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。     

喜旱莲子草和接骨草竞争对模拟增温的响应

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。     

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。     

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。     

入侵种喜旱莲子草——主要天敌昆虫

喜旱莲子草是一种水陆两栖的重要入侵杂草,中国首批16种重要入侵物种之一.本文介绍了生物防治喜旱莲子草的天敌昆虫莲草直胸跳甲Agasicles hygophila、Vogtia malli、Amynothrips andersoni、阿根廷跳甲Disonycha argentinensis、Systena nitentula和虾钳菜披龟甲Cassida piperata等天敌的分类地位、形态特征、生物学、生态学特性以及国内外寄主专一性研究、释放效果与评价.     

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。     

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。     

不同生境下喜旱莲子草营养器官中抗氧化物质含量的比较

以水陆两种生境下生长的喜旱莲子草为实验材料 ,分别测定并比较了根、茎、叶可溶性蛋白及SOD、POD、Vc、GSH及绿原酸和类黄酮等抗氧化物质活性和含量 ,结果表明可溶性蛋白在叶中含量最高 ,并且水生环境中叶的含量高于陆生环境。除Vc外生态环境对各抗氧化物质含量影响具有一致性。水生环境下喜旱莲子草营养器官的抗氧化物质含量高于陆生环境下喜旱莲子草相应营养器官的含量。这是植物体内一种生理生化的生态适应     

入侵种喜旱莲子草天敌——莲草直胸跳甲的生物学特性

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides(Mart.)Griseb.)是一种水陆两栖的重要外来入侵种,是中国国家环保局公布的首批9种重要外来入侵植物之一。莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila Selma&Vogt是目前控制喜旱莲子草最有效的天敌昆虫。对该虫的形态特征和行为习性作了描述。卵块成"八"字形,孵化需要高湿度的保持;幼虫有趋嫩性,幼龄幼虫一般取食叶片的下表皮,2、3龄幼虫取食量很大;老熟幼虫在茎秆上咬一个圆形的洞,进入茎秆中化蛹,并咀嚼咬下的植物组织,吐出后塞住洞口;成虫羽化6d后交尾,雌虫产卵于顶叶的背面。     

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。     

应用MSAP方法检测鸡不同组织基因组的甲基化状态

以白洛克肉鸡和白来航蛋鸡及其杂交F1代基因组为实验材料,应用甲基敏感扩增片段多态性方法(Methylation sensitive amplified polymorphism,MSAP)检测了鸡肌肉、心脏、肝脏和肾脏4个不同组织基因组在CCGG位点的甲基化状态,分析了不同组织的DNA甲基化水平及组织特异性甲基化模式。研究发现:肌肉组织的甲基化水平约为29.7%,肝脏组织约为27.5%,心脏组织约为27.5%,肾脏组织约为26.1%;在鸡3个不同群体及其中3个不同组织间,基因组甲基化程度差异显著(P<0.05);在检测的4个组织中,CCGG序列的全甲基化位点少于半甲基化位点,与植物的相关研究不一致;分离及鉴定了2个组织特异的甲基化片段。结果表明:鸡不同组织基因组的甲基化状态是不同的,同一组织的甲基化水平在不同的群体是不同的,而不同组织甲基化水平的排序在不同的群体是不一致的。这些结果揭示遗传效应可能影响个体的组织甲基化水平。     

北京油鸡MSAP毛细管电泳荧光检测技术的建立

采用毛细管电泳荧光检测技术, 对北京油鸡肌肉组织基因组进行甲基化敏感扩增片段多态性(Methylation sensitive amplified polymorphism, MSAP)检测。通过对基因组DNA用量、预扩产物稀释倍数、选择性引物浓度、Mg2+浓度、dNTPs浓度和电泳内标量等6个主要参数进行分析和优化, 建立了适合北京油鸡基因组DNA甲基化分析的MSAP毛细管电泳荧光检测技术。重复实验表明, 建立的毛细管电泳荧光标记的MSAP检测技术能够自动地、高通量地分析北京油鸡基因组的DNA甲基化状态, 也适用于其他动植物基因组的DNA甲基化研究。     

MSAP技术及其在植物上的应用

DNA甲基化在植物的很多生命过程中具有重要作用,检测DNA甲基化的技术应运而生。依据对DNA甲基化敏感程度不同的同裂酶,在AFLP技术的基础上发展而来的MSAP技术可以方便的检测全基因组范围内胞嘧啶甲基化模式及程度。该文对MSAP技术的原理、特点、基本程序及应用进行了阐述。     

Variation of cytosine methylation in response to water availability in two contrasting growth types of an amphibious plant Alternanthera philoxeroides

We used methylation-sensitive amplified polymorphisms (MSAP) to examine the alterations of cytosine methylation in two contrasting growth types of an amphibious plant Alternanthera philoxeroides in response to change of water availability. Using 34 pairs of selective primer combinations, we amplified 1026 and 1128 clear and reproducible bands in root and leaf of A. philoxeroides, respectively. When the aquatic types of plants were transplanted into drought culture, we found a decrease in the overall DNA methylation. When the terrestrial types of plants were transferred into flood culture, we detected a higher frequency of methylation than demethylation events. Alterations of DNA methylation were more evident in root than in leaf in response to change of water availability. When the confounding effects of variable environmental factors were removed, differences of cytosine methylation profiles were observed between two growth types of plants under common growth conditions.     

不同生理年龄毛竹DNA甲基化的MSAP分析

为分析竹子年龄变化与基因组DNA甲基化之间的相关性,以5年、31年和>60年起源(从种子萌发年龄算起)的毛竹当年生叶片为材料,采用35对引物对其进行MSAP检测。结果表明:3个年龄段的总甲基化率和全甲基化率分别为24.44%、28.21%、32.12%和16.57%、19.41%、21.23%;发生DNA甲基化的变异位点为52.3%,去甲基化变异位点为10.3%。可以看出,随着年龄的增加,毛竹基因组DNA甲基化敏感多态性呈上升趋势。总甲基化率单因素方差分析的结果表明相同年龄的毛竹个体间没有差异(P=0.307>0.05),而不同年龄间的差异达极显著水平(P<0.001)。同时,对所用引物组合进行分析后发现有6对引物(E3/HM2、E3/HM6、E3/HM7、E4/HM5、E4/HM6和E5/HM5)扩增出的位点与总趋势显著相关,为进一步开展深入研究奠定基础。     

高温胁迫下水稻基因组DNA表观遗传变化MSAP分析

目的:研究高温胁迫对水稻基因组DNA甲基化变化的影响,筛选出一批与高温胁迫的相关基因,研究DNA基因化与基因转录水平之间的关系。方法:在人工气候箱子中,对四叶期的水稻幼苗进行38度高温处理,分别取0 h、2 h、4 h、8 h、12 h、16 h和24 h七个不同时间点的幼叶提取DNA与RNA,利用MSAP技术检测总甲基化水平变化,RT-PCR检测相关基因的转录本的表达量变化。结果:与对照组0 h幼叶相比,高温处理下的2 h、4 h、8 h、12 h、16 h和24 h幼叶的总体甲基化水平依次是37.14%、36.79%、36.00%、35.50%、35.43%、34.64%和34.57%,可知幼叶DNA甲基化水平在高温处理后不断降低。此外,RT-PCR结果显示筛选的两个与甲基化相关的基因(PP2C和RAFP)的转录水平与甲基化水平呈负相关。结论:基因组甲基化作为一种重要的表观遗传调控方式,可以通过调控相关的基因的表达量水平来防御高温胁迫。     

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.     

Trans-generational effects in the clonal invader Alternanthera philoxeroides

近年的研究已经揭示出表型可塑性可以通过营养世代遗传。从这个意义上讲,环境诱导的基因调控变化(例如DNA甲基化,即表观遗传变异)会导致可逆的塑性反应传递给后代。这种跨世代的可塑性在克隆植物中尤其重要,因为有性繁殖减少会降低通过遗传变异进行适应的可能性。许多最具侵略性的植物入侵者都具有克隆性,而且克隆性被认为是植物入侵性的关键。本研究中,我们的目标是确定在克隆入侵者喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)中是否发生了跨代效应,以及这种效应在本地和非本地群落之间是否存在差异。在同质园实验中,我们将采自巴西(原产地)和伊比利亚半岛(非原产地)的喜旱莲子草种群分别种植在养分高和低的土壤中,后代植株被移植到高养分条件下作为对照。为了检验DNA甲基化对跨代可塑性的潜在作用,一半的母株用去甲基化剂5-氮杂胞苷处理。在来自原产地和非原产地的种群中均观察到了跨代效应。有趣的是,在原产地种群的生长变量(分株数、茎生物量、根生物量和总生物量)中发现了跨代效应,而在非原产地种群中发现了生物量分配具有跨代效应。在原产地种群中出现的跨代效应可以用“银勺”效应来解释,而非原产地种群的跨代效应可以归因于DNA甲基化引起的表观遗传传递。本研究强调了跨代效应对克隆植物生长的重要性,这有助于理解众多克隆植物能够成功繁殖扩张的机制。     

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。     

Genetic diversity of Alternanthera philoxeroides in China

Alternanthera philoxeroides (Mart.) Grisb was introduced into China in the 1930s, and today occurs in most regions of southern China. Techniques using random amplified polymorphic DNA (RAPD) and inter-simple sequence repeats (ISSR) markers were applied to analyze genetic diversity of this invasive, weedy species. The fragments amplified by both 28 RAPD primers and 23 ISSR primers showed no polymorphic bands within and among the seven populations sampled. These results might be a consequence of the short introduction history in China and the clonal propagation of this aquatic plant. Although A. philoxeroides is widely distributed in China, the molecular data indicated its genetic diversity is extremely low, which implies that the low genetic diversity did not affect the success of its expansion in China. The rapid range expansion of A. philoxeroides is most likely the result of a massive clonal propagation since its introduction.