转基因植物入侵性评价指标初探

从生态学 (种子水平和成体水平 )和生理生化 (酶表达、蛋白检测、光合能力等 )层次 ,探讨转基因植物 (GMP)可能形成入侵性的一些特性 ,尝试建立GMP入侵性的评价指标体系 ,为进行转基因植物的安全性评价提供借鉴。     

二氧化碳浓度升高对植物入侵的影响

从入侵植物和入侵植物群落两个方面,综述了大气二氧化碳浓度升高对植物入侵的影响。二氧化碳浓度升高,可以增加C3植物的入侵性,提高入侵植物的生物量、资源利用率以及繁殖能力,直接影响植物入侵;还可以通过改变土壤水分、氮循环、干扰体系等其它环境因子间接地影响植物入侵。此外,二氧化碳浓度升高,对入侵群落的初级生产量、组成与结构以及群落动态产生重要影响,改变群落的可入侵性。今后应当着重从群落水平,结合其它全球变化因子的共同作用研究二氧化碳浓度升高对植物入侵的影响,同时深入探讨其作用机制以及不同植物类群对二氧化碳的响应,为入侵种的预防和控制提供理论指导。     

外来植物入侵机制研究进展与展望

从植物入侵的内因、外因、驱动力和入侵过程等方面综述了植物入侵机制的研究进展:(1)外来植物由于预适应性较强或由于杂交和多倍体化而具有较强的侵染力:(2)外来植物由于逃脱原生区域的自然天敌,或由于土著种竞争较弱、生物多样性较低、植食动物或疾病较少等导致的生物抵抗力较低,或因良好的资源可获得性及入侵植物的化感作用等造成新栖息地可侵人性的增加;(3)自然或人为引入外来植物及对新栖息地的扰动是植物入侵的驱动力;(4)外来植物可能通过基于事件的入侵、入侵崩溃和协同入侵等人侵过程机制实现其成功入侵,分析了各入侵机制对入侵植物防控、生态学和进化学研究意义以及待解决问题.结果表明,植物入侵机制高度复杂,不同的外来植物种、新柄息地类型及植物入侵的不同阶段,各入侵机制可能单独或共同作用,为针对性地设计植物入侵防控方案提供了理论支撑.最后对植物入侵机制理论及其在植物入侵预测、危险性分区和防控中的应用研究等进行了展望.     

表达马铃薯Y病毒外壳蛋白基因的转基因烟草抗病机制

根据已报道的马铃薯Y病毒坏死株系(PVY^N)核苷酸序列，克隆了PVY^N外壳蛋白(CP)基因，通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404介导的方法，转化烟草NC89，获得了38株PCR呈阳性的转基因植株．攻毒试验发现，转基因植株对PVY^N的抗性水平存在着差异，其中有4株表现为高度抗病性．Southern blot表明，PVY^N CP基因已经整合到烟草染色体中，转基因的拷贝数与植株的抗病性成正相关．Northern blot表明，PVY^N CP基因在RNA水平上得到了表达，而且PVY^N CP RNA在细胞中的积累量与转基因植株的抗病性呈明显的负相关．Western blot表明，高度抗病植株未检测到转基因CP蛋白质，而抗病和感病植株都检测到了PVY^N CP蛋白，且不同抗性的转基因植物中转基因蛋白质的积累有一定的差异．实验结果表明，表达PVY^N CP基因的转基因烟草其抗病机制类似于转录后的基因沉默，即抗病件可能是RNA介导的．     

贵州草海湿地空心莲子草入侵迹地植物群落结构数量特征

草海湿地是中国西南地区极为重要的喀斯特高原高寒湿地生态系统,也是中国黑颈鹤(Grus nigricollis)等珍稀水鸟重要的越冬场所之一。空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)已在草海环湖消涨区、航道、码头等地形成入侵趋势,造成湿地植物群落物种多样性降低、破坏湿地生态系统稳定,严重威胁草海湿地生态安全。本研究选择贵州草海湿地空心莲子草入侵迹地植物群落作为研究对象,采用标准样地调查法分别在草海湿地上游、中游、下游设置轻度、中度、重度调查样点,对空心莲子草入侵迹地植物群落组成种类、种群密度、重要值等数量特征进行分析,提出空心莲子草清除后湿地植物群落培育方向,为草海湿地入侵植物迹地修复提供参考。研究结果表明,(1)草海湿地空心莲子草入侵迹地植物群落包括9个科,15种植物,其中禾本科(Gramineae)植物4种,莎草科(Cyperaceae)植物3种,蓼科(Polygonaceae)植物2种,菊科(Asteraceae)、苋科(Amaranthaceae)、香蒲(Typhaceae)、睡菜科(Menyanthaceae)、唇形科(Labiatae)、木贼科(Equisetaceae)植物各1种。(2)草海湿地上游入侵迹地植物群落总密度随入侵程度增加呈升高趋势,而草海湿地中游和下游入侵迹地植物群落密度随入侵程度增加呈降低趋势。(3)空心莲子草入侵迹地次优种、伴生种均以禾本科的李氏禾(Leersi ahexandra)、茭白(Zizania latifolia),莎草科的水葱(Scirpus validus)、荆三棱(Scirpus fluviatilis)为主。空心莲子草清除后的植物群落培育应以李氏禾、水葱、荆三棱、茭白为主要建群种。     

杂草五爪金龙对入侵地植物群落和土壤肥力的影响

五爪金龙（Ipomoeacairica）是粤东地区入侵性极强的外来杂草。在野外调查的基础上,选取5个被五爪金龙种群重度入侵地作为样地,并以5个相邻的无五爪金龙和其他外来植物入侵的地段作为对照,采用样方法对样地内的植物进行群落学调查并计算多样性指数,采集样地内的土壤样品进行土壤酶活性与理化指标测定,探讨五爪金龙入侵地生态因子间的相互作用关系,评价五爪金龙入侵对入侵地生态系统的影响。结果表明,与未入侵对照样地比较,五爪金龙入侵导致入侵地植物丰富度和多样性显著或极显著下降（P〈0．05或P〈0．01）,对本土植物的排斥效应明显;除森林公园样地外,其余样地与土壤肥力密切相关的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶及硝酸还原酶4种酶活性均明显升高,增幅为26．91％～55．52％;五爪金龙种群的入侵明显提高了其入侵地土壤全氮、碱解氮、全钾及有效钾含量,降低了全磷、有效磷及有机质含量,且与对照样地间差异均达显著或极显著水平（P〈0．05或P〈0．01）。推测五爪金龙可能通过改变其入侵地的植物群落结构,改善土壤酶活性及养分水平,从而形成对自身生长发育和种群扩张有利的微生态环境。     

长芒苋入侵对弃耕地土壤种子库群落特征的影响

为阐明外来入侵植物长芒苋(Amaranthus palmeri)对土壤种子库群落特征的影响,选取长芒苋不同入侵压力下的弃耕地土壤种子库为研究对象,通过野外调查和萌发试验,揭示弃耕地土壤种子库群落对长芒苋入侵的响应,旨在为入侵植物的科学防控提供依据。结果表明：(1)土壤种子库共计出现30种植物,隶属于17科30属,以一年生草本为主。与轻度入侵区组相比,重度入侵区组土壤种子库物种多样性指数和种子密度都显著降低;土壤种子库物种多样性指数对土层深度的响应不明显,且入侵压力与土层深度之间无交互作用。(2)土壤种子库NMDS排序及PERMANOVA分析结果进一步表明,轻度入侵区组与重度入侵区组群落结构差异显著;重度入侵区组长芒苋已在该地建立长久性土壤种子库,影响本地生态系统的稳定性。(3)种间相关分析结果表明,轻度入侵压力和重度入侵压力均会对大豆(Glycine max)、狗尾草(Setaria viridis)和碱蓬(Suaeda glauca)3种植物产生负面效应。     

城市化影响下北京市外来入侵植物特征及其分布

通过文献资料分析和实地调查相结合的方法,对北京市外来入侵植物的种类、生活型、起源地、引入途径和分布等特征进行了分析,结果表明:该地区共有48种外来入侵植物,隶属39属19科,其中菊科、禾本科、苋科和大戟科植物为优势科,占到了所有入侵植物总数的60.4%.除火炬树外,其余47种植物均为草本植物,以起源于美洲的居多(70.8%),多为伴随种子苗木运输无意引进.入侵植物分布受城市化水平和人口密度影响显著,城市功能扩展区分布有最多的入侵植物,就入侵种分布密度而言,城市功能拓展区和城市核心区均明显高于近郊区和远郊区.目前北京入侵植物主要分布于农田、绿地、花圃等半人工生态系统,尚处于可控范围之内,但北京的自然地理条件及城市化进程使其仍存在较高的入侵风险,在将来的防治工作中应采取更加严格的检疫措施.     

入侵植物对洪泽湖湿地杨树林土壤微生物特性和酶活性的影响

以洪泽湖湿地杨树林的入侵植物飞机草(Chromolaena odorata)、狗尾草(Setaria viridis)、黄顶菊(Flaveria bidentis)和鬼针草(Bidens pilosa)为研究对象,研究不同入侵植物对本土植物土壤理化性质、酶活性、微生物数量的影响并探讨其入侵机制。结果显示,(1)土壤含水量、电导率和总孔隙度基本呈一致的变化规律,均表现为飞机草鬼针草狗尾草黄顶菊,土壤容重、pH值和全盐含量基本呈一致的变化规律,均表现为飞机草和鬼针草低于狗尾草和黄顶菊。(2)入侵植物改变了土壤微生物结构,不同入侵植物土壤微生物数量以细菌最多,其次是放线菌,真菌最少;土壤细菌和放线菌数量表现出一致的变化趋势。(3)不同入侵植物土壤纤维素酶、硝酸还原酶、转化酶和蔗糖酶活性表现出一致的变化趋势,均表现为飞机草和鬼针草显著高于狗尾草和黄顶菊(P0.05),飞机草和鬼针草土壤纤维素酶、硝酸还原酶、转化酶和蔗糖酶活性差异不显著(P0.05)。;(4)相关性分析显示,除了土壤容重、电导率和总孔隙度外,其他土壤理化性质均与土壤酶活性及微生物数量之间具有较强的相关性,表明土壤系统内部因子处于动态平衡,它们作为相互影响的整体表现出统一性和同步性。主成分分析表明,土壤含水量和微生物量碳、氮是植物入侵过程中土壤微生物和酶活性变化的主要影响因子。综合分析表明,不同入侵植物可以改变土壤微生物特性和酶活性,创造对自身生长有利的土壤环境,并借此增强其竞争能力。     

秦岭中段外来植物入侵现状及风险评价研究

作为中国重要生态安全屏障的秦岭,随着经济社会的不断发展,大量人为活动穿梭其中,使得外来植物得以侵入并迅速蔓延和扩张,势必影响当地生物多样性保护,然而这些外来种的入侵现状、危害与风险等信息还缺乏全面详细的研究,为秦岭生物多样性保护埋下巨大“安全隐患”,因此亟待全面系统地研究秦岭林区外来植物的相关现状信息,并对其进行科学有效的入侵风险评估。通过野外调查秦岭中段南北坡外来植物的种类、分布现状、生境类型、扩散趋势等,采用层次分析法构建秦岭外来植物入侵风险评价体系,对该区外来植物进行风险等级划分并提出防范管控措施。结果表明：1）秦岭外来植物有131种,隶属33科87属,主要集中在菊科（Asteraceae）、苋科（Amaranthaceae）、禾本科（Poaceae）、豆科（Fabaceae）,其中菊科植物数量最多（35种）,占总种数的26.7%;2）秦岭外来植物传入年限主要集中在50-150 a之间（54.2%）,大部分通过有意引入和无意引进带入国内（75.6%）;3）秦岭外来植物入侵风险评价体系涵盖外来植物入侵性、已入侵分布现状、扩散性和危害与影响4个方面,共设置了13个指标。131种外来植...     

金沙江下游乌东德和白鹤滩电站库区外来入侵植物组成和分布

外来入侵植物对金沙江流域生物多样性和生态系统稳定性构成了较大威胁,但对其本底状况知之甚少.为掌握金沙江下游乌东德和白鹤滩电站库区外来入侵植物的组成特征和分布格局,进而为外来入侵植物的防治提供科学依据,基于83个调查点位上的757个群落样方调查数据进行研究.结果表明,库区共有外来入侵植物103种,隶属28科70属,并以菊科（24种）、豆科（15种）和茄科（10种）为主.区系组成上,科、属表现出较强烈的热带分布性质,并有63种外来入侵植物原产地为北美洲.引入途径分析结果显示,62种被有意引入,占比60.19%.从入侵等级来看,65种具有明显入侵性,包括19种恶性入侵种和26种严重入侵种.三叶鬼针草（Bidens pilosa Linnaeus）、白苞猩猩草（Euphorbia heterophylla Linnaeus）、赛葵[Malvastrum coromandelianum (L.) Gurcke]等10种入侵植物重要值较高,是优势入侵物种.在空间分布方面,乌东德电站库区外来入侵植物种类数（87种）多于白鹤滩电站（59种）.库区海拔800-1 200 m范围内入侵植物种类数最多,并随...     

三裂叶豚草对其入侵地植物-土壤微生物反馈作用的影响

三裂叶豚草(Ambrosia trifida L)是入侵我国的重要杂草,目前对其入侵地土壤微生物群落反馈对三裂叶豚草入侵的影响尚不清楚。采用土壤接种的植物-土壤反馈研究方法,通过比较研究三裂叶豚草非入侵区和入侵区土壤接种物对三裂叶豚草和非入侵区由3种本地植物构成的人工群落的影响,分析三裂叶豚草对其入侵地土壤微生物反馈作用的影响,探讨三裂叶豚草入侵的土壤反馈机制。单独种植条件下,三裂叶豚草和本地植物对非入侵区和入侵区土壤接种物的响应不同(轮廓分析:F=76.18,P0.001),非入侵区土壤接种处理本地植物的生物量较入侵区土壤接种处理高68.12%,而二者对三裂叶豚草生物量影响差异不显著,表明非入侵区土壤接种物调节了有利于本地植物生长的正反馈(Is=8.78,P=0.007)。但三裂叶豚草混种条件下,两种土壤接种处理对本地植物和三裂叶豚草生物量影响的差异均不显著,表明非入侵区土壤接种物在三裂叶豚草混种条件下对本地植物无显著的正反馈作用。无论是单独种植还是与三裂叶豚草混种种植,构成本地群落的3种植物对不同来源土壤接种物反馈作用的响应趋势均与对本地植物群落总生物量的响应趋势一致。可见,三裂叶豚草非入侵区土壤微生物群落能够调节有利于非入侵区植物生长的正反馈作用,但三裂叶豚草入侵能够削弱非入侵区土壤微生物群落对非入侵区植物的正反馈影响,从而促进自身的入侵过程。     

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。     

九寨沟核心景区外来植物的分布格局与影响

自然保护区是就地保护生物多样性最为经济有效的措施,而生物入侵已对全球生物多样性造成严重威胁.采用野外踏查和样方调查的方法,对著名的国家级自然保护区和风景名胜区九寨沟核心景区的外来植物的种类和分布格局进行研究.结果如下:(1)共发现13种外来植物,来自6科11属,以豆科、菊科植物最多.(2)引入方式主要是有意引入(绿化)和无意的旅游活动引入,人为因素起着主导作用,外来植物出现的概率与受人为干扰程度成正相关.(3)根据重要值(Important value)和外来入侵植物危害等级计算得出危害系数,小蓬草(50.2439)、红车轴草(41.1528)、野胡萝卜值(40.6883)较高,但目前外来植物在研究区域还未形成大规模的入侵现象.(4)影响外来植物分布和扩散的因素有生境适合性、路距、群落盖度,路距具有重要影响(P0.05).(5)随着栈道距离的增加,外来植物(以草木犀为例)的重要值呈显著下降趋势.综上所述,九寨沟核心景区的外来植物分布主要受人为影响,豆科、菊科植物种类多且危害系数较高.     

外来入侵植物在中国的分布及入侵能力研究进展

以近十几年来备受关注的外来植物入侵为背景,综述关于入侵植物在我国分布和入侵能力及其相关因素的研究进展,并探讨了未来研究需要加强的几个方面。不同起源地的入侵植物在我国分布区域不一样,在控制了起源地的作用后,入侵植物主要分布在经济较发达、人为活动较多的省份或地区（大尺度）,以及干扰较严重的生境（小尺度）。入侵能力强的多年生植物常有强大的无性繁殖能力、高光合速率和资源利用效率、强化感作用、以及适应异质生境的能力;起源于美洲的入侵能力强的1年生植物常能产生大量的易传播的种子、可自交亲和、强化感作用等;起源于欧亚大陆的入侵能力强的1年生植物常与作物非常相似,在农田中危害严重。未来需要研究干扰促进入侵的机制、化感作用与野外实际情况相结合研究、化感物质通过改变土壤微生态环境间接促进入侵的机制研究、1年生和多年生外来植物的入侵能力与其物种特性之间的关系、以及加强对弱入侵性外来植物的预警研究。这些研究不仅能使我们深入理解外来植物发生入侵和危害的规律,也可为人侵植物的防控和管理提供科学依据。     

应用能量利用特性对外来植物入侵潜力的判别分析研究

判别分析是多元统计分析中判断研究对象所属类型的一种重要方法.以华南地区5种主要入侵植物及其伴生或近缘的本地种为研究对象,测定了它们的生物量建成成本(construction cost,CC)和比叶面积(special leafarea,SLA),并以此作为判别因子尝试建立入侵种和本地种的判别模型.结果表明,入侵种和本地种之间的平均CC和SLA存在显著差异.以CC和SLA作为判别因子建立的判别模型进行回代检验,总的预测正确率为82.6%,判别效果较好.其中CC的判别函数系数较大,表明它在判别分析中起到了较为重要的作用,进一步证明了植物的能量利用特性是影响外来种入侵潜力的重要因素.利用此判别模型可以根据任何一种外来植物的CC和SLA来定量判断该物种入侵潜力的大小,为有效评价外来植物入侵潜力提供了新的定量方法;但由于所获得数据的不全面,该模型还存在不足,有待在今后的研究中进一步完善.     

攀枝花市入侵植物马缨丹群落的物种组成与多样性研究

采用样地调查法,对攀枝花市5种生境中的马缨丹入侵群落的物种组成、生活型谱、物种多样性、丰富度、均匀度进行了调查分析.结果表明,(1)马缨丹入侵群落中,植物种类共有71种,隶属34科67属,以菊科、豆科、大戟科植物居多,且外来植物多达31种,约占调查植物种类的44％.(2)不同群落中植物生活生活型均以高位芽植物为主(平均...     

温度、水分和盐度对转基因耐草甘膦大豆种子萌发和幼苗生长的影响

为了探明转CP4-EPSPS(5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶)基因是否会对大豆种子及幼苗的抗逆性产生影响,进而为转基因耐草甘膦大豆的环境安全评价提供科学依据,通过室内试验研究了温度、水分和盐度对转基因耐草甘膦大豆ARG、受体大豆n-ARG及我国传统栽培大豆苏豆3号种子萌发与幼苗生长的影响。结果表明:在种子萌发阶段,ARG对高温胁迫和水分胁迫的抗性显著低于n-ARG和苏豆3号;ARG对盐分胁迫的抗性与n-ARG没有显著差异,但抗性明显弱于苏豆3号。幼苗生长阶段,在温度胁迫(高温40℃,低温15℃)和水分胁迫(渍水和干旱)条件下,ARG在株高增长量和生物量方面都没有表现出优势,相反,在某些方面反而抗性更弱。例如,在轻度干旱胁迫(相对含水量55%)条件下,ARG地上部干重明显小于n-ARG。ARG对盐分胁迫的抗性也弱于n-ARG及我国传统栽培大豆苏豆3号。总之,与非转基因受体大豆n-ARG和我国传统栽培大豆苏豆3号相比,转基因耐草甘膦大豆ARG在温度、水分和盐度逆境条件下的竞争性和入侵性不强。     

厦门市城市外来植物的种类构成

开展城市外来植物种类构成的研究,可以为城市植物多样性的保护和城市绿地的科学设计提供重要依据。为剖析厦门城市外来植物种类构成的主要特点,规避外来植物对城市环境带来的潜在威胁,采用大样本分层随机抽样调查法结合K-means聚类分析、方差分析、重要值、频数分布等方法进行系统分析。结果显示,(1)记录到厦门市城区外来植物67科174属223种,占各绿地类型植物种数的49.1%~55.2%;其中最常见的优势种类有乔木植物凤凰木(Delonix regia)、垂叶榕(Ficus benjamina),灌木植物黄金榕(Ficus microcarpa‘Golden Leaves’)、矮黄假连翘(Duranta repens),草本植物沟叶结缕草(Zoysia matrella)、喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和小蓬草(Conyza canadensis)。(2)国外外来植物主要来自美洲,占各绿地类型国外外来植物种数的58.4%~70.8%、频数的71.9%~89.0%;其次是来自非洲或亚洲的植物。(3)频数分布图显示,优势种的优势性明显,高频植物种仅占少数。(4)调查到入侵植物7科13属13种,其中小蓬草是出现频数最高的入侵种类,已成为草本植物中的优势种类。文章揭示了外来种在厦门市城市植物中的重要地位和特点,分析了外来植物种类结构的特征,并指出要加强对外来优势植物的进一步研究,相关结果可为厦门市城市绿地的可持续发展和管理监控提供建议和理论参考。     

上海崇明岛人工林群落对加拿大一枝黄花入侵的影响

加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)是华东地区危害最大的入侵植物之一,也是侵入人工林最重要的外来杂草。为了解人工林群落对加拿大一枝黄花入侵性的影响,选择上海崇明岛的水杉(Metasequoia glyptostroboides)群落、复羽叶栾树(Koelreuteria paniculata)群落、香樟(Cinnamomum camphora)群落、梧桐(Firmiana platanifolia)群落和重阳木(Bischofia polycarpa)群落,调查分析加拿大一枝黄花在不同群落的入侵和分布状况。结果表明,加拿大一枝黄花在各群落中重要值由大到小为重阳木群落复羽叶栾树群落香樟群落梧桐群落水杉群落。通过分析不同群落林下草本植物生态位,发现加拿大一枝黄花在5个群落中生态位宽度与生态位重叠结果趋于一致,依次为重阳木群落梧桐群落香樟群落复羽叶栾树群落水杉群落。群落乔木层郁闭度越大,加拿大一枝黄花入侵程度越小。