盐胁迫对空心莲子草生长和光合作用的影响

用NaCl浓度为0(对照)、50、100、150、200、250、300、350mmol/L处理空心莲子草[Alternantheraphiloxeroides(Mart.)Griseb]。结果表明:盐胁迫下,植株鲜重、干重和根冠比都下降,含水量和肉质化程度先略高于对照,而后逐渐下降;根、茎和叶中Na 含量呈上升趋势,而K 含量呈下降趋势,且在同一浓度的盐处理下,叶的Na 和K 含量最高,茎的次之,根的最低;游离氨基酸(free amino acid,FAA)逐渐减少,脯氨酸(proline,Pro)含量先略低于对照,而后则急剧上升,可溶性糖含量(soluble sugar,SS)的变化正相反;净光合速率(net photosynthetic rate,Pn)、气孔导度(stomatal conductance,Gs)和蒸腾速率(transpirationrate,Tr)呈下降趋势,胞间CO2浓度(intercellular CO2concentration,Ci)呈上升趋势;膜稳定性呈下降趋势。因此,空心莲子草是一种盐生植物,且最适盐浓度较低;Na 主要积累在地上部的茎和叶中。推测它有可能向盐渍土壤蔓延。     

空心莲子草叶甲对空心莲子草控制效果的定量评价

为了解空心莲子草叶甲Agasicles hygrophila被引入中国20多年后其取食行为与取食能力是否发生改变, 我们通过采集叶甲自然种群的成虫, 在室内用空心莲子草Alternanthera philoxeroides饲养获得检测用叶甲各虫态与虫量进行室内定量检测, 研究了空心莲子草叶甲自然种群各龄幼虫与成虫在不同密度下对空心莲子草的控害效果。结果显示： 1龄幼虫喜食顶芽嫩叶, 在每株接0.2和1头1龄幼虫密度下, 空心莲子草仍有新叶和侧芽生成, 生物量、 株高与茎节数仍在增加; 在5头/株的密度下, 空心莲子草的生物量、 叶片数和侧芽数均出现负增长; 在10头/株的密度下, 草的生物量、 株高、 叶片数、 侧芽数和茎节数均表现为负增长。2龄幼虫优先取食顶芽嫩叶, 也取食老叶与茎杆, 在每株10头2龄幼虫的密度下, 接虫7 d后, 40%的植株死亡。3龄幼虫取食叶片与茎秆, 后期钻入茎秆中化蛹,在10头/株密度下,7 d后, 已引起52%的植株死亡, 存活株的茎节数显著减少。成虫可24 h连续取食植株的任何组织, 0.2头/株的密度下,空心莲子草叶片与侧芽数量已呈现负增长; 5头/株的密度下,空心莲子草的生物量、 株高、 叶片数、 侧芽数与茎节数均呈现较大的负增长; 10头/株的控草效果更加显著。     

空心莲子草具有较强抗盐能力的原因初探

为了探讨空心莲子草(Alternantheraphiloxeroides(Mart.)Griseb)的抗盐机理,测定了盐胁迫条件下的空心莲子草和水稻中保护酶活性和渗透调节物质的变化。结果表明,在盐胁迫下,空心莲子草中的脯氨酸、甜菜碱以及SOD、POD等含量增加速度比水稻快,膜脂过氧化产物丙二醛的含量在两种植物中虽亦增加,但在空心莲子草叶中的增加幅度小于水稻。证明盐胁迫下保护酶活性和渗透调节物质含量的迅速增加是空心莲子草具有较强抗盐能力的重要生理学基础。     

空心莲子草营养器官结构与三萜皂苷动态积累的关系

采用组织化学定位、显微制片技术和三萜皂苷定量分析方法对空心莲子草营养器官结构与三萜皂苷类物质积累关系进行了研究。结果表明：空心莲子草宿根、根状茎、茎和叶中均有三萜皂苷物质的积累,叶和根状茎内含量十分丰富。在相同采收期内含量依次为：叶＞根状茎＞根＞茎,叶中主要积累于栅栏组织细胞内。空心莲子草的根和根状茎横切面均属于异常结构,具有成同心环状排列的三生维管束。在宿根和根状茎的次生韧皮部、栓内层、三生韧皮部和结合组织内均有三萜皂苷的分布,三生结构在宿根和根状茎中占有主要地位,是三萜皂苷积累的主要场所。在不同采收期内叶、根状茎和根中三萜皂苷的积累趋势基本一致,均随生长期的增加而递增。空心莲子草茎的横切面由表皮、皮层、维管束和髓腔组成,仅部分皮层细胞和初生韧皮部内有三萜皂苷分布。     

空心莲子草叶斑病菌及代谢产物除草活性研究

从空心莲子草叶斑病叶或茎分离的镰刀菌及代谢产物对空心莲子草具有杀灭作用。代谢产物主要作用于空心莲子草叶片,使叶片组织变黄,最后枯萎死亡,发病死亡较快。用病菌分生孢子接种时致使植株叶片组织失水、发黄、脱落或从节间处折断枯死。开始时局部发病,有病斑形成,最后全株发病枯死。     

空心莲子草茎的解剖结构对不同水湿生境的适应研究

研究了空心莲子草茎的解剖结构对水分变化的适应,这些空心莲子草生活在因水分差异而形成的3种生境类型中。对茎表蜡质层厚度、髓腔面积/髓部面积、厚角细胞层数、厚角细胞壁厚、韧皮纤维束数、韧皮纤维壁厚、导管束数、导管腔大小8个结构参数的分析结果表明:茎的全部结构参数随水分条件的变化都有显著或极显著的差异,其趋异程度的大小顺序是,导管腔大小>厚角细胞壁厚>蜡质层厚度>髓腔面积/髓面积>韧皮纤维细胞壁厚>韧皮纤维束数>厚角细胞层数>导管束数;水分变化对机械组织细胞壁结构影响较大,而对细胞数量的影响较小;茎的结构在旱生生境中变异较大,保证了它对不均一环境的适应;空心莲子草茎的结构既具有旱生性特点又具有水生性特点,其结构究竟朝哪个方向发展,取决于环境水分条件。从茎的结构上看,治理该种应以限制其导管腔和髓腔分化为主要手段。     

空心莲子草的化学成分研究

用硅胶柱层析和凝胶柱层析对药用植物空心莲子草Alternanthera philoxeroides (Mart.)Griseb全草的石油醚提取物进行分离纯化,从中分离得到7个化合物,通过波谱学数据和已知化合物数据作比较,分别鉴定为2-羟基-3-甲基-蒽醌(2-hydroxy-3-methyl-anthraquinone,1),2-羟基-1-甲氧基-蒽醌(2-hydroxy-1-methoxyl-anthraquinone,2),二十四烷酸α-单甘油酯(tetracosanoic acid 2,3-dihydroxypropyl ester,3),二十六烷酸α-单甘油酯(hexacosanoic acid 2,3-dihydroxypropyl ester,4),十八烷酸α-单甘油酯(monostearin,5),△5,22-豆甾烯醇-3-O-β-D-葡萄糖苷-6′-棕榈酸酯(△5, 22-stigmast-3-O-β-D-glucopyranosyl-6′-hexadecanoate,6),豆甾醇-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(stigmasterol-3-O-β-D-glucopyranoside,7).化合物1和2为首次从该植物中分离得到,3～6均首次从该属植物中分离得到.     

空心莲子草中氨基酸的分析

从空心莲子草中提取分离到一组氨基酸,经氨基酸自动分析仪分析鉴定为丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸等10种氨基酸。其中以谷氨酸含量最高,丝氨酸含量最低,并且有5种人体必需氨基酸。     

干旱胁迫对空心莲子草抗氧化酶活性和组织学的影响

目的:空心莲子草是一种水旱两栖植物,对其抗旱性的研究越来越受到重视。初步探讨空心莲子草的抗旱机理,为进一步的分子生物学实验奠定基础。方法:采用干旱胁迫的方法,测定空心莲子草的根和叶中抗氧化酶类(SOD、POD、CAT等)的活性变化,并对其组织学的变化进行分析比较。结果:在干旱胁迫下,空心莲子草总抗氧化能力一直增大,抗氧化酶活性是先增大后减小。干旱胁迫下根中抗氧化酶的活性比叶中的活性要高,总抗氧化能力也较强。经组织学比较发现,干旱胁迫后根和叶的组织细胞变小,并有少量细胞坏死。结论:空心莲子草具有较强的抗旱性,表现在干旱胁迫时根和叶能合成大量的抗氧化酶以抵抗干旱胁迫给机体带来的伤害作用,并且总抗氧化能力一直处于较高的水平。     

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.     

水花生Actin基因片段的克隆及序列分析

肌动蛋白基因编码生物体内一种很重要的组成型表达蛋白质,常被看作看家基因。为分离水花生肌动蛋白基因,根据GenBank上一藜科植物的———Actin基因的EST序列,分别设计引物,提取水花生根的总RNA,对上述的基因片断进行RT—PCR,扩增后测序得到230bp长的核苷酸序列。经同源性比较,这条序列与上述藜科植物Actin的EST序列基本一致,表明获得了水花生肌动蛋白序列。     

空心莲子草口服治疗乳鼠流行性出血热病毒感染的研究

空心莲子草经口服治疗流行性出血热病毒（ＥＨＦＶ）感染的乳鼠。结果显示,５、７．５、１０．０ｍｇ三个剂量组的存活率各为８０％、７２．２％和４０．０％,平均存活天数（ＭＴＤ）为５６．５±０．９、５３．５±１．１和４１．５±２．７ｄ,而病毒对照组的存活率为０．０％,ＭＴＤ为２６．３±０．８ｄ,经该药治疗的感染鼠体内的ＥＨＦＶ抗原表达减少,而未经治疗的感染乳鼠体内的ＥＨＦＶ抗原则在全病程中都显示出较强的表述。治疗组抗病毒效果类似于病毒唑,且口服病毒唑毒性小。说明空心莲子草在体内对ＥＨＦＶ感染鼠有治疗作用。     

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。     

南方菟丝子寄生对喜旱莲子草生长及群落多样性的影响

菟丝子属植物是一种有潜力的入侵植物的生物防治剂。以南方菟丝子(Cuscuta australis)天然寄生的喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)群落为研究对象,对比分析了南方菟丝子寄生对入侵植物喜旱莲子草生长的影响,同时采用群落调查的方法分析南方菟丝子寄生对入侵群落多样性的影响,以判断南方菟丝子是否具有防治喜旱莲子草的能力。结果表明南方菟丝子寄生可以降低喜旱莲子草的根生物量、茎生物量、叶生物量和总生物量,但与对照之间均不存在显著性差异;南方菟丝子寄生可以显著降低茎生物量比,显著增加根生物量比和根冠比。在无南方菟丝子寄生的喜旱莲子草群落中,除南方菟丝子和喜旱莲子草外,共有10科14属14种植物;而在南方菟丝子寄生的喜旱莲子草群落中,除南方菟丝子和喜旱莲子草外,共有16科27属28种植物,南方菟丝子能以产生吸器而寄生生长的植物共有19种,占样地植物种数的67.86%。南方菟丝子寄生可使群落物种丰富度显著性增加,也可使群落Simpson指数、Shannon-Wiener指数、McIntosh指数和均匀度指数增加,但是与对照之间不存在显著性差异。南方菟丝子寄生使喜旱莲子草的多度显著性下降,使喜旱莲子草的盖度和高度下降,但与未寄生的喜旱莲子草群落相比不存在显著性差异。但是南方菟丝子寄生可使喜旱莲子草在群落上的相对盖度、相对高度和相对多度均显著性下降,从而导致群落中喜旱莲子草的重要值显著性下降。南方菟丝子寄生可以在一定程度上抑制入侵植物喜旱莲子草的生长,促使群落多样性增加,促进本地群落的恢复。     

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.     

外源钙离子对南方菟丝子寄生入侵植物喜旱莲子草效果的影响

外源钙离子可以有效地缓解植物在胁迫下受到的毒害,提高植物组织或细胞抗胁迫的能力。以喜旱莲子草为研究对象,采用完全随机区组的实验设计,研究不同钙离子浓度与南方菟丝子寄生对喜旱莲子草茎生物量的影响,探讨外源钙离子是否可以减少南方菟丝子对喜旱莲子草的损伤。研究表明南方菟丝子寄生对喜旱莲子草的根、茎和叶的生物量具有显著影响,且南方菟丝子寄生与外源钙离子对喜旱莲子草茎和叶的生长具有显著的交互作用。不同浓度的钙离子与南方菟丝子寄生对喜旱莲子草茎生物量存在拮抗的交互作用;而仅8 mmol/L Ca2+与南方菟丝子寄生对喜旱莲子草叶生物量存在拮抗的交互作用。不同浓度钙离子均可以缓减南方菟丝子对喜旱莲子草茎的有害效应,仅8 mmol/L Ca2+可以缓减南方菟丝子对喜旱莲子草根和叶的有害效应。2—6 mmol/L的外源钙离子对南方菟丝子寄生下的喜旱莲子草的丙二醛(MDA)含量无显著影响,但可以显著地降低过氧化物酶(POD)活性,表明低浓度的外源钙离子的添加可以缓减南方菟丝子对喜旱莲子草的寄生胁迫,并体现在生理指标上。     

空心莲子草在我国的适应性及入侵机制

空心莲子草是入侵我国的重要杂草之一,它在我国能广泛传播和迅速蔓延,与其自身特有的形态生理适应性、强大的繁殖特性和竞争力,以及传入地缺乏自然控制机制密切相关.空心莲子草从其原产地过渡到新的侵入地的过程中,在生态环境适应方面发生重大变化,产生一系列的形态结构、生理过程,以求适应陆地生活条件.其表型可塑性使得空心莲子草有更宽的生态幅,可利用的潜在资源范围也随之扩展;强大的营养繁殖能力,使其迅速产生大量的后代,在失去自然天敌调控的情况下,尤为适应其侵入种的生长、繁殖、发展和传播,种群数量的激增又会加速其传播扩散速度,导致空心莲子草爆发成灾.在综述空心莲子草在形态、生理、繁殖的适应性特征及天敌因素和入侵特性的基础上,根据前人的有关论述,分析了空心莲子草在我国的适应性特征及入侵机制,指出了空心莲子草在我国适应性及入侵机制应着重研究的方向,提出了综合治理和充分利用空心莲子草的对策.