危害严重外来入侵植物—紫茎泽兰

我国地处亚洲东南部 ,地域辽阔 ,具有丰富的物种多样性 (biological diversity) ,但因其所跨越的地理带自然条件较好 ,在适宜本地植物 (native species)生长的同时 ,也为外来物种 (alien species)的传播和扩散提供了条件。如紫茎泽兰 (Eupatorium adenophorum)、飞机草(Eupatorium odoratum)、薇甘菊 (Mikania micrantha)、凤眼莲 (Eichhornia crassipes)、大米草 (Spartinaanglica)和三裂叶豚草 (Ambrosia trifida)等 ,近年来因自然或人为因素引进后 ,现已在我国一些地方形成单优势种群 ,对我国的农业、林业、牧业、生物多样性和自然生…     

紫茎泽兰和飞机草的形态、生物量分配和光合特性对氮营养的响应

比较研究了紫茎泽兰(Ageratina adenophora)和飞机草(Chromolaena odorata)的形态、生物量分配、生长和光合特性对氮营养的可塑性反应,探讨其与入侵性的关系。结果表明:1) 两种入侵植物对氮营养变化表现出很高的可塑性。随供氮量的增加,两种植物的根冠比、根生物量比降低,叶生物量比(LMR)、叶面积比和叶根比升高。低氮时,增加吸收器官的生物量分配,有利于养分吸收;高氮时,更多的生物量投入同化器官,有利于碳积累。相比之下紫茎泽兰对氮素的适应性更强。2) 两种入侵植物偏好较高的氮营养环境,土壤氮含量升高利于紫茎泽兰和飞机草的入侵。在较大的氮范围内,其相对生长速率(RGR)、总生物量、株高、分枝数、叶面积指数、最大净光合速率和光合色素含量都随供氮量的增加而显著增加,过量氮素对上述参数的抑制不显著。在本地种基本停止生长的干季,紫茎泽兰和飞机草仍维持较高的RGR,这与它们的入侵性密切相关。3) 在决定RGR对氮营养的响应过程中,平均叶面积比和净同化速率同等重要。LMR对两种植物的RGR有重要的影响,是决定处理间和种间RGR差异的重要因素。随氮素的增加,紫茎泽兰的比叶面积(SLA)降低,飞机草的SLA升高,但在所有氮水平下,前者的SLA都高于后者,紫茎泽兰SLA的变化规律更利于植物适应氮环境。     

地形因素对外来入侵种紫茎泽兰的影响

 在紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)的分布区内设置171块临时样地,研究它的盖度和多度与经纬度、海拔、坡向、坡度、风向坡等地形因素的关系。结果表明,紫茎泽兰入侵最严重地区位于102° E左右,随着纬度增加入侵能力逐渐下降,但不显著(p>0.05);紫茎泽兰在中国的分布以云贵高原,尤其是云南高原为主体,通过云贵高原与原产地墨西哥、哥斯达黎加的气候条件对比,推断紫茎泽兰将来在中国的分布区主体还将局限在云贵高原,但不排除在某些局域气候条件下,形成斑块的可能;该次调查的海拔范围为75 m～2 330 m,以200 m为一个海拔梯度,多项式回归分析显示：紫茎泽兰的盖度与多度随着海拔升高而增加（p<0.05）,但在2 000 m左右已趋平缓,表明紫茎泽兰适宜生长在海拔2 000 m左右; ANOVA的结果显示：坡向对紫茎泽兰的入侵影响显著（p<0.05）,通过多重比较发现,北坡和南坡的盖度比东坡大（p<0.05）;北坡的多度比东坡大（p<0.05）,说明东坡不易被紫茎泽兰入侵,而北坡和南坡紫茎泽兰的盖度和多度差异并不显著（p>0.05）,说明温度与湿度可能不是造成不同坡向紫茎泽兰入侵差异的主导因素;坡度对紫茎泽兰入侵的影响并不显著（p>0.05）;风向坡对紫茎泽兰的盖度影响不显著（p>0.05）,而对多度的影响显著（p<0.05）,背风坡的多度显著大于侧风坡。     

入侵植物紫茎泽兰化感作用及其途径研究

紫茎泽兰广泛入侵中国西南地区,研究结果表明化感作用是其入侵的重要武器,但其化感作用的途径并不十分清楚。本研究中,我们发现紫茎泽兰可以通过多种途径对两种栽培植物大麦和玉米的生长产生化感作用,这些途径包括了叶挥发物、叶淋溶物以及根分泌物。并且在紫茎泽兰幼苗早期就可以检测到这些化感作用。然而,没有实验证据表明紫茎泽兰落叶的微生物降解物对两种测试植物具有化感作用。     

外来入侵植物紫茎泽兰不同组织RNA提取方法

从植物组织中提取高质量的RNA是进行cDNA文库构建等分子生物学研究的前提。在苯酚法的基础上,改进并得到了一种适合紫茎泽兰根、茎、叶总RNA快速提取的方法,消除了蛋白质、DNA、多糖等的污染。该方法提取的紫茎泽兰不同组织总RNA纯度高、完整性好,可用于RT-PCR、cDNA文库构建、Northern杂交等分子生物学实验,而且简单、经济、重复性好,适合于多种植物组织总RNA的提取。Northern杂交表明F3’H基因在紫茎泽兰的根、茎、叶等组织中广泛存在,但在叶中的表达量最高,在根中的表达量最低。     

入侵植物紫茎泽兰化感作用及其途径研究

紫茎泽兰广泛入侵中国西南地区,研究结果表明化感作用是其入侵的重要武器,但其化感作用的途径并不十分清楚。本研究中,我们发现紫茎泽兰可以通过多种途径对两种栽培植物大麦和玉米的生长产生化感作用,这些途径包括了叶挥发物、叶淋溶物以及根分泌物。并且在紫茎泽兰幼苗早期就可以检测到这些化感作用。然而,没有实验证据表明紫茎泽兰落叶的微生物降解物对两种测试植物具有化感作用。     

外来入侵种紫茎泽兰研究进展与展望

紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)是20世纪40年代经中缅边境传入我国的一种外来入侵种,原产于中美洲的墨西哥和哥斯达黎加,现已在我国南方和西南地区广泛分布,并且其蔓延速度极快,引起了社会各界的广泛关注。近年来,随着研究的不断深入和拓展,新的研究成果不断涌现,使紫茎泽兰成功入侵的机理性问题不断被揭示出来。该文简要介绍了目前我国关于紫茎泽兰研究的几个热点问题,这些问题主要围绕着紫茎泽兰的分布和预测、入侵扩散机制以及防除方法3个方面展开。其中以紫茎泽兰作为典型外来入侵种来研究其入侵扩散机制的工作最多。该文就目前的研究进展做一综述,并提出今后的研究建议。     

紫茎泽兰化感作用对9种草本植物种子萌发的影响

【背景】紫茎泽兰是一种入侵我国的世界性恶性杂草,给当地的农、林、畜牧业生产造成严重的经济损失,使生态环境面临"绿色灾难"。紫茎泽兰的化感作用是其成功入侵的重要原因,其化感物质对当地植物的生长具有明显的抑制作用。【方法】利用培养皿滤纸法研究了紫茎泽兰叶片水提液对9种草本植物种子萌发的影响,这些植物包括紫茎泽兰入侵早期直接与之竞争的云南草本植物:鲁梅克斯、高丹红、鸭茅(安巴)、苕子、胡枝子,以及为替代控制紫茎泽兰而引进的外来优良牧草:紫花苜蓿(敖汉)、白三叶(海发)、红三叶、黑麦草(速达)。【结果】紫茎泽兰叶片提取液对9种受体植物种子萌发均具有化感作用。低浓度提取液对受体植物的化感作用较弱(对部分植物种子萌发有促进作用);高浓度提取液对受体植物的化感作用较强,且能降低种子发芽率及发芽速率,其中,发芽速率对化感作用更敏感。不同植物对紫茎泽兰化感作用的敏感程度不同,鲁梅克斯、鸭茅和苕子对紫茎泽兰的化感作用较敏感;黑麦草、胡枝子和高丹红最不敏感;紫花苜蓿、红三叶和白三叶对低浓度紫茎泽兰叶片水提液不敏感,对高浓度提取液较敏感。【结论与意义】不同植物种子对紫茎泽兰化感作用的敏感性存在差异,研究结果有利于了解紫茎泽兰成功入侵的机制,并可为筛选具有替代控制潜力的优良牧草奠定基础。     

紫茎泽兰的化学成分

从紫茎泽兰（ＥｕｐａｔｏｒｉｕｍａｄｅｎｏｐｈｏｒｕｍＳｐｒｅｎｇ）中分离得到８个化合物,其中３－（２′－β－Ｏ－吡喃葡萄糖）－苯基－２－反式丙烯酸为一新化合物,其余为槲皮万寿菊素－７－β－Ｏ－葡萄糖甙,６－甲氧基山奈酚－７－甲基醚－３－β－Ｏ－吡喃葡萄糖甙,槲皮万寿菊素－４′－甲基醚－７－β－Ｏ－葡萄糖甙,６－羟基山奈酚－７－β－Ｏ－葡萄糖甙,６－甲氧基芜花素,伞形花内酯及正三十二醇。     

不同生境条件下紫茎泽兰化感作用的变化与入侵力关系的研究

 在紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)入侵地,草本层中的本地植物的多度和盖度与紫茎泽兰的多度和盖度具有显著的负相关关系,落叶阔叶林和公路边生境的紫茎泽兰相对多度和盖度为常绿阔叶林生境的3～5倍;而本地草本植物在组成种类、相对多度和盖度在落叶阔叶林和公路边生境比常绿阔叶林生境减少了30 %、50 % 和70 %。用生物检测的方法研究常绿阔叶林、落叶阔叶林、公路边——３个不同生境下的紫茎泽兰根和茎的水浸提液的化感作用表明：不同生境的紫茎泽兰茎和根的化感作用存在差异,即公路边>落叶阔叶林下>常绿阔叶林下,关联分析显示出不同生境条件下的化感作用力与本地植物的相对多度存在显著的相关关系,证明不同生境的化感作用的差异是紫茎泽兰的入侵效果的原因之一;在白菜(Brassica rapa)幼苗生物量生长抑制试验中,各样地的茎提取液处理的白菜幼苗生物量之间的差异大于各样地的根提取液处理之间的差异,说明对于不同样地的紫茎泽兰的入侵力,地上部分的化感作用比地下部分具有更大的贡献力。落叶阔叶林下和公路边的紫茎泽兰生长旺盛、现存单位面积生物量远远高于常绿阔叶林下,这将促使落叶阔叶林和公路边生境的单位面积上的紫茎泽兰种群的化感作用大于常绿阔叶林下的紫茎泽兰种群,使落叶阔叶林和公路边生境的本地植物群落比常绿阔叶林下的本地植物群落面临较大的竞争压力,加速落叶阔叶林下和公路边生境的本地植物群落的衰退。     

紫茎泽兰和飞机草的形态和光合特性对磷营养的响应

比较研究了紫茎泽兰和飞机草的生长、形态、生物量分配和光合特性对磷营养的可塑性反应,及与其入侵性的关系.结果表明,两种入侵植物对磷营养变化表现出很强的可塑性和适应性.低磷时,两种植物的根生物量比增大,利于养分吸收;高磷时,两种植物的比叶面积、最大净光合速率、光饱和点、单位面积的叶绿素和类胡萝卜素含量增大,同化面积和同化能力增强,利于碳积累.相比之下,紫茎泽兰对磷的适应性更强.随供磷量的增加,紫茎泽兰和飞机草的相对生长速率、总生物量、株高、分枝数、叶面积指数和最大净光合速率均显著增大,过量磷素对上述参数抑制较小,表明两种入侵植物偏好较高的磷环境,土壤磷含量升高有利于其入侵,并在高磷时,通过增大株高、分枝数和叶面积指数荫蔽排挤本地种.在本地种基本停止生长的干季,紫茎泽兰和飞机草仍维持较高的相对生长速率.这也与其入侵性密切相关.     

人工群落中苗期紫茎泽兰的化感作用和对光环境的适应

在有、无活性炭的条件下分别构建紫茎泽兰（Ageratinaa denophora）与4种受体植物——飞机草（Chromolaena odorata）、鬼针草（Bidenspilosa）、胜红蓟（Ageratum conyzoides）和兰花菊三七（Gynura sp.）混种的人工群落,研究了群落中紫茎泽兰的化感作用和对群落光环境的适应,探讨了化感作用和光适应特性与其入侵性的关系。结果表明,活性炭处理对4种受体植物的生长、生理特性影响不显著,说明苗期紫茎泽兰化感作用不明显,推测入侵初期化感作用不是紫茎泽兰排挤本地种的主要原因。4种受体植物可以通过化感作用对紫茎泽兰产生某些影响,但群落的光环境对其影响更大。紫茎泽兰能很好地适应群落中不同的光环境。苗期紫茎泽兰处于群落下层,叶片受光指数低,此时它能长期忍耐并缓慢生长;随着叶片受光指数的升高,其最大净光合速率、超氧化物歧化酶活性、叶绿素a／b比、总生物量、总叶面积、地茎、叶片数和分支数升高,比叶面积和比茎长降低,这有利于它维持叶片能量平衡并导致对邻近植物的严重遮荫。紫茎泽兰强的光适应能力、强光下对其它物种的遮荫效应与其入侵性密切相关。     

干扰强度对群落中紫茎泽兰种子萌发、幼苗定居和生长的影响

干扰与外来植物入侵密切相关,种子萌发和幼苗定居是植物生活史中最脆弱、也是外来植物入侵最关键的阶段.为研究干扰在恶性外来入侵植物紫茎泽兰成功入侵过程中的作用,采用人工牧草群落代替自然群落,人为干扰(去除不同面积的牧草)模拟自然干扰的方式,研究了紫茎泽兰入侵初期种子萌发、幼苗定居和生长对不同干扰强度的响应与适应.结果表明:...     

外来入侵植物飞机草的研究进展与展望

飞机草(Chromolaena odorata)是世界公认的多年生入侵性杂草, 原产于中、南美洲, 现已扩散至非洲、亚洲、大洋洲和西太平洋群岛的大部分热带及亚热带地区, 严重威胁着入侵地本地植物的生长、生物多样性和生态安全。由于其蔓延速度快, 及其对农、林、牧业等的巨大危害, 引起了社会各界的广泛关注。揭示飞机草的入侵机制, 对于遏制其扩散速度, 最终消除或降低其危害, 恢复生态系统平衡, 具有十分重要的现实意义和科学价值。该文介绍了飞机草的生物学特性、地理分布、入侵后果及防治措施等。鉴于目前对飞机草的入侵路线和入侵机制还没有全面系统的认识, 该文重点介绍了其在世界范围内的传播路线及其成功入侵机制, 旨在为飞机草的防治工作提供科学依据。最后提出有关飞机草生理生态学和分子生物学方面的一些展望, 并强调对其适应性进化遗传基础的研究可能为探讨其成功的入侵机制带来新突破。     

Enhancement of the efficiency of Cd phytoextraction using bacterial endophytes isolated from Chromolaena odorata,a Cd hyperaccumulator

Phytoextraction is a technique using a hyperaccumulator to remove heavy metals from soil. The efficiency of heavy metal uptake can be enhanced by the inoculation of endophytes. In this study, we isolated and identified 23 endophytes from Chromolaena odorata, a cadmium (Cd) hyperaccumulator that consisted of 19 bacteria, 2 actinomycetes and 2 fungi. All bacteria and fungi could produce at least 1 plant growth promoting factors. However, only 4 bacterial isolates; Paenibacillus sp. SB12, Bacillus sp. SB31, Bacillus sp. LB51, and Alcaligenes sp. RB54 showed the highest minimum inhibitory concentration (MIC) value (2.9 mM), followed by Exiguobacterium sp.RB51 (1.7 mM). Then, these 5 high-MIC bacteria and 1 low-MIC bacterium, Bacillus sp. LB15 were inoculated onto sunflower grown in soil supplemented with 250 mg/kg of Cd. After 60 days, all inoculated plants accumulated significantly higher Cd concentration than the non-inoculated counterparts, and those inoculated with strain LB51 showed the highest Cd accumulation and growth. Interestingly, strain LB15 with low MIC also enhanced Cd accumulation in plants. The results suggest that these bacteria, particularly strain LB51, could be applied to improve Cd accumulation in plants, and that bacteria with low MIC also have the potential to enhance the efficiency of phytoextraction.     

飞机草地上部分化学成分及其抑菌活性研究

为探究飞机草地上部分化学成分及其抑菌作用.采用正相硅胶、Sephadex LH-20等色谱方法,从飞机草乙酸乙酯提取物中得到10个化合物,根据1H NMR、13C NMR、MS波谱数据,分别鉴定为:5,6,7,4'-四甲氧基黄烷酮(1)、圣草素-7,4'-二甲醚(2)、5,7-二羟基-6,4'-二甲氧基黄酮(3)、二氢...     

Population genetics of Ageratina adenophora using inter-simple sequence repeat (ISSR) molecular markers in China

Abstract

Understanding distribution and diversity of invasive weeds is essential for the development of efficient control measures against it. In the present study, inter-simple sequence repeat (ISSR) markers were used to assess the biogeographic relationships among populations of the invasive Crofton weed (Ageratina adenophora (Spreng.)) during 2004–2006 in China. A total of 100 ISSR primers with di-, tri-, tetra- and penta-nucleotide repeats were screened, from which 20 polymorphic and informative primers were selected. Amplification of the 20 primers generated a total of 479 polymorphic bands among the 64 weed populations, and a high level of genetic diversity (H _E = 0.1541 ± 0.0193) was detected in A. adenophora. Neighbor-joining (NJ) cluster analysis based on genetic distances among populations grouped the populations according to their geographical origin, i.e. (1) populations of southwestern Guizhou, (2) populations of Liangshan city in Sichuan, (3) populations of western Guizhou, (4) Guangxi populations plus Chongqing populations, (5) populations of southern Yunnan, and (6) populations of Yangtze River Valleys in Sichuan plus populations of western Yunnan. A significant positive correlation between geographical and genetic distance was detected by the Mantel test (r = 0.183, p = 0.0012). Based on the divergence relationships revealed by ISSR markers, it was assumed that A. adenophora mainly dispersed through wind and water in China.     

紫茎泽兰DNA的提取及AFLP反应体系的建立

以紫茎泽兰叶片为材料,用改进的CTAB法,在提取液中加入2%PVP40(V/V)、0.4%BME(V/V),提取到了高质量的基因组DNA,OD260/OD280在1.7~1.9之间,蛋白质、多酚类、多糖、RNA等去除较彻底,适于AFLP分析。通过对紫茎泽兰DNA提取、酶切连接、预扩增、选择性扩增等实验过程中各关键因素的比较研究,建立了一套优化的AFLP分子标记体系,得到了清晰的AFLP银染指纹图谱,实验结果重复性好。     

氮肥和种植密度对紫茎泽兰生长和竞争的影响

紫茎泽兰（Ageratina adenophora）是我国西南热带亚热带地区危害最严重的外来入侵植物之一。本研究在野外设置不同氮肥供给水平和种植密度下的紫茎泽兰、拔毒散（Sida szechuensis）、伏生臂形草（Brachiaria decumbens）和非洲狗尾草（Setaria anceps）的单种和紫茎泽兰与其他3种植物混种的人工群落,从植被-土壤相互作用的角度分析紫茎泽兰的入侵机制。结果表明：单种时4种受试植物均表现了对氮营养的响应,随氮肥水平的升高,根冠比降低,比叶面积升高;通过比较总生物量增幅,氮响应能力非洲狗尾草>伏生臂形草>紫茎泽兰>拔毒散。混种时受试植物与紫茎泽兰的生物量比和株高也表明非洲狗尾草的竞争能力>伏生臂形草>紫茎泽兰>拔毒散;与拔毒散混种的紫茎泽兰以及与 紫茎泽兰混种的伏生臂形草和非洲狗尾草的种内竞争随种植密度的增大而增大,导致种间竞争能力下降,在高种植密度下对混种物种的抑制作用减弱。紫茎泽兰在氮响应能力、竞争能力和表型可塑性方面均强于本地种,可能与其入侵机制有关;牧草的氮响应能力和竞争能力强于紫茎泽兰,其中非洲狗尾草又强于伏生臂形草,可能更适宜于入侵地的替代控制。