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。     

NaCl处理对空心莲子草营养器官解剖结构的影响

利用光学显微技术,对不同浓度NaCl处理后的空心莲子草的营养器官进行形态解剖学研究。结果表明:不同浓度的NaCl处理下生长的空心莲子草解剖结构与对照相比发生了显著变化,这些变化表现为:随着盐浓度的逐渐增加,叶片面积变小而厚度增加;茎的横向生长受抑制;角质膜进一步增厚;营养器官的通气组织进一步发达,根、茎、叶中的胞间隙或孔隙紧密相连,使植物体上下贯通进行气体交换;根中的木栓细胞层数增加。     

空心莲子草地下茎克隆繁殖特征

空心莲子草是一种原产于南美洲的苋科多年生草本植物,目前在许多地方已经成为一种危害十分严重的外来入侵植物。通过地下茎等营养器官进行无性繁殖是其主要繁殖方式。本文以空心莲子草的地下茎为实验材料,对其克隆繁殖特征进行了研究。研究结果表明:(1)地下茎的节是克隆繁殖的必要条件,节的有无决定克隆繁殖是否发生;(2)地下茎可以通过控制单位节上的出芽率来调节其克隆生长过程,从而使克隆繁殖结果更有利于整个种群的生长;(3)地下茎的粗细程度对其克隆繁殖也有显著影响。空心莲子草地下茎的单位节数与其单位节出芽率、无性系小株的高度和地上部分的节数之间存在密切联系。     

空心莲子草K~+吸收的动力学研究

溶液培养120～180天的空心莲子草的最大吸K_+速率为1.8～2.1μmol·g~(-1) FW·h~(-1);K_m值8.0～14.0μM,比一般农作物的都小;开始在体内累积K~+的外液K~+浓度小于0.2μM。空心莲子草在自然土壤和水体环境中能较快地富集钾素。 NH_4~+浓度100μM以上对K~+吸收有显著抑制作用,和对照相比抑制达50％以上,而Na~+则需大于500μM时才对K~+吸收有显著影响。     

空心莲子草雄蕊和雌化雄蕊发育的比较研究

采用形态解剖和石蜡切片法,对空心莲子草雄蕊和雌化雄蕊的形态和结构的发育过程进行了观察.结果显示:(1)在形态上,空心莲子草两性花雄蕊由聚药雄蕊和无药雄蕊构成,二者相间而生成一轮;而空心莲子草雌化雄蕊花的雌化雄蕊由雌化雄蕊和无药雄蕊构成,雌化雄蕊的外形如雌蕊状,其外轮为无药雄蕊,二者前后对应而生,成二轮;(2)在结构上,...     

福寿螺取食对空心莲子草生长和繁殖的影响

福寿螺(Pomacea canaliculata)和空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)是我国南方淡水生态系统中常见的两种入侵生物, 空心莲子草是福寿螺的植物性食物之一。以福寿螺和空心莲子草为研究对象, 研究了不同福寿螺取食强度对空心莲子草生长和繁殖的影响, 探讨了两者之间的相互关系。结果表明: 与对照相比, 福寿螺取食抑制了空心莲子草的生物量积累, 但不同取食强度的影响存在差异。在每盆1、3 只取食强度下, 空心莲子草鲜重先下降然后上升, 而在每盆5、7 只取食强度下, 其鲜重一直保持下降的趋势。与处理前相比, 福寿螺取食下空心莲子草的节数和分枝数均增加(每盆7 只除外), 而叶片数一直保持下降的趋势。每盆7 只福寿螺的取食强度下, 空心莲子草的花数显著高于对照(P<0.05), 为对照的10.5 倍(处理20 天时)。可见, 福寿螺取食在一定程度上抑制了空心莲子草的生长, 但空心莲子草对不同的取食强度产生不同的生长响应。低取食强度可能促进了空心莲子草的营养生长, 高取食强度抑制了空心莲子草的营养生长, 却促进了其有性繁殖。同时, 福寿螺对空心莲子草叶片的取食偏好性优于其茎秆。     

莲子草假隔链格孢SF 193固体发酵培养基的筛选及其对空心莲子草的控制效果

【背景】空心莲子草是一种源于南美洲且正在我国不断传播的外来入侵植物。莲子草假隔链格孢是空心莲子草的强致病菌,能引起空心莲子草茎叶发病,抑制空心莲子草生长。【方法】选择以麦麸、大米、玉米芯粉、玉米粉、稻秸秆粉为基料,棉籽壳、稻秕壳和大豆粉为辅料,按照一定质量比配制固体培养基,筛选适合莲子草假隔链格孢SF-193大量生产的有效组分;同时研究培养基含水量和6种金属离子对SF-193菌落生长的影响。【结果】在以大米和大豆粉质量比为3:1和5:1的培养基上SF-193菌落面积最大,其次为大米和棉籽壳质量比为5:1的培养基。在含水量为20%和30%的培养基上SF-193菌落面积显著大于其他培养基。Mg2+和Mn2+对SF-193菌落生长影响较小,Zn2+对SF-193菌落生长具有显著的抑制作用,而SF-193菌落在含Cu2+和Fe3+的培养基上不能生长。田间控草试验表明,固体发酵生产的菌粉对空心莲子草的致病性显著高于液体菌,用量为50g.m-2时,10d后空心莲子草的病情指数达86.1。【结论与意义】利用固体培养基发酵生产的莲子草假隔链格孢对空心莲子草的防除效果显著优于液体发酵。因此,莲子草假隔链格孢SF-193固体发酵菌粉可能在生物防治空心莲子草方面具有重要作用。     

陆生生境中喜旱莲子草的生长模式

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)原产南美洲, 后被引入到北美洲、大洋洲、东南亚和中国等地, 成为一个世界性的外来入侵种。对喜旱莲子草陆生种群的有效控制一直是一个难题。本文中通过种植实验建立了陆生生境中喜旱莲子草主枝长、生物量、叶面积和斑块面积等的生长模型。结果表明: (1)喜旱莲子草的主枝长、生物量、叶面积和斑块面积等均表现为指数式生长, 其日增长率(%)分别为4.28、11.27、11.59和8.67。(2)喜旱莲子草的地上重(x)－地下根茎重(y)的异速生长指数b约为3/4(01), 即总重和叶面积相对于主枝长呈二次幂增长, 由此可进一步推出总重和叶面积与斑块面积成正比; 生物量－叶面积的异速生长指数b约为1, 为等速生长(b＝1), 即单位生物量所支持的叶面积不随植株大小的变化而变化(冠层恒定性)。其叶面积比为88.24 cm²/g, 比叶面积为287.97 cm²/g。通过本研究期望对喜旱莲子草陆生局域斑块的生长进行预测, 同时为进一步建立其控制模型提供基础数据, 为制定经济有效的控制对策提供科学依据。     

喜旱莲子草茎叶解剖结构从原产地到入侵地的变异式样

长期以来人们一直认为,外来种入侵及其危害是由于一个物种从原产地到入侵地其环境因子改变(如天敌压力的减弱等)而导致的。近年来,越来越多的研究者开始认识到,生物入侵过程实际上是一个现代人类活动影响下的物种的快速进化过程,生物入侵的进化遗传学已成为入侵生物学研究中最活跃的分支之一。作者比较了来自原产地(阿根廷)和入侵地(中国和美国)的喜旱莲子草(Alternantheraphiloxeroides)的11个种群在茎、叶解剖结构方面的变异式样,发现所研究的19个性状在原产地(阿根廷)和入侵地(中国和美国)的变异情况明显不同:在原产地种群中,共有9个性状指标存在显著差异,遗传率在49–89%之间,这9个性状是气孔密度、气孔指数、茎直径、髓腔直径、维管柱直径、皮层厚度、维管柱面积比、髓腔面积比和叶形指数;而在入侵地种群间,19个性状指标均无明显差异。这表明喜旱莲子草从原产地到入侵地其遗传多样性降低;入侵地喜旱莲子草种群间的形态变异主要为表型可塑性。根据19个形态指标对喜旱莲子草11个种群进行主成分分析和聚类,结果显示:所有入侵地种群和原产地的Ar1种群(SantaFé,59°49′W,29°16′S)聚为一类,原产地的Ar4(Tandil,59°03′W,37°11′S)单独聚为一类,原产地的其他4个种群聚为一类。表明Ar1种群可能与入侵中国的喜旱莲子草在基因型上更为接近。这一结果为进一步揭示喜旱莲子草入侵机理(如杂交适应性)和在原产地寻求对应天敌的生物防治工作提供了基础数据。     

Invasion by alligator weed,Alternanthera philoxeroides,is associated with decreased species diversity across the latitudinal gradient in China

Aims Invasive species occurrence and their effects on biodiversity may vary along latitudes. We examined the occurrence (species cover) and relative dominance (importance value) of invasive alligator weed, Alternanthera philoxeroides, in its terrestrial habitat in China through a large-scale latitudinal field investigation.Methods We established 59 plots along the latitudinal transect from 21°N to 37°N. We recorded species name, abundance, height and individual species coverage of plants in every quadrat. We then measured α-species diversity variations associated with the A. philoxeroides community across the latitudinal range. We also analyzed the effect of latitude on plant species' distributions in this community by using canonical correspondence analysis (CCA).Important findings We found that species cover and importance value of A. philoxeroides increased in areas <35°N, but decreased at higher latitudes. Lower latitudes supported greater species diversity than higher latitudes. Small-scale invasion of A. philoxeroides was associated with higher species diversity, but community diversity was lower when A. philoxeroides species cover exceeded 36%. Community plant species changed from mesophyte to hygrophyte gradually from low to high latitude. Our research suggests that latitude had significant influences on community diversity which interacted with the biotic resistance of a community and impact of invasion. Consequently, A. philoxeroides may become more invasive and have greater negative impacts on community species diversity in higher latitudes as global climate changes.     

9种植物水浸提液对空心莲子草的化感作用

【背景】空心莲子草是难以防除的恶性入侵杂草,因此,探索高效无毒的化感防治方法具有重要意义。【方法】利用水浸提法研究了博落回、苦瓜、樟树、柳杉、凤尾蕨、柑橘、夹竹桃、洋葱及大蒜9种植物不同器官对空心莲子草的化感作用。【结果】与对照相比,博落回叶、苦瓜果肉与种子、凤尾蕨、樟树叶和柳杉叶的水浸提液对空心莲子草具有较强的化感作用,主要表现为空心莲子草叶片数和茎节数减少,株高与生物量的增长受到抑制。【结论与意义】不同植物水浸提液对空心莲子草的化感作用有所差异。本研究为利用植物的化感作用控制空心莲子草提供了依据。     

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.     

喜旱莲子草和接骨草竞争对模拟增温的响应北大核心CSCD

研究外来入侵植物与本地植物种竞争对气候变暖的响应,对于预测未来气候变化背景下入侵植物的入侵趋势、理解其入侵机制以及筛选生态替代种具有重要的意义。以入侵我国的外来植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和本地植物种接骨草(Sambucus chinensis)为材料,通过两种植物单栽、纯栽和混栽,采用红外辐射加热器模拟增温,研究了两种植物竞争对模拟增温的响应。结果表明:(1)在模拟增温期间(2013年5–12月),增温组空气平均温度比不增温组提高了0.47℃,相对湿度降低了1.87%;(2)混栽的喜旱莲子草除根冠比与单栽无显著差异外,其余各生物量和根系形态指标均显著低于单栽喜旱莲子草;无竞争、种间竞争和种内竞争三种竞争间,接骨草除根冠比、细根与总根生物量比、比根长和比根表面积无显著差异外,其余指标均呈现无竞争>种间竞争>种内竞争的趋势;(3)无竞争、种间竞争和种内竞争三种条件下,喜旱莲子草各指标在增温和不增温处理间差异均不显著,而接骨草总生物量和根生物量在无竞争和种间竞争条件下增温处理均显著低于不增温处理,在种内竞争条件下则相反;(4)增温使接骨草的相对拥挤系数降低,接骨草对温度升高反应敏感,而喜旱莲子草则表现出一定的适应性。由此推测,在中度遮阴陆生生境中,接骨草有望成为喜旱莲子草生物替代控制的材料。     

不同水陆环境中喜旱莲子草甲基化调控因子表达水平和差异表达基因启动子区甲基化状态分析

DNA甲基化是一种重要的表观遗传调控方式,参与对植物生长发育的调控,并在植物逆境胁迫响应中发挥作用。DNA甲基化的建立和维持是胞嘧啶甲基转移酶、染色质重塑酶、组蛋白修饰因子和去甲基化因子等协同作用的结果,环境胁迫能诱导植物体内DNA甲基化状态改变,进而改变基因表达水平和式样,影响植物的适应性。喜旱莲子草是一种恶性入侵植物,种内遗传多样性很低,主要依靠极强的表型可塑性侵占不同水陆生境。对克隆繁殖的喜旱莲子草个体进行不同时间的淹水处理,并用定量PCR方法检测16个DNA甲基化调控基因在不同处理条件下的表达水平和变化趋势,发现其中13个基因在不同处理时间点的表达水平有明显变化,且在淹水植株中多数基因在处理前期被强烈诱导上调表达。运用亚硫酸氢钠测序技术对两个在不同水陆条件下明显差异表达基因(Contig942和Contig23336)的上游启动子区甲基化动态进行分析,发现启动子区多个胞嘧啶位点的甲基化修饰状态在不同水陆条件下及淹水处理的不同时期呈现快速且可逆的动态变化,可能影响这些基因在不同环境条件下的表达水平。本研究结果能帮助了解喜旱莲子草表型可塑性变异和适应性发生的分子机理。