三叶鬼针草生物量分配与化感作用对大气温度升高的响应

全球气候变暖已经成为不容置疑的事实,同时外来入侵植物对入侵地的生态环境造成严重的危害,外来入侵植物可能对温度升高做出积极地响应。文章研究了不同温度(22、26和30℃)处理对入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)种子萌发、幼苗生物量分配及化感作用的影响,探讨三叶鬼针草对全球气候变暖的响应策略。结果表明;温度为22和26℃比30℃有利于三叶鬼针草种子的萌发。温度升高显著增加三叶鬼针草的株高、生物量和叶面积,三叶鬼针草幼苗增加对茎和叶的生物量投资。同时相同浓度的三叶鬼针草水浸提液对马唐(Digitaria sanguinalis(L.)Scop)和牛筋草(Eleusine indica(L.)Gaertn)的化感作用随着温度升高而增强。研究表明:温度升高促进了三叶鬼针草的生长,改变生物量分配模式同时增强了对受体植物的化感作用。温度升高可能是促进三叶鬼针草入侵的生态环境因子之一,未来全球气温变暖可能使其入侵加剧。     

三叶鬼针草生物量分配与化感作用对大气温度升高的响应

全球气候变暖已经成为不容置疑的事实,同时外来入侵植物对入侵地的生态环境造成严重的危害,外来入侵植物可能对温度升高做出积极地响应。文章研究了不同温度（22、26和30℃）处理对入侵植物三叶鬼针草（Bidens pilosa L.）种子萌发、幼苗生物量分配及化感作用的影响,探讨三叶鬼针草对全球气候变暖的响应策略。结果表明;温度为22和26℃比30℃有利于三叶鬼针草种子的萌发。温度升高显著增加三叶鬼针草的株高、生物量和叶面积,三叶鬼针草幼苗增加对茎和叶的生物量投资。同时相同浓度的三叶鬼针草水浸提液对马唐（Digitaria sanguinalis（L.）Scop）和牛筋草（Eleusine indica（L.）Gaertn）的化感作用随着温度升高而增强。研究表明：温度升高促进了三叶鬼针草的生长,改变生物量分配模式同时增强了对受体植物的化感作用。温度升高可能是促进三叶鬼针草入侵的生态环境因子之一,未来全球气温变暖可能使其入侵加剧。     

三叶鬼针草对蚕豆根尖遗传毒性的研究

化感作用是外来植物成功入侵和快速扩散的机制之一,为了探讨入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)的化感作用机制,运用蚕豆根尖微核技术和植物切片技术,研究了不同质量浓度的三叶鬼针草水浸提液对蚕豆(Vicia faba L.)根尖细胞的遗传损伤和对根生长的影响。结果表明,三叶鬼针草水浸提液对蚕豆根尖细胞有丝分裂及生长产生不同程度的抑制和损伤,具有明显的遗传毒性。水浸提液对蚕豆根尖的影响存在显著的时间效应和质量浓度效应。经切片测量统计,水浸提液促进了成熟区细胞平周分裂,使根尖细胞层数增加;同时显著地抑制了细胞伸长,使根尖缩短,整体表现为使根尖加粗变短。三叶鬼针草水浸提液抑制了细胞有丝分裂的正常进行,并随着水浸提液质量分数的升高,分裂期细胞数目下降,微核率逐渐升高。本研究结果表明三叶鬼针草水溶性化感物质对植物的遗传稳定性及细胞形态结构具有一定的影响,三叶鬼针草的化感作用可能是其成功入侵的机制之一。     

入侵植物鬼针草和鳢肠的化感作用及其入侵性研究

入侵植物鬼针草和鳢肠对当地生态环境及物种多样性造成严重影响。为探讨入侵植物鬼针草(Bidens pilosa)与鳢肠(Ecliptaprostrata)的化感作用及其入侵性,采用培养皿法研究了鬼针草和鳢肠根、茎、叶不同质量浓度(0、0.02、0.04、0.06、0.08 g·mL-1)水提液对自身和受体植物种子萌发、幼苗生长的影响。结果表明,鬼针草和鳢肠各器官水提液对自身和受体植物种子萌发及根冠比具有极显著的化感抑制作用。鬼针草根、茎、叶水提液质量浓度为0.08g·mL-1时,其种子萌发率分别降低了69.14%、76.94%和84.58%,根冠比降低了64.74%、69.94%和84.30%,鬼针草茎和叶水提液完全抑制鳢肠种子萌发率和根冠比;随着水提液浓度的升高,鳢肠水提液显著抑制自身和鬼针草种子萌发率及根冠比。鬼针草根和茎水提液质量浓度为0—0.06 g·mL-1时促进其株高生长,株高分别升高了52.97%和56.69%,其各器官水提液对鳢肠株高具有"低促高抑"的作用。鳢肠根、茎、叶水提液显著促进鬼针草株高生长,抑制自身株高的生长。综合化感强度分析,鬼针草的化感强度强于鳢肠,可通过化感作用抑制鳢肠种子萌发和幼苗生长,促进自身幼苗生长,增大入侵性。     

3个树种凋落叶水浸提液对三叶鬼针草生长及抗性生理的影响

入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)对农业生产、生物多样性和生态系统安全有极大的威胁,利用植物间的化感作用抑制有害植物生长或开发植物源除草剂,是减少化学除草剂对环境负面影响的良好措施。常见树种巨桉(Eucalyptus grandis)、香樟(Cinnamomum camphora)和核桃(Juglans regia)叶片所含次生代谢物质对植物和微生物具有较强的化感潜力,可能会在入侵草本植物的防治上起到重要作用。选用巨桉、香樟和核桃凋落叶,分别制成不同浓度水浸提液,结合培养皿萌发试验和盆栽试验,通过测定三叶鬼针草发芽率、发芽速度、幼苗植株鲜质量、抗氧化酶活性以及渗透调节物质含量,综合评价3个树种凋落叶浸提液的作用效果。巨桉和香樟凋落叶浸提液可显著抑制三叶鬼针草的发芽。三叶鬼针草地上部分鲜质量明显受到高浓度巨桉凋落叶浸提液的抑制,而香樟和核桃凋落叶浸提液的抑制作用微弱;3个树种凋落叶浸提液对三叶鬼针草过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性具有促进作用,而对其过氧化氢酶(CAT)活性具有抑制作用;巨桉凋落叶浸提液处理三叶鬼针草抗氧化酶系统表现出"钝化"响应,而其体内丙二醛(MDA)含量则显著增加;对巨桉和香樟凋落叶浸提液而言,三叶鬼针草可溶性蛋白和可溶性糖含量均随浸提液剂量的增加而升高,而在核桃凋落叶浸提液处理下则表现出低促高抑的效应。总体来看,3个树种凋落叶含有干扰三叶鬼针草生长的物质,但效应因树种和浸提液浓度而异。相比较而言,巨桉凋落叶浸提液的综合抑制作用最强,香樟次之,核桃最弱。     

模拟酸雨对薇甘菊种子萌发和幼苗生长的影响

薇甘菊是入侵性杂草,已在我国华南地区及云南部分地区造成严重危害。我国华南地区同时也是强酸雨分布区域。采用不同pH值的模拟酸雨对薇甘菊种子及幼苗进行处理,测定其对种子萌发和幼苗生长的影响。测定了不同pH值下薇甘菊幼苗叶绿素含量、丙二醛含量、脯氨酸含量、超氧阴离子产生速率、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性。结果表明,薇甘菊种子具有较强的耐酸能力,pH≥3．5时均能正常萌发,pH≤3．0时不能萌发。不同pH值模拟酸雨对薇甘菊幼苗叶绿素含量影响不显著。随着模拟酸雨pH值下降,超氧阴离子产生速率上升,丙二醛含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性和过氧化物酶活性呈先上升后下降。pH3．5时,丙二醛含量、脯氨酸含量、过氧化物酶活性均达最大值;pH4．0时超氧化物歧化酶活性达最大值。结果表明薇甘菊对华南地区酸雨胁迫表现出适应。     

入侵植物肿柄菊对三叶鬼针草的化感作用

肿柄菊(Tithonia diversifolia A.Gray)和三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)同属菊科外来入侵植物。采用培养皿培养法用前者不同含量(0.8%,1.6%,2.4%,3.2%)的叶片提取液胁迫处理后者的种子和幼苗,通过测定后者种子活力及幼苗生长量、抗氧化酶活性和细胞膜透性,探讨肿柄菊对三叶鬼针草的化感作用,进而为前者用于后者防控提供理论依据。结果表明,随着肿柄菊叶片提取液含量的提高,三叶鬼针草种子发芽指数和种子活力及幼苗生长量逐渐下降,化感效应指数小于0;相对电导率逐渐提高,幼苗细胞膜的完整性下降;而超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性则随之提高,化感效应指数大于0。肿柄菊叶提取含量达3.2%时,鬼针草种子发芽指数、活力指数和幼苗生长量仅分别为对照的25.7%、2.1%和9.4%。对照的SOD、CAT和POD活性分别为68.3±2.3、0.6±0.0和0.5±0.1,而提取液含量3.2%时则分别为117.2±3.2、1.2±0.1和0.9±0.2。显然,肿柄菊对鬼针草产生强烈化感作用,且随浓度的增加而加强。     

黄花菜根水浸提液对莴苣化感作用的初步研究

以莴苣作为受体,通过测定黄花菜根水浸提液对莴苣种子萌发和幼苗生长的影响,对黄花菜化感物质进行了研究.结果表明:浓度为5 mg/m L时,黄花菜根水浸提液对莴苣幼苗苗长表现为促进作用,对莴苣发芽率,发芽指数,根长表现为抑制作用;浓度为10、15和20 mg/m L时,黄花菜根水浸提液对莴苣发芽率,发芽指数,根长和幼苗苗长均表现为抑制作用.图4,表1,参15.     

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。     

入侵物种三裂叶蟛蜞菊挥发物的化感作用研究

对华南地区重要外来入侵物种三裂叶蟛蜞菊挥发物的化感作用进行了研究,以揭示该物种的入侵机制。采用水蒸气蒸馏法提取三裂叶蟛蜞菊地上部分的挥发油,提取率为2.58‰(质量比)。以稗草、三叶鬼针草和青葙3种杂草种子为供试对象,用种子萌发法测定了三裂叶蟛蜞菊挥发物的化感作用活性。结果表明:三裂叶蟛蜞菊的茎叶在密闭系统中产生的挥发性物质对稗草、三叶鬼针草和青葙的幼苗生长有显著抑制作用。稗草的根长、苗高和鲜质量分别比对照减少49.1%、35.0%和27.3%,三叶鬼针草的分别比对照减少18.8%、20.9%和28.6%,青葙的分别比对照减少62.9%、21.2%和50.0%。水蒸气蒸馏法所得的挥发油对稗草、三叶鬼针草和青葙的幼苗生长也有显著抑制作用,且抑制作用随着浓度的增大而增强。稗草的根长、苗高和鲜质量分别比对照减少88.2%、58.3%和45.5%,三叶鬼针草的根长、苗高和鲜质量分别比对照减少38.6%、34.5%和71.4%,青葙的根长、苗高和鲜质量分别比对照减少83.7%、51.5%和75.0%。结论:三裂叶蟛蜞挥发物具有化感作用,其作用机理值得深入研究。     

UV-B增加与酸雨复合处理对大豆种子萌发和幼苗生长的影响

研究了UV-B辐射增加与酸雨的复合处理对大豆种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：UV-B辐射增加对大豆种子的萌发没有影响，酸雨处理降低了大豆种子的发芽率。UV-B辐射增加与酸雨的复合处理，降低了幼苗的株高、绿叶数、叶面积、干质量、叶绿素和蒸腾速率，复合胁迫的下降幅度明显高于单一因子胁迫，并且下降幅度受UV-B辐射强度与酸雨pH的影响。UV-B辐射增加与酸雨处理在抑制幼苗生长上具有协同作用。     

镧对酸雨胁迫下水稻萌发种子POD与质膜透性动态变化的影响

采用模拟酸雨和镧复合处理水稻(O.sativao)种子,测定不同酸雨胁迫强度下镧对种子质膜透性(E%)和过氧化物酶(POD)活性的影响.结果表明,用pH4.0和pH2.5的酸雨连续胁迫7d,随着胁迫时间的增加,水稻种子的质膜透性呈现先减小后逐渐增大再减小的趋势,过氧化物酶(POD)活性一直保持升高的趋势.经镧处理后,水稻种子的质膜透性变小,POD活性有所增高.而在第5天和第3天,pH=2.5和pH:4.0酸雨胁迫下的水稻种子换用隔夜自来水培养,使得其质膜透性有所减少,过氧化物酶活性得以回升.镧对种子的萌发具有一定的防护效应,减轻了酸雨对萌发期间的伤害程度,增强了种子抗酸雨的能力.     

酸雨对全生育时期水稻叶绿素荧光的影响

酸雨是全球关注的重大环境污染问题之一,中国亦继西欧和北美之后,成为当今世界第三大酸雨区。光合作用是植物生物量和作物经济产量形成的生理基础,叶绿素荧光常用来判断逆境胁迫对植物光合作用造成的伤害。有研究表明,酸雨会对植物叶绿素荧光造成影响,然不同生长阶段植物对逆境的抵抗能力亦存在差异,采用模拟酸雨（酸雨 pH 值梯度为4.5、3.5、2.5）或模拟天然降水持续胁迫（每隔3天喷施1次）水稻（Oryza sativa）（从幼苗期至灌浆期）,利用原位无损伤叶绿素荧光测定技术（德国Walz公司PAM-210脉冲调制式荧光仪）分别探测和分析幼苗期、分蘖期、孕穗期和灌浆期水稻叶片（处理组和对照组）,研究酸雨对全生育期水稻叶绿素荧光的影响,相关研究未见报道。结果表明,与CK相比,pH 4.5酸雨使幼苗期和孕穗期初始荧光（Fo）显著提高了7.69%、8.84%,使幼苗期、分蘖期和孕穗期非光化学猝灭参数（qN）显著提高了8.64%、4.86%、6.09%,使幼苗期和孕穗期最大光化学量子产量（Fv/Fm）,PSII电子传递速率（ETR）,实际原初光能捕获效率（ΦPSII）,光化学猝灭参数（qP）显著降低,幼苗期、孕穗期降幅依次为Fv/Fm（3.01%、6.88%）、ETR（8.40%、10.24%）、ΦPSII（8.39%、12.23%）、qP（3.79%、12.55%）;pH 3.5、pH 2.5酸雨不同程度地显著降低了各生育时期Fv/Fm、ETR、ΦPSII、qP,幼苗期和孕穗期qN,显著提高了各生育时期Fo,且随酸雨pH值降低,变化幅度增大。同时,pH 4.5或pH 3.5酸雨持续胁迫下,水稻受到伤害大小规律为灌浆期＆lt;幼苗期＆lt;分蘖期＆lt;孕穗期;pH 2.5酸雨持续胁迫下,水稻受到伤害大小规律为分蘖期＜幼苗期＜灌浆期＜孕穗期。总之,酸雨胁迫强度与水稻叶绿素荧光参数存在剂量-效应关系,酸雨持续胁迫会对不同生育时期水稻光合作用造成影响,并且不同生育时期水稻光合作用对酸雨胁迫敏感性存在差异,这些是评价酸雨胁迫对植物影响时需考虑因素。     

酸雨胁迫对木荷叶片气体交换和叶绿素荧光参数的影响

通过盆栽试验,研究了3种不同pH值（2.5、4.0、5.6）的模拟酸雨溶液对2年生木荷（Schima superba）幼苗叶片气体交换和荧光参数的影响。结果表明：在不同酸雨处理下,净光合速率和气孔导度日变化均呈＂双峰＂型,最大净光合速率和最高表观量子效率（AQE）变化趋势依次是pH4.0〉pH5.6〉pH2.5,说明pH4.0处理对木荷光合作用有促进作用;在不同酸雨处理下,PSⅡ原初光能转换效率（Fv/Fm）、PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）和相对叶绿素含量均呈现出pH4.0〉pH5.6〉pH2.5的变化趋势,pH4.0酸雨处理下表现出最高值,说明适度降低酸雨pH值（pH4.0）并不会对木荷的光合系统活性造成损伤,反而有促进作用,表明木荷对酸雨有较强的适应能力。     

Response of peroxidase and catalase to acid rain stress during seed germination of rice, wheat, and rape

Seed germination of plants with various acid-resistance display different responses to acid rain. To understand the reason why such differences occur, the effects of simulated acid rain (pH 2.5–5.0) on the activities of peroxidase (POD) and catalase (CAT) during seed germination of rice (O. sativa), wheat (T. aestivum), and rape (B. chinensis var. oleifera) were investigated. Results indicated that the maximum change in activities of CAT and POD by acid rain treatment with different acidity and time in relation to the referent treatment without acid rain, was in the order: rice (28.8%, 31.7%) < wheat (34.7%, 48.3%) < rape (79.3%, 50.0%). The pH level for which the treatment with acid rain did not cause significant difference (p < 0.05) was in the order: rice (3.5).wheat (4.0).rape (5.0). Moreover, the change in activity of POD was higher than that of CAT, which showed that POD was more sensitive to acid rain stress than CAT. The difference in the ability of POD and CAT in removing free radicals was one reason why the germination indexes of these three species behaved differently.     

酸雨对生菜的光合、抗氧化系统和产量的影响研究

目前国内外有关酸雨对植物生长危害的影响研究多集中在森林植物和粮食作物,而酸雨对叶菜类蔬菜生长的相关研究较少。酸雨的频发可能会影响蔬菜的生长,进而降低蔬菜产量。为探究酸雨对叶菜类蔬菜生理和产量的影响,选取生菜(Lactuca sativa L.var.ramosa Hort.)作为试验材料,采用野外原位研究方法,探究模拟酸雨(pH梯度为3.0、4.0、5.0)和自然降水(CK)对生菜光合、抗氧化系统和产量的影响。结果表明,pH 4.0和5.0酸雨对生菜光合系统影响不显著,pH 3.0酸雨对生菜光合系统影响显著;在整个试验期内,pH 3.0酸雨显著降低生菜净光合作用8.4%—17.0%。pH 3.0、4.0和5.0酸雨均显著提高生菜超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量,表明酸雨会激活生菜抗氧化系统,同时会对生菜叶片膜系统造成损伤;在第20天后,pH 3.0酸雨下生菜过氧化氢酶(CAT)活性显著下降13.8%%—35.2%。pH 5.0酸雨对生菜产量影响不显著;pH 4.0和3.0酸雨显著降低生菜地上部产量,分别降低14.6%和16.7%。pH 3.0酸雨使生菜地下部产量显著降低19.0%。综上可见,模拟酸雨对生菜的光合系统、抗氧化酶系统和产量均产生显著影响,且酸雨对生菜的影响阈值在pH 4—5之间,pH 4.0以下的酸雨明显降低生菜产量,但酸雨强度为pH 5.0时已存在生菜减产的风险,研究结果可为生菜栽培的相关农户以及决策部门提供参考。