Effects of copper on chlorophyll, proline, protein and abscisic acid level of sunflower (Helianthus annuus L.) seedlings

The effect of copperchloride (CuCl2) on the level of chlorophyll (a+b), proline, protein and abscisic acid in sunflower (Helianthus annuus L.) seedlings were investigated Control and copper treated (0.4, 0.5 and 0.6 mM) seedlings were grown for ten days in Hoagland solution. Abscisic acid content was determined in root, shoot and leaf tissues of seedlings by HPLC. Copper stress caused significant increase of the abscisic acid contents in roots, shoots and leaves of seedlings. The increase was dependent on the copper salt concentration. Enhanced accumulation of proline in the leaves of seedlings exposed to copper was determined, as well as a decrease of chlorophyll (a+b) and total protein (p < 0.05 or p < 0.01). It was observed that the level of chlorophyll (a+b) and total protein (p < 0.05 or p < 0.01) remarkably decreased as copper concentration increased to 0.6 mM, although the levels of proline and abscisic acid in the leaves of plants were increased--a dose-depended behavior The same trends were also observed with the level of abscisic acid of stems and roots. Copper has dose- depended effects on chlorophyll, proline, protein and abscisic acid level of sunflower (Helianthus annuus L.) seedlings. Thus, we assumed that copper levels increase above some critical points seedling growth get negative effects. This assumption is in line with previous findings.     

4种替代植物对黄顶菊入侵土壤养分和酶活性的影响

入侵植物对土壤环境的影响是植物竞争取胜的重要生态策略之一,而选择合适的植物可以替代控制和抵御外来植物的入侵。比较了高丹草、向日葵、紫花苜蓿和多年生黑麦草4种植物与黄顶菊单种和混种后不同时期的土壤养分和土壤酶活性变化规律。结果表明：（1）黄顶菊单独种植根区土壤NH4＋-N、NO3-N含量均显著低于紫花苜蓿和黄顶菊混种群落,其有效磷含量显著低于高丹草和黄顶菊混种群落;（2）紫花苜蓿和黄顶菊混种群落土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性均显著高于黄顶菊单种群落。因此,在本试验条件下,高丹草、紫花苜蓿对土壤氮素转化利用能力比黄顶菊高,且能竞争性抑制黄顶菊对土壤磷素的吸收,利于实现对黄顶菊的替代控制。     

几种菊科入侵植物和非入侵植物的化感作用比较

以萝卜为受体,采用培养皿法比较研究了几种菊科入侵种和非入侵种的化感潜力。结果表明：入侵种和非入侵种都具有化感作用,且入侵种在高浓度下的化感抑制作用强度不一定都大于非入侵种。在0.2 g.mL-1浓度时,艾蒿和黄鹌菜的综合化感作用强度分别是小飞蓬的2.5和3.1倍;而紫茎泽兰和银胶菊则是小飞蓬的3.8和3.5倍。而不同植物浸提液对萝卜的不同检测指标影响不同。其中,紫茎泽兰对萝卜种子发芽和幼苗生长的影响主要表现为化感抑制作用。银胶菊和除0.025 g.mL-1外的黄鹌菜各浸提液都使萝卜种子萌发受较强的抑制,且抑制强度随浸提液浓度的升高而增大,而对幼苗生长则表现为＂低促高抑＂的规律。小飞蓬和苦荬菜对萝卜种子萌发和幼苗根长为抑制作用,但对其苗高和鲜质量为促进作用。除0.025 g.mL-1外,艾蒿对萝卜种子萌发和幼苗根长有较强的抵制,对其苗高和鲜质量则呈＂低促高抑＂的规律。     

外来入侵植物化感作用与土壤相互关系研究进展

文章以全球普遍关注的外来植物入侵为背景,综述了外来入侵植物化感物质与土壤化学性质(土壤pH,土壤有机碳和有机质,土壤中的化学元素等)、土壤生物群落(土壤微生物、土壤动物)的关系。并探讨了未来研究需要加强的几个方面,包括将化感作用与野外实际情况相结合研究,更真实的反映田间状况;进一步探讨微生物在化感物质生物变化过程中的作用及其机理;化感物质作为信号物质如何影响微生物代谢,从而影响地上植物;深入研究化感作用与土壤之间的相互关系,为入侵植物生物防治的安全性提供理论指导等方面。     

化感物质的抑藻作用研究、应用及生态安全性评价

水体富营养化日益严重,水华频繁爆发,如何有效控制水华,治理富营养化水体是目前水环境领域的研究热点和前沿。目前湖泊藻类控制技术主要有：物理方法、化学法、生物法,但是这些方法都有其固有的缺点。利用植物化感作用抑制有害藻类生长具有廉价、生态安全等优点近年来备受关注。化感作用就是生物体产生的生物活性物质即化感物质在生物体之间传递信息并导致生物体相互作用。归纳了国内外不同生活型水生植物化感作用研究的主要成果（包括已报道的抑藻水生植物种类、已从水生植物体内和种植水中分离鉴定得到的化感物质）,以及化感物质的联合作用研究,讨论了化感物质的生态安全性。通过化感作用能有效控制引起水体富营养化的各种藻类生长,优化水生生物的组成结构。例如,水体中投放大麦秆可以增加无脊椎动物以及鱼类的数量,从而达到改善水生生态系统的目的。展望了植物化感作用用于水环境治理的发展前景。以期为利用植物化感作用控制水华的发生提供理论基础。     

大气CO2浓度增高对不同供氮水平下水稻生长和化感物质释放的影响

利用开放式空气CO2浓度升高(free air carbon-dioxide enrichment,FACE)平台中的水培试验,研究了低氮(LN:10 mg·L-1)和高氮(HN:30 mg·L-1)水平下,大气CO2浓度升高对化感与非化感水稻(Oryza sativa L.)品种的生长、碳氮比(C/N)和化感物质含量的影响,并分析了CO2浓度升高条件下水稻C/N和化感物质含量间的相互关系.结果表明:CO2浓度升高对化感(PI)与非化感水稻品种(秀水)的生长均有极显著促进作用.CO2浓度升高后,LN条件下水稻C/N显著增加,HN条件下则无显著变化.CO2浓度升高后化感水稻品种次生代谢物质含量增加,特征化感物质含量增加,非化感品种的这种变化不显著.化感水稻品种C/N分别与次生代谢物质含量和特征化感物质含量之间呈显著正相关关系.     

植物体中萜类物质化感作用的研究进展

萜类物质主要以挥发油的形式广泛存在于高等植物中,尤以菊科植物含量丰富。萜类是天然物质中种类最多的一类,按结构可分为单萜、双萜、倍半萜、三萜及多萜等,是第二大类化感物质,尤其是单萜和倍半萜化感活性很强。萜类化感物质合成后大多通过植物体挥发或根系分泌等途径进入土壤,从而影响自身及邻近植物的生长。植物体中萜类物质化感作用已成为近年来国内外研究的热点。文章从萜类物质在植物中的分布、积累特点、释放途径及影响因素等方面进行了系统论述,分析了萜类对植物化感作用的机理及特点,总结了近年来该领域所取得的研究成果。文章认为萜类物质具有独特的化感活性,往往在较低的浓度即能表现出很强的抑制作用,影响其释放的内外因素较多,而且因其种类繁多化感作用机制也较复杂。最后指出了萜类物质化感作用研究中存在的关键问题,并对今后的研究方向进行了展望,希望研究者能进一步创新萜类化感物质的收集方法,关注土壤及空气等媒介对萜类物质化感活性的影响,采用多学科交叉的手段深入探索萜类物质的化感机理。     

三明铅锌矿区植物对重金属的富集特征

采用野外调查与室内分析相结合的方法,对福建三明典型矿区尤溪铅锌矿、大田铅锌矿以及尤溪铅锌矿冶炼厂等进行了调查,研究这些矿区重金属含量较高的区域如采矿区、尾砂库、洗矿排水沟以及铅锌矿冶炼厂厂区和排水沟冲积扇区域土壤中的Pb、Zn和Cd的含量,在此基础上,对在这些区域自然定居的16种优势植物体内的三种重金属元素的耐性、富集特性进行了分析。结果表明:该矿区的主要优势物种为禾本科和菊科植物,其中笔管草(Equisetum ramosissimum)、一年蓬(Erigeron annuus)和五节芒(Miscanthus floridulus)的地上部重金属富集量较大,对矿区周边污染土壤修复有潜在应用价值;乌蕨(Stenoloma chusana)、千金子(Bochloe dactyloides)、二歧飘拂草(Fimbristylis dichotoma)、柔枝莠竹(Microctegium Vimineum)、短叶水蜈蚣(Kyllinga brevifolia)、狗娃花(Heteropappus hispidus)适用于污染程度较高且植物萃取技术难以实施的重金属污染矿业废弃地。矿区植物地上部Zn含量平均值最高,为1225.74mg·kg-1,植物地上部Pb含量范围在52.78～2137.11mg·kg-1,平均为521.39mg·kg-1;一年蓬地上部Cd含量达到了119.51mg·kg-1,超过了超富集植物的临界值100mg·kg-1,转运系数为1.3,是潜在的Cd超富集植物。     

抑制薇甘菊生长的日本菟丝子化感物质研究

采用制备型高效液相色谱、重结晶等方法从有害植物日本菟丝子（Cuscuta japonica Choisy）的水浸液有机萃取物中分离出能显著抑制薇甘菊（Mikania micrantha H.B.K.）种子萌发的化感物质,并采用核磁共振（1HNMR、13CNMR）法、质谱（MS）法等对其结构进行分析和鉴定。结果表明：能显著抑制薇甘菊种子萌发的日本菟丝子化感物质为桂皮酸（cinnamicacid）和3-苯基丙酸（3-phenylpropanoic acid）。这2种化合物在菟丝子属的植物中属首次分离鉴定。这2种化感物质具有开发为生物源农药（如除草剂）的潜力。研究结果为入侵植物薇甘菊的防治提供了参考依据,也为日本菟丝子的开发利用开辟了一条新途径。     

大气CO2浓度升高对植物光合作用的影响

大气CO2浓度不断升高以及由此带来的温室效应已成为全球变化研究的热点问题之一。CO2作为植物光合作用的底物,其浓度升高必然对植物的光合作用产生影响。大气CO2浓度升高对植物光合作用的影响主要体现在:对不同植物的光合色素含量均有影响,但结果有所差异;短期处理光合速率提高,而长期处理则可能出现光合适应,其适应机理目前尚存在分歧;不同光合类型植物的叶片形态结构有不同的响应结果,叶绿体超微结构也明显变化;生物量和产量提高。此外,CO2浓度升高与其它环境因子相互作用对植物的光合作用也具有重要影响。大气CO2浓度升高条件下对木本植物的研究、在分子水平上的深入研究以及在不同环境下的研究将成为未来研究的主要方向。     

华南地区几种常见植物对薇甘菊的化感作用研究

用供体植物地上部分的水提液或乙醇提取液配制成一定质量浓度的营养液,培养已生根的薇甘菊(Mikania micrantha)枝条,1个月后测其生长情况。结果表明,幌伞枫(Heteropanax fragrans)和三叶鬼针草(Bidens pilosa)水提液培养的薇甘菊无一成活;芒萁(Dicranopteris pedata)水提液对薇甘菊也表现出很强的化感作用,其抑制综合效应(SE)为72.47%。少花龙葵(Solanum nigrum)乙醇提取液培养的薇甘菊无一成活,三叶鬼针草和芒萁的乙醇提取液对薇甘菊也表现出很强的化感作用,其SE值分别达到50.50%和17.11%。可见三叶鬼针草和芒萁有望开发用来对薇甘菊进行长期生物防治。供体植物提取液对薇甘菊插条成活率和根系活力的影响高于对其生物量的影响,表明供体植物的化感物质可能是通过抑制薇甘菊根系活力来抑制其生长和繁殖的。     

The fly ash influenced the heavy metal status of the soil and the seeds of sunflower. A case study

In this study, four cultivars of sunflower (Helianthus annuus) were grown in the sandy loam soil, supplemented with graded (v/v) quantity (0, 20, 40, 60, 80, 100%) of the fly ash, released by the combustion of the coal from the thermal power plant. The presence of fly ash in the soil increased its porosity, water holding capacity, pH, E.C., C.E.C., the content of sulphate, carbonate, bicarbonate, chloride, phosphorus, potassium, calcium and various trace elements. However, in the seeds, except Fe, Pb, Mn and Zn, and other heavy metals remained untraced up to 40% of the fly ash, above that their quantity slightly increased but the values are very much under the permissible limits.     

三明铅锌矿区植物对重金属的富集特征

采用野外调查与室内分析相结合的方法,对福建三明典型矿区尤溪铅锌矿、大田铅锌矿以及尤溪铅锌矿冶炼厂等进行了调查,研究这些矿区重金属含量较高的区域如采矿区、尾砂库、洗矿排水沟以及铅锌矿冶炼厂厂区和排水沟冲积扇区域土壤中的Pb、Zn和Cd的含量,在此基础上,对在这些区域自然定居的16种优势植物体内的三种重金属元素的耐性、富集特性进行了分析。结果表明：该矿区的主要优势物种为禾本科和菊科植物,其中笔管草（Equisetum ramosissimum）、一年蓬（Erigeron annuus）和五节芒（Miscanthus floridulus）的地上部重金属富集量较大,对矿区周边污染土壤修复有潜在应用价值;乌蕨（Stenolomachusana）、千金子（Bochloe dactyloides）、二歧飘拂草（Fimbristylis dichotoma）、柔枝莠竹（Microctegium Vimineum）、短叶水蜈蚣（Kyllingabrevifolta）、狗娃花（Heteropappushispidus）适用于污染程度较高且植物萃取技术难以实施的重金属污染矿业废弃地。矿区植物地上部zn含量平均值最高,为1225．74mg·kg-1,植物地上部Pb含量范围在52．78-2137．11mg·kg-1,平均为521．39mg·kg-1;一年蓬地上部cd含量达到了119．51mg·kg-1,超过了超富集植物的临界值100mg·kg-1,转运系数为1．3,是潜在的Cd超富集植物。     

盐碱地施用脱硫石膏对土壤养分及油葵光合特性的影响

通过分析宁夏平罗西大滩不同改良年份盐碱地土壤养分含量,测定油葵(Helianthus annuus)光合日变化曲线、光响应曲线和油葵产量,研究了施用脱硫石膏对盐碱地土壤改良及油葵光合特性的影响.结果表明,在盐碱土壤上施用燃煤电厂脱硫石膏后,土壤电导率、pH值随土壤改良年限增加而逐年下降,土壤有机质含量、碱解氮、有效磷和速效钾则逐年上升.随着土壤改良年限增加,油葵叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度均明显下降,气孔限制值和水分利用效率也明显下降(P<0.01).同时,随着改良年限增加,油葵叶片暗呼吸速率、光饱和点和最大净光合速率增加,而光补偿点降低.施用脱硫石膏后油葵盘径、百粒重和产量随土壤改良年限增加也显著提高(P<0.05).因此,施用燃煤电厂脱硫石膏能够显著地改良盐碱地土壤、提高油葵叶片光合能力,从而促进作物生长、提高作物产量.图2表3参29     

陆生植物化感作用的抑藻研究进展

有效控制水华,治理富营养化水体是目前环境领域的研究热点和前沿。所谓化感物质,就是由植物、细菌、病毒和真菌所产生的二次代谢产物。利用水生植物的化感作用或化感物质抑制水体中藻类的爆发被认为是一种高效、低毒、环境亲合性好的方法而备受关注。然而,对于陆生植物应用于抑制藻类生长的研究却较少。文章在对化感作用的概念的演化、各种生物对藻类化感抑制作用、化感物质抑藻机理等方面进行了较系统的论述,总结了近年来国内外学者对于陆生植物化感作用抑藻的研究进展。文章认为相对于水生植物在抑藻方面的局限性,陆生植物的优势体现在对水生生态系统影响明显（化感作用明显）、所含抑藻化感物质种类丰富、不易受水生生态环境影响等方面,并对今后陆生植物抑藻技术的研究方向进行了展望,陆生植物中尤其是菊科植物化感抑藻应用前景广阔。最后指出,陆生植物的化感抑藻作用研究还存在进一步探索和改进化感物质的提取和鉴定方法、抑藻作用机理的研究、应用实际水体时的生态安全性等方面的问题。     

Dissipation and effect of chlorophenoxy herbicide on plant pigments and carbohydrates of sunflower (Helianthus annuus L.)

The dissipation pattern of the chlorophenoxy herbicides (2,4‐D and 2,4,5‐T) residues in sunflower plants (Helianthus annuus L.) has been studied along with its effect on the changes of plant pigments (chlorophyll‐a,b, total chlorophyll, carotene and anthocyanin), sugar and starch in different parts of the plant. The residues of 2,4‐D and 2,4,5‐T remained for larger period of time (10 days) at higher concentrations than the lower concentration. The concentrations of chlorophylls and carotene were found to be reduced with the application of both 2,4‐D and 2,4,5‐T. But the chlorophyll concentrations were slowly normalized accompanied with the reduction of the herbicide residues. For anthocyanin, there was no significant effect. In case of carbohydrate, the sugar concentration was found to be raised by all doses in leaf and stem. The change in starch content in different plant parts did not follow an uniform pattern at different doses of herbicides.     

薄荷化感物质的作用及其初步分离

以小麦(Triticum aestivum)、青菜(Brassica chinensis)和萝卜(Raphanus sativus)3种作物为受体，对薄荷(Mentha Haplocalyx)化感物质的作用进行了研究．结果表明：薄荷根分泌物显著促进小麦幼苗和幼根的生长，显著抑制青菜幼苗和幼根生长，显著促进萝卜幼苗而抑制其幼根生长．薄荷地上部分水浸液显著抑制青菜、萝卜的种子萌发和幼苗、幼根的生长；萝卜比青菜更敏感，幼根比幼苗更敏感；随着化感物质浓度的降低，抑制作用逐渐减弱、消失，甚至转变为促进作用．水浸液经氯仿、石油醚萃取后，剩余水相浓度变小、水势升高，但其抑制作用反而更加强烈．这说明，这种极其强烈的抑制作用不是低水势而是化感物质造成的；而且，剩余水相的抑制作用被同样具有抑制作用的石油醚相和氯仿相组分所削弱。即化感组分之间存在拮抗作用．剩余水相经大孔树脂进一步分离得到的3个组分都极显著地促进青菜幼苗的生长．这表明，水相强烈的抑制作用是由起极显著促进作用的3个组分的混合物产生的，且排除了水势降低的影响．但组分2显著抑制青菜、萝卜种子的萌发和幼根的生长．图2表4参26     

Effect of the allelochemicals from the macrophyte Egeria densa on the competitive interactions of pelagic and littoral cladocerans

Macrophytes release allelochemicals, which affect pelagic cladocerans such as Daphnia. Using population growth experiments, we analysed the effects of allelochemicals from the macrophyte Egeria densa on the interaction between Daphnia mendotae and three littoral cladocerans (Diaphanosoma birgei, Macrothrix triserialis and Simocephalus mixtus). We found that allelochemicals from E. densa increased the abundance of all the tested cladocerans in spite of the presence of a competitor. This effect was stronger (nearly three to four times higher than in controls) for D. birgei and M. triserialis in the absence of D. mendotae. Independent of the presence of allelochemicals, S. mixtus, but not D. birgei and M. triserialis, reduced the abundance of D. mendotae as compared to controls. The rate of population increase (r) per day was significantly elevated due to the presence of Egeria’s allelochemicals (from 0.07–0.16?d^?1 without allelochemicals against 0.12–0.24?d^?1 with allelochemicals). In our competition experiments, the rates of population increase of the cladocerans were lower than those in single-species cultures when cultured in the absence of allelochemicals. However, in the presence of allelochemicals this trend was not consistent. Thus, the positive effects of Egeria’s allelochemicals over the cladoceran populations may enhance the grazing pressure on phytoplankton.     

植物化感作用抑制藻类生长的研究进展

有效控制水华,治理富营养化水体是目前环境领域的研究热点和前沿。植物化感作用抑藻作为一种新型的生物抑藻技术已备受关注。多种生活类型的水生植物对藻类均有化感抑制作用,现已从一些水生植物中分离得到具有抑藻活性的化感物质,并对其抑藻特性和机理开展了一定研究。文章对化感作用的概念、水生植物对藻类的化感抑制作用、水生植物中化感物质的分离鉴定及其抑藻特性以及化感作用抑藻机理等进行了较系统的论述。还对今后植物化感作用抑藻技术的研究方向进行了展望,提出应多学科结合,对化感物质对不同藻类的影响及其选择性抑制机理做更深入的研究。     

Allelopathic inhibition on red tide microalgae by five macroalgal extracts

This study aims to identify effective antialgal allelochemicals from marine macroalgae that inhibit the growth of red tide microalgae. Practically, new algicidal agents were developed to control red tide. The growth inhibitory effects of 5 marine macroalgae Porphyra tenera, Laminaria japonica, Ulva pertusa, Enteromorpha clathrata, and Undaria pinnatifida on Skeletonema costatum were evaluated by adding crude seawater extracts of macroalgal dry tissue into the culture medium containing S. costatum. The half-effective concentrations at 120 h (EC_{50, 120 h}) of the seawater extracts were 0.6, 0.9, 1.0, 1.0, and 4.7 g/L for the five macroalgae above, respectively. E. clathrata, L. japonica and U. pertusa showed strong allelopathic effect on the growth of S. costatum. There have been no previous reports with regard to the allelopathic effects of the former two macroalgae so far. The possible allelochemicals of 21 compounds of the E. clathrata were detected using Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis. Unsaturated fatty acids, acrylic acid (C₃H₄O₂), and linolenic acid (C₁₈H₃₀O₂) were the most likely allelochemicals in E. clathrata.