新疆外来入侵植物意大利苍耳和刺苍耳种子的越冬性能

入侵新疆的外来植物意大利苍耳和刺苍耳的果实于深秋季节成熟后,便开始陆续脱落。脱离母体的果实可能会落置在干燥的地面上,还有可能会掉落在水体中,还有部分果实会保留在枝条上并不脱落直到翌年春天。由于越冬生境的差异会直接影响翌年春天种子的萌发活性,为了评价外来入侵植物意大利苍耳和刺苍耳的入侵能力,预测其潜在分布区,为对其实施有效防控提供科学指导。故模拟了其种子在新疆自然条件下可能遭遇的冬季生境类型,设计了4种实验处理,即低温换水浸泡(模拟了落入流水或大型水体中结冰前的生境)、低温不换水浸泡(模拟了落入小型静水中结冰前的生境)、冰冻(模拟了落入水体中结冰后的生境)和干燥冷冻处理(模拟了掉落在干燥地面或一直停留在植株上的生境类型),并以室温干燥储存为对照。处理90 d后,进行种子萌发实验,结果显示干冻、冰冻及低温换水浸泡处理后意大利苍耳的萌发率与对照组无显著差异,不换水浸泡处理降低了意大利苍耳种子的活力,显著降低了其萌发能力。而干冻处理对刺苍耳种子的萌发没有影响,冷水浸泡(换水浸泡和不换水浸泡)显著降低刺苍耳的萌发率,与对照组相比分别下降了37%、65%。冰冻处理后刺苍耳没有萌发。说明意大利苍耳种子对新疆的各种越冬生境均有较好的耐受性,而刺苍耳种子对低温和水淹环境的耐受性较差。鉴于二者种子萌芽习性的特点,建议在全疆范围内的中生、湿生和季节性水涝生境中对意大利苍耳实施全方位的监控,农田、林下、路边、渠旁、湖泊及水库周围都有可能成为其潜在的入侵地;对刺苍耳的重点监测区域则应当放在低纬度、低海拔的中生和中旱生生境,尤其要切实加强南疆各国际口岸进口货物的检疫工作。     

外来入侵植物意大利苍耳的传粉生态学特性

从开花物候、花粉活力、柱头可受性、传粉媒介、花粉散布距离、雄性、雌性功能以及繁育系统等方面系统地研究了意大利苍耳的传粉生态学特性,旨在为揭示该物种成功入侵的机理提供科学依据。研究结果显示:意大利苍耳种群的花期较长,雌花花期可达40d,雄花花期可达30d。其雄性和雌性功能都很强,意大利苍耳单株雄花序和花粉量分别高达3847个/株和37903037粒/株,单株雌花序和单株胚珠数高达3847个/株和7694枚/株,种群平均结实率高达80.59%,即平均每株个体能形成6200枚成熟的果实。花粉活力的日变化呈单峰型曲线,早晨和傍晚的花粉活力最低,14:00时的活力高达99%。雌蕊柱头一经伸出总苞即具有可受性,可受期长达7d,开花后的3—4d柱头的可受性最强。意大利苍耳为风媒传粉植物,在4.5km/h的微风条件下,其花粉的散布距离可达45m,大量的花粉集中分布在距花粉源0—20m的范围内,这对于往往高密度连片分布的意大利苍耳种群来说无疑是一种高效的传粉策略。意大利苍耳的交配系统灵活多样,盛花期自然结实率达到100%,套袋试验结果表明该植物自交亲和,自株自然授粉的结实率高达93%。表明较长的花期、大量的雌雄花序及花粉数量、较高的花粉活力、较长的柱头可授期、较远的花粉风媒散布距离、混合交配系统、以及较高的结实率是意大利苍耳繁殖成功的重要保障,也是其成功入侵的重要原因。     

光果甘草与乌拉尔甘草清除活性氧能力的比较

采用化学发光法测定了光果甘草（Glycyrrhiza glabra L.）与乌拉尔甘草（G.uralensis Fisch.）中总黄酮和总皂甙对3种重要活性氧（O2^-、OH和H2O2）的清除能力,其中光果甘草对活性氧的清除能力超过乌拉尔甘草;黄酮类化合物对3种活性氧的清除能力强于皂甙类化合物。因此,若以清除活性氧为应用目标,应尽量使用光果甘草。     

入侵植物意大利苍耳种子萌发对环境因子的响应

室内受控条件下,研究了意大利苍耳种子萌发阶段对环境因子(外界温度、光照、土壤湿度、土壤盐分以及土壤酸碱度)的响应。结果表明:意大利苍耳对各环境因子都有较宽泛的耐受幅度,10—35℃条件下均有种子萌发,而最适宜温度为25℃。其种子萌发阶段对光照没有严格需求,光照和黑暗条件下的萌发率均超过了93%。意大利苍耳表现出了极强的土壤水分耐受性,在相对湿度为30%—100%的土壤环境中,均有超过70%的种子可以正常萌发。其种子萌发率随土壤盐分浓度的升高呈下降趋势,但在280mmol/L的土壤NaCl环境中,仍有1/3的种子可以萌发。其种子对土壤酸碱度表现出较强的耐受性,在pH值是4—10的土壤环境中,种子萌发率均高达90%以上。意大利苍耳在种子萌发阶段对温度、光照、土壤水分、盐分及土壤酸碱度均表现出了极强的耐受性,说明无论是温凉的高原山区,还是炎热的盆地沙漠;无论是开阔地,还是郁闭的林下、田间;无论是干旱的荒漠,还是湿润的河谷湿地;也无论是甜土,还是盐碱地都是意大利苍耳种子萌发的适宜生境。鉴于其宜生生境的广谱性和其生态危害的严重性,建议在所有的生境类型中对意大利苍耳进行全方位的严格监控,一经发现须立即铲除。     

光果甘草与乌拉尔甘草开花与传粉方式对生殖及种间关系的影响

通过对光果甘草和乌拉尔甘草花期物候和访花昆虫行为的观察及人工授粉实验,探讨开花模式及传粉方式对生殖成功及种间关系的影响。结果表明:(1)两种甘草的种群水平花期重叠时间长达21d,均表现出"集中大量开花"模式,但乌拉尔甘草呈现分批渐次开花趋势,这对提高生殖成功率,避免近交衰退,维持物种的稳定具有重要意义。(2)两种甘草的访花昆虫在种类和数量上有所不同,但具有共同传粉者——宽板尖腹蜂、意大利蜂和紫木蜂。(3)以乌拉尔甘草为母本、光果甘草为父本的种间杂交结实率为48.3%;以光果甘草为母本、乌拉尔甘草为父本的种间杂交结实率为39.4%,说明种间杂交亲和,不存在生殖障碍。研究认为,花期重叠、共有传粉昆虫及种间杂交亲和使光果甘草与乌拉尔甘草自然种群杂交种的形成成为可能。     

不同氮水平下瘤突苍耳、苍耳及其杂交种形态、光合及生长特征比较

入侵种与本地种杂交可能会改变其入侵性。为探讨入侵种与本地种杂交是否能促进植物入侵, 我们通过盆栽实验比较了高、中和低3种氮水平下入侵植物瘤突苍耳(Xanthium strumarium)、本地近缘种苍耳(X. sibiricum)及两者杂交种(X. strumarium♀ × X. sibiricum♂)的形态、光合及生长特征的差异。结果表明, 杂交种的总生物量在中氮和高氮水平下显著低于瘤突苍耳而高于苍耳。然而, 杂交种的茎粗在低氮水平下显著高于两个亲本, 叶绿素总含量和蒸腾速率在高氮水平下显著高于瘤突苍耳, 相对生长速率在低氮和高氮水平下显著高于两个亲本。此外, 在3种氮水平下瘤突苍耳的株高均显著小于苍耳, 而杂交种的株高在中氮和高氮水平下均与苍耳无显著差异。这些特性有可能提高了杂交种对资源的捕获和利用能力, 使其不仅能适应贫瘠的养分环境, 还能在有利条件下扩大自身优势。杂交带来较高的生长速率可能与瘤突苍耳的入侵性相关。     

水位波动对南美蟛蜞菊和蟛蜞菊种内及种间关系的影响

以外来入侵植物南美蟛蜞菊和本地近缘种蟛蜞菊为对象,通过温室模拟3种水位波动模式(水位无波动,水位波动模式分别为15 cm-0 cm-15 cm和0 cm-15 cm-0 cm)交叉5种定植模式(试验容器内分别为入侵种单株、本土种单株、入侵种6株、本土种6株以及2物种各3株混种)的试验,研究水位波动对入侵植物和本地近缘种生长繁殖性状及种内种间相互作用的影响.结果表明: 水位波动显著降低了南美蟛蜞菊和蟛蜞菊的总生物量、茎生物量、叶生物量、根生物量、茎长、节点数、叶片数及叶面积,对南美蟛蜞菊和蟛蜞菊种内及种间竞争系数的影响均显著.水位波动改变了南美蟛蜞菊的种内和种间竞争关系,说明入侵植物南美蟛蜞菊对水位波动更为敏感,对环境改变表现出更强的适应性.     

外来入侵种意大利苍耳的分布现状及防控措施

生物入侵已经对世界各国的生态、经济及人类健康产生了严重危害.意大利苍耳是近30年来入侵我国的有害杂草,对湿地生态系统和农田影响严重,已列为我国3类检疫性杂草之一.通过对该植株的野外观察与实验室解剖以及查阅相关文献,对意大利苍耳的生物生态学特性、国内分布现状、生态经济影响进行了阐述,并根据其生物生态学特性提出了相应的防控措施以及对意大利苍耳作为药用和能源植物的应用思路.此外,还编制了意大利苍耳与国内同属植物的检索表,以利于野外识别.     

珙桐群落种内与种间竞争研究

采用Hegyi的单木竞争指数模型对卧龙自然保护区的珙桐群落种内与种间竞争强度进行定量分析,并讨论了不同竞争强度下珙桐的形态变化。结果表明：珙桐受到的竞争强度随着林木径级的增大而逐渐减小,珙桐种内竞争较之与其伴生树种间的竞争剧烈;在群体水平上,珙桐种内与种间竞争强度顺序为：珙桐种内〉汶川钓樟〉野核桃〉灯台树〉光叶珙桐〉白楠〉总状山矾〉五裂槭〉稠李〉蛮青冈;竞争强度和对象木胸径的关系服从幂函数关系（CI=AD^-B）,当珙桐的胸径达到30cm以上时,竞争强度变化很小,所得的模型能很好的预测珙桐种内与种间的竞争强度;不同竞争强度下,珙桐主干各层的逐级分枝率（R1：2）、分枝角度、平均枝长和当年生枝条长都有一定的差异,其中下层的分枝角度、平均枝长和当年生枝条长对邻体竞争表现出极强的可塑性。说明珙桐通过自身形态变化,提高了对资源的利用能力,增强了对不同生境的适应性。     

不同地域乌拉尔甘草基因组的FISH分析与染色体识别

在核型分析与染色体识别基础上,分别以番茄45S和5S rDNA为探针,对3种不同地域的乌拉尔甘草进行FISH分析.结果表明:内蒙古鄂托克前旗的乌拉尔甘草核型公式为2n=2x=16=6m+10sm (2SAT),新疆阿勒泰地区的乌拉尔甘草核型公式为2n=2x=16=4m+12sm(2SAT),内蒙古喀喇沁旗乌拉尔甘草核型公式为2n=2x=16=4m+12sm(2SAT);其第8染色体均带有随体.3种乌拉尔甘草基因组内均有1对5S rDNA和1对45S rDNA杂交位点.核型分析显示,5S rDNA杂交位点均位于第2染色体的短臂部位,45S rDNA杂交位点均位于第8染色体的次缢痕和随体部位.45S与5S rDNA在3种乌拉尔甘草中期分裂相上的位点数和分布情况高度一致,表明来自3种不同地域的乌拉尔甘草在染色体结构水平上没有较大的分化.     

Drought may be beneficial to the competitive advantage of Amaranthus spinosus

干旱利于刺苋的竞争优势 干旱可以影响入侵植物的生长和土壤酶活性。因此,非常有必要评估干旱背景下入侵植物的竞争优势以及入侵植物和干旱对土壤酶活性的影响。本研究旨在分析干旱背景下起源于热带美洲的入侵植物刺苋(Amaranthus spinosus)与本地植物苋菜(Amaranthus tricolor)共存时的竞争优势和土壤酶活性。通过栽植实验进行刺苋与苋菜的竞争共栽培,并进行不同水平的干旱处理,即：(i)对照;(ii)轻度干旱;(iii)重度干旱。实验结束后测定两种苋属植物的功能性状、渗透调节、抗氧化酶活性以及土壤pH、电导率、土壤微生物生物量碳含量和土壤酶活性。干旱背景下,刺苋的相对竞争强度和相对优势度均高于苋菜。因此,干旱利于刺苋的竞争优势。干旱背景下,刺苋的土壤水溶性盐含量和蔗糖水解能力均大于苋菜。而较高的土壤水溶性盐含量和蔗糖水解能力利于刺苋对养分的获取和利用。     

乌拉尔甘草根的结构与皂苷类成分积累关系研究

应用植物解剖学、组织化学定位和植物化学方法,对不同发育阶段的乌拉尔甘草根中的皂苷类成分的积累变化规律进行了研究,为进一步揭示甘草药材质量形成的内在机制并指导优质甘草栽培提供理论依据.结果表明:(1)乌拉尔甘草中皂苷类成分主要存在于根的韧皮薄壁细胞和射线细胞中,韧皮部中皂苷含量高于木质部和根皮,而且根的次生生长与皂苷类成分的积累具有一定的相关性.(2)不同生长年限的乌拉尔甘草根中的总皂苷含量存在差异,3年生甘草根中总皂苷含量高于2年生和1年生甘草根.     

甘草GuWOX基因家族的鉴定与表达分析北大核心CSCD

WUSCHEL-related homeobox(WOX)转录因子是植物特有的转录因子,具有调控植物生长发育和非生物胁迫响应的作用。该研究通过生物信息学的方法对GuWOX基因家族进行分析,并利用qRT-PCR方法检测该基因家族在不同组织和非生物胁迫下的表达情况,利用RT-PCR方法克隆得到4个GuWOX基因。结果显示,(1)GuWOX基因家族共有16个成员,均含有保守的HD,为亲水性不稳定蛋白质;系统进化分析表明,GuWOX基因家族分为3个进化支(远古支、中间支和现代支);启动子序列中包括响应多种逆境和激素的顺式作用元件。(2)qRT-PCR结果显示,在侧根中GuWOX1的表达量最高,在茎中GuWOX15的表达量最高;GuWOX在盐、无磷和GA_(3)处理后不同时间段都有表达;干旱和ABA处理GuWOX15的表达模式相近,且在处理12 h时均上调表达。(3)成功克隆得到GuWOX1、GuWOX5、GuWOX6、GuWOX12基因,其长度分别为557 bp、707 bp、716 bp和578 bp,分别编码184、237、237和191个氨基酸。该研究结果表明,GuWOX基因参与甘草发育、对逆境胁迫的响应以及植物激素调节,为进一步分析GuWOX基因功能奠定了基础。     

大别山五针松种内和种间竞争强度

通过对安徽省岳西县大别山五针松群落内的53株对象木及2079株竞争木的调查,运用Hegyi单木竞争模型分析了大别山五针松的种内和种间竞争强度。结果表明,大别山五针松的种内和种间竞争强度分别为17.11%和82.89%,说明竞争主要来自种间。大别山五针松的伴生种较多,种内与主要伴生种间的竞争关系为短柄枹大别山五针松种内黄山松满山红茅栗金缕梅紫茎四照花灯台树鹅耳枥。竞争强度随对象木胸径的增大而减小,当对象木的胸径小于25cm时,所受到的竞争强度较大;当胸径在25cm以上时,竞争强度变化很小,二者符合幂函数关系(CI=AD-B),所得的预测模型能很好的预测大别山五针松种内和种间竞争强度。     

甘草Pht1基因家族鉴定与表达分析

Pht1家族磷酸盐(Pi)转运体介导植物中磷(P)的吸收和再动员。为探讨甘草Pht1基因的结构及表达模式,该研究利用生物信息学方法对甘草Pht1(GuPht1)基因家族进行分析,结合转录组数据和实时荧光定量(qRT-PCR)分析GuPht1在非生物胁迫下的表达,并采用RT-PCR克隆4个GuPht1基因。结果显示：(1)甘草中有8个Pht1家族成员(GuPht1;1—GuPht1;8),都位于细胞膜上,且具有12个跨膜结构,属于MFS超家族,氨基酸长度介于521～570 aa之间,含有Pht1保守的特征序列GGDYPLSATIMSE。(2)系统进化分析显示,甘草GuPht1基因家族成员与豆科植物亲缘关系较近;启动子区含有与磷饥饿有关的W-box、G-box、PHO-like和P1BS元件;甘草GuPht1基因家族在Scaffold定位分布均匀,三级结构均为单体。(3)转录组数据分析显示,GuPht1响应干旱、盐、激素等胁迫,且表达有组织特异性。qRT-PCR结果表明,低磷胁迫下GuPht1基因有明显的时空表达差异性,GuPht1;1/1;6/1;8在根中表达明显上调,GuPht1;5/...     

Do past experience and competitive ability influence foraging strategies of parasitoids under interspecific competition?

Abstract 1. In solitary parasitoids, several species can exploit the same host patch and competition could potentially be a strong selective agent as only one individual can emerge from a host. In cereal crops, Aphidius rhopalosiphi and A. ervi share the grain aphid Sitobion avenae as host. 2. The present work studied foraging strategies of both species on patches already exploited by the other species. The study analysed larval competition in multi‐parasitised hosts and compared the foraging behaviour of females with and without previous experience. 3. It was found that A. ervi wins larval competition three times more often than A. rhopalosiphi. Both species spent less time on patches exploited by a heterospecific than on unexploited ones. When they foraged on heterospecifically exploited patches, experienced females induced less mortality in aphids than inexperienced ones. 4. Although A. rhopalosiphi is a specialist on cereal aphids and is the most abundant species due to its early appearance in the season, S. avenae is still a profitable host for A. ervi, because: (i) A. rhopalosiphi leaves patches partially exploited, (ii) A. ervi wins larval competition in three out of four multi‐parasitised hosts, and (iii) A. ervi is only slightly deterred by the cornicular secretions of the host and can thus easily parasitise hosts.     

施氮对空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)和莲子草(Alternanthera sessilis)种间关系的影响

自然界的氮素释放总是呈现出空间和时间上的异质性,但关于异质性氮释放对于入侵植物和本地植物种间关系影响的研究相对较少。将入侵植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)和同属本地植物莲子草(Alternanthera sessilis)分别进行单种种植(12株,无种间竞争)和混种种植(每种6株,有种间竞争),模拟大气氮湿沉降设置由两种不同施氮总量(15g N m~(-2)a~(-1)和30g N m~(-2)a~(-1))和两种不同施氮频率(每5天1次和每15天1次)交叉组成的4种施氮处理,并以不施氮为对照。施氮总量的增加显著促进了两种植物的生长,但对两种植物的种间竞争关系没有显著影响。施氮频率对两种植物的生长以及种间竞争关系都没有显著影响。两种植物在面对竞争时表现出不同的生物量分配策略,空心莲子草将更多的生物量分配到茎,而莲子草将更多的生物量分配到根。在全球变化的背景下,大气氮湿沉降可能会改变两种植物的种群结构和动态,但可能对这两种植物的种间关系影响较小。