用超微细胞化学定位技术揭示ATP酶在紫茎泽兰高温适应性中的作用

【背景】外来人侵植物紫茎泽兰自然演化出耐高温种群,其适应机制与各种生理代谢有关。【方法】本文从超微细胞化学水平,对紫茎泽兰抗高温种群、敏感种群ATP酶活性定位,明确其在高温适应性中的作用,试图阐明该草的生态适应机制。【结果】正常情况下,紫茎泽兰ATP酶主要定位于细胞壁及细胞间隙周围的细胞壁表面;经40℃高温处理后,在不同的处理时间下,抗性、敏感种群之间ATP酶的活性表现出明显差异,其中以处理12h时差异最大,具体表现为抗高温种群的ATP酶活性明显高于敏感种群,ATP酶的定位点除细胞壁外,在细胞膜上也呈现大量的分布,而敏感种群在处理12h时的酶活性明显降低,只在细胞壁上有零星的分布。处理24h时,敏感种群叶片已完全萎蔫,细胞结构毁坏,细胞膜破损;而抗高温种群叶片仍然完好,细胞膜上仍有ATP酶分布。【结论与意义】经40℃高温处理后,紫茎泽兰抗高温种群ATP酶活性明显高于敏感种群,初步认为紫茎泽兰对高温的适应性与ATP酶活性相关。本研究为进一步阐明与紫茎泽兰适应性相关的入侵机理提供了资料。     

辽宁和江苏两省杂草稻植物性状多样性

辽宁和江苏两省是我国杂草稻(Oryza sativa f. spontanea)发生最为严重的地区之一, 为明确两省杂草稻识别特征和类型, 我们在两省14个市29个样点采集样品, 与当地栽培水稻品种一并在南京种植, 观测了营养生长期和生殖生长期的23个植物性状。结果表明, 两省杂草稻在营养生长期的1月株高、1月和2月分蘖数, 在生殖生长期的果皮色、谷粒长/宽比、百粒重、落粒性、秆硬度、剑叶宽、剑叶长、有效穗数、50%黄熟、50%黄熟–50%抽穗和全黄熟等性状与相应的当地栽培稻存在差异;主成分1和主成分2组成的二维散点图(累计贡献率达43.24%)也显示出两省杂草稻间以及与栽培稻间的差异性。采用欧氏距离对两省杂草稻进行系统聚类可以将杂草稻分为籼型和粳型。其中辽宁省杂草稻全部聚在粳型类群中, 它们又可细分为两类; 江苏省杂草稻既有粳型, 又有籼型, 其中粳型与辽宁省杂草稻聚在粳型类群中, 籼型又可分为3类。这6个类群分别具有如下突出特点: 第1类为强落粒、粒轻、秆矮、早熟、偏粳等; 第2类为无芒、穗多、强休眠、剑叶窄、偏粳等; 第3类为长芒、弱分蘖、穗少、弱落粒、偏粳等; 第4类为硬秆、剑叶宽、迟熟、强休眠、偏籼等; 第5类为红果皮、粒长、软秆、粒重、偏籼等; 第6类为无芒、株高、穗长、剑叶长、偏籼等。上述杂草稻的形态学指标和类型的研究将为两省开展杂草稻危害防治工作提供理论依据。     

从无芒稗花粉活力评价其与转基因抗除草剂水稻基因漂移的可能性

为给转基因抗除草剂水稻和稗草间的基因漂移研究提供必要的信息,探寻了无芒稗(Echinochloacrusgalli var.mitis)花粉活力及其测定的最佳方法,并利用该方法测定了无芒稗开花盛期后离体和活体条件下不同时间的花粉活力。结果表明无芒稗开花盛期取样离体条件下花粉活力下降较快,3 h后花粉活力只有5.41％,活体条件下花粉活力下降较慢,3 h后仍有17.31％的花粉有活力。这说明无芒稗花粉在水稻开花时仍有部分保持活力,因而存在潜在的基因漂移可能性。同时用最佳培养基法测定了不同条件处理下(紫外灯照射,反复冻融,黑暗放置)无芒稗花粉活力,结果表明无芒稗花粉在不利环境条件下活力难以保持。     

稗类(Echinochloa spp.)植物的开花生物学特性

对稗类（Echinochloa spp.）常见种类[稗Echinochloa crusgalli(L.)Beauv.;无芒稗 E.crusgalli var.mitis(Pursh)Peterm.;西来稗E.crusgalli var.zelayensis(H.B.K.)Hitchc.;细叶旱稗E.crusgalli var.praticola Ohwi;旱稗E.hispidula(Retz.)Nees和光头稗E.colonum(L.)Link]的开花过程和节律,温度、光周期、晴天和阴雨天对其中部分稗类植物开花的影响以及套袋条件下无芒稗和旱稗的结实率进行了研究。结果表明,不同稗类植物的开花的过程基本相似,从颖壳微微张口到闭合大约需20－30min,但花约伸出颖壳后,散落花粉的过程很快,颖壳闭合后柱头外露率达100％。稗类植物每穗开花持续时间较长,一般为20－25d,随种类的不同略有变化;稗类植物每穗每天开花数量的变化趋势基本呈抛物线状,每天的开花比例变化较平缓,即使在开花高峰期,开花数也只占总数的10％－15％,开花高峰期因稗草种类的不同略有变化,但都在始花后11－15d左右。每日的开花节律为70％－80％的颖花在7：00之前开,15％－20％在7：00－8：30开,8：30之后零星开花,10：30尚未见开花。温度、光周期、晴天和阴雨天对开花都有一定的影响。不同条件下的结实率没有明显差异。     

中国杂草稻种群的发芽期耐冷性研究

以中国75个杂草稻种群及其对应采样田的水稻品种为试验材料,研究了不同处理(破除休眠与不破除休眠、常温25℃与低温15℃、7 d测定和14 d测定)对种子发芽率的影响。结果表明,杂草稻的发芽率与对应采样点水稻品种的发芽率呈现极显著相关性。杂草稻破除休眠处理的发芽率显著或极显著高于不破除休眠处理。破除休眠与不破除休眠下,15℃处理的杂草稻种子发芽率均显著高于对应采样田的水稻品种,证明杂草稻相对于采样田水稻品种具有更强的耐冷性,可能进化出了新的耐冷性机制。25℃处理下杂草稻和对应水稻品种的发芽率均与纬度呈显著或极显著负相关,表明休眠性有随着纬度的降低而减弱的趋势。     

用超微细胞化学定位技术揭示ATP酶 在紫茎泽兰高温适应性中的作用

【背景】外来入侵植物紫茎泽兰自然演化出耐高温种群,其适应机制与各种生理代谢有关。【方法】本文从超微细胞化学水平,对紫茎泽兰抗高温种群、敏感种群ATP酶活性定位,明确其在高温适应性中的作用,试图阐明该草的生态适应机制。【结果】正常情况下,紫茎泽兰ATP酶主要定位于细胞壁及细胞间隙周围的细胞壁表面;经40 ℃高温处理后,在不同的处理时间下,抗性、敏感种群之间ATP酶的活性表现出明显差异,其中以处理12 h时差异最大,具体表现为抗高温种群的ATP酶活性明显高于敏感种群,ATP酶的定位点除细胞壁外,在细胞膜上也呈现大量的分布,而敏感种群在处理12 h时的酶活性明显降低,只在细胞壁上有零星的分布。处理24 h时,敏感种群叶片已完全萎蔫,细胞结构毁坏,细胞膜破损;而抗高温种群叶片仍然完好,细胞膜上仍有ATP酶分布。【结论与意义】经40 ℃高温处理后,紫茎泽兰抗高温种群ATP酶活性明显高于敏感种群,初步认为紫茎泽兰对高温的适应性与ATP酶活性相关。本研究为进一步阐明与紫茎泽兰适应性相关的入侵机理提供了资料。     

抗草丁膦和抗草甘膦转基因油菜的抗性基因向野芥菜的流动

通过人工去雄授粉和田间隔行种植试验,研究了抗草丁膦和抗草甘膦转基因油菜(Brassica napus)中的bar基因和EPSPS基因向野芥菜(B. juncea var. gracilis)流动的可能性。结果表明在人工授粉的情况下,以野芥菜为母本,分别以两种转基因油菜为父本,亲和性指数都很高,达13以上,与野芥菜自交或开放授粉条件下的亲和性指数没有明显差异,说明两种转基因油菜和野芥菜的亲和性较好。经两次除草剂筛选,人工杂交获得的所有F₁对相应的除草剂都表现出了明显的抗性,且经PCR检测扩增出了各自的特异性条带,说明人工杂交获得的所有F₁都携带了相应的抗性基因。F₁的适合度研究表明,两种F₁种子萌发率和母本都没有明显差异,营养生长明显好于母本。但花粉活力和结实率明显下降,携带抗草丁膦基因F₁的花粉活力和每角果粒数分别是32.4%和0.59粒,携带抗草甘膦基因F₁的花粉活力和每角果粒数分别是35.1%和0.58粒。经两次除草剂筛选和PCR检测,表明野芥菜和抗草丁膦油菜或与抗草甘膦油菜田间隔行种植分别能产生0.02%和0.014%的携带抗性基因的F₁杂种。以上结果表明抗除草剂转基因油菜的抗性基因具有向野芥菜流动的可能性,且bar和EPSPS基因向野芥菜流动的可能性类似,但对其可能引起的环境后果需要做进一步地深入研究。     

加拿大一枝黄花茎秆木质素含量和木质素化程度的测定方法

测定木质素含量的方法主要有Klason法和巯基乙酸(TGA)法,其中Klason法测定类型较全面,而TGA法主要用于测定β-O-4型木质素含量。Fasga染色法和Quantifasga法可用于观察和测定木质部和韧皮部木质素化程度。为了探究上述方法是否能用于测定加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)茎秆木质素含量和木质素化程度,为进一步研究木质素与其入侵能力的关系提供试验方法,本研究选用采集于南京、南通和宁波3个地区的加拿大一枝黄花种群,在生长期和成熟期分别测定了它们的株高和茎直径;利用上述方法测定其茎秆木质素含量及木质部和韧皮部木质素化程度。结果显示,南京种群成熟期株高、茎直径均显著高于其他2个种群。Klason法、TGA法的测定结果显示,3个地理种群生长期的木质素含量没有显著差异;且随着生长发育期的延长均显著增加;成熟期南通种群具有最高的总木质素含量。Fasga染色法和Quantifasga法测定结果显示,在生长期各地理种群木质部和韧皮部木质素化发育程度相似;但在成熟期,南京种群木质部木质素化程度显著高于宁波种群。上述结果表明,Klason法和TGA法都能有效测定加拿大一枝黄花木质素含量,由于测定的木质素类型不同,建议根据实验目的选择;Fasga染色法及Quantifasga法能应用于加拿大一枝黄花茎秆木质素化程度的定性和定量研究。     

不同地理种群紫茎泽兰耐热性差异的比较分析

以采集于紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum Spreng．）危害较为严重的云南、广西、贵州、四川以及澳大利亚共17个种群的紫苇泽兰为实验材料,采用人工模拟气候法、模糊数学中隶属函数法（测定了净光合速率、MDA、叶绿素荧光）比较了不同种群紫茎泽兰耐热性。结果表明,高温处理后云南元江与其它种群相比热害指数最低、隶属函数值较高。最为耐热,其次为元谋种群;而云南大理种群热害指数较高,隶属函数均值也较低,其次为广西隆林。说明元江、元谋种群较为耐热,而隆林、大理种群则较为敏感。结合其生境来看,恶性杂草紫茎泽兰种群之间的这种差异性反映了其对入侵地环境的适应性。     

惠州红树林自然保护区外来入侵植物调查

采用线路调查与样方调查相结合的方法,对惠州红树林自然保护区内好招楼和蟹洲湾两区域内的外来入侵植物进行了调查。两区域均有49种植物,共有外来入侵植物21种,好招楼和蟹洲湾分别有外来入侵植物12和16种,占植物总种数的24.49%和32.65%。其中,在好招楼分布较广的种类有毛花雀稗(Paspalum dilatatum Poir.)、无瓣海桑(Sonneratia apetala Buch.-Ham.)、三裂蟛蜞菊〔Wedelia trilobata(L.)Hitchc.〕和胜红蓟(Ageratum conyzoides L.)等,在蟹洲湾分布广泛的种类有假臭草(Eupatorium catarium Veldkamp)、马缨丹(Lantana camara L.)及胜红蓟等。大多数外来入侵植物原产美洲,其中14.29%作为有用物种有意引入,61.90%随货物和运输工具无意引入,23.81%随风和水流自然传入。外来入侵植物对红树林的直接危害较轻,但对保护区的景观生态和生物多样性有严重威胁。