土壤逐渐干旱对菖蒲生长及光合荧光特性的影响

在土壤逐渐干旱过程中,连续测定典型湿地植物菖蒲生长发育状况及叶片叶绿素荧光参数,结果表明:短期内(实验第O-3天)土壤水分含量下降(土壤含水率自53.86％下降至42.6％)有利于菖蒲生长,干旱组菖蒲叶片Fv/ Fm、Yield、qP显著高于对照组(实验期间土壤平均含水率为53.49±0.6％)(P＜0.05),qN则低于对照组;随着土壤进一步干旱(土壤含水率自42.6％下降至18.02％,实验第3-9天),菖蒲叶片qN值则由0迅速上升至0.403,显著高于对照组(P＜0.05),Fv/Fm值与对照相比无显著差异(P＞0.05),叶片保持较高的热耗散以维持光合结构PSⅡ保持正常,并能以降低叶片含水率、叶面积(叶片卷曲避光)减少水分蒸腾及降低根系含水率促进水分吸收的方式进行自我保护;随着土壤干旱程度加剧(土壤含水率自18.02％下降至4.5％、实验第9-12天),菖蒲叶片Fv/ Fm、yield、qP值显著低于对照组(P＜0.05),qN值降为0,光合结构PSⅡ受到损坏,第11天、12天,叶片含水率分别降至75.79％和68.78％,此时菖蒲也逐步以自小叶片至大叶片的顺序枯萎衰亡,表明在土壤水分快速下降过程中过高的生物量将不利于菖蒲保持水分,而80％左右的叶片含水率是维持菖蒲存活的临界值.     

黄菖蒲叶片对水分的生物学响应及其净化水质作用

为解决漓江流域水质下降和生态系统退化的关键问题,开展黄菖蒲抗逆性以及水质净化作用研究,为漓江水陆交错带生态修复的植物选择提供科学依据。采用盆栽试验,研究了黄菖蒲在不同基质内不同淹水胁迫下的叶片生长情况,共设5个处理,并在全土基质中开展净化水质实验。结果表明:随着水淹深度的增加,黄菖蒲叶片数明显下降;半淹处理对黄菖蒲生长最有利;水淹时间对黄菖蒲叶片数、叶长、叶宽与叶面积有极显著影响;黄菖蒲叶片长度、宽度和叶片数随淹水处理没有明显差异,基质对黄菖蒲的生长无显著差异;水分比基质对黄菖蒲生长影响大;种植黄菖蒲处理后pH减小为中性,在一定程度上可以净化水质,但对氮磷的净化效果不明显。     

菰和菖蒲对重金属的胁迫反应及其富集能力

通过盆栽实验研究了Cu—Zn—Ph-Cd复合污染条件下,菰和菖蒲的生长状况、生理特性及吸收和富集重金属的能力。结果表明,高浓度污染下菰和菖蒲不能存活;低、中浓度中菖蒲的生长受到抑制,菰各生长指标与对照相比差异不显著,表明菰对低、中浓度重金属的耐性强于菖蒲。随着污染浓度的增加,菰和菖蒲叶片叶绿索含量显著降低;菰叶绿素a／b值略有降低,菖蒲叶绿素a／b值显著降低;菰和菖蒲叶片脯氨酸含量、相对电导率显著升高,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性在低浓度时升高,中浓度时降低。菰体内重金属含量为Zn〉Cu〉Pb〉Cd,菖蒲体内的含量为Cu〉Zn〉Pb〉Cd,且二者体内的重金属含量都随着污染浓度的增加而升高。菰和菖蒲对Cd的富集系数较大,地上部分（茎与叶）和地下部分（根与根状茎）均大于1;对Pb的富集系数较小,地上部分和地下部分均小于1。菰和菖蒲地下部分重金属含量均高于地上部分含量,二者根系对4种重金属都有较强的滞留效应,平均滞留率均大于50％。各处理中菰对重金属的吸收量均高于菖蒲。综合分析菰和菖蒲的生长、生理及富集重金属的能力,菰比菖蒲更适用于低、中浓度重金属污染水体的生态修复。     

典型水生植物对水库环境污染物去除能力的实验室模拟

以溪荪鸢尾(Iris sanguinen)、菖蒲(Acorus calamus)、黄菖蒲(Iris pseudaeorus)3种水生植物为实验植物,根据大伙房水库库区及入库河流的富营养化现状制备富营养化实验水体,通过28 d室内水培实验,研究3种植物对总氮、铵氮、硝氮和总磷的去除能力。结果表明:溪荪鸢尾组对总氮、铵氮、硝氮和总磷的去除率分别为78.1%、73.1%、84.8%和90.3%,菖蒲组分别为73.4%、90.1%、63.1%和89.1%,黄菖蒲组分别为83.9%、77.3%、75.0%和93.8%;3种植物对污染物的去除强度随时间的变化较为一致,均表现出前期污染物浓度下降较快,后期趋于平缓:对总氮、铵氮的去除作用前14天较为显著;对硝氮的去除作用在整个实验期间均显著;对总磷的去除作用在前21天较为显著。     

基于三个DNA片段讨论菖蒲科的分子系统学

菖蒲属长期以来被置于天南星科,但近年来分子系统学的研究表明菖蒲属与天南星科的关系较远,应成立一个单型科,即菖蒲科（Acoraceae)。本文选择菖蒲科3个种及1个变种即金钱蒲（Acorus gramineus),石菖蒲（A.ttrinowii)。金边菖蒲（A.tatarinowii),金边菖蒲（A.tatarinowii var.flawo-marginatus)和菖蒲（A.calamus)不同染色体倍性的4个居群进行了核糖体RNA内源转录间隔段（ITS）进行测序。并据此讨论了菖蒲属的属下系统关系,结果表明,菖蒲科为一个自然的单系类群,不同倍性的菖蒲构成一个自展数据支持率为100%的分支,无中肋的金钱蒲,石菖蒲和金边石菖蒲构成另一个自展数据支持率为100%的分支,通过比较分析菖蒲科与其相关类群之间18S和rbcL两段DNA序列,对菖蒲科的系统位置进行了讨论,在基于18S和rbcL的系统树中,菖蒲均处于单子叶植物中较为孤立的位置。     

菖蒲属系统学研究的进展与菖蒲科的重新确立

本文介绍了菖蒲属系统地位的变化情况,综述了菖蒲属(Acorus L.)从天南星科(Araceae Jussieu)中分离出来独立成科的形态学、解剖学、胚胎学、细胞学、植物化学、分子生物学等多方面的证据,并对菖蒲科(Acoraceae C. A. Agardh)系统关系的研究进展进行了总结。     

海菖蒲浸提液对锥状斯氏藻的抑制效应研究

海菖蒲(Enhalus acodoides)是典型热带亚热带沿海常见大型海草, 但关于海菖蒲对赤潮藻的抑制作用研究少见报道。研究选取海菖蒲为实验材料, 利用人工海水和两种有机溶剂提取海菖蒲中抑藻活性物质并对锥状斯氏藻进行抑藻试验研究, 结果表明, 三种提取物对锥状斯氏藻均有显著抑制作用, 在试验设定浓度下, 水浸物在 2.5 g·L^–1 时具有最高抑藻率 95.34%, 乙醇提取物在浓度为 12.5 mg·L^–1 时即达到 78.55%, 正己烷提取物在浓度为 50 mg·L^–1 时最高抑制率达到58.28%。研究表明, 海菖蒲水提液抑制效果最好, 具有应用于近海水体富营养化的治理和开发新型抑藻剂的潜力。     

光照和生长阶段对菖蒲根系泌氧的影响

以自然湖泊沉积物为研究基质,利用微型电机控制溶氧微电极实现纵向精确微位移,在照光与遮光条件下,对典型湿地植物菖蒲幼苗、成株根系根基部起总根长1/4处(根1/4)、根系中部(根1/2)、从根基部起总根长3/4处(根3/4)及根尖(根1)处根系微界面径向溶氧浓度变化进行原位精确测定。结果表明:无论有无光照,菖蒲幼苗、成株根系不同部位均存在从根表面至沉积物氧饱和度由高到低的氧扩散层,其厚度0.18—0.68 mm;根1/2、3/4、1处氧扩散能力菖蒲成株较幼苗显著增强(P<0.01),根1/4处二者则无显著差异(P>0.05);光照对菖蒲幼苗、成株根系不同部位氧扩散能力的影响存在差异,光照对菖蒲幼苗根1/2及菖蒲成株根1/2、根3/4处影响显著(照光组显著高于遮光组,P<0.01),而对菖蒲幼苗根1/4、根3/4、根1及菖蒲成株根1/4、根1处无显著影响(P>0.05);从根系泌氧空间差异上看,照光条件下菖蒲幼苗、成株分别表现为根1/2>根3/4≈根1≈根1/4(P<0.01,P>0.05)和根1/2>根3/4>根1>根1/4(P<0.01),遮光条件下菖蒲幼苗、成株分别表现为根1/2≈根3/4≈根1≈根1/4(P>0.05)和根1/2>根3/4≈根1>根1/4(P<0.01,P>0.05)。     

有机酸对黄莒蒲镉、铜积累及生理特性的影响

应用有机酸辅助植物修复重金属污染以提高修复效率逐渐成为治理重金属污染的有效途径之一.采用溶液培养研究了外施乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸2种有机酸对黄菖蒲(Iris pseudacorus L.)Cd、Cu积累及生理特性的影响.结果表明:不同浓度的EDTA和柠檬酸均增加了黄菖蒲对Cd、Cu的吸收,且提高了其向地上部运输2种重金属的能力,其中,柠檬酸对黄菖蒲吸收Cd的促进作用高于EDTA,EDTA对Cu吸收的促进效果优于柠檬酸;不同浓度EDTA和柠檬酸对黄菖蒲生长及生理特性的影响有所差异,5 mmol·L-1的EDTA及0.5和5 mmol·L-1的柠檬酸均使黄菖蒲干质量较对照有不同程度的下降,膜脂过氧化产物MDA含量明显增加,而0.5 mmol·L-1的EDTA不仅增加了黄菖蒲对Cd、Cu的积累,降低了植物的膜脂过氧化程度,还在植物生长方面起到一定的积极作用.     

传统Cronquist系统的泽泻亚纲在APGⅣ系统中的地位

APGⅣ(2016)系统对Cronquist(1981)系统中的泽泻亚纲作出了适当调整,得到了经典分类和分子数据的支持,这是较理想的状态.1)APGⅣ系统将天南星科并入泽泻目,将天南星科的菖蒲属独立为菖蒲目,成为单子叶植物基部群,得到了胚胎学、分子数据的支持;而苞片分化等形态特征揭示了菖蒲属和天南星科其他属不同.2)岩...     

黄菖蒲和美人蕉对水深梯度的响应差异

通过野外观测研究了黄菖蒲和美人蕉对水深梯度(10、30、50和70cm)的适应性。结果表明:随着水深的增加(1)黄菖蒲和美人蕉的分蘖数显著减少(P<0.05),但对株高、叶长和叶宽的影响不大;(2)2种植物叶片的叶绿素含量和根系活力均逐渐降低,叶片的丙二醛含量则逐渐升高,其中美人蕉的叶绿素含量、根系活力和叶片丙二醛含量的差异显著(P<0.05),而黄菖蒲仅根系活力的差异显著(P<0.05);(3)叶绿素荧光参数中,PSⅡ的最大光能转换效率(Fv/Fm)、表观电子传递速率(ETR)和光化学淬灭(qP)均呈显著下降的趋势(P<0.05),非光化学淬灭(qN)则显著增加(P<0.05);相对电子传递速率(rETR)及潜在最大电子传递速率(rETRm)、对光能的利用效率(α)和对强光的耐受能力(Ik)也都表现出明显的下降;美人蕉在10cm水深条件下各指标均高于黄菖蒲,但在水深较大的条件下总体上低于黄菖蒲。可见,水深较大时对黄菖蒲和美人蕉的生长产生了抑制作用,且对后者的抑制程度要大于前者。因此,在选择黄菖蒲和美人蕉进行湿地植物修复时,应保持浅水条件以利于其生长,其中黄菖蒲适应的水深(30～70cm)大于美人蕉(10cm...     

有机酸对黄菖蒲镉、铜积累及生理特性的影响

应用有机酸辅助植物修复重金属污染以提高修复效率逐渐成为治理重金属污染的有效途径之一。采用溶液培养研究了外施乙二胺四乙酸（EDTA）和柠檬酸2种有机酸对黄菖蒲（Iris pseudacorus L．）Cd、Cu积累及生理特性的影响。结果表明：不同浓度的EDTA和柠檬酸均增加了黄菖蒲对Cd、Cu的吸收,且提高了其向地上部运输2种重金属的能力,其中,柠檬酸对黄菖蒲吸收cd的促进作用高于EDTA,EDTA对cu吸收的促进效果优于柠檬酸;不同浓度EDTA和柠檬酸对黄菖蒲生长及生理特性的影响有所差异,5mmol&#183;L^-1的EDTA及0．5和5mmol&#183;L^-1的柠檬酸均使黄菖蒲干质量较对照有不同程度的下降,膜脂过氧化产物MDA含量明显增加,而0．5mmol&#183;L^-1的EDTA不仅增加了黄菖蒲对Cd、Cu的积累,降低了植物的膜脂过氧化程度,还在植物生长方面起到一定的积极作用。     

Cd-Cu复合胁迫对黄菖蒲叶片及根系中Cd和Cu的积累及其迁移率的影响

采用水培法研究了Cd-Cu复合胁迫(5 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Cu;5 mg-L-1Cd-20 mg·L-1Cu;25 mg·L-1 Cd-10 mg·L-1Cu;25 mg·L-1Cd-20 mg·L-1Cu)条件下黄菖蒲(Iris pseudacorus L.)叶片和根系对Cd和Cu的积累作用及黄菖蒲体内Cd和Cu迁移率的变化规律.结果表明,在50 d的胁迫期内,黄菖蒲叶片和根系中的Cd和Cu含量分别随培养液中Cd和Cu浓度的提高而增加,并随胁迫处理时间的延长基本呈增加的趋势,在胁迫末期明显提高.在不同浓度Cd-Cu复合胁迫条件下,黄菖蒲根系中的Cd和Cu积累量明显高于叶片.在Cd浓度不变的条件下,黄菖蒲叶片和根系中的Cd含量随培养液中Cu浓度的提高而增加;在Cu浓度不变的条件下,黄菖蒲叶片中Cu含量随培养液中Cd浓度的提高而降低.在不同胁迫时间,黄菖蒲植株对Cd的迁移率不同,但培养液中Cd的浓度较高,黄菖蒲植株对Cd的迁移率也较高;黄菖蒲植株对Cu的迁移率随胁迫时间的延长基本上呈上升趋势.研究结果显示,在Cd-Cu复合胁迫条件下,Cu对黄菖蒲体内Cd的吸收具有一定的协同吸收作用,而Cd对Cu的吸收则有一定的拈抗作用.     

两种新的茴香脑资源植物

茴香菖蒲和香叶菖蒲是我国新近发现的特有植物,全株具有浓郁的茴香味。用气相色谱和色谱—质谱对这两种植物的根茎和叶挥发油进行了分析并与我国传统的香料和调味料—小茴香和大茴香的果实的挥发油进行了比较。发现:茴香菖蒲和香叶菖蒲的根茎和叶挥发油的主要成分是异茴香脑,分别为94.54(?)96.70％和60.29(?)86.20％;而小茴香和大茴香果实的挥发油的主要成分是反式—茴香脑,分别为80.29％、92.10％。异茴香脑的香味比反式—茴香脑弱,但它和醇碱液共热时即可发生异构化变成反式—茴香脑。且茴香菖蒲和香叶菖蒲是草本植物,容易栽培和繁殖。所以这是两种至今未被利用的,有发展前途的香料植物。     

土壤水分含量对菖蒲(Acorus calamus) 萌发及幼苗生长发育的影响

应用盆栽试验方法,采用完全随机试验设计,研究了菖蒲在不同土壤水分含量下的萌发和幼苗生长。试验共设6个处理,处理时间为60d。结果表明：（1）水分亏缺对菖蒲萌发和幼苗有不同程度的影响,在持续干旱60d条件下,菖蒲幼苗的萌发率仅为32．5％,为正常水分条件下的1／3,幼苗的平均高度为19．0cm,是正常水分条件下的1／3左右;（2）菖蒲幼苗叶片长度、宽度和基茎随土壤水分含量降低而减小,叶片数量与叶片面积也随土壤水分含量降低而减小,叶片含水率各试验组无明显差异;（3）在试验的20、40、60d,各试验组的根、茎、叶及总生物量都比对照组（CK）有不同程度的降低,并随试验时间的延长,各水分含量条件下的生物量差别增大,在不同土壤水分条件下,根、茎和叶生物量增量均表现为茎的最多,叶的次之,根的最少,叶、茎、根生物量比例平均为1：1．59：0．82;（4）菖蒲幼苗叶片的叶绿素a、b随土壤水分含量减少而下降,叶绿素a／b随土壤水分含量减少而下降而升高,类胡萝卜素（Car）含量随土壤水分含量减少而下降;（5）Fv/Fm、qP随土壤水分含量降低而下降,重度干旱对菖蒲幼苗光合系统PSⅡ的最大量子产量影响显著,菖蒲幼苗在重度干旱条件下30、45、60d的Fv／Fm分别为0．800、0．796、0．787,分别比对照降低5．0％、4．7％和6．2％;菖蒲幼苗在重度干旱条件下30、45、60d的qN分别为0．270、0．259和0．200,分别是对照的6．75、3．92、2．78倍,可见干旱条件会导致菖蒲幼苗以热的形式耗散掉的光能部分增加,有效保护了菖蒲叶片PSⅡ系统,但持续干旱（60d）导致qN降低,菖蒲叶片PSⅡ系统受到不同程度的破坏;干旱胁迫还对菖蒲植株的光响应曲线具有较大的影响,使最大ETR降低。     

菰和菖蒲对富营养化水体净化效率的比较

研究了菰〔Zizania latifolia(Griseb.)Stapf〕、菖蒲(Acorus calamusL.)及它们的复合体系对富营养化水体的净化效果。结果表明,菰和菖蒲在供试富营养化水体中均能正常生长,二者单独种植体系或等量混合种植体系对富营养化水体均有一定的净化能力。单独种植的菰和菖蒲及二者的混合种植体系对供试水体中总氮的去除率分别为92.8%、92.7%和94.9%;对氨氮的去除率分别为95.5%、97.4%和96.6%;对总磷的去除率分别为83.9%、94.3%和84.7%;对CODCr的去除率分别为83.0%、85.5%和86.7%。单独种植的菖蒲对总磷的去除效果明显好于单独种植的菰和二者的混合种植体系。菰和菖蒲的混合种植体系对富营养化水体的净化效果与单独种植体系无明显差异。     

黄菖蒲适生环境筛选

对黄菖蒲（Iris pseudacorus L．）在旱生（CK）、湿生及水深10、30、60、100和150cm 7个不同栽培环境下的株高、叶干重、通气组织及部分生理指标的变化进行了比较分析。发现从旱生至30cm水深环境中,黄菖蒲的株高和叶干重均逐渐增加,而在水深60cm至150cm的环境中则呈降低趋势。在水深30cm的环境中处理40d,黄菖蒲叶片通气道与横截面积比及叶片SOD活性显著高于对照和其他处理组;相对电导率及脯氨酸含量随水深及处理时间的增加基本呈上升趋势。结果表明,黄菖蒲在水深约30cm的环境中生长状况最佳;在旱生、湿生和水深10cm的环境中能够生长良好;在60cm水深环境生长比较适宜;水深超过60cm,黄菖蒲不能正常生长。     

Cu污染土壤中溪荪和花菖蒲的生长状况及对Cu的积累及转运能力

采用土壤栽培方法,研究了在Cu添加量为0(CK)、200、400、600、800和1 000μg·g-1的土壤中溪荪(Iris sanguinea Donn es Horn.)和花菖蒲(I.ensata Thunb.var.hortensis Makino et Nemoto)叶和根的数量、长度及生物量(干质量)6个生长指标的变化趋势,并对叶和根中的Cu含量和积累量、全株的Cu积累量、Cu的富集系数及转运系数进行了比较分析.结果表明:随土壤中Cu添加量的提高,溪荪的根数逐渐降低且显著低于对照;而溪荪的其余5个生长指标和花菖蒲的6个生长指标均总体呈现出在Cu添加量较低的条件下逐渐增加并显著高于对照、在Cu添加量较高的条件下逐渐减小且显著小于对照的变化趋势;其中在Cu添加量1 000μg·g-1的土壤中2种植物的生长均受到显著抑制(P＜0.05);而添加400和600μg·g-1Cu则分别对2种植物的生长有一定的促进作用.随土壤中Cu添加量的增加,溪荪和花菖蒲叶及根中的Cu含量均逐渐提高;溪荪对Cu的富集系数和转运系数以及花菖蒲对Cu的富集系数均显著小于对照,而花菖蒲对Cu的转运系数则呈现在Cu添加量较低的条件下高于对照、Cu添加量较高的条件下低于对照并逐渐减小的趋势;在添加了Cu的土壤中,溪荪叶、根和全株对Cu的积累量均低于花菖蒲,但均显著高于对照,且2种植物根的Cu含量及积累量均大于叶片,表明溪荪和花菖蒲均具有一定的Cu积累能力,且主要积累在根中,花菖蒲对Cu的积累能力优于溪荪.综合分析结果显示:溪荪和花菖蒲不是Cu超积累植物,但对Cu胁迫均具有一定的耐性,且花菖蒲的耐性略强于溪荪;溪荪和花菖蒲分别适宜栽植于Cu含量400和600μg·g-1以下的土壤中,可用于轻度和中度Cu污染土壤的植物修复和环境美化.     

菖蒲幼苗对Cd胁迫的响应及其Cd富集能力分析

研究了菖蒲（Acorus calamus L．）幼苗对不同浓度Cd胁迫的响应及其Cd富集能力。结果表明,随Cd浓度的提高（0～25mg·L^-1）,菖蒲幼苗的株高、根长、干质量、叶绿素含量和对Cd的耐性指数均逐渐下降,脯氨酸含量逐渐升高;各处理组的SOD和POD活性均高于对照,且以15mg·L^-1Cd处理组最高。随胁迫时间延长（1—10d）,叶绿素含量持续下降,而SOD和POD活性及脯氨酸含量则先升高后下降。菖蒲幼苗体内Cd含量随Cd浓度的提高而增加,根系对Cd的富集能力高于地上部分。在Cd胁迫条件下,菖蒲幼苗对Cd的转移系数小于1,根系对Cd的滞留率为89．5％-93．9％,表明菖蒲幼苗根系对Cd有较强的滞留作用和富集能力。     

水体泥沙对菖蒲和石菖蒲生长发育的影响

三峡库区消落带植物恢复不仅面临长期淹水逆境,还面临高水位落差、反季节消落等环境因素的胁迫。菖蒲和石菖蒲是库区常见的两种湿生植物,探讨它们在泥沙水体中的生长发育,有利于为三峡库区消落带植被恢复的物种选择提供科学依据。用粒径小于100μm的泥沙分别配置浊度为30、60和90NTU的浑浊水体,8月将菖蒲(Acorus calamus L.)和石菖蒲(Acorus tatarinowii S.)植株分别种植于上述水体中,翌年4月统计植株的萌发数、叶长、叶宽、叶片数,利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM)测定叶片的快速光响应曲线。结果表明,各浊度组植株的萌发率与对照组相同,30NTU组石菖蒲和菖蒲的植株数显著多于对照组,且石菖蒲的植株数随水体浊度增加呈增多趋势,而菖蒲的植株数呈相反趋势。石菖蒲和菖蒲30NTU组植株的叶长、叶宽以及总叶片数、总叶长均显著大于对照组;石菖蒲60NTU组和90NTU组植株的叶长、叶宽和总叶长显著小于对照组(P<0.05),而菖蒲60NTU组的叶长、叶宽和叶片数显著大于对照组(P<0.01),90NTU组植株的叶长、叶宽和叶片数与对照组无显著差异(P>0.05),且菖蒲60NTU组和90NTU组植株的总叶片数和总叶长均显著低于对照组(P<0.01)。由快速光响应曲线可知,在较高光强照射下各浊度组植株的光化学荧光淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(qN)和相对电子传递速率(rETR)均显著降低,但在低光下各浊度组植株的qP、qN和rETR均显著高于对照组,且菖蒲对低光的耐受范围大于石菖蒲。因而,菖蒲和石菖蒲均能长期生长于浅(0.9m)的悬浮泥沙水体中,具有一定的耐淹能力。