水生空心莲子草入侵群落数量分类及其物种分布的环境解释

生境异质性在不同生态层次上影响物种分布与扩散,进而可能影响外来植物的入侵态势。该研究通过在中国21°N～31°N范围内设置23个10m×10m的样地,利用双向聚类(TWINSPAN)和除趋势对应分析(DCA)等数量生态学方法,研究水生型空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)入侵群落的结构特征并划分其群丛类型,并采用冗余分析法(RDA)分析空心莲子草种群特征、群落物种分布与环境因子(经度、纬度、海拔、氨态氮、硝态氮、电导率、溶解氧)的关系,以期为生物入侵防治及本土生物多样性保护提供参考。结果显示:(1)23个样地共记录植物48种,隶属于21科42属,空心莲子草优势地位显著,主要伴生种为双穗雀稗(Paspalum paspaloides)、李氏禾(Leersia hexandra)和水蓼(Polygonum hydropiper)。(2)23个样地群落可划分为6组群丛类型,其中空心莲子草+双穗雀稗+水芹(Oenanthe javanica)是最主要的类型。(3)48种植物可划分为4类功能群,分别为先锋种型、优势伴生种型、次要伴生种型和逃避型,功能群的DCA分异性高于群丛类型。(4)群落物种分布状况主要由氨态氮和电导率决定,而物种丰富度及空心莲子草种群特征则受到电导率、经度、海拔和溶解氧等多个环境变量的影响;水生空心莲子草的入侵重要值取决于其无性分枝数和种群盖度。研究表明,水生空心莲子草入侵群落的结构相对简单,应加大对其入侵监测力度并维持较高的生境异质性,以延缓水域生态系统的生物入侵进程。     

物种多样性及环境因子对入侵植物空心莲子草群落稳定性的影响

为探讨外来入侵植物空心莲子草群落稳定性的驱动机制,在中国21°N-37°N范围内设置73个面积为10 mX 10 m的空心莲子草群落样地(陆生39个,水生34个),分别计算其Godron群落稳定性坐标值和4个α-物种多样性指数,并测定各样地的7项环境因子(经度、纬度、海拔、铵态氮、硝态氮、年均温和年均降雨量),采用回归...     

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。     

三种增温情景对入侵植物空心莲子草形态可塑性的影响

虽然国内外已对克隆植物的表型可塑性开展了大量研究,但是气候变暖对克隆植物,尤其是入侵性克隆植物形态可塑性的影响及其可能的生态学意义研究仍然有限。通过设置白天增温、夜间增温和全天增温3种方式,通过切断或不切断匍匐茎处理,探讨入侵植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)形态特征对不同气候变暖情景的响应。研究发现:夜间增温2℃条件下,切断匍匐茎连接显著降低空心莲子草匍匐茎总长度和平均分株长度;白天增温和全天增温2℃对匍匐茎切断和连接组的空心莲子草的匍匐茎总长和平均分株长影响不显著;3种增温方式对空心莲子草的分蘖数均无显著影响。这些结果表明:空心莲子草对增温具有较高的耐受性,并对不同增温方式采取不同的响应策略;夜间增温可能通过光合补偿效应增加其匍匐茎的长度和平均分株长从而促进其水平方向的扩展以占据更加有利的生境,增强其入侵能力;白天和全天增温对整个克隆片段匍匐茎形态几乎无影响。     

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.     

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。     

空心莲子草茎的解剖结构对不同水湿生境的适应研究

研究了空心莲子草茎的解剖结构对水分变化的适应,这些空心莲子草生活在因水分差异而形成的3种生境类型中。对茎表蜡质层厚度、髓腔面积/髓部面积、厚角细胞层数、厚角细胞壁厚、韧皮纤维束数、韧皮纤维壁厚、导管束数、导管腔大小8个结构参数的分析结果表明:茎的全部结构参数随水分条件的变化都有显著或极显著的差异,其趋异程度的大小顺序是,导管腔大小>厚角细胞壁厚>蜡质层厚度>髓腔面积/髓面积>韧皮纤维细胞壁厚>韧皮纤维束数>厚角细胞层数>导管束数;水分变化对机械组织细胞壁结构影响较大,而对细胞数量的影响较小;茎的结构在旱生生境中变异较大,保证了它对不均一环境的适应;空心莲子草茎的结构既具有旱生性特点又具有水生性特点,其结构究竟朝哪个方向发展,取决于环境水分条件。从茎的结构上看,治理该种应以限制其导管腔和髓腔分化为主要手段。     

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。     

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。     

Effects of stolon severing on the expansion of Alternanthera philoxeroides from terrestrial to contaminated aquatic habitats

Few studies have examined the effects of clonal integration (translocation of resources between interconnected ramets) during the expansion of amphibious clonal plants from terrestrial to aquatic habitats. We conducted a greenhouse experiment to simulate the expansion of plants from terrestrial to contaminated aquatic habitats in the amphibious stoloniferous herb Alternanthera philoxeroides (alligator weed). The proximal ramets (i.e. relatively old) of clonal fragments grown in uncontaminated soils were connected to (allowing clonal integration) or disconnected from (preventing clonal integration) distal ramets (i.e. relatively young) grown either in uncontaminated water (control, no CuSO₄) or in four copper‐contaminated water treatments containing 31.25, 62.5, 125 and 250 mg/L CuSO₄, respectively. When a stolon connection was severed, all distal ramets grown in the contaminated water died. When the stolon connection was intact, however, the survival rate of the distal ramets was 85–100% when they were grown at the three lower levels of contamination and 43.75% at the highest level. Moreover, the survival rate and growth of the distal ramets grown in the three lower levels of contamination treatments did not differ from those in the control (uncontaminated water). These results suggest that clonal integration could greatly improve the survival and growth of alligator weed subjected to moderate levels of copper stress. Although clonal integration could also increase the survival rate of the connected distal ramets subjected to the highest level of copper stress (250 mg/L CuSO₄) compared with that of disconnected distal ramets, the survival rate and growth measures were still significantly lower than those in the control. This suggests that clonal integration plays a limited role in the survival and growth of alligator weed when it is subjected to severe stress by high levels of copper contamination.     

喜旱莲子草在中国的入侵和扩散动态及其潜在分布区预测

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)是苋科莲子草属的一种多年生草本植物, 原产于南美洲, 19世纪末侵入我国以后, 经过50年左右的停滞期, 在我国中部和南部的广大区域迅速蔓延传播, 已成为我国分布最广、危害最为严重的杂草之一, 目前分布范围仍在扩大。本研究基于大量的标本分布数据, 使用生态位模型(GARP)对其在中国的潜在扩散区域进行了预测。结果表明: 喜旱莲子草抗逆性较强, 坡度、汇流累积量、年均温、年降雨量对其分布影响较大; 而海拔、日照等对其分布影响较小。目前, 喜旱莲子草的潜在入侵区仍大于实际分布区, 因此, 预测该物种还将会继续扩散。容易被入侵的地区包括了除青海、西藏、四川西部、新疆南部、甘肃西部、吉林、黑龙江、内蒙古北部以及海南以外的中国大部分地区, 其中陕西、山西以及甘肃东南部不仅属于最易被入侵的地区, 且邻近地区已被入侵, 因此应采取紧急措施防止喜旱莲子草侵入和扩散。     

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.     

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,...     

水花生Actin基因片段的克隆及序列分析

肌动蛋白基因编码生物体内一种很重要的组成型表达蛋白质,常被看作看家基因。为分离水花生肌动蛋白基因,根据GenBank上一藜科植物的———Actin基因的EST序列,分别设计引物,提取水花生根的总RNA,对上述的基因片断进行RT—PCR,扩增后测序得到230bp长的核苷酸序列。经同源性比较,这条序列与上述藜科植物Actin的EST序列基本一致,表明获得了水花生肌动蛋白序列。     

干旱胁迫对空心莲子草抗氧化酶活性和组织学的影响

目的:空心莲子草是一种水旱两栖植物,对其抗旱性的研究越来越受到重视。初步探讨空心莲子草的抗旱机理,为进一步的分子生物学实验奠定基础。方法:采用干旱胁迫的方法,测定空心莲子草的根和叶中抗氧化酶类(SOD、POD、CAT等)的活性变化,并对其组织学的变化进行分析比较。结果:在干旱胁迫下,空心莲子草总抗氧化能力一直增大,抗氧化酶活性是先增大后减小。干旱胁迫下根中抗氧化酶的活性比叶中的活性要高,总抗氧化能力也较强。经组织学比较发现,干旱胁迫后根和叶的组织细胞变小,并有少量细胞坏死。结论:空心莲子草具有较强的抗旱性,表现在干旱胁迫时根和叶能合成大量的抗氧化酶以抵抗干旱胁迫给机体带来的伤害作用,并且总抗氧化能力一直处于较高的水平。     

红薯水提物对外来入侵植物喜旱莲子草生长的化感影响

从植物化感作用的角度,探索利用具有较高经济价值的本地植物或伴生的本地物种对入侵植物进行抑制和清除,是一种控制外来入侵植物行之有效的方法。本研究以本地作物红薯和入侵植物喜旱莲子草为试验对象,探究红薯不同部位(根、茎、叶)3个浓度(0.025、0.05、0.1 g·mL^-1)的水提物对喜旱莲子草的化感作用。以形态学指标(无性系小株个数、节数、叶片数、叶面积、株高、总干重和根数)、化感响应指数、性状比值(肉质化程度、根冠比、比叶面积、叶生物量比、茎生物量比、根生物量比)、新生叶片中过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)等作为衡量红薯对喜旱莲子草根状茎生长影响程度的参数。结果表明: 1)不同浓度不同部位红薯水提物对喜旱莲子草生长有不同影响。0.1 g·mL^-1根水提物显著抑制所有形态学指标,除总干重和根数外,其他形态学指标均随不同部位水提物浓度的升高而显著降低。2)所有处理的综合化感响应指数均为负值,说明红薯水提物对喜旱莲子草各指标具有负效应,抑制其正常生长。在所有处理中,0.1 g·mL^-1根水提物的化感抑制作用最强,化感响应指数为-0.73,其次为0.1 g·mL^-1茎水提物和0.05 g·mL^-1根水提物,化感响应指数均为-0.44。3)从性状比值可以看出,红薯水提物对肉质化程度、根冠比、比叶面积和叶生物量比有显著抑制作用,而对茎生物量比和根生物量比无显著性影响。4)红薯水提物显著增加新生叶片中丙二醛含量,显著降低超氧化物歧化酶含量,但对过氧化氢酶和过氧化物酶无显著影响。表明红薯水提物对喜旱莲子草根状茎生长有显著抑制作用。     

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。