高温对入侵种三裂叶蟛蜞菊叶片PSⅡ功能和光能分配的影响

以入侵植物三裂叶蟛蜞菊及其近缘本地种蟛蜞菊为实验材料,比较高温对二者PSII功能争光能分配特性的影响。结果显示,三裂叶蟛蜞菊PSⅡ最大光能转化效率（FY/Fm）受高温抑制的程度较轻,初始荧光（Fo）上升幅度较小。高温胁迫降低了三裂叶蟛蜞菊叶片总的光合电子传递速率（JF）,但它同时降低了电子流向光呼吸分配的比例（Jo/JF）,相对提高了电子流向碳同化的分配（Jc/JF）。与蟛蜞菊相比,高温处理后三裂叶蟛蜞菊仍然能够将较多吸收的光能用于光化学反应,以维持较高的碳同化水平。本研究的结果表明入侵植物三裂叶蟛蜞菊比本地种蟛蜞菊具有更强的耐高温能力,意味着入侵种三裂叶蟛蜞菊在全球气候变暖的环境背景下具有潜在的扩散优势。     

遮荫和氮养分对三裂叶蟛蜞菊生长、构件生物量分配和叶片PSⅡ功能的影响

为探查外来入侵植物三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)对遮荫和氮养分的响应及其入侵性, 采用盆栽实验研究了遮荫(轻度遮荫-相对光强为42%; 重度遮荫-相对光强为12%)和不同氮养分(0、0.1、0.2 和0.4 g·kg^–1)对三裂叶蟛蜞菊生长、生物量分配以及叶片PSⅡ功能的影响。结果表明: 1)经轻度遮荫的植物叶片数、分枝数、总生物量、生长速率显著大于重度遮荫; 同一遮荫条件下, 随氮养分的增加, 茎生物量比增加、叶生物量比下降。2)重度遮荫降低了三裂叶蟛蜞菊叶片实际光化学效率(ФPSⅡ)和表观光合电子传递速率(ETR), 对叶片PSⅡ反应中心有一定破坏作用; 对最大光化学量子产量(Fv/Fm)的影响不显著(除0.2 g·kg^–1 氮水平外)。3)氮养分对叶片PSⅡ活性的影响随遮荫程度而变化,轻度遮荫下, 氮养分对叶片PSⅡ功能影响较小; 重度遮荫下, 随氮养分的增加, ФPSⅡ和ETR 先上升后下降, Fv/Fm 变化不显著。4)光强和氮养分的交互作用在三裂叶蟛蜞菊种群生长、竞争以及成功入侵过程中发挥着重要作用, 在光照较充足的生境中容易成功入侵。     

复水对旱后不同玉米品种植株生长恢复能力及其生理响应特性的影响

该研究选用2个抗旱能力相似但旱后恢复能力存在显著差异的玉米品种‘P3’和‘郑单958’为材料,采用盆栽称重控水法在苗期进行干旱及复水处理,通过测定其生长、水分状况、光合参数、叶绿素荧光参数以及叶绿素含量在干旱及复水过程中的变化规律,探讨干旱及复水过程中生理生化响应与旱后恢复能力的关系。结果发现:(1)抗旱性相同的2个玉米品种在干旱复水后的生长恢复能力表现为‘P3’显著强于‘郑单958’。(2)干旱胁迫后,‘郑单958’和‘P3’的叶片相对含水量差异不显著,但‘P3’能维持较高的叶水势、PSⅡ最大光化学效率和叶绿素含量。(3)经干旱胁迫复水后,‘P3’的净光合速率,PSⅡ最大光化学效率和气孔导度恢复速度快于‘郑单958’,说明‘P3’光合损失恢复能力高于‘郑单958’。研究表明,玉米品种‘P3’的旱后复水生长恢复能力较强,因‘P3’在干旱胁迫下能维持较高的Fv/Fm值和叶绿素含量,光系统的损伤较轻,而且复水后也能较快的恢复;在干旱过程中减轻干旱胁迫对植物光合系统的伤害是旱后复水快速恢复生长的基础,而在复水后快速修复光系统损失能够加快植物复水的恢复速度。     

不同叶龄杂交酸模叶片光合速率及PSⅡ光化学效率诱导对NaCl胁迫的响应

通过气体交换和叶绿素荧光分析方法研究了杂交酸模(Rumex K-1)幼叶、功能叶和衰老叶的光合速率及PSⅡ光化学效率诱导对NaCl胁迫的响应特征。结果表明,老叶的光合作用对盐胁迫最为敏感,幼叶次之,功能叶对盐胁迫的抗性最强。对照植株幼叶、功能叶和老叶的光合诱导速率相差不大,幼叶和功能叶光合诱导后期受气孔限制的影响。盐胁迫后幼叶和功能叶的光合诱导推迟,出现了一个新的光合适应阶段;老叶仍有部分电子传递功能,但已丧失碳同化能力。盐胁迫后气孔导度不再是叶片光合碳同化诱导过程的限制因素,不同叶龄叶片PSⅡ光化学效率启动所需时间远远小于光合速率启动所需时间,盐胁迫对叶片的PSⅡ光化学效率诱导过程几乎没有影响。     

干旱和复水对草莓叶片叶绿素荧光特性的影响

采用日本丰香草莓(Fragaria×ananassa Duch.cv.Toyonoka)品种进行实验,研究干旱和复水对其叶片叶绿素荧光特性的影响。结果表明,随着干旱胁迫程度的加剧,草莓叶片的最大荧光(Fm)、PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(Yield)、光化学猝灭系数(qP)都随干旱胁迫的加剧而下降。干旱胁迫14d后,不同处理组草莓叶片的叶绿素荧光参数存在着显著的差异(P0.05)。复水后,低度胁迫和中度胁迫处理组能较快地恢复到正常水平,但重度胁迫组与对照组存在着显著的差异(P0.05)。     

模拟酸雨对3种菊科入侵植物光合特性的影响

研究了模拟酸雨(pH值分别为2.5、4.5和5.6)对3种菊科入侵植物--三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)、薇甘菊(Mikania micrantha)和飞机草(Chromolaena odoratum)光合生理生态特性的影响。结果表明, 重度酸雨(pH值2.5)对3种入侵植物叶片均造成可见伤害, 其中飞机草受害最严重, 薇甘菊次之, 三裂叶蟛蜞菊受害最轻。同时, 3种入侵植物对酸雨胁迫表现出不同的光合响应, 随着酸雨pH值的降低, 飞机草和薇甘菊叶片叶绿素含量均有所下降, 其净光合速率(P_n)受到抑制, 而三裂叶蟛蜞菊叶片叶绿素含量变化不大, 其P_n值呈上升趋势。酸雨处理下, 3种入侵植物的细胞膜透性、丙二醛含量(MDA)及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均有不同程度的增加, 表明它们受到酸雨的胁迫并具有一定的抵抗力。其中, 经pH值2.5酸雨处理后的三裂叶蟛蜞菊叶片SOD活性增幅最大, 其对酸雨胁迫的反应最为迅速。上述研究结果表明, 三裂叶蟛蜞菊对酸雨胁迫的耐受性和适应性均高于飞机草和薇甘菊。在酸雨污染日趋严重的今天, 应对其危害予以高度重视。     

水分胁迫与复水对地枫皮生理生态特性的影响

以岩溶特有药用植物地枫皮为材料,研究土壤水分胁迫及复水条件下,其叶片光合参数、叶绿素荧光参数及光合色素含量的变化特性,进而探讨其对水分胁迫的生理生态适应性。结果表明:停止供水10 d,水分胁迫地枫皮叶片的P_n(净光合速率)、C_i(胞间CO_2浓度)、G_s(气孔导度)和L_s(气孔限制值)均下降,气孔限制是P_n降低的主要原因;停止供水15 d,水分胁迫地枫皮叶片的P_n日变化呈逐渐下降趋势,上午9:30以后全天的P_n值均接近零,非气孔限制成为P_n下降的主要因素;而对照地枫皮叶片的P_n日变化呈"双峰型",中午P_n下降的主要原因依然是气孔限制。水分胁迫下,地枫皮叶片叶绿素含量降低和Chl_(a/b)升高,减少了叶片对光能的捕获,减轻了光合机构遭受光氧化的破坏,而Car/Chl_(a+b)升高增强了光保护能力。水分胁迫下,地枫皮叶片的初始荧光(F_o)显著增大,最大荧光(F_m)、光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在活性(F_v/F_o)和最大光化学效率(F_v/F_m)均显著降低,表明水分胁迫对地枫皮叶片的PSⅡ反应中心和电子传递造成了一定的破坏,从而使其PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率降低。复水5 d后,地枫皮的上述生理生态参数均能恢复到对照水平,表明其复水后的生理修复能力很强。     

渗透胁迫对小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响

用叶绿素荧光诱导动力学技术,研究模拟干旱条件对小麦幼苗叶片叶绿素荧光参数,即原初光能转化效率(F_v/F_m)、光合电子传递量子效率(φPSⅡ)、qP(光化学猝灭)、qNP(非光化学猝灭)、ETR(表观光合量子传递效率)的影响.结果表明,渗透胁迫对小麦幼苗叶绿素荧光参数影响较大.随着渗透胁迫的加剧,F_v/F_m和F_v/F_o都表现出现降低-增加-降低的趋势,在渗透胁迫2 h以前,小麦叶片内部没有发生光抑制,但随着胁迫的加剧,F_v/F_m值增加,使得小麦幼苗叶内发生光抑,导致ΦPSⅡ和ETR的下降;在渗透胁迫过程中,小麦叶片吸收光能的光化学猝灭(qP)的下降和光化学猝灭(qNP)呈现先降低后增加的趋势,说明小麦在受到干旱胁迫前期,PSⅡ反应中心的开放比例降低;在胁迫2h后,随着胁迫的加剧,qP和qNP增加有利于提高PSⅡ反应中心开放部分的比例,将更多的光能用于推动光合电子传递,提高了光合电子传递能力,同时非光化学能量耗散的提高,有助于耗散过剩的激发能,以保护光合机构,缓解环境胁迫对光合作用的影响,体现了小麦叶片的自我保护机制.两个品种相比,长武13的叶绿素荧光参数的变化幅度比陕253小,具有更强的抵御干旱胁迫的能力.     

番茄对不同养分水平下南美蟛蜞菊和蟛蜞菊化感作用的响应

外来入侵植物分泌的化感物质能够影响本地植物的生长生理特性,养分水平对入侵植物的化感潜力有重要影响。该文通过将番茄植株分别与同种番茄、南美蟛蜞菊、蟛蜞菊植株相邻原位种植,以15%、25%、50%、75%的Hoagland培养液模拟不同养分水平开展温室控制实验,探究在不同养分水平下入侵植物南美蟛蜞菊及其亲缘植物蟛蜞菊的化感作用对本地植物番茄叶绿素荧光参数及生物量的影响。结果表明:(1)番茄在75%养分水平下的叶绿素荧光参数和生物量显著优于其余3个养分水平。(2)随着养分水平降低,番茄叶片的PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光合量子产量[Y(Ⅱ)]、光化学淬灭系数(qp)及植株的总生物量显著减少,非光化学淬灭系数(NPQ)和植株根系生物量的分配比例增加。(3)在25% Hoagland培养液处理下,与南美蟛蜞菊混植番茄的F_v/F_m、Y(Ⅱ)、qp和总生物量显著低于与蟛蜞菊混植番茄,NPQ和根系生物量的分配比例显著高于与蟛蜞菊混植番茄。综上结果说明南美蟛蜞菊和蟛蜞菊可能通过根系分泌化感物质抑制番茄的生长发育,且南美蟛蜞菊的化感作用强于蟛蜞菊,而增加栽培基质中的养分水平可以显著降低南美蟛蜞菊和蟛蜞菊对番茄的化感胁迫作用。     

2个种源栓皮栎对干旱及复水的光合生理响应

为了探究干旱复水对2个种源栓皮栎幼苗光合生理特性的影响,测定了不同水分处理(正常供水、轻度干旱、中度干旱和重度干旱)及复水处理下盆栽栓皮栎幼苗生长、叶片气体交换及叶绿素荧光参数。结果表明:随着干旱胁迫程度的加重,幼苗生长受到的抑制程度增加;气体交换参数净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)均呈下降的趋势,而气孔限制值(Ls)呈上升趋势,在重度干旱胁迫下气体交换参数变化幅度最大;叶片非光化学猝灭系数(NPQ)呈现先上升后下降的趋势,PSII潜在活性(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)、电子传递速率(ETR)和实际光量子效率(ΦPSⅡ)均呈下降趋势。主要叶绿素荧光参数对干旱胁迫的响应与气体交换参数一致,即重度胁迫对光合电子传递造成了最严重的损伤。干旱后复水,导致栓皮栎光合生理参数不同程度的恢复。就种源地而言,老君山种源的幼苗在干旱胁迫下主要参数的变化程度大于北坡山种源的幼苗,且在复水后老君山种源幼苗恢复程度低于北坡山种源,表明北坡山种源的栓皮栎抗旱力和恢复力均强于老君山种源。     

Development of microsatellite loci for the invasive weed Wedelia trilobata (Asteraceae)

? Premise of the study: Microsatellite markers were developed to help elucidate the population genetics of the invasive species Wedelia trilobata. ? Methods and Results: Using the Fast Isolation by AFLP of Sequences COntaining (FIASCO) repeats protocol, 23 sets of primers for amplifying microsatellite loci were identified in W. trilobata, 10 of which showed polymorphism (two to five alleles per locus) in samples of two populations of W. trilobata, one from China and one from Peru. Six of these loci were successfully amplified from samples of the native congener W. chinensis, with expected sizes. ? Conclusions: These markers may be useful for further investigation of population genetics of Wedelia trilobata and other congener species.     

丛枝菌根真菌对入侵植物南美蟛蜞菊生长及竞争力的影响

【背景】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能促进植物的养分吸收及生长发育。入侵中国华南地区的外来入侵植物南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata)常分布于养分匮乏的荒地,却能迅速生长并排挤本地植物而快速扩张领地。【目的】探究丛枝菌根真菌是否促进南美蟛蜞菊的生长与竞争能力。【方法】采用南美蟛蜞菊及其同属本地植物蟛蜞菊(Wedelia chinensis)的盆栽对比控制试验,并设置接种及不接种AMF变形球囊霉(Glomus versiforme)、不同磷营养水平以及单种或混种的种植方式3种处理对两种植物的生长及竞争能力进行比较。【结果】AMF均能侵染上述两种植物,并且AMF对南美蟛蜞菊根系的侵染率显著高于其对蟛蜞菊根系的侵染,尤其是在低磷水平下南美蟛蜞菊的菌根侵染率更高,而且AMF的侵染显著促进了低磷水平下南美蟛蜞菊的生长及其对蟛蜞菊的竞争能力。【结论】丛枝菌根真菌能够促进南美蟛蜞菊的生长,增强其对本地植物的竞争优势,该效应很可能对外来植物南美蟛蜞菊的成功入侵产生一定的作用。     

惠州红树林自然保护区外来入侵植物调查

采用线路调查与样方调查相结合的方法,对惠州红树林自然保护区内好招楼和蟹洲湾两区域内的外来入侵植物进行了调查。两区域均有49种植物,共有外来入侵植物21种,好招楼和蟹洲湾分别有外来入侵植物12和16种,占植物总种数的24.49%和32.65%。其中,在好招楼分布较广的种类有毛花雀稗(Paspalum dilatatum Poir.)、无瓣海桑(Sonneratia apetala Buch.-Ham.)、三裂蟛蜞菊〔Wedelia trilobata(L.)Hitchc.〕和胜红蓟(Ageratum conyzoides L.)等,在蟹洲湾分布广泛的种类有假臭草(Eupatorium catarium Veldkamp)、马缨丹(Lantana camara L.)及胜红蓟等。大多数外来入侵植物原产美洲,其中14.29%作为有用物种有意引入,61.90%随货物和运输工具无意引入,23.81%随风和水流自然传入。外来入侵植物对红树林的直接危害较轻,但对保护区的景观生态和生物多样性有严重威胁。     

Distribution patterns of alien invasive plants and their influences on native plants of Hainan Island

 以国家农业部指定的20种恶性入侵植物为目的种, 在海南岛开展其分布特征与入侵强度的调查研究, 重点研究了陆域环境中6种广布入侵植物——飞机草(Chromolaena odorata)、假臭草(Praxelis clematidea)、含羞草(Mimosa pudica)、苏门白酒草(Conyza sumatrensis)、三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)、马缨丹(Lantana camara)在7种生态系统(天然次生林、农田、村落、种植园、林缘、弃耕地、草地)中的入侵频率及入侵植物对本地植物的影响。结果表明: 1)海南岛有恶性入侵植物11种, 占调查目的种总数的55.0%。2)海南岛的东北、西南部分布的入侵植物种数较多, 东南部次之, 中部地区最少。3) 6种入侵植物的整体入侵强度为: 假臭草>飞机草>含羞草>三裂叶蟛蜞菊>马缨丹>苏门白酒草; 苏门白酒草、马缨丹在不同生态系统中的入侵频率无显著差异; 而假臭草在种植园及弃耕地, 含羞草在农田, 三裂叶蟛蜞菊在种植园生态系统中的入侵频率均显著高于其他生境。4)种植园、弃耕地和农田生态系统是植物入侵的主要生境类型, 而林缘和天然次生林生态系统均对植物入侵表现出抵御作用。5)植物入侵对当地植物多样性的影响存在正、负及无关联效应, 并主要影响群落中的草本植物功能群; 样地中入侵植物盖度总值与本地植物平均种数在种植园、农田和村落生态系统中无相关性, 在林缘和弃耕地生态系统中, 两者呈显著负相关关系; 而在草地生态系统中, 在一定盖度范围内, 入侵植物盖度总值与本地植物平均种数呈显著正相关关系。     

土壤灭菌处理对入侵植物南美蟛蜞菊及其伴生种生长的影响

该研究以温室盆栽法对南美蟛蜞菊重度入侵土壤进行高温高压湿热灭菌、添加杀真菌剂灭菌和添加杀细菌剂灭菌的处理后,将三种植株定植96 d后测定各生理指标参数,研究重度入侵土壤中各微生物类群对南美蟛蜞菊及其伴生种金腰箭和狗肝菜生长的影响。结果表明:在杀真菌、杀细菌以及高温高压湿热灭菌和未处理的南美蟛蜞菊重度入侵土壤中,三种植物生长情况均存在较大差异。在高温高压湿热灭菌土壤中南美蟛蜞菊的生长受到显著抑制,与未处理土壤中的生长情况相比,株高降低了17.59%,叶片数降低了38.10%,生物量降低了56.00%,电子传递速率变化不明显。在杀真菌土壤和杀细菌土壤中金腰箭的生长也受到显著抑制,与未处理土壤中的生长情况相比较,杀真菌土壤中的金腰箭株高降低最多(为42.28%),叶片数降低了38.89%,生物量降低了16.99%,电子传递速率变化不明显;在杀细菌土壤中金腰箭株高降低了36.64%,叶片数降低最多(为38.89%),生物量降低了33.67%,电子传递速率升高了11.11%。由此可见,不含微生物的土壤对南美蟛蜞菊生长有较强的抑制作用,不含真菌和细菌的土壤对金腰箭的生长有明显抑制作用。南美蟛蜞菊重度入侵土壤不仅适合南美蟛蜞菊的生长,也适合金腰箭的生长,对狗肝菜影响不大。     

Effects of experimental climate warming and associated soil drought on the competition between three highly invasive West European alien plant species and native counterparts

It is widely suggested that climate warming will increase the impact of biological invasions, yet, to date studies on the combined effect of these two global changes are scarce. Here, we study how climate warming and associated soil drought affect the competition between native and invasive alien plant species. Three highly invasive alien plant species in West Europe, each with a native competitor, were grown either together or in isolation at ambient and at elevated air temperature (+3 °C) in climate-controlled chambers. Equal amounts of water were added to all communities. Soil drought observed in the heated chambers did not induce severe stress in the plants. In two species pairs, Fallopia japonica (Houtt.)–Cirsium arvense (L.) Scop. and Solidago gigantea Ait.–Epilobium hirsutum L. (alien invasive–native), the native species dominated in mixture, while the alien invasive species dominated in the third pair Senecio inaequidens DC.–Plantago lanceolata L. Warming did not modify the competitive balance in any of these pairs, in spite of enhancing the aboveground biomass of S. inaequidens and P. lanceolata and the greater photosynthetic rates in S. inaequidens. The results of this study cannot be extrapolated to all invasive or exotic species but may represent the possible future of three principle invaders and some of their key native counterparts. Future experiments are needed to identify response patterns of alien plants to climate warming more in general.     

南美蟛蜞菊对除莠剂的胁迫反应及其化学防除

南美蟛蜞菊原产中、南美洲,目前成为危害农林生产、破坏生态系统和生物多样性的入侵植物.本文研究了南美蟛蜞菊对化学胁迫的反应和防除措施,结果表明:(1)盆栽的南美蟛蜞菊经不同浓度除莠剂处理后,叶片在短期内出现不同程度的伤害症状,且伤害作用随着浓度的增加而加重.至观察后期,1:200~1:600毒莠定和二氯吡啶酸溶液处理的植物完全枯死;1:200~1:800氟草烟溶液处理的植株完全枯死.(2)不同除莠剂处理后叶绿素含量明显下降,随着处理的处理浓度的提高,对叶绿素的危害程度逐渐加重.(3)不同除莠剂溶液处理后,叶片相对电导率均不同程度升高,且随着处理浓度的升高,相对电导率相应地越高,显示细胞膜受伤害程度越严重.(4)大田药物试验结果显示,三种除莠剂均能在一定的浓度梯度范围内起到防除作用,1:600的毒莠定和二氯吡啶酸溶液、1:800的氟草烟溶液可分别在10~15d时间内完全杀灭南美蟛蜞菊.     

Native woody legumes respond more negatively to extreme drought than invasive ones

本地木本豆科植物比外来入侵木本豆科植物对极端干旱事件的负面响应更强 植物入侵可能会受到极端干旱事件增加和大气氮沉降的影响。然而,极端干旱、氮沉降及其相互作用如何影响外来木本豆科植物的成功入侵尚不清楚。本研究选取3种入侵木本豆科植物和3种本地木本豆科植物,开展温室控制实验。分别将这些植物种植在不同干旱处理(极端干旱和对照)和不同氮水平(低氮和高氮)下,然后对比分析两类植物的株高、叶片数、生物量以及根质量分数的差异。研究结果表明,极端干旱对本地木本豆科植物生长的抑制效应强于入侵木本豆科植物。尽管土壤氮素有效性的增加降低了植物的根质量分数,但这并不影响植物的整体表现。入侵木本豆科植物比本地木本豆科植物更能耐受长期极端干旱的负面效应。本研究加深了我们对气候变化导致的干旱事件如何影响外来木本豆科植物入侵的了解。