菊科植物原生质体研究进展

介绍了目前菊科植物原生质体研究进展,重点对菊科植物原生质体分离、培养、影响原生质体再生的因素、原生质体再生植株的变异、原生质体的应用等方面的研究工作进行了总结,提出了存在的问题和今后的工作重点。     

植物入侵机制的主要假说

植物入侵是最严重的全球问题之一,严重破坏生态系统的结构和功能。随着植物入侵现象日益严峻,要控制和解决外来植物入侵问题,了解和掌握植物入侵机制尤为重要。本文概述了植物入侵的多种机制及不同机制间的协同作用,阐述了植物入侵过程中的化感作用、植物-土壤反馈机制、互惠共生关系,以及植物功能性状和表型可塑性对入侵过程的影响,并对多种机制协同与植物入侵轨迹的关系进行综合分析。根据分析结果将外来植物在侵入地的入侵时间轨迹分为引入、定植、建立和侵入4个阶段,把遇到的各种阻碍和促进因素融入其中,提出外来植物入侵曲线图,有助于未来对入侵植物及其影响的研究和管理。对现有的植物入侵研究方法进行分析,提出现阶段研究的不足以及未来的研究方向和目标。     

五种菊科植物种子萌发对温度的响应及其入侵性

以粤东地区4种菊科入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)、微甘菊(Mikania micrantha)、南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata)、藿香蓟(Ageratum conyzoides)和1种本土植物醴肠(Eclipta prostrata)为材料,研究了种子扩散时的萌发率以及种子经历低温(15℃、湿润)和常温(25℃和25/15℃、湿润)后的萌发响应特点。结果表明:种子扩散时,三叶鬼针草、醴肠、藿香蓟种子萌发率分别为100%、98%和62%~78%,微甘菊为44%~52%,南美蟛蜞菊为2%(25℃)和86%(25/15℃);5种菊科植物种子在15℃培养期间,平均萌发率由高至低依次是三叶鬼针草(82%~91%)、微甘菊(19%~26%)、醴肠(9%~12%)、南美蟛蜞菊(0~1%)、藿香蓟(0);在25℃和25/15℃下,藿香蓟种子萌发率为35%~49%,醴肠为58%~68%,南美蟛蜞菊为4%(25℃)和55%(25/15℃)。种子快速萌发、高萌发率,以及宽泛的萌发温度需求是1年生草本入侵种的主要入侵特性。     

菊科几种入侵和非入侵植物种子需光发芽特性差异

对入侵菊科植物(假苍耳、薇甘菊、紫茎泽兰、飞机草)以及非入侵菊科植物(扫帚梅、天人菊、金鸡菊、麦秆菊、翠菊、黑心菊)对比研究发现,入侵组种子往往是需光发芽,即有光条件下平均高出无光条件发芽率40%(P0.01),而非入侵组的需光发芽特性不明显,即有光和无光条件下种子发芽率差异不显著(P0.05)。以入侵植物假苍耳为例对其种子需光发芽的特性研究发现:红光有利于提高种子的萌发率(萌发率为62%),而蓝光起到相反的作用(萌发率37%);当以全光的25%照射种子时,最能够促进种子的萌发(萌发率59%),更高的光强抑制种子萌发(100%光强时,发芽率为21%)。适宜浓度水杨酸SA处理(0.01mmol/L)可以起到与光照类似的效果而促进种子萌发(提高30%发芽率),而PEG和低温处理对其不存在显著影响,说明这种需光发芽的机理可能与SA处理影响种子萌发存在一定的联系。研究证实了入侵和非入侵菊科植物之间确实存在需光发芽的差异,其生理生化差异及是否有利于入侵植物的快速入侵需深入研究。     

菊科入侵植物三叶鬼针草的繁殖特征及其与入侵性的关系

三叶鬼针草(Bidens pilosa)是一种危害严重的菊科入侵植物.通过实验观察和人工控制套袋等方法,对其花序开花动态、花粉胚珠比(P/O)、自交亲和性、花粉活力、访花昆虫和种子(瘦果)的萌发率等与繁殖相关的特征进行了研究,探讨了这些繁殖特征与入侵性的关系.三叶鬼针草在10-11月开花,单个花序的花期约为5-6天.每小花的花柱基部有圆筒状的蜜腺环绕.单个花序内可自交亲和,自交结实率和花粉活力均较高,其P/O值为1754.12士29.87.主要访花者为灰蝶科(Lycaenidae)、粉蝶科(Pjerjdae)和茧蜂科(Braconidae)昆虫.三叶鬼针草所具有的灵活交配机制是其入侵成功的重要因素.此外,三叶鬼针草结实量大、种子产生迅速且适于传播,以及种子萌发范围广和短期快速萌发等特性也增强了其入侵性.     

入侵植物马缨丹研究进展

马缨丹原产于热带美洲,现已扩散至世界热带和亚热带地区,并严重威胁入侵地本地植物的生长。马缨丹因具有观赏价值而被我国大量引进,但由于疏于管理,发展成为入侵杂草,对我国农业、畜牧业及生态环境造成严重危害。目前对马缨丹的入侵机制还没有全面系统的认识。本文从马缨丹的生物学特性、入侵机制、生态学效应、防治与应用等方面进行综述,总结其研究进展,以期为马缨丹的防治工作提供依据。研究结果显示:马缨丹成功入侵的关键因素源于其独特的生物学性征;对农林业造成的危害的原因主要为它的化感作用;马缨丹的防治方法主要包括物理、化学和生物防治;马缨丹在防虫除虫、污染修复、药用价值等方面有所应用。此外,分析当前研究中的不足后发现,今后应加强马缨丹在自然环境中的适应机制、应用潜力、防治方法等的研究。     

外来入侵植物对本地植物菌根真菌的影响及其机制

菌根真菌共生是植物吸收养分的一个重要策略。外来植物可以干扰本地植物与菌根真菌的共生关系从而抑制本地植物生长, 这是近年来被发现的一种重要入侵机制, 在研究中得到日益广泛的关注。该文从以下几个方面着重综述这种入侵机制: 1)外来植物对本地植物菌根真菌的影响, 包括菌根真菌侵染率、菌根内部结构、根外菌丝的量、菌根真菌的群落组成、非菌根真菌的影响及网络结构; 2)外来植物对本地植物菌根真菌上述影响的机制, 包括资源竞争、化感作用和土壤肥力等生态机制以及相关的分子机制; 3)上述两个方面随入侵时间的变化格局。尽管干扰本地植物菌根真菌是一种重要的入侵机制, 但相对其他的入侵机制(例如天敌逃逸、新武器假说等)来说, 这类机制的研究目前仍很匮乏。鉴于此, 该文提出了未来需要重点关注的几个方面: 1)全球变化背景下, 入侵植物对本地植物菌根真菌的影响如何变化; 2)包括这种菌根机制在内的多种入侵机制之间的关系; 3)深入探究入侵的这种菌根机制在大的时空尺度上的变化规律。     

菊科入侵植物三叶鬼针草的繁殖特征及其与入侵性的关系

三叶鬼针草(Bidens pilosa)是一种危害严重的菊科入侵植物。通过实验观察和人工控制套袋等方法, 对其花序开花动态、花粉胚珠比 (P/O)、自交亲和性、花粉活力、访花昆虫和种子 (瘦果)的萌发率等与繁殖相关的特征进行了研究, 探讨了这些繁殖特征与入侵性的关系。三叶鬼针草在10-11月开花, 单个花序的花期约为5-6天。每小花的花柱基部有圆筒状的蜜腺环绕。单个花序内可自交亲和, 自交结实率和花粉活力均较高, 其P/O值为1 7 54.1 2±29 .8 7。主要访花者为灰蝶科(Lycaenidae)、粉蝶科(Pieridae)和茧蜂科(Braconidae)昆虫。三叶鬼针草所具有的灵活交配机制是其入侵成功的重要因素。此外, 三叶鬼针草结实量大、种子产生迅速且适于传播, 以及种子萌发范围广和短期快速萌发等特性也增强了其入侵性。     

外来植物入侵的化感作用机制探讨

在最近的几十年,在全球范围内的外来植物入侵的频率达到了前所未有的水平,所以对其入侵机制的研究显得尤为重要。目前,已有几种假说从不同的侧面解释外来植物的成功入侵。本文在综述前人工作基础上,从化感作用的角度解释外来植物入侵,并给出解释模式。由于本土动植物对某些外来植物释放的化感物质比较敏感,外来植物可以利用它的“化学武器”与本土植物竞争,抵御植食性动物的取食和病源菌的感染,从而在与本土物种的相互干扰中占据优势,实现成功入侵。进一步从理论和应用的角度探讨了化感作用作为外来植物入侵的机制给我们的启示,并对今后这方面研究提出几点建议和看法。     

云南的外来入侵植物

综述云南外来入侵植物的现状、分布、入侵的主要途径和危害等。列出云南外来入侵植物75种的详细资料,详细论述其中危害较严重的紫茎泽兰、飞机草、凤眼莲、空心莲子草、马缨丹和肿柄菊等,并讨论应采取的防治对策。提出云南是我国生物多样性最丰富的地区,但也是外来入侵植物危害最严重的地区;虽然很多外来入侵植物都能在云南蔓延,但真正引起严重危害的却不多;恢复本地植被,减少对生态系统的干扰,建立外来入侵物种监测机制和风险评价体系将是防范外来入侵植物的有效途径。     

入侵植物替代控制中土著种选择机制的研究

生物入侵对入侵地生态系统的稳定性及社会经济造成严重危害,成为全球三大环境问题之一。为有效治理入侵植物,结合常采用的物理、化学和生物防治等方法,从防治机制方面分析土著种替代控制入侵植物的有效性。通常土著种替代控制入侵植物是由于土著植物向环境中分泌化感物质,使得土壤中的微生物、动物以及化学成分相互作用,从而改变了入侵植物的生存环境。同时,土著植物利用自身的优势条件与入侵植物进行养分和光能等资源竞争,使入侵植物处于不利地位。通过对替代控制机理的概述,提出了替代植物的选择方法,讨论了需要进一步加强的领域,以期拓展替代控制这一领域的广度和深度,为入侵植物的生态防治提供理论依据。     

云南省外来入侵植物的区系成分及多样性分析

【目的】弄清云南省外来入侵植物的区系成分及多样性成因,为减少外来入侵植物对云南省生物多样性的影响提供理论依据。【方法】在已知云南省外来入侵植物种类组成的基础上,对其科、属、种的分布区类型进行了分析,并从生态指标(种子植物数、气候类型数、地表水总量、年均最高温)及社会经济指标(10年总进口额,10年总入境游客数) 2方面,将云南省与其他入侵植物多样性最高的9个省市进行比较,以探讨外来入侵植物多样性的成因。【结果】在区系组成上,云南省外来入侵植物的热带成分占绝对优势,其比例在科、属、种水平上分别为50.85%、63.16%和63.39%。入侵种所在科、属,常广域分布,但入侵种原产地分布范围却不大,并倾向于集中在某些特定区域(如热带美洲、狭义地中海区)。入侵植物所在科的入侵种数与该科包含的世界种数存在显著性正相关。省市级行政区域内入侵植物种数与该省市国际贸易额、入境游客数等指标没有相关性,而与各省市的种子植物数、气候类型数存在显著性关系,与地表水总量和年均温度存在一定的关系。【结论】云南省的自然生境适宜外来入侵植物的生存和扩散。需要对具有热带性质,所在分类单元为大科、大属,且地理分布距离与云...     

河北地区入侵植物黄顶菊与本地种苍耳光合特性比较

【目的】了解河北3个不同地区(邯郸、衡水和沧州)菊科入侵植物黄顶菊和其本地伴生植物苍耳光合特性的差异,探讨黄顶菊与本地种对环境光强变化产生的响应机制,综合分析入侵植物的光合特性及其与叶片特性之间的相关性。【方法】采用Li-6400便携式光合测定仪测定黄顶菊和苍耳叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等指标,并比较分析入侵植物与本地种光合特性及叶片特性的差异。【结果】3个地区的2种植物光饱和点均高于1200μmol·m~(-2)·s~(-1),且邯郸和衡水地区的黄顶菊光饱和点显著高于本地种苍耳达221.8%、122.9%;3个地区黄顶菊的光补偿点显著低于苍耳,而最大净光合效率则显著高于苍耳,但叶绿素含量差异并不显著;除邯郸地区外,黄顶菊的比叶面积、光合氮利用效率均要显著高于苍耳,各地区黄顶菊的叶片氮含量、叶片磷含量、光合能量利用效率均显著高于本地种。相关分析表明,叶片最大净光合速率与叶片建成成本、叶片氮含量、叶片磷含量、光合能量利用效率以及光合氮利用效率显著正相关(P0.05);比叶面积与光合能量利用效率呈显著正相关(P0.05),与光合氮利用效率呈极显著正相关(P0.01)。【结论】黄顶菊在同一环境条件下比苍耳有着更高的光合速率、光合能量利用效率以及光合氮利用效率,成为其具备高入侵性的生理基础。     

基于分子生物学方法的外来入侵物种入侵历史重构

生物入侵是一个世界性的问题。全球每年因生物入侵造成的损失超过1万亿美元。探究入侵物种在入侵地的入侵历史对了解生物入侵的生物生态学机制、制定阻截及防除措施有重要意义。分子标记方法的兴起和大规模应用打开了入侵生物入侵历史研究的新天地。采用分子标记的方法可鉴定入侵物种的种类、追溯其来源地、回溯其扩散路径、分析扩散模式及探究物种入侵过程中对入侵种群本身的变化及其对生态系统所造成的各种影响。分子标记的应用使得多个入侵物种的入侵历史得以重现。由于分子标记方法重构的入侵历史受采样范围、采用的分子标记的种类及数量等因素的影响,该方法呈现入侵历史是否是真实发生的入侵过程还存在争议。     

Baccharis spicata (Asteraceae), a new potentially invasive species to Europe

Baccharis spicata, a species native to South America (southern Brazil, Paraguay, Uruguay, and northeastern and central Argentina) is reported for the first time from Europe. In September 2015, two naturalized populations were detected in the surroundings of Porto (Matosinhos and Vila do Conde) in Portugal. Based on literature data, the species’ taxonomy and nomenclature are analyzed and it is described and illustrated. Furthermore, its ecology, habitat, biology, and possible vector of introduction are discussed. Finally, its invasive potential for the European Union is assessed, based on climatic variables and two different risk assessment methods.     

云南入侵植物的生物学性状初步研究

该研究基于文献、数据库和标本记录等资料的查询,统计得出云南省入侵植物共247种,隶属51科149属。菊科、禾本科和豆科是优势科,超过一半的入侵植物起源于美洲,入侵植物的生物学性状主要体现为一年生或短期多年生草本的生活型、种子繁殖、分蘖型的克隆方式、花果期集中于夏秋两季、短花期、黄白的花色及具有表面结构和附属物的特殊性状等。按照云南省入侵植物分布的县(市、区)的数量、生物学性状、对环境的危害程度以及是否列入"世界100种危害最严重的入侵种名单"和是否列入"国家环保总局和中国科学院联合发布的四批中国外来入侵物种名单"5个指标进行赋值。把入侵植物分为四个风险等级,其中恶性入侵植物有18种。严重入侵植物有23种,一般入侵植物有188种,有待观察类有18种,恶性和严重入侵植物与云南全部入侵植物的主要生物学性状表征具有一致性。结合入侵植物的生物学性状特征和风险等级,及时开展对云南入侵植物的有效防控管理极为重要。     

土壤养分对菊科一年生入侵种和本地种繁殖性状的影响

入侵植物繁殖性状的研究可为揭示植物入侵机制提供重要的科学依据。为研究土壤养分对入侵植物和本地植物繁殖性状的影响, 并进一步研究养分添加是否更能促进入侵植物的繁殖能力, 我们设置了低、高两个养分水平, 通过同质园实验比较了不同土壤养分对假臭草(Praxelis clematidea)、胜红蓟(Ageratum conyzoides)、三叶鬼针草(Bidens pilosa) 3种菊科一年生入侵种和夜香牛(Vernonia cinerea)、一点红(Emilia sonchifolia)、墨旱莲(Eclipta prostrata) 3种本地种繁殖性状的影响。研究结果显示, 养分添加提高了6种菊科植物的开花株高、株高、地上生物量、单粒种子重量、总花序数、每花序种子数、总种子数量、总种子重量, 并使开花时间提前、花期延长。养分添加对入侵种的开花株高和单粒种子重量的提高幅度要比本地种更显著。相对于部分本地植物(夜香牛、墨旱莲), 养分添加更能促进部分入侵植物(假臭草、胜红蓟)的繁殖能力。三叶鬼针草和一点红的总种子数量和总种子重量在两种土壤养分水平下均较小。本地种墨旱莲的总种子数量和总种子重量在低养分条件下高于3个入侵种。这些结果表明, 高土壤养分仅能促进部分入侵植物相对于部分本地植物的繁殖能力。     

Realized niche shift associated with Galinsoga quadriradiata (Asteraceae) invasion in China

粗毛牛膝菊在中国的入侵与生态位漂移有关 在外来物种入侵和扩散过程中,生态位的漂移可能起到了重要作用。粗毛牛膝菊(Galinsoga quadriradiata) 在中国已造成了较为严重的入侵,占据了许多与其原产地不同的气候区。为此,本研究力图揭示粗毛牛膝菊入侵过程中的气候生态位漂移,分析其在该物种入 侵中国过程中可能发挥的作用。本研究结合粗毛牛膝菊原 产地和入侵地的分布点与气候数据, 采用Maxent模型预测了其在中国潜在的分布,并采用主成分分析的方法评估 了在入侵中国过程中粗毛牛膝菊气候生态位的漂移。模型结果显示,该物种原产地种群和入侵地种群之间只 有32.7%的生态位重叠,两个种群的生态位相似性较低(Schoener's D = 0.093, P < 0.005),这暗示了在其入侵过程中发生了生态位漂移。相比于其原产地种群,其在中国的入侵种群气候生态位的整体范围和中心都明 显地漂移向了温度更低、降水更少的区域;中国南方大部分区域属于粗毛牛膝菊的稳定适生区,而位于入侵 前沿的北方地区则存在局域适应和潜在拓殖区域。这些研究结果说明,粗毛牛膝菊在中国的入侵种群仍处于准平衡阶段,未来有可能继续向新的适生区扩散入侵,其生态位的变化有力地解释了为什么该物种在中国的入侵性强、危害范围大。     

十种菊科外来入侵种连萼瘦果风力传播的特性

借助风力传播连萼瘦果, 是菊科入侵种最普遍的自然扩散方式, 而其适应风力传播的特性与入侵性关系的研究还未得到足够的重视。阐明种子本身的风力传播特性与入侵潜力间的关系, 可以为深入理解外来入侵种的入侵机制以及入侵种的控制提供理论依据。该研究以10种菊科入侵种为研究对象, 测量其连萼瘦果的形态特征, 测定它们在静止空气中的垂直沉降速度和模拟风力条件下的水平扩散距离, 分析比较连萼瘦果的形态性状与沉降速度、水平扩散距离以及这些菊科入侵种在国内入侵范围的相关性。结果表明, 根据连萼瘦果的形态特征, 将这10个入侵种分为强、中和弱风传播3类; 连萼瘦果的重量和冠毛特征对垂直沉降速度和水平扩散距离均有显著影响, 对垂直沉降速度影响最大的因素是冠毛长度和冠毛上的小刺对数, 对水平扩散距离影响最大的因素是连萼瘦果的重量和冠毛长度。在垂直沉降速度和水平扩散距离间存在极显著负相关性(r = -0.806, p = 0.005), 表明沉降速度越慢, 借风力水平移动的距离越远。这些入侵种的发生程度与沉降速度间存在显著负相关性(r = -0.721, p = 0.019), 而与水平扩散距离之间存在着极显著正相关性(r = 0.927, p = 0.000), 说明水平扩散距离比垂直沉降速度更适合作为评估菊科入侵种入侵能力的指标。根据上述研究结果, 提出了南京市需重点防范胜红蓟(Agratum conyzoides)和牛膝菊(Galinsoga parviflora)等菊科入侵种的建议。