植株置于水中,仅地下部分被淹没)和水淹2m(植株置于水中,顶部距水面2m),6个水淹时间:20d,40d,60d,90d,120d和180d.研究结果表明:(1)水淹对秋华柳植株存活率的影响较小.水淹根部处理的植株在水淹180d后,存活率仍为100%,水淹2m处理的植株在水淹120d后,存活率也为100%,直到180d后,存活率才下降为0.(2)水淹后,秋华柳植株仍然可以进行恢复生长,表现出很强的恢复生长能力,但因水淹处理的不同,其恢复生长存在差异.随着水淹时间的延长,秋华柳植株出水后到开始恢复生长之前所需的时间增加,但所有水淹处理的植株在水淹结束后一周内都可以开始恢复生长.在相同水淹时间处理下,水淹处理的秋华柳植株在恢复生长期间的相对生长速率都高于对照植株,水淹40d,60d,90d后,水淹2m的秋华柳植株分别比对照植株高57.8%,143.4%,130.4%.水淹结束时,秋华柳地上部分生物量随水淹深度的不同而不同,水淹根部处理的植株几乎与对照植株无显著差异,水淹2m处理的植株都低于对照植株.水淹结束后,不同处理的秋华柳植株生长2个月后的地上部分生物量与其在水淹结束时不同处理植株地上部分生物量的变化趋势相似.本研究表明,秋华柳在长时间的水淹后具有很高的存活率,并可以进行很好的恢复生长,表现出较强的水淹耐受能力,可以考虑将其应用于三峡库区消落区的植被构建.     

长期水淹条件下香根草(Vetiveria zizanioides)、菖蒲(Acorus calamus)和空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)的存活及生长响应

人工构建三峡库区消落区植被是控制消落区水土流失、保护消落区生态环境的重要措施,选择能够耐受长时间完全水淹的植物物种是该措施实施的关键.为了验证香根草、菖蒲、空心莲子草能否用于消落区植被的构建,实验模拟消落区的长期完全水淹条件,设置30d、60d、90d、120d、150d和180d等6个完全水淹时间水平,研究了3种植物在完全水淹条件下生长、生物量积累及存活状况.结果发现:(1)3种植物在经受长时间的完全水淹后有较高的存活率,180d全淹处理后,香根草、菖蒲和空心莲子草的存活率分别为87.5%、100%和50%.(2)这3种植物有不同的水下生长能力.全淹条件下,香根草生长缓慢,几乎没有产生新的叶片,总叶长也没有显著变化;菖蒲能够持续产生较对照植株更为细长的叶片,空心莲子草只在水淹初期(30d内)能够快速伸长地上部分的枝条,并迅速产生新叶片,但随水淹时间的延长,总枝条长及总叶片数没有再显著增加.(3)与对照植株相比,全淹处理抑制了3种植物总生物量的增加,但对3种植物的地上、地下部分生物量抑制程度不同.全淹条件下,香根草的地上部分和地下部分生物量与水淹0d水平(水淹处理开始前一天,下同)相比无显著变化,根冠比高于对照植株;菖蒲的地上部分生物量随水淹时间延长而降低,但却高于对照植株,地下部分生物量始终低于水淹0d水平,根冠比低于对照植株;空心莲子草的地上部分生物量与水淹0d水平相比无显著差异,但地下部分生物量与水淹0d水平相比大幅降低,根冠比低于对照植株.结果表明,这3种植物都有很强的水淹耐受能力,可应用于三峡库区消落区植被的构建.同时,发现植物对长期完全水淹的耐受能力很大程度上与植株在水下的生长情况及植株的营养储备水平相关,剧烈的水下生长会消耗大量的营养储备,进而造成植株存活率降低.植株在全淹条件下有限的生长能力及丰富的营养储备可能是耐淹物种的重要特征.     

水淹对三峡库区两种岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)和野古草(Arundinella anomala Steud.)水下光合的影响

为了阐明水淹对三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)和野古草(Arundinella anomala Steud.)水下光合作用的影响,模拟三峡库区消落带水淹发生情况,考察了在不同水淹处理下秋华柳和野古草的水下光合.实验设置了对照(不进行水淹,常规供水管理)和2m深度水淹(植株置于水中,植株顶部在水面下2 m)2个不同的水淹深度和5、15、20、40 d和60 d等5个不同的水淹时间处理,采用Chlorolab-2液相氧电极(英国Hansatech公司生产)测定了在不同水淹时间和水淹深度处理下秋华柳和野古草的水下光合作用.实验结果表明: (1) 水淹60d后,秋华柳和野古草的存活率均为100%,而典型的陆生植物香樟和马唐分别在水淹40d和15d后全部死亡.(2) 在相同的水淹时间和水淹深度下,秋华柳和野古草的水下光合速率(放氧速率)显著高于典型的陆生植物(香樟(Cinnamomum camphora(L.) Presl.)和马唐(Digitaria sanguinalis (L.)Scop.)) (3) 在长期水淹的条件下,秋华柳和野古草仍具有水下光合的能力.在水淹60 d后,水淹2 m的秋华柳和野古草植株的水下放氧速率显著低于对照植株的水下放氧速率,但仍具有水下光合的能力,其水下光合速率分别为0.202 μmol · m-2 · s-1和0.139 μmol · m-2 · s-1.同时,研究也表明在水淹40 d和60 d后,秋华柳表现出比野古草强的水下光合能力.研究表明,秋华柳和野古草在存活率和水下光合方面对长期水淹表现出良好的适应性,是可以用于三峡库区消落区植被构建的优良植物物种.     

三峡库区岸生植物野古草(Arundinella anomala Steud.)光合作用对水淹的响应

为了阐明水淹对三峡库区岸生植物野古草光合作用的影响,模拟了三峡库区消落带水淹发生情况,考察了在不同水淹处理下野古草(Arundinella anomala Steud.)的光合及叶绿素荧光特性。实验设置了对照 (不进行水淹,常规供水管理)、半淹 (植株置于水中,植株地上部分一半被淹没)、水下0.5m (植株置于水中,植株顶部在水面下0.5m)、水下2m (植株置于水中,植株顶部在水面下2m) 4个不同的水淹深度和0、20、40d和60d等 4个不同的水淹时间处理,测定了在不同水淹深度和水淹时间处理下野古草的净光合速率、总叶绿素含量、PSⅡ的最大光化学效率、电子传递速率、表观量子效率、叶绿素利用效率与羧化效率。结果发现,在水淹前期,水淹对野古草的光合特性影响较小,直到水淹60d后,才对野古草的光合特性产生明显影响,且影响程度随水淹深度的不同而不同。野古草在水淹20d和水淹40d后,各水淹处理的净光合速率与对照相比无明显降低,其中水淹20d后,半淹处理的野古草叶片净光合速率比对照还高出16.1%。水淹60d后,水下0.5m和水下2m的净光合速率显著低于对照和半淹,其净光合速率分别为7.51μmol•m－2•s－1和9.15μmol•m－2•s－1。结果表明,水淹20d和40d对野古草的电子传递速率、表观量子效率和羧化效率没有影响。水淹处理60d后,与对照植株相比,半淹处理植株的电子传递速率、表观量子效率、叶绿素利用效率和羧化效率没有明显变化,但水下0.5m和水下2m处理植株的电子传递速率、表观量子效率、叶绿素利用效率和羧化效率有明显降低。 在整个实验期间,半淹处理植株的净光合速率、电子传递速率、表观量子效率和羧化效率没有受到任何不利影响。尽管在水淹60d后水下0.5m和水下2m处理植株的净光合速率、电子传递速率、表观量子效率、叶绿素利用效率和羧化效率降低,但降低后的数值仍不低于甚至高于一些自然生长的未受水淹的植物物种。研究表明,野古草对水淹具有很好的耐受能力,是一种可以用于三峡库区消落区植被构建的优良植物物种。     

入侵植物加拿大一枝黄花根际解钾菌多样性及解钾活性

入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)具有较强的钾(K)富集能力, 这可能和其对土壤微生物群落的改变有关。根际解钾菌能够将植物难以利用的矿物态钾转化为植物可以利用的可溶性钾, 而加拿大一枝黄花如何影响根际解钾菌多样性和解钾活性尚未明了。该研究以浙江省杭州湾湿地围垦区内自然生长的加拿大一枝黄花和其伴生本地植物白茅(Imperata cylindrica)为研究对象, 比较了加拿大一枝黄花和白茅体内及土壤中的钾含量水平, 钾供给水平对生物量积累的影响, 以及根际解钾菌的数量、多样性和解钾活性的差异。结果表明, 加拿大一枝黄花茎、叶中的钾含量均显著高于白茅, 分别是白茅的1.59和7.33倍; 加拿大一枝黄花和白茅的土壤全钾含量差异不显著, 速效钾含量在0-10 cm土层中差异显著、在10-20 cm土层中差异不显著。随着钾供应水平提高, 加拿大一枝黄花和白茅的生物量均显著增加。利用解钾培养基计数培养后发现, 加拿大一枝黄花根际解钾菌的数量是白茅的3.51倍。分离培养后将出现解钾圈的菌株进行鉴定, 利用解钾液体培养实验测定其解钾量, 发现从加拿大一枝黄花根际土中分离得到的15个解钾菌株中, 有9个具有高效解钾能力, 其处理液中K ⁺含量较空白对照高出85.11%-192.54%, 其中菌株H2-20解钾能力最强, 解钾量为10.657 mg·L ^-1。加拿大一枝黄花根际解钾菌解钾作用显著高于白茅。经16S rDNA鉴定发现, 加拿大一枝黄花15个根际解钾菌株分属11个属, 其中有6个属已经被报道证实具有明显解钾能力。这些结果表明加拿大一枝黄花根际解钾菌数量较为丰富, 且大多具有较高解钾活性, 可能对其钾富集具有重要贡献。     

外源乙烯和醎萘乙酸对三峡库区岸生植物野古草和秋华柳茎通气组织形成的影响

为了探究乙烯和α-萘乙酸(α-NAA)是否是水淹环境条件下植物体内通气组织形成的直接原因,对三峡库区岸生植物野古草（Arundinella anomala）和秋华柳（Salix variegata） 在无水淹环境条件下施加乙烯利和α-NAA后茎中通气组织的形成情况进行了研究。实验分3种处理：单独用乙烯利溶液处理（浓度分别为0、250和500 mg●L^－1）、单独用α-NAA溶液处理（浓度分别为0、50和100 mg●L^－1）和二者混合处理（250 mg●L^－1乙烯利溶液 +50 mg●L^－1 α-NAA溶液）。处理5 d后,采用切片法制备其茎中部横切面切片,用E80i Nikon显微镜进行观察,并运用ACT-2U和Simple PCI软件分析野古草和秋华柳茎中通气组织的形成情况。结果显示：在这3种处理条件下,野古草和秋华柳茎中通气组织形成均有明显增强,并且较高浓度的乙烯利溶液促使茎通气组织形成更多,施加的α-NAA浓度越高,形成通气组织的能力越强;混合溶液处理与单独施加250 mg●L^－1乙烯利或单独施加50 mg●L^－1 NAA的处理相比,对通气组织形成的增强效应无明显差异。研究表明,在水淹条件下植物体内通气组织的发生与乙烯和生长素含量的增加有直接关系。     

三峡库区河岸植物野古草(Arundinella anomala var. depauperata Keng)茎通气组织发生对水淹的响应

野古草(Arundinella anomala var. depauperata Keng)在三峡库区长江及其支流江(河)岸有广泛分布,对水淹有很好的耐受能力.有研究表明许多植物在水淹时通气组织发生增强,通气组织的产生改善了植株通气状况,提高了植物对水淹的抵御能力.为了研究水淹是否会影响野古草的通气组织发生以及野古草通气组织发生对水淹的反应,考察了不同水淹深度、不同水淹时间和不同水淹方式处理时野古草茎中通气组织的发生情况.实验中共设置3个水淹深度:不进行水淹(对照)、植株地下部分淹没、植株完全淹没于水下2m深处;5个淹没时间:植株被淹没的时间长度分别为5、10、20、30d和60d;2种水淹方式:连续水淹和间歇水淹.实验结果表明:(1)在无水淹情况下野古草茎中可以产生通气组织,通气组织产生随植株的生长而增强;水淹加快了野古草通气组织发生的进程,促进了野古草通气组织的提前发生.(2)野古草茎中通气组织并不会因为水淹的时间越长而产生越多,植株通气组织的大小达到一定程度后不再因水淹时间的增长而继续增大.(3)淹没深度对通气组织发生有一定影响,总的看来,地下部分淹没野古草植株的通气组织发生要强于完全淹没植株.(4)不同水淹方式对野古草通气组织发生的影响因水淹深度不同而有差异.在完全淹没情况下,连续水淹植株的通气组织比间歇水淹植株的通气组织发达;在地下部分淹没情况下,除水淹初期外,随水淹时间的延长,连续水淹植株通气组织发生与间歇水淹植株没有差异.     

三峡库区岸生植物野古草(Arundinella anomala Steud.)光合作用对水淹的响应

为了阐明水淹对三峡库区岸生植物野古草光合作用的影响,模拟了三峡库区消落带水淹发生情况,考察了在不同水淹处理下野古草(Arundinella anomalaSteud.)的光合及叶绿素荧光特性。实验设置了对照(不进行水淹,常规供水管理)、半淹(植株置于水中,植株地上部分一半被淹没)、水下0.5m(植株置于水中,植株顶部在水面下0.5m)、水下2m(植株置于水中,植株顶部在水面下2m)4个不同的水淹深度和02、0、40d和60d等4个不同的水淹时间处理,测定了在不同水淹深度和水淹时间处理下野古草的净光合速率、总叶绿素含量、PSⅡ的最大光化学效率、电子传递速率、表观量子效率、叶绿素利用效率与羧化效率。结果发现,在水淹前期,水淹对野古草的光合特性影响较小,直到水淹60d后,才对野古草的光合特性产生明显影响,且影响程度随水淹深度的不同而不同。野古草在水淹20d和水淹40d后,各水淹处理的净光合速率与对照相比无明显降低,其中水淹20d后,半淹处理的野古草叶片净光合速率比对照还高出16.1%。水淹60d后,水下0.5m和水下2m的净光合速率显著低于对照和半淹,其净光合速率分别为7.51μmol.m-2.s-1和9.15μmol.m-2.s-1。结果表明,水淹20d和40d对野古草的电子传递速率、表观量子效率和羧化效率没有影响。水淹处理60d后,与对照植株相比,半淹处理植株的电子传递速率、表观量子效率、叶绿素利用效率和羧化效率没有明显变化,但水下0.5m和水下2m处理植株的电子传递速率、表观量子效率、叶绿素利用效率和羧化效率有明显降低。在整个实验期间,半淹处理植株的净光合速率、电子传递速率、表观量子效率和羧化效率没有受到任何不利影响。尽管在水淹60d后水下0.5m和水下2m处理植株的净光合速率、电子传递速率、表观量子效率、叶绿素利用效率和羧化效率降低,但降低后的数值仍不低于甚至高于一些自然生长的未受水淹的植物物种。研究表明,野古草对水淹具有很好的耐受能力,是一种可以用于三峡库区消落区植被构建的优良植物物种。     

杭州湾滨海湿地不同植被类型沉积物磷形态变化特征

研究了杭州湾滨海湿地不同植被类型下0-5 cm和10-20 cm沉积物总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)及其形态变化特征,揭示湿地植被演替对沉积物磷形态的影响.结果表明,沉积物TP,互花米草(MC)显著高于其他植被类型.在IP中,可溶性松散态磷(Soluble and loosely bound P,SL-Pi)含量光滩(CK)最小、MC最大;还原态可溶性磷(Reductant soluble P,RS-Pi)含量芦苇(LW)和MC显著高于CK和海三棱藤草(BC);钙磷(Ca-Pi)含量CK和BC显著大于LW和MC.在OP中,活性有机磷( Labile Po,L-Po)含量最低、中等活性有机磷(Moderately labile Po,ML-Po)含量最高、非活性有机磷(Nonlabile Po,NL-Po)处于中间水平.IP是磷素的主要形态、占TP的74％ -89％,而Ca-Pi又是IP的主要形态、于湿地沉积物淤积初期通过吸附沉淀作用存留.杭州湾湿地植被自然演替过程中不同植物生物量积累和营养物质循环过程的变化导致沉积物中磷形态的差异.植被演替初期,BC显著改变0-5 cm沉积物磷形态,对10-20 cm沉积物无显著影响;植物演替后期的LW和MC促使0-5 cm沉积物有机磷快速积累、10-20 cm沉积物有机磷小幅增加,同时促进Ca-Pi向可溶性、活性态磷转变.