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。     

不同生境下空心莲子草响应模拟昆虫采食的生长和化学防御策略

外来植物往往可以入侵多种生境并受到多种昆虫的采食,而不同生境条件将可能会影响这些入侵植物对昆虫采食的防御策略。以入侵我国的克隆植物——空心莲子草为研究对象,分别选择生长在水生生境、水陆两栖生境和陆生生境中的无性个体(分株),通过50%去叶处理模拟昆虫采食,分析不同生境下空心莲子草对模拟昆虫采食处理的生长及化学防御响应的差异。模拟昆虫采食处理显著抑制了陆生生境、水陆两栖生境以及水生生境下空心莲子草的根、茎、叶和总生物量,但对3种生境下空心莲子草的生物量分配(根冠比、根生物量分配、茎生物量分配和叶生物量分配)均无显著影响。陆生生境下空心莲子草根、茎和总生物量显著高于水陆两栖生境和水生生境,根冠比显著低于水陆两栖生境和水生生境。模拟昆虫采食处理显著降低了空心莲子草的木质素含量,而对单宁和总酚含量影响不显著。生境对木质素含量无显著影响,但陆生生境下空心莲子草单宁含量显著高于水陆两栖生境和水生生境,且总酚含量显著高于水陆两栖生境,表明陆生生境中空心莲子草具有更强的防御能力。空心莲子草木质素含量与总生物量无显著相关性,但在模拟采食情况下,其总酚含量与总生物量呈显著负相关,而无论模拟昆虫采食处理存在与否,空心莲子草单宁含量与总生物量均呈显著正相关。因此,空心莲子草存在昆虫介导的生长和化学防御之间的权衡,在昆虫采食的情况下可通过减少生长来增加对化学防御物质的投入,但生境对空心莲子草这种生长-防御权衡的影响十分有限。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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.     

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.     

Flooding effects on rapid responses of the invasive plant Alternanthera philoxeroides to defoliation

In experiments under controlled growth conditions it was examined how flooding affected the responses of the invasive plant Alternanthera philoxeroides to defoliation. In drained and flooded conditions, plants were subjected to five defoliation levels: 0, 10, 50, 90% removal of leaf tissue and apex removal (90% leaf tissue plus apical bud removal). Plants were harvested weekly for five weeks. In drained conditions, plant biomasses including total biomass, shoot biomass and root biomass after 50% defoliation rapidly recovered to the control plant level. They were significantly lower for the 90% defoliation and apex removal treatments compared to control plants throughout the experiment. In flooded conditions, total biomass and shoot biomass after 50% defoliation, 90% defoliation, and apex removal treatments could return to control plant levels before the end of the experiment. In 90% defoliation and apex removal treatments root to shoot biomass ratios of both drained and flooded plants were initially much higher than in control plants, but the difference disappeared rapidly. The final biomasses decreased with increased defoliation intensity in drained conditions, but no significant difference was generally found in any of the defoliation treatments in flooded conditions. The rapid re-growth of A. philoxeroides plants after defoliation may partly be responsible for its invasion success. However, defoliation capable of removing 90% of the leaf tissue may be desirable in restricting the growth of this invasive species in drained conditions.     

基质养分对寄生植物南方菟丝子生长的影响

群落中各营养级的相互作用在群落结构形成中起了重要作用.以南方菟丝子(Cuscuta australis R.Br.)和三叶鬼针草(Biden pilosa L.)为研究对象,采用完全随机区组实验设计方法,测定并分析基质养分(不施肥与施肥)对寄生植物生长的影响,探讨寄生植物生物量与寄主生长特性、生物量和光源捕获能力的相关性.结果表明,施肥显著增加寄生植物南方菟丝子的吸器数量、缠绕圈数、相对盖度、营养器官生物量、生殖器官生物量和总生物量,但对生殖器官的生物量比无显著影响.施肥显著增加寄主植物的根、茎、叶生物量和总生物量、叶生物量比、比叶面积和叶绿素含量,但显著降低根冠比与根生物量比.南方菟丝子生物量与三叶鬼针草生物量、叶生物量比、比叶面积以及相对叶绿素含量之间均存在显著正相关,与根生物量比和根冠比存在显著负相关.研究结果表明施肥可以提高寄主植物的光资源捕获能力,将更多地生物量分配至叶等光合机构上,从而促进寄主植物(生产者)的生长,并间接促进寄生植物(初级消费者)的生长.     

喜旱莲子草在增温背景下的密度制约与生长权衡

研究植株个体与种群数量的关系对探究植物的适应策略、理解植物入侵机理有重要意义。但多数研究着眼于常温处理下植株响应密度变化的生长权衡,对增温处理下植株的密度制约调节机理和常温与增温处理下响应密度变化的调节规律是否发生变化认识不足。以喜旱莲子草（Alternanthera philoxeroides）为研究对象,采用密度（1、5、9株/盆,37、186、335株/m²）和温度（常温、增温）双因素实验设计,探究了全球变暖背景下,密度制约与喜旱莲子草的关系、地上与地下部分的密度制约调节规律。结果表明：（1）地上构件特征与温度呈显著正相关关系（P<0.05）,地上构件特征和比叶面积表现出明显密度依赖性（P<0.05）。温度与种群密度及其交互作用对地下指标无显著影响（P>0.05）。（2）无论增温与否,随密度压力增加,根生物量分配比率增大,各构件平均生物量、茎生物量分配比率降低。叶生物量分配比率在各密度下维持恒定。（3）用生物量-密度异速指数γ衡量种群密度调控强弱。常温处理下,γ_leaf（-1.685） < γ_above-ground（-1.612） < γ_stem（-1.605） < γ _individual（-1.558） < γ_root（-1.524）,受密度制约调控强度的大小依次为：叶>地上>茎>个体>根。增温处理下,γ_stem（-2.075） < γ_above-ground（-2.038） < γ_individual（-1.982） < γ_leaf（-1.933） < γ_root（-1.800）,受密度制约调控强度的大小依次为：茎 > 地上 > 个体 > 叶 > 根。喜旱莲子草种群地上构件受密度的调节作用强于地下构件。由此可见,无论增温与否,喜旱莲子草种群地下资源的竞争能力随密度增加而增强,地上资源竞争能力随密度增加而减弱,喜旱莲子草地上部分调节强于地下部分,常温处理下,叶受密度制约作用更强,增温处理下,茎受密度制约最强。根受密度制约最弱。地上资源的竞争占主导地位。     

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。     

完全水淹环境中光照和溶氧对喜旱莲子草表型可塑性的影响

光照和溶氧是水环境和陆地环境间差异显著的两个环境因子,对水淹植物的生长和存活具有重要的意义。以三峡库区常见外来入侵植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)为研究对象,考察了水体中的光照(L)和溶氧(DO)对完全水淹环境中喜旱莲子草的形态特征和生物量分配等表型可塑性的影响。实验设置水淹和非水淹对照两组处理,对水淹组的光照和溶氧两个环境因子再分别设置有(+)、无(-)以及高(+)、低(-)两种水平,共计4个处理。实验结果表明:(1)水淹可促进喜旱莲子草主茎和叶片发生可塑性反应,引发伸长生长。水淹后,其细长的主茎以及长而薄的直立叶更有利于植株早日出露水面。(2)完全水淹条件下,喜旱莲子草主茎和叶片的表型可塑性受光照和溶氧的复合影响,其中主茎的伸长生长主要受溶氧的影响,而叶片的形态变化则主要受光照影响。高溶氧处理下喜旱莲子草的主茎伸长生长显著(P0.05)。在相同光照条件下,高溶氧处理下喜旱莲子草的主茎长、节间数、节间长以及主茎长/主茎直径均明显高于低溶氧处理。不论有光还是无光,高溶氧处理下喜旱莲子草主茎长以及节间数的平均增长率均处于最高水平,分别为61.8%、34.2%。喜旱莲子草叶片的形态变化在有光处理下表现得尤为显著,其平均叶片长宽比、比叶面积以及叶倾角分别较水淹前增加了39.65%、28.3%、45.9°。(3)光照和溶氧对于喜旱莲子草不定根和分枝的发生及发展存在影响差异。有光条件下可促进植株抽枝,而高溶氧处理时更有利于植株生根。这些形态变化有助于喜旱莲子草扩大株型占据有利生境,进一步提高植株的水下存活能力。     

芦苇、香蒲和藨草3种挺水植物的养分吸收动力学

采用常规耗竭法研究了浅水富营养化湖泊———乌梁素海湖滨植被带3种挺水植物芦苇、香蒲和藨草对H2PO-4、NH+4、NO-3的吸收动力学特征及差异。结果表明:3种挺水植物吸收H2PO-4时,藨草的吸收速率显著大于芦苇和香蒲,但三者对低浓度H2PO-4的适应能力均无显著差异;藨草对NH+4和NO-3的吸收速率均显著大于芦苇和香蒲,且在低浓度NO-3环境下仍能吸收该离子,但对低浓度NH+4环境的适应能力较差;与藨草相比,香蒲对NH+4的亲和力最强,吸收低浓度NH+4的效果最好。3种植物对NH+4的吸收能力均大于NO-3。挺水植物的养分吸收特征具有物种特异性并受根系结构的影响。利用植物的养分吸收特征,在富营养化湖泊生态修复中适宜用藨草治理含高浓度H2PO-4,NH+4和NO-3的水体,修复到一定程度后再种植香蒲来维持水质。