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。     

田野菟丝子寄生对五种红树植物叶绿素荧光参数的影响

红树林由于受到入侵植物薇甘菊的危害发生大面积退化,而田野菟丝子寄生是防控薇甘菊的有效途径。为了探讨田野莬丝子寄生对红树植物的影响,该研究通过同质园控制试验,利用PAM-2100便携式调制叶绿素荧光仪,测定了三种真红树植物(老鼠簕、木榄、秋茄)和两种半红树植物(海芒果、银叶树)幼苗在田野菟丝子寄生及对照情况下的叶片叶绿素荧光参数。结果表明:田野菟丝子寄生对红树植物幼苗光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(F_v/F_m)没有显著影响;对更为敏感的红树植物幼苗PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)同样也没有显著影响;试验后期发现田野菟丝子对红树植物幼苗无法成功寄生。由此可见,田野菟丝子用于红树林薇甘菊的防治是安全的。     

日本菟丝子（Cuscuta japonica）寄生对加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)生理生态特性的影响

调查发现,野外有日本菟丝子(Cuscutajaponica)寄生于加拿大一枝黄花(Sotidago canadensis)植株的现象,被寄生的加拿大一枝黄花植株矮小,叶片枯黄,生长严重受阻.在实验控制条件下,观测了日本菟丝子寄生后加拿大一枝黄花生理生态特性的相关指标,并对寄主进行了解剖观察,探讨了应用日本菟丝子防除加拿大一枝黄花的可行性.结果表明:(1)日本菟丝子可以寄生于加拿大一枝黄花的茎及叶片,寄生根能够穿过加拿大一枝黄花表皮、皮层直至髓部,从寄主植株吸收水分和养分,使自身生物量得到增加,并严重影响了寄主的生长;(2)寄生50-60d后,被寄生植株最大光合速率只有对照的58.81%,而光合补偿点则为对照的153.39%;脯氨酸和丙二醛含量分别为对照的2.88和1.29倍,可溶性蛋白、可溶性总糖含量则分别下降了43.45%、44.47%;(3)金华地区,自然条件下生长的加拿大一枝黄花一般在9月中旬现蕾,10月中旬进入盛花期,而被寄生植株直到10月下旬才开始现蕾,花序长度不到正常植株的10%,当菟丝子生物量(干重)超过加拿大一枝黄花植株的13.14%时该植株不能开花结实.从实验结果看,日本菟丝子寄生可以严重影响加拿大一枝黄花的营养生长和开花结实.因此,利用日本菟丝子有望成为防治加拿大一枝黄花危害的一种辅助手段.     

不同程度南方菟丝子寄生对入侵植物三叶鬼针草生长的影响

生物入侵严重影响了生态系统的结构和功能。菟丝子属植物可以有效地抑制入侵植物的生长,恢复本地群落,是一种有效的生物防治剂。本文以本地寄生植物南方菟丝子（Cuscuta australis）和三叶鬼针草（Bidens pilosa L.）为研究对象,采用不同数量的南方菟丝子茎段（长度15cm）寄生入侵植物三叶鬼针草来形成不同的寄生程度（寄生I、II、III分别由1、2、3段南方菟丝子茎段寄生）,分析不同程度的寄生对寄主三叶鬼针草补生长的影响,并探讨寄生植物对寄主补偿生长的诱导。南方菟丝子寄生34d之后,三种程度的寄生均可显著抑制三叶鬼针草生长。寄生III处理组的南方菟丝子生物量显著大于寄生I和寄生Ⅱ处理组。不同寄生强度对三叶鬼针草生长的影响具有一定的差异。寄生II和寄生III的三叶鬼针草叶生物量、茎生物量、地上生物量、地下生物量、总生物量、株高与冠幅均显著低于寄生I,但相互之间不存在显著性差异;寄生II的三叶鬼针草的叶面积、根长和根体积均显著低于寄生I,寄生III的叶面积和根长高于寄生II,但与寄生I及寄生II之间不存显著性差异,寄生III的根体积显著高于寄生II,但与寄生I之间不存在显著性关异。与对照相比,不同程度寄生下三叶鬼针草的NAR和RGR极显著降低。寄生II的三叶鬼针草的RGR显著低于寄生I,寄生III的三叶鬼针草的RGR高于寄生II,但与寄生I及寄生II之间均不存在显著性差异。寄生II与寄生III的三叶鬼针草的NAR显著低于寄生I组,但相互之间不存在显著性差异。除寄生I处理组外,寄生II与寄生III处理导致三叶鬼针草与南方菟丝子的累积生物量均显著低于对照。寄生II处理组的累积生物量要低于寄生I处理组,寄生III处理组的累积生物量要高于寄生II处理组,但显著低于对照组,表明寄生III处理组的三叶鬼针草产生了低补偿生长。由于南方菟丝子寄生显著抑制入侵植物的生物量,因此南方菟丝子仍具有防治入侵植物的潜力。     

菟丝子及其生物学特性的观察方法

菟丝子属旋花科,菟丝子属(Cuscuta)。是高等植物中的寄生植物,寄生在农作物(大豆,马铃薯等)和树木(柳、鼠李、山里红等)上,严重的损害寄主植物的生长发育。因此,菟丝子是某些农作物及树木的大敌。菟丝子也可作为研究植物寄生根的构造和非绿色植物的异养生活方式等的良好实验观察材料。本文就对大菟丝子(或称金灯藤C.japonica)和菟丝子(或称金线藤C.chinensis)图1两种菟丝子的植物学特性及其实验观察方法作一简单介绍。     

日本菟丝子及其寄生前后寄主的光合特征

对日本菟丝子与寄主的光合生理特征研究结果表明:日本菟丝子光合色素含量与寄主光合色素含量呈负相关.被日本菟丝子寄生后,易寄寄主寄生叶和相邻叶的光合色素含量增加,而非易寄寄主寄生叶和相邻叶的光合色素含量下降;非易寄寄主和易寄寄主的寄生叶和相邻叶净光合速率下降的幅度大小与寄主受日本菟丝子易寄程度的强弱顺序一致,前者净光合速率下降主要是由气孔调节引起的,而后者则是多因素共同调节的结果.在光照条件下,与非易寄寄主相比,日本菟丝子从易寄寄主上脱离后的光合色素含量随光照时间的延长而增加,其干质量则下降减缓;黑暗条件下,日本菟丝子从不同寄主脱离后的光合色素含量与干质量下降速率的差异不显著.     

空心莲子草响应南方菟丝子寄生的生长-防御权衡

为探讨全寄生植物南方菟丝子(Cuscuta australis)防治入侵植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)的可行性,以二者野外天然生长的种群为研究对象,分析南方菟丝子寄生对空心莲子草生长及防御的影响,阐明空心莲子草在受到寄生胁迫时如何权衡自身生长与防御的关系,进而发展出一套应对南方菟丝子寄生的生长-防御策略。结果显示:(1)南方菟丝子寄生显著改变空心莲子草茎的形态,茎直径和平均节间长均增加,茎直径变化极显著(P0.01);(2)南方菟丝子寄生显著减少空心莲子草叶片数,但同时显著增加后者茎的分枝数,而茎上的节是潜在的无性繁殖体,故有利于空心莲子草的克隆繁殖;此外,南方菟丝子寄生显著降低了空心莲子草的根、茎、叶生物量和总生物量,抑制空心莲子草的生长;(3)南方菟丝子寄生显著增加空心莲子草茎的单宁、总酚、三萜皂苷含量,增强其防御能力;(4)南方菟丝子寄生的空心莲子草的生物量与茎部木质素、三萜皂苷、单宁和总酚含量均呈现显著负相关性(P0.01),对照组则不存在相关性;且寄生组较对照组相比,生物量的相对百分比显著低于对照组(P0.01),而用于防御的次生代谢产物总含量的相对百分比显著高于对照组(P0.01)。以上结果表明,受到南方菟丝子寄生胁迫后,空心莲子草改变自身的生长-防御策略,减少营养生长投入而将更多的资源投向克隆繁殖,同时增强对"防御"物质的投入,增强其防御能力,以利于后代生存和繁衍。     

日本菟丝子寄生菌致病力的专化性研究

日本菟丝子(Cuscuta japonica)吸取不同寄主植物的营养,经过营养代谢其机体内的过氧化物酶同工酶的活性或酶带数发生变化,从而改变了它对胶孢炭疽菌菟丝子专化型[Col-letotrichum gloeosporioides(Penz.)Sacc.f.sp.Cuscutael]同一菌株的抗性,以此为依据,采用寄生在不同植物上的日本菟丝子做为鉴定寄主,可以鉴别出胶孢炭疽菌菟丝子专化型中不同菌株的致病力差异。 初步认为:龙眼、桂花、柚子和冬青上的紫色菟丝子及泡桐、桂花和冬青上的黄色菟丝子可以作为鉴定寄主。     

日本菟丝子的生物防治研究初报危害性及寄生真菌的筛选

危害林木的菟丝子在广西主要是日本菟丝子(Cuscuta aponica Choisy),其危不仅表现在它寄生的普遍性和严重性。还表现在它寄生的持久性。其中以龙眼、柚子、桂花、台湾相思等被害严重。 在菟丝子寄生真菌的筛选中发现(1)对日本菟丝子有较强致病力的菌株是刺盘孢菌(Colletotrichum spp)。(2)这些菌株中的绝大多数对同种寄主上含不同色素的同种菟丝子有不同的致病力,仅有少数表现相近似的,但它们的致病力相对较弱。(3)对大多数菌株来说,同一菌株对来源于不同寄主上的同种色泽的同种菟丝子有不同的致病力。     

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。     

南方菟丝子对加拿大一枝黄花的寄生控制效应

以安全性较高的本土植物南方菟丝子和重要的外来入侵植物加拿大一枝黄花为材料,于温室中采用盆栽试验在湿润和半湿润条件下用南方菟丝子寄生不同生长阶段(幼苗阶段、过渡阶段和成株阶段)的加拿大一枝黄花植株,考察加拿大一枝黄花植株被寄生后的营养生长、光合生理、逆境生理等指标,探索适宜南方菟丝子寄生加拿大一枝黄花的最佳条件阈值。结果显示:(1)寄生处理与对照之间,加拿大一枝黄花株高、基径、生物量、叶绿素含量、光合速率、可溶性糖、丙二醛、脯氨酸等指标差异均显著;(2)幼苗组、过渡组被寄生加拿大一枝黄花的株高增量、基径增量、生物量、叶绿素含量、净光合速率均显著低于相应对照组,而其可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量均显著高于相应对照组;(3)在半湿润条件下,加拿大一枝黄花的株高、基径增量均小于湿润条件下植株,其净光合速率、叶绿素含量在幼苗组和过渡组均小于湿润条件下植株,而可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量在在幼苗组和过渡组均大于湿润条件下相应指标;(4)幼苗组、过渡组加拿大一枝黄花被寄生后无法正常开花结实,寄生幼苗组加拿大一枝黄花的南方菟丝子亦无法正常开花结实。研究表明,在湿润与半湿润地区,南方菟丝子可以寄生各生长阶段的加拿大一枝黄花,并对株高1.2 m以下的植株产生较强的寄生胁迫;寄生的最佳时间段为每年的4月到8月。     

南方菟丝子寄生对加拿大一枝黄花生长、繁殖及防御的影响

为了阐明南方菟丝子寄生对加拿大一枝黄花生长和繁殖的影响及机制,分析了南方菟丝子寄生对加拿大一枝黄花形态、生长与繁殖指标的影响,并分析了其生物量与加拿大一枝黄花次生代谢产物含量的相关性.结果表明： 南方菟丝子寄生显著降低加拿大一枝黄花株高、基径、主根长度和根直径,显著降低根、茎、叶和总生物量以及花序数、花序主轴长和花序分枝数;尤其是株高、花序数、茎生物量3个指标,被南方菟丝子寄生的植株仅为无寄生植株的1/2、1/5和1/8.南方菟丝子寄生强度对加拿大一枝黄花的株高、根长、茎生物量、总生物量等指标没有显著影响,但高强度寄生组的基径、根体积、叶生物量、根生物量、花序数、花序主轴长、花序分枝数等指标均显著低于低强度寄生组.南方菟丝子寄生显著增加加拿大一枝黄花根鞣质含量和茎黄酮含量.加拿大一枝黄花的生物量与根鞣质含量及茎黄酮含量存在显著负相关.这表明南方菟丝子寄生加拿大一枝黄花后, 除了减少其资源获取外,还可能通过改变资源分配方式等途径进一步抑制其生长.     

菟丝子的发生与防治

菟丝子俗称“黄缠”,是一种寄生性的恶性杂草,主要危害亚麻和大豆等作物,是国际植物检疫的重要对象之一。菟丝子无根,叶片退化成鳞片状,茎黄色,很细,呈藤丝状,并缠绕在寄主植物的茎上。花很小,丛生,白色至黄白色;果实为蒴果,扁球形,果内有种子２—４枚;种子很小,近圆形,褐色,表面粗糙。菟丝子广泛分布于全国各地,并给我国农业生产带来重大损失,据报道：仅在甘肃省的嘉峪关、武威、高台和永昌等地,菟丝子对亚麻的寄生率为１０—４０％,严重可达６０—７０％;大豆的寄生率也达３０％左右。当作物一旦被菟丝子寄生后,可…     

菟丝子致死薇甘菊

薇甘菊Mikaniamicrantha是入侵的害草,已经由珠江三角洲扩散到粤东、粤西沿海地区,以及部分山区.在薇甘菊的天敌调查中看到菟丝子寄生于薇甘菊,严重时可以把薇甘菊致死.我们在本所的实验园中栽种薇甘菊,并让其被菟丝子Cuscuta chinensis Lam.寄生,结果证实菟丝子在两个月左右,完全可以抑制薇甘菊的生长,最终把薇甘菊致死.这可能是以草治草的一种新途径.但是菟丝子也是我国农作物的一种重要杂草,如何利用菟丝子控制薇甘菊的为害,而又不使菟丝子对薇甘菊的伴生植物和其它农作物造成为害,是下一步要解决的问题.菟丝子致死薇甘菊的机理更需要深入研究.     

克隆整合是否有助于空心莲子草抵抗菟丝子的短期寄生?

关于克隆植物通过克隆整合抵御逆境能力影响的研究已有很多,但克隆整合是否能抵御植物寄生的研究还比较缺乏。本文利用匍匐茎克隆植物空心莲子草和1年生寄生植物菟丝子作为研究系统,检验假说"克隆整合有助于克隆植物抵抗寄生植物的寄生胁迫"。在实验中,相连分株分别经历了以下处理:M+-D-(分株对中母株被寄生,子株不被寄生),M--D+(母株不被寄生,子株被寄生),M+-D+(母株、子株均被寄生),M--D-(母株、子株均不被寄生)。研究发现,菟丝子寄生显著影响了空心莲子草的叶绿素相对含量、最大光量子产量等生理指标,以及叶片数、匍匐茎长度、分株数等生长指标,但不同处理间的生物量没有显著差异。本实验的结果没有支持实验假说。这样的结果可能是由于本实验时间较短所引起的,表明克隆整合适应性的表达不是无条件的。进一步实验应该既能够检验短期效应也能够检验长期效应。     

胶孢炭疽菌的菟丝子专化型

本文报道对寄生菟丝子的两个炭疽菌(Colletotrichum Corda)分离系(鲁保一号New-76)的鉴定结果。两分离系按其培养特性、分生孢子和附着孢的形态、大小及产孢细胞、分生孢子盘的特点,应属于胶孢炭疽菌[Colletotrichum gloeosporioides(Penz.)Sacc.],但在对寄主的选择性方面不同于该种的其他分离系,特别是对菟丝子(Cussuta chinensis)具有寄生专化性,故确定为胶孢炭疽菌菟丝子专化型[C.gloeosporioides(Penz.)Sacc.f.sp.cuseutae]。     

外源钙离子与南方菟丝子寄生对喜旱莲子草茎形态结构的影响

外源钙离子对植物响应外界环境胁迫具有重要作用.寄生植物对入侵植物具有显著的抑制作用.以入侵植物喜旱莲子草为研究对象,采用完全随机区组的实验设计分析不同钙离子浓度与南方菟丝子寄生对喜旱莲子草茎形态结构的影响,探讨外源钙离子在寄主植物响应寄生植物胁迫中的作用.研究结果表明南方菟丝子寄生可以显著改变喜旱莲子草茎的形态结构,如显著降低喜旱莲子草茎的总长、分枝数、分节数、茎直径和髓腔直径,显著增加茎的厚角厚度与皮层厚度.外源钙离子对喜旱莲子草茎总长、分枝数、分节数、茎直径、髓腔直径和维管束直径没有显著影响,但可增加喜旱莲子草茎的维管束数目,降低茎的节间长、厚角厚度与皮层厚度.外源钙离子与南方菟丝子寄生相互作用可以显著增加喜旱莲子草茎的厚角厚度与皮层厚度,表明南方菟丝子寄生与高浓度的钙离子对喜旱莲子草茎的厚角厚度和皮层厚度具有显著的拮抗的交互作用.这种交互作用可以提高寄主植物的防御能力,减少寄生植物对寄主植物的损伤.     

南方菟丝子质体超微结构、发育与功能的研究

本文研究了南方菟丝子（Cuscuta attstralis R.Br.)各个发育时期质体在茎中的分布,质体种类,超微结构及质体片层的长动态;用荧光分光光度法定性测定了各期的光合能力。结果表明：南方菟丝子体内含有叶绿素,具有叶绿体并能进行光合作用,是一种半寄生植物。叶绿体仅局限于韧皮薄壁细胞中,吸器发育过程中,叶绿体发育达到最完善,叶绿体片层系统的排列不同于一般种子植物而与一种半寄生植物槲寄生相似,菟丝子体内还存在一种“绿色造粉体”,分布于皮层细胞中,菟丝子在苗期光合自养能力和寄生能力均最强,此期是控制菟丝子危害的最适宜时期。     

旋花科植物雄性细胞的细胞质DNA存在状况及其系统学意义

用DAPI荧光染色方法检测了旋花科4属4种植物——空心菜Ipomoea aquatica Forsk. 、茑萝 Qua- moclit pennata (Desr．)Boj．、月光花 Calonyction aculeatum(L．)House和日本菟丝子Cuscuta japonica Choisy 中生殖细胞和精细胞中细胞质DNA存在的状况。证明除日本菟丝子外,其余3种植物的雄性细胞中都 存在细胞质DNA。此外,在我们曾研究过的5种旋花科种植物的生殖细胞和精细胞中亦显示含有细胞质 DNA,因而可认为这是旋花科较普遍的特性,日本菟丝子精细胞中缺少细胞质DNA,可作为—个新的胚胎学证据,支持此属从旋花科分出独立为菟丝子科。     

南方菟丝子质体超微结构、发育与功能的研究

本文研究了南方菟丝子（Cuscuta attstralis R.Br.)各个发育时期质体在茎中的分布,质体种类,超微结构及质体片层的长动态;用荧光分光光度法定性测定了各期的光合能力。结果表明：南方菟丝子体内含有叶绿素,具有叶绿体并能进行光合作用,是一种半寄生植物。叶绿体仅局限于韧皮薄壁细胞中,吸器发育过程中,叶绿体发育达到最完善,叶绿体片层系统的排列不同于一般种子植物而与一种半寄生植物槲寄生相似,菟丝子体内还存在一种“绿色造粉体”,分布于皮层细胞中,菟丝子在苗期光合自养能力和寄生能力均最强,此期是控制菟丝子危害的最适宜时期。