不同程度南方菟丝子寄生对入侵植物三叶鬼针草生长的影响

生物入侵严重影响了生态系统的结构和功能。菟丝子属植物可以有效地抑制入侵植物的生长,恢复本地群落,是一种有效的生物防治剂。本文以本地寄生植物南方菟丝子（Cuscuta australis）和三叶鬼针草（Bidens pilosa L.）为研究对象,采用不同数量的南方菟丝子茎段（长度15cm）寄生入侵植物三叶鬼针草来形成不同的寄生程度（寄生I、II、III分别由1、2、3段南方菟丝子茎段寄生）,分析不同程度的寄生对寄主三叶鬼针草补生长的影响,并探讨寄生植物对寄主补偿生长的诱导。南方菟丝子寄生34d之后,三种程度的寄生均可显著抑制三叶鬼针草生长。寄生III处理组的南方菟丝子生物量显著大于寄生I和寄生Ⅱ处理组。不同寄生强度对三叶鬼针草生长的影响具有一定的差异。寄生II和寄生III的三叶鬼针草叶生物量、茎生物量、地上生物量、地下生物量、总生物量、株高与冠幅均显著低于寄生I,但相互之间不存在显著性差异;寄生II的三叶鬼针草的叶面积、根长和根体积均显著低于寄生I,寄生III的叶面积和根长高于寄生II,但与寄生I及寄生II之间不存显著性差异,寄生III的根体积显著高于寄生II,但与寄生I之间不存在显著性关异。与对照相比,不同程度寄生下三叶鬼针草的NAR和RGR极显著降低。寄生II的三叶鬼针草的RGR显著低于寄生I,寄生III的三叶鬼针草的RGR高于寄生II,但与寄生I及寄生II之间均不存在显著性差异。寄生II与寄生III的三叶鬼针草的NAR显著低于寄生I组,但相互之间不存在显著性差异。除寄生I处理组外,寄生II与寄生III处理导致三叶鬼针草与南方菟丝子的累积生物量均显著低于对照。寄生II处理组的累积生物量要低于寄生I处理组,寄生III处理组的累积生物量要高于寄生II处理组,但显著低于对照组,表明寄生III处理组的三叶鬼针草产生了低补偿生长。由于南方菟丝子寄生显著抑制入侵植物的生物量,因此南方菟丝子仍具有防治入侵植物的潜力。     

遮光对三叶鬼针草光合作用和叶绿素含量的影响

采用盆栽试验,研究了遮光对三叶鬼针草（Bidens pilosa）光合参数的影响。结果表明：遮光处理提高了三叶鬼针草叶绿素a+b含量,但叶绿素a/b的比值没有什么改变;高光强条件下生长的三叶鬼针草的最大光合速率和饱和光分别是遮光处理的379和271倍;遮光处理的初始斜率比对照高,而表观量子效率却比对照低;遮光处理的三叶鬼针草在光合有效辐射低于100 μmol·m^-2·s^-1时,其光合速率比对照组要高;当光合有效辐射超过650 μmol·m^-2·s^-1时,光合速率随光强的增加而下降;对照组在光强约为1780 μmol·m^-2·s^-1时才出现光合速率随光强的增加而降低的现象;遮光处理不利于三叶鬼针草的生长。     

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。     

外来入侵植物三叶鬼针草种子萌发与贮藏特性研究

研究了光照和温度对外来入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa L．)种子萌发的影响及种子在不同温度下贮藏后的发芽力变化。结果表明,光照和变温不是三叶鬼针草种子萌发的必要条件,在15～30℃恒温条件下萌发率均达到80％以上,35℃恒温显著抑制其萌发且发芽的种子不能正常发育;零下低温(-10℃)和零上低温(4℃)贮藏6个月的三叶鬼针草种子萌发率(分别为95％和94．7％)与贮藏前的萌发率(97．7％)相比无显著差异,而在室温下贮藏6个月的种子,随着贮藏时间的增加萌发率逐渐下降,6个月后不仅萌发率急剧下降到16％、萌发时间延长至10d,而且发芽的种子亦不能正常发育。     

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.     

不同光照和水分下三叶鬼针草与本地种金盏银盘生长特征的比较研究

为探讨三叶鬼针草(Bidens pilosa)成功入侵机制,利用盆栽试验对不同光照和水分条件下三叶鬼针草与本地种金盏银盘(B.biternata)的生长特征进行了比较研究。结果表明,两物种对光和水的变化均具有较大可塑性,但与金盏银盘相比,在有利环境下三叶鬼针草具有较大的株高、叶面积、生物量;在不利环境下,三叶鬼针草具有较大的比叶面积和叶面积比;除叶面积比和叶生物量比外,三叶鬼针草各生理参数的可塑性指数均高于本地种。这说明三叶鬼针草具有较强的表型可塑性和入侵适应性,这些特性促进了其成功入侵。     

摩西球囊霉对三叶鬼针草保护酶活性的影响

旱地农田入侵杂草三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)与摩西球囊霉(Glomus mosseae)(AM真菌)经常形成长效的共生体,该霉菌对三叶鬼针草的入侵能力起到促进作用,但机理并不清楚。盆栽试验对正常浇水、中度干旱和重度干旱条件下接种AM真菌的三叶鬼针草植株与未接种植株之间叶片丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸氧化酶(ASP)和过氧化物酶(POD)等保护酶活性进行了比较研究。结果表明,干旱胁迫导致三叶鬼针草叶片内MDA含量升高,SOD、CAT、ASP和POD的活性升高;正常浇水条件下,接种G. mosseae 对MDA含量,SOD、ASP和CAT活性影响不显著;中度干旱条件下,接种没有显著影响ASP活性,但对SOD和CAT活性影响显著;在处理前期(7,14,21d)POD活性影响不显著,在处理后期(28,35d)接种植株显著低于未接种植株;重度干旱条件下,未接种植株MDA含量、CAT活性显著高于接种植株,POD活性差异不显著。ASP活性在21d前差异不显著,之后,未接种植株显著高于接种植株。因此,AM真菌G. mosseae 有效地降低了干旱胁迫对三叶鬼针草的伤害程度,随着土壤含水量的严重亏缺和胁迫时间的延长,摩西球囊霉对三叶鬼针草的保护作用逐渐减弱。由于三叶鬼针草和AM真菌之间普遍存在着共生关系,该共生关系可能是三叶鬼针草入侵能力强的关键生物因子之一。     

干旱生境中接种丛枝菌根真菌对三叶鬼针草

为阐明丛枝菌根真菌对石灰岩地区适生植物三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)光合作用的影响,设置正常浇水(A)、中度干旱胁迫(B)和重度干旱胁迫(C)3个水分处理梯度,比较了不同水分处理条件下接种丛枝菌根真菌Glomus mosseae和未接种三叶鬼针草之间净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、羧化效率、水分利用效率等特征的差异.结果表明,水分胁迫显著降低三叶鬼针草的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和羧化效率.胞间CO2浓度在处理的前期(7d)因干旱胁迫而降低,在后期随土壤含水量的降低而升高;水分利用效率则是中度胁迫的植株、正常浇水处理植株、重度胁迫植株依次降低.在正常浇水条件下接种G. mosseae 对三叶鬼针草光合参数没有产生显著性影响;在中度胁迫条件下,接种植株较未接种植株在水分处理的前28d有更高的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和羧化效率;在重度胁迫条件下,虽然净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和羧化效率接种植株高于未接种植株,但是二者并不显著.研究认为,干旱胁迫对三叶鬼针草光合作用的影响在水分处理的前期表现为气孔因素制约,在后期则主要是非气孔因素的影响;在正常浇水条件下接种G. mosseae 对三叶鬼针草的光合作用没有显著性影响,在干旱胁迫条件下,丛枝菌根真菌通过改善三叶鬼针草气孔导度和羧化效率等减弱干旱胁迫对植株的伤害,但是这种保护作用因为土壤水分的严重匮乏以及土壤干旱的时间延长而受到限制.     

铅胁迫下三叶鬼针草内源一氧化氮的生成及其对氧化损伤的缓解效应

对不同浓度铅(Pb)胁迫下三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)叶、茎和根中内源一氧化氮(NO)和活性氧(ROS)的生成机制及根系活力的变化,内源NO对Pb胁迫下三叶鬼针草幼苗氧化损伤的缓解效应进行了研究。结果显示,在0~1000 mg/L范围内,随着Pb浓度的增加,叶片中NO含量呈升高趋势,根中NO含量呈先升高后降低的趋势,但仍高于对照,Pb浓度在0~400 mg/L范围内,茎中NO含量与对照持平,Pb浓度大于600 mg/L时,茎中NO含量低于对照;600 mg/L Pb处理能显著增强叶、茎和根中一氧化氮合成酶(NOS)和硝酸还原酶(NR)活性,显著增加叶和茎中亚硝酸根离子(NO_2~-)和类胡萝卜素(Car)含量,NOS、NR、NO_2~-和Car均能促进叶片中内源NO的生成,NOS是根中内源NO生成的主要途径。Pb胁迫使超氧阴离子(O_2~(·-))产生速率、过氧化氢(H_2O_2)含量、丙二醛(MDA)含量和相对电导率(REC)显著升高,从而造成幼苗严重的膜脂过氧化损伤,而胁迫诱发产生的NO能降低根中ROS的产生,促进幼苗根系活力,进而缓解胁迫造成的膜脂过氧化损伤。     

外源NO对铅胁迫下三叶鬼针草幼苗活性氧代谢的影响

铅(Pb)是已知毒性最强的重金属污染源之一,一氧化氮(NO)是一种普遍存在于生物界的信使分子,广泛参与植物对Pb胁迫的应答反应调控,而三叶鬼针草(Bidens pilosa)是修复Pb污染的重要种质资源。为了进一步探明NO在植物Pb胁迫响应中的作用及机理,增强三叶鬼针草对Pb污染土壤的耐性以及更好地应用于Pb污染土壤的修复。该研究以培养60 d的三叶鬼针草幼苗为材料,用不同浓度NO供体硝普钠(SNP)预处理,测定600μmol/L硝酸铅胁迫处理第3天三叶鬼针草叶、茎和根的膜质过氧化、抗氧化酶系统和渗透调节物质含量等指标,分析外源NO对铅胁迫下三叶鬼针草活性氧代谢的影响。结果表明:300μmol/L SNP能显著降低铅胁迫下三叶鬼针草相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)含量以及超氧阴离子(O-2·)产生速率;能显著促进脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(SP)、类胡萝卜素(Car)的合成;和不同浓度SNP对三叶鬼针草叶、茎和根中抗氧化酶活性的影响较复杂,其中200μmol/L SNP能显著增强叶和茎中抗坏血酸氧化酶(APX)活性、茎中谷胱甘肽还原酶(GR)活性,300μmol/L SNP能显著增强叶中过氧化物酶(POD)活性,1000μmol/L SNP能显著增强茎和根中过氧化氢酶(CAT)活性和叶中超氧化物歧化酶(SOD)活性。综上表明,适宜浓度NO可以通过启动抗氧化系统,增加渗透调节物质含量和调节抗氧化酶活性,从而有效保护三叶鬼针草膜系统稳定性,缓解Pb胁迫伤害。因此,适宜浓度NO可以增强三叶鬼针草对Pb污染土壤的耐性,其在三叶鬼针草修复Pb污染土壤中具有较好的应用价值。     

鬼针草中一个新的查耳酮甙

从鬼针草BidenspilosaL .地上部分的丙酮提取物中 ,分离鉴定了 1 8个化合物 ,其中包括一个新的查耳酮甙类化合物 (α,3,2′,4′ tetrahydroxy 2′ O β D glucopyranosylchalcone,2 )。其它化合物分别鉴定为butein (1 ) ,okanin 4 methylether 3′ O β glucoside (3) ,sulfuretin (4) ,6 ,7,3′,4′ tetrahydroxyaurone (5) ,海生菊苷 (maritimein ,6) ,(Z ) 6 O (6″ acetyl β D glucopyr anosyl) 6 ,7,3′,4′ tetrahydroxy aurone (7) ,(Z ) 6 O (4″,6″ diacetyl β D glucopyranosyl) 6 ,7,3′,4′ tetrahydroxy aurone (8) ,(Z ) 6 O (3″,4″,6″ triacetyl β D glucopyranosyl) 6 ,7,3′,4′ tetrahydroxy aurone (9) ,木犀草素 (luteolin ,1 0 ) ,槲皮素 (quercetin,1 1 ) ,异槲皮苷 (iso quercitrin,1 2 ) ,芦丁 (rutin,1 3) ,黄芪苷 (astragalin,1 4 ) ,quercetin 3,4′ dimethylether 7 O rutinoside (1 5) ,反式丁烯二酸 (1 6) ,2 β D glucopyranosyloxy 1 hydroxy trideca 3 ,5,7,9,1 1 pentayne (1 7)和 3 β D glucopyranosyloxy 1 hydroxy 6 (E ) tetradecene 8,1 0 ,1 2 triyne (1 8)。     

Bidens pilosa L.: Exclusive report of vivipary in a non-mangrove taxa from the eastern Himalayas

Vivipary is an extremely evolved type of epigeal germination in seed plants and very common in tropical estuarine plant communities (mangroves), ensuring a greater number of viable settings of offspring. In addition to this, there are some other non-mangrove angiosperm taxa that have a successful existence, and because of their invasive nature, vivipary has been reported as an attribute of their uncongenial abiotic stress. The present observation confirms the incidence of true vivipary in Bidens pilosa L. (a member of the family Asteraceae) from the eastern Himalayan region.     

The coupling between extra- and intracellular electric potentials in Bidens pilosa L.

The extracellular electrical potential in Bidens pilosa has been compared with the transmembrane potential in hypocotyl cells. We found that variations in the extracellular electrical potential, induced by different KCI concentrations, were identical to the variations of the transmembrane potential. In order to explain the strong correlation between the extracellular potential and the transmembrane potential, an interpretative model based on the electrical diagram of the plant was tested. From our data, we found that: (1) the symplast behaves as a low resistance pathway compared with the apoplast; and (2) the cell wall contributes weakly (20% at the most) to the transmembrane potential. It is concluded that each hypocotyl cell is strongly coupled electrically with its neighbour. This property, together with the high apoplast resistance, accounts for the similarity in the extracellular and transmembrane potential measurements. These properties, which are characteristic of excitable organs, support the existence of action potentials in Bidens.     

三叶鬼针草与不同本地植物竞争对土壤 微生物和土壤养分的影响

入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)对我国农牧业生产造成了重大的损失。本文主要研究三叶鬼针草入侵与不同本地植物竞争对土壤微生物群落结构和土壤养分的影响。利用磷脂脂肪酸方法(phospholipid fatty acids, PLFAs)测定土壤微生物群落组成, 同时测定土壤养分和酶活性, 并利用Canoco4.5软件分析了土壤微生物、土壤养分和土壤酶活性的相关性。结果表明: (1)三叶鬼针草对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、丛枝菌根真菌等土壤微生物具有较强的聚集能力, 且其根际土壤聚集的微生物类群与本地植物种类密切相关。(2)三叶鬼针草入侵显著增加了入侵地土壤的有机碳含量, 降低了铵态氮的含量; 土壤中的速效钾、速效磷和硝态氮的含量则与本地植物种类密切相关。(3)相关性分析表明, 16:00和16:1 ω5c对铵态氮的含量影响较大, 而三叶鬼针草入侵地16:00和16:1 ω5c的含量显著高于裸土对照, 进而推测这一状况导致了铵态氮含量的降低。(4) 15:1 anteiso A和18:1 ω5c与速效钾的含量呈显著正相关, 而其含量在狗尾草(Setaria viridis)中显著高于其他处理, 三叶鬼针草与狗尾草混种处理中土壤中速效钾的含量高于其他处理。以上结果说明, 三叶鬼针草通过改变土壤微生物群落结构影响了土壤酶活性和土壤养分, 且这种改变与入侵地本地植物种类有关。     

不同土壤养分水平下2种外来鬼针草和近缘本地种的比较研究

【背景】鬼针草属白花鬼针草和三叶鬼针草原产于热带美洲,入侵我国后给生态环境、农业经济等造成严重的危害和影响。目前,关于它们的研究主要针对单个物种。为了更好地理解这2种外来鬼针草的入侵能力和入侵机制,本文开展了这2种入侵种与近缘本地种之间的比较研究。【方法】通过盆栽试验,设置低肥和高肥2个养分水平,测量和计算2种外来鬼针草与近缘本地种金盏银盘在不同土壤养分水平下的形态和生长参数、生物量及其分配、繁殖持续期、单株种子产量以及表型可塑性指数等。【结果】在低肥条件下,除了繁殖持续期和种子产量外,2种外来种和本地种的大多数参数均无显著差异。但在高肥条件下,外来种白花鬼针草的总叶面积、比叶面积、叶面积比、繁殖持续期和种子产量明显高于本地种,而三叶鬼针草总叶面积、比叶面积、总生物量、相对生长速率却显著低于本地种。在对土壤养分的可塑性方面,白花鬼针草在株高、总叶面积、比叶面积、总生物量、叶面积比、相对生长速率、平均叶面积比和种子产量方面的可塑性均高于其他2种植物;三叶鬼针草与金盏银盘相比,大多数参数的可塑性指数较接近。【结论与意义】白花鬼针草是一种入侵能力很强的外来种。长的繁殖持续期和高种子产量是白花鬼针草和三叶鬼针草有别于本地种金盏银盘的重要入侵性状。本研究可为揭示三叶鬼针草和白花鬼针草的入侵机制和影响因素提供依据,并为入侵预测和控制提供基本资料。