入侵种喜旱莲子草对光照强度的表型可塑性反应

对外来人侵种喜旱莲子草[Alternanthera philoxeroides（Mart．）Griseb．]在不同强度光照处理中的表型可塑性反应进行了研究。结果表明：在高光照（100％）、中等光照（60．4％）、低光照（35．4％）和弱光照（16．5％）条件下,随光照强度的降低,分枝强度、基株株长、茎节长度随之下降,总生物量及根、茎、叶生物量显著减少;中等光强度处理喜旱莲子草根冠比显著低于其他处理;弱光条件下喜旱莲子草生长迟缓,呈直立状。研究结果表明,光照强度是影响喜旱莲子草种群生存与维持、生长和成功入侵、扩散的重要因子,同时也说明光照强度较低的生态系统喜旱莲子草入侵成功的机会很小。     

喜旱莲子草入侵群落土壤对植物生长的影响

分别以受喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)入侵和未受喜旱莲子草入侵的当地植物群落土壤为生长基质,比较不同基质上入侵植物喜旱莲子草和同属的土著植物莲子草(A.sessilis)的生长指标,探讨喜旱莲子草入侵群落土壤对喜旱莲子草及莲子草生长的影响机制。结果表明,喜旱莲子草入侵群落土壤抑制了莲子草的生长,显著降低了根生物量、茎生物量和总生物;改变了形态特征,显著降低了分枝数量、茎长度、根长、根体积;减少了对根的生物量分配,显著抑制了根质量比与根冠比。喜旱莲子草入侵群落土壤对入侵植物喜旱莲子草的生物量、分枝数量、茎长度、根长、根体积没有显著的抑制作用,而显著增加了其叶片数量和叶质量比。这种效应将有利于喜旱莲子草在入侵地形成单优群落,表明土壤在喜旱莲子草成功入侵中起了重要作用。     

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。     

喜旱莲子草提取物的杀虫活性

【背景】喜旱莲子草是全球性恶性入侵杂草,近年来在我国已呈蔓延之势,对经济及生态环境造成严重破坏。目前已开展了其入侵机制和生物防治等方面的研究,然而,针对其资源化利用的研究较少。【方法】分别研究了喜旱莲子草的石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇等溶剂提取物对小菜蛾、斜纹夜蛾的选择忌避、触杀和胃毒作用。【结果】喜旱莲子草各有机相提取物对小菜蛾和斜纹夜蛾均具有一定的选择忌避作用。随着处理时间的延长,不同溶剂提取物对小菜蛾和斜纹夜蛾的触杀和胃毒作用效果逐渐增强,且校正死亡率与提取物浓度呈正相关关系;经喜旱莲子草石油醚提取物、乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物4000 g·L-1处理后,小菜蛾的触杀校正死亡率均达到70%,经石油醚提取物、乙酸乙酯提取物、正丁醇提取物和水提取物4000 g·L-1及正丁醇层和水层500 g·L-1处理后,斜纹夜蛾的触杀和胃毒校正死亡率均达到80%。【结论与意义】该研究结果对喜旱莲子草的进一步研究开发具有参考价值。     

不同水陆生境下入侵种喜旱莲子草与土著种莲子草表型变异和细胞渗透势调节能力的比较研究

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides(Mart.)Griseb.)能成功入侵不同水陆生境,而其同属近缘种莲子草(A.sessilis(Linn.)DC.)适于生长在潮湿的陆地环境中。为揭示两物种生态幅差异的机理及与其入侵潜力的关系,我们在模拟不同水陆生境的同质园环境下,比较了喜旱莲子草和莲子草的形态特征、细胞渗透势变异状况和细胞内溶质物质合成相关基因(蛋氨酸合成酶基因)的表达水平。结果表明:喜旱莲子草对环境变异更敏感,表型变异幅度更大,具有更有效的渗透势调节能力;蛋氨酸合成酶基因在喜旱莲子草进入水生环境的早期阶段表现出短暂上调的特殊表达趋势。这说明有效的细胞渗透势调节机制与喜旱莲子草对不同水陆生境的广泛适应性和较强的表型可塑性能力可能有关,从而帮助其在不同生境中成功入侵。     

入侵种喜旱莲子草和莲子草的营养生长和光合作用对温度的响应

比较温度对入侵种喜旱莲子草(Alternantheraphiloxeroides(Mart.)Griseb.)和其本土近缘种莲子草(A.sessilis(L.)DC.)的营养生长、叶片光合作用及叶绿素荧光的影响。实验将生长均衡的这两种植物放在不同温度(10℃、15℃、20℃、25℃、30℃)的光照培养箱中处理28d。结果表明,喜旱莲子草营养生长的速率和对温度的响应明显不同于莲子草:前者主茎生长的有效积温明显低于后者,分别是11.6d℃和27.0d℃;而新叶萌发的有效积温高于后者,分别是12.1d℃和6.7d℃。入侵种主茎和叶的发育起点温度都比本土种低,分别是10.4℃、11.0℃和12.8℃、14.9℃,表明喜旱莲子草的发育对低温反应不及莲子草敏感。对两种植物叶片的光合作用和叶绿素荧光的测定结果还表明:入侵种比本土种有较高的最大净光合速率和光饱和点,尤其在25℃时;10-30℃的温度范围内喜旱莲子草的最大光化学效率Fv/Fm没有显著变化,而莲子草在10℃低温条件下Fv/Fm值显著降低。较快的主茎生长速率、较宽的温度适应范围以及较高的光合能力可能使喜旱莲子草比本地种具有更强的竞争力,从而在其入侵过程中起了重要作用。     

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。     

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.     

底泥高磷浓度提高了喜旱莲子草的入侵性

植物通过改变自身的形态和生态生理特征对多变的环境因素做出响应,这种表型可塑性能增强外来物种的入侵能力。该文研究了入侵植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)对底泥磷浓度、植株密度以及二者间交互作用的可塑性响应,探讨可塑性是否能使其获得更高的入侵能力。结果表明:低密度×底泥高磷浓度处理条件下的叶重、茎重、总重、叶数、分枝数和茎长等明显高于低、中磷浓度处理;高密度×底泥高磷浓度条件下的叶数、茎长和比茎长的值最大;植株的含磷量随底泥磷浓度的升高显著增加,说明喜旱莲子草响应底泥磷浓度变化时改变了自身的形态与生态生理性状。泥底含磷量对叶重比、叶数、茎长、茎磷含量、叶磷含量和植株总含磷量的影响都达到显著水平(p<0.05);植株密度对茎重、比茎长、叶磷含量和植株总磷含量的影响达到显著水平(p<0.05)。与入侵能力相关的叶重比、叶数、茎长在底泥高磷浓度处理中显著增加,说明底泥的高磷浓度增强了喜旱莲子草的入侵能力。     

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。     

喜旱莲子草沿河岸带不同生境的盖度变化及形态可塑性

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)原产南美洲,是中国国家环保总局公布的9种危害最大的外来入侵植物之一。该文比较了分布于河岸带4种小生境中,喜旱莲子草和它的同属土著植物莲子草(Alternanthera sessilis)的盖度和生长特征变化,以了解影响喜旱莲子草入侵的生境和生长特征。按照距水体的距离远近,这些小生境依次为:废弃农田、沼泽、河边沙石滩及河间卵石滩。 结果表明,这4种生境在基质性质、土壤养分和生产力方面存在显著的差异。在生产力较高的生境中(如废弃地和沼泽),喜旱莲子草是优势种,但在生产力较低的生境中(即河边砾石滩及河间卵石滩)土著种莲子草的相对盖度大于喜旱莲子草。随着生境土壤养分的增加,喜旱莲子草表现出明显的形态可塑性。喜旱莲子草与觅光相关的几个形态指标,如茎的长度、节间长度和节的数目以及单叶面积都显著增加;同时,那些着生叶片的分枝也从匍匐状转变成直立生长。在生产力较高的生境中,喜旱莲子草的植冠高度和茎干密度成正相关,表明喜旱莲子草对极度密集的种群环境有很强的适应能力。这些结果说明,较高的形态可塑性和优先占据具有较高土壤养分的小生境是喜旱莲子草沿河岸带入侵的基本特征,可能也是促成其入侵的重要的内部(植物自身)和外部(生境)条件。     

空心莲子草、大豆和向日葵根部K~+(~(86)Rb~+)的吸收和通量分析

与大豆、向日葵相比,空心莲子草根系具有一个较高效率的K~+吸收机制。它的K_m值很小,I_m值又较高。空心莲子草根系将K~+向地上部运输的能力也比大豆和向日葵高得多。 上述三种植物根组织K~+含量的差异主要是因为液泡中含K~+量的不同,而细胞质的含K~+量影响不大。其中,参数K_cv/K_vc的比值可以表示液泡积累K~+的特征,并且也决定着不同植物根组织积累K~+的能力。     

不同生态型的喜旱莲子草对莲草直胸跳甲化蛹能力的影响

 喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)是一种水陆两栖的外来杂草,我国1986年从美国引进了该草的专食性天敌莲草直胸跳甲(Agasicles hygrophila)进行生物防治。该天敌的化蛹能力受喜旱莲子草不同生态型的影响,从而影响到其生物防治的效果。从形态解剖的角度结合天敌和寄主植物的田间生理生态学研究了其机理。结果表明：水生型喜旱莲子草无次生结构,而陆生型则具紧密的次生结构和丰富的晶体;不同生态型的喜旱莲子草茎秆形态和结构特征有显著差异,同一生态型草不同位置结构特征也存在显著差异。主成分分析和聚类分析结果表明当λ=3.56时,不同生态型不同节间位置可分为3类,这3类正好可解释田间喜旱莲子草受控制的情况。相关分析表明莲草直胸跳甲的化蛹率与茎秆节间长、茎秆外直径、髓腔成简单正相关,与皮层薄壁细胞厚度和密度、维管束厚度及髓腔薄壁细胞的厚度成简单负相关;用逐步回归建立了化蛹率与形态和解剖结构特性的模型（y=1.533　2-0.248　3x3-0.051　2x4-1.634　9x5-0.957　7x6R2=0.999　9）,表明茎秆直径大小不是影响莲草直胸跳甲化蛹能力的最重要因子,主要原因为维管柱的厚度,其次髓部薄壁细胞厚度、皮层密度和皮层厚度也不同程度影响了莲草直胸跳甲的化蛹能力。从解剖学角度解释了莲草直胸跳甲对不同生态型喜旱莲子草控制作用的机理：对水生型喜旱莲子草有良好控制效果,而对陆生的中间型能起到一定抑制作用,对陆生的旱生型基本无控制作用。     

Pb 在水花生愈伤组织中的超微定位及对矿质元素的影响

水体重金属污染已经成为一个日益严重的环境问题, 了解水体重金属污染原理、处理水体重金属, 已经成为一个必需解决的课题。由于重金属元素具有难降解、易积累、毒性大等特点, 另外还能被水生植物富集吸收进入食物链危害人畜健康。因此, 植物对重金属毒害的抗性机理以及提高植物抗重金属胁迫能力的探索研究越来越引起人们的关注。虽然在铅(Pb2+)胁迫下植物的抗氧化反应已经有了一些报道, 但有关于植物愈伤组织受到重金属胁迫后变化的研究报道较少。鉴于此, 研究将分布广泛的挺水植物水花生进行愈伤组织培养, 克服了光照、温度、水分及植物生长发育在自然状态下的不可控制性, 使实验数据更具重复性和科学性。经过70%酒精30s、5%次氯酸钠10min 和0.1%升汞10min 消毒后, 在激素为6-BA(3.0 mg/L)和NAA(0.2mg/L)的1/2MS 培养基中培养出水花生茎段的愈伤组织并以此作为研究对象, 以常见的污染环境的重金属离子—Pb2+为胁迫因子。研究了在不同Pb 处理浓度(0、0.2、0.4、0.8 和1.6 mmol/L)下愈伤组织对Pb 的积累、亚细胞分布、亚显微定位及矿质元素的影响。结果表明, 随着培养液中Pb 浓度的增加, (1)愈伤组织体内的Pb 含量极显著上升, 富集系数为2341—2681; (2)各亚细胞组分中的Pb 含量都呈逐渐上升的趋势, 但分配比例明显不均, 分布规律为细胞壁>细胞器>可溶性部分, Pb 胁迫与处理浓度间存在显著的剂量—效应关系, Pb在亚细胞分布与对细胞超微结构的损伤关系密切; (3)超微定位观察发现在细胞壁上分布有大量的Pb 颗粒,细胞内膜结构及基质中也都存在Pb; ⑷Pb 对各亚细胞组分中矿质元素的影响不同, 其中抑制了大量元素P、K、Mg 和微量元素Na、Zn、Mn 的吸收; Ca 在细胞壁中先升后降, 细胞器中逐渐减少, 可溶性部分中则是逐渐增加; Fe 和B 在各亚细胞组分中均表现出先升后降; Cu 在前两个组分中总体呈上升趋势, 可溶性部分中则是先升后降; Si 在细胞壁中逐渐减少, 细胞器中呈先升后降的趋势, 而可溶性部分中无法测出。可见, Pb 打乱了各亚细胞组分中离子平衡, 导致愈伤组织正常生理活动紊乱, 这些都是Pb 毒害水花生愈伤组织的主要表现。       

空心莲子草对南京春季杂草群落组成和物种多样性的影响

空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)是目前我国危害最为严重的外来植物之一。利用样方法调查了南京市春季有空心莲子草分布的不同生境下杂草的种类和分布情况,用主成分分析及聚类分析法进行数据处理分析,目的是研究空心莲子草对杂草群落组成和物种多样性的影响。结果表明,南京市春季有空心莲子草分布的样点杂草有36科142种,其中禾本科、菊科、蓼科最多;影响空心莲子草及伴生杂草分布、发生的主要因素是土壤水分条件和人为干扰强度。依据这两个因素的不同,可将样点划分为4个聚类群,比较了各聚类群物种多样性指数,结果显示:各聚类群里随着空心莲子草重要值的升高,Simpson优势度指数也逐步上升,表明空心莲子草的优势度得到加强;Shannon-Weiner指数和Pielou均匀度指数均逐渐下降,说明了群落的物种多样性持续降低,原来的优势种危害加大,空心莲子草的入侵影响群落结构,使物种多样性降低。     

初始克隆分株数对大米草表型可塑性及生物量分配的影响

克隆植物大米草 (Spartina anglica) 目前在我国出现了严重的自然衰退 (Dieback),为了阐明大米草衰退的机理,分析影响大米草形态可塑性的因素与自然衰退之间的相关性,以期为近缘植物互花米草 (S. alterniflora) 这一爆发种群的生物控制提供借鉴,对3种不同初始克隆分株数 (单克隆、三克隆和五克隆) 大米草的克隆生长、生物量累积与分配和异速生长特征进行了野外栽培试验。研究结果表明,初始克隆分株数对间隔子长度影响较弱;初始多克隆的分支强度高于初始单克隆;初始三克隆和五克隆在总生物量 (7.921 5~10.431 7 g 和 8.903 9~10.431 7 g)、地上生物量 (3.396 1~4.255 8 g 和3.618 4~4.338 9 g)、地下生物量 (4.286 9~5.206 6 g 和 5.298 8~6.079 3 g)和根状茎生物量 (1.318 6~1.767 7 g 和 1.499 1~2.038 7 g) 积累上均显著高于初始单克隆,不同初始克隆分株数条件下根生物量差异不显著;初始多克隆倾向于将资源更多地分配给根状茎,而初始单克隆倾向于将更多的资源分配给根系。由此推断,在不同初始克隆分株数条件下,大米草的形态可塑性和生物量分配格局的差异显示出在同样资源格局下,初始多克隆的克隆生殖能力较初始单克隆强。初始多克隆生长的大米草较初始单克隆生长的大米草更能占据优势生境,选择生境“觅养”的能力与克隆繁殖能力更强。     

光强对两种入侵植物生物量分配、叶片形态和相对生长速率的影响

 比较研究了不同光强下生长的（透光率分别为12.5%、36%、50%、100%）两种入侵性不同的外来种——紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）和兰花菊三七（Gynura sp.）的生物量分配、叶片形态和生长特性。结果表明: 1）两种植物叶片形态对光环境的反应相似。弱光下比叶面积（SLA）、平均单叶面积（MLS）和叶面积比（LAR）较大,随着光强的升高,SLA、MLS、LAR和叶根比（LARMR）降低。2）100%光强下紫茎泽兰叶生物量比（LMR）、叶重分数（LMF）和叶面积指数高于低光强下的值,也高于兰花菊三七,支持结构生物量比（SBR）则相反。强光下紫茎泽兰叶片自遮荫严重,这可能是其表现入侵性的重要原因之一;兰花菊三七分枝较多,避免了叶片自遮荫,较多的分枝利于种子形成对其入侵有利。3）随生长环境光强的升高,两种植物的净同化速率（NAR）、相对生长速率（RGR）和生长对NAR的响应系数均升高（但100%光强下兰花菊三七RGR降低）,平均叶面积比（LARm）和生长对LARm的响应系数均降低,但不同光强下LARm对生长的影响始终大于NAR。4）随着光强的减弱,两种植物都增加高度以截获更多光能,但它们的生物量分配策略不同,紫茎泽兰根生物量比（RMR）降低,SBR增大,而兰花菊三七SBR降低,RMR增大。紫茎泽兰的生物量分配策略更好的反应了弱光环境中的资源变化情况。结论：紫茎泽兰对光环境的适应能力强于兰花菊三七。     

光强、温度、总氮浓度对黑藻生长的影响

为寻求沉水植物生长的主效环境因子,探求富营养化水体沉水植物的衰亡机理并选择治理富营养化的先锋植物,实验选择长江中下游常见沉水植物种黑藻(Hydrilla verticillata),利用正交试验设计,通过室内静态模拟实验研究三种主要环境因子光照强度、温度、总氮浓度及其互作对黑藻断枝生长的影响。结果表明:光照强度和温度为影响黑藻生长的主效环境因子,并且光强与温度的交互作用对黑藻生长有较为显著的影响,具体表现为黑藻的生长指标(株高、生物量、分枝数)、光合指标(叶绿素a+b浓度、叶绿素a/b、叶绿体总色素含量)和生理活性指标(根活力、可溶性糖含量、MDA含量)的变化均与这两个环境因子及其互作呈显著相关;总氮浓度的变化对黑藻生长影响不大,在2-8 mg/L的总氮浓度下,黑藻均可以正常生长。根据本实验黑藻生长指标、光合色素含量以及生理活性在不同环境因子组合的变化结果可知,黑藻在5320-12000 lx光照强度、20°C-30°C、4-8 mg/L水体总氮浓度的条件下生长良好,故推测黑藻可作为春夏季富营养化水体中恢复和重建沉水植被的先锋工具种。       

光强和氮源对念珠藻胞外多糖分泌的影响

胞外多糖（EPS）是结皮蓝藻形成生物结皮的胶结剂,为了理解常球状存在的丝状蓝藻Nostoc胶结沙粒的机理,探讨了光强40、80 E/（m2s）和氮源（气态氮,硝态氮）对结皮优势种Nostoc sp.分泌EPS（包括荚膜多糖CPS和释放多糖RPS）的影响规律及其内在机理。结果发现:Nostoc sp.在气态氮和硝态氮下都有相似的快速生长,但其分泌的RPS、CPS及EPS量,在硝态氮下均随光强的增加而增加,在气态氮下却与光强没有关系。相关代谢研究发现,在硝态氮下细胞内有更高含量的可溶性糖和蔗糖。进一步的相关分析发现,在两种氮源下,蔗糖量与RPS量或CPS量间的显著正相关都只发生在80 E/（m2s）下,在气态氮中,两光强下的胞内总糖量都与CPS量显著负相关。以上结果说明,Nostoc sp.在氮源利用和光强适应方面都有明显优势,它即使在快速生长的对数期,也可同时分泌相当量的EPS,这使其在球状藻殖段形成之前胶结沙粒成为可能。由此可推知,Nostoc sp.在贫瘠沙土表面的最初生长过程中,其胞外的EPS均来自胞内的固碳产物,在高光强下,蔗糖很可能是其EPS合成的原料。