两代人半个世纪续写《植物学》教材的故事

作为生命科学最为重要的基础学科之一,植物学所涉及的研究内容与国民经济各个部门,尤其是农业科学紧密相关。其自诞生以来,尤其是自近代以来—直为各国政府高度重视。     

“黄莺花”与一枝黄花及其同属近缘种的形态比较

形态上与入侵杂草加拿大一枝黄花十分相似的“黄莺花”,近来作为鲜切花的配花走俏花卉市场,也引起了社会对其管理的高度关注。本文通过比较市售8个批次的“黄莺花”与35个入侵中国的加拿大一枝黄花种群、原产地的一枝黄花属2个种群以及一枝黄花的叶和花的11个形态学特征,并进行聚类分析。结果表明除第5批 “黄莺花”外的7个批次单独聚为一类,第5批次与35个入侵中国的加拿大一枝黄花种群聚为一大类,再结合加拿大的2个种群,而一枝黄花单独为一类。这充分说明“黄莺花”并非一枝黄花,而与入侵我国的加拿大一枝黄花各种群接近。进一步再与巨大一枝黄花和粗糙一枝黄花特征相比较分析,发现“黄莺花”与粗糙一枝黄花聚在一组,并进一步与入侵的加拿大一枝黄花相聚,加拿大1和2的种群更接近巨大一枝黄花,而一枝黄花单独成为一支。无论是加拿大一枝黄花、粗糙一枝黄花还是巨大一枝黄花都属于“加拿大一枝黄花复合种”。由此可以认为市售“黄莺花”属于外来入侵杂草加拿大一枝黄花的复合种。叶片长宽比、离基三出脉距叶基距离、表皮毛数的多少、缘花/盘花比等是“黄莺花”与该属其它类群分类鉴定的重要形态学特征性指标。     

江苏省主要农田杂草种子库物种组成和多样性及其与环境因子的相关性分析

采用水洗镜检法对江苏省31个农田样点(包括旱田和水田)0～15 cm土层土壤杂草种子库的种类组成和物种多样性进行了调查研究;采用典范对应法分析了杂草种子库种类与环境因子(包括淹水天数、土壤有机质含量、土壤pH、年降水量、年均温、样点经度和样点纬度)的相关性并绘制了样点和种类与环境因子的二维排序散点图.调查结果表明:在31个样点的土壤杂草种子库中共检测到杂草种子15科54种,旱田和水田各有41和45种,二者共有种类占多数但优势种有差异,通泉草[ Mazus japonicus (Thunb.) Kuntze]、异型莎草(Cyperus difformis L.)、水苋菜(Ammannia baccifera L.)、千金子[Leptochloa chinensis (L.) Nees]、棒头革(Polypogon fugax Nees ex Steud.)和牛繁缕[ Malachium aquaticum (L.) Fries]等种类为二者的共有优势种;杂草种类最多的为禾本科(Gramineae)和莎草科(Cyperaceae),分别占种类总数的22.6％和20.8％.旱田不同样点杂草种子库的优势种类变化较大,而水田杂草种子库优势种较稳定;二者优势种频度差异较大,旱田中频度高于0.30的杂草有19种,水田中频度高于0.50的杂草有20种;旱田和水田中平均重要值大于0.03的杂草各有11和9种,这些频度高的种类重要值也较大.旱田和水田土壤种子库种子密度分别为21 015和37 847 m-2,平均为31 008 m-2;旱田3层土壤中种子密度差异不显著,而水田上、中层土壤的种子密度显著高于下层.旱田以夏熟和秋熟杂草为主,而水田则以水田和夏熟杂草为主.按形态类型划分,水田及旱田中杂草种类数和密度从大到小均依次排序为阔叶草类、禾草类、莎草类,且水田中这3类杂草的种类数和种子密度均高于旱田.与旱田相比,水田杂草种子库的物种丰富度指数(S)、Shannon-Wiener 指数(H')和Simpson指数(D)较高,但Pielou均匀度指数(E)较低;旱田杂草种子库的S、H'和D指数随土层深度增加而降低、E指数逐渐升高,水田各土层的物种多样性指数则无明显变化趋势.第1种类排序轴与淹水天数负相关性最高(R=-0.8143),第2种类排序轴与年降水量和经度也有较高的负相关性;相关性分析和CCA分析结果均表明淹水天数是影响杂草种子库群落构成的最大因素.通过二维排序可将31个样点分为旱田和水田2大类,旱田可划分为长期旱连作和水旱轮作2个亚类;水田可划分为淮河以北地区和淮河以南长江流域地区2个亚类.研究结果说明:杂草种子库潜群落优势种与地上部农田杂草显群落优势种具有一致性,通过土壤杂草种子库的研究可以预测地上杂草的发生和危害情况.     

南京市春季外来杂草调查及生态位研究

利用样方法调查了南京市不同生境下外来杂草的种类、盖度、密度情况,探讨了不同生境中外来杂草对杂草群落的影响,同时分析了10种主要外来杂草和本地伴生种的生态位特点.结果表明,南京市春季外来杂草有36种,在74个样点中外来杂草出现的频率达到98.65%;外来杂草的入侵对生物多样性有不利影响;外来杂草平均优势度在不同生境中大小次序为:水边>菜地>荒地>路旁>景区>田埂>草坪>果茶园>墙缝>农田>宅旁>山坡.生态位的研究结果表明:野塘蒿 Conyzabonariensis L. Cronq. 、野老鹳草 GeraniumcarolinianumL. 和阿拉伯婆婆纳 VeronicapersicaPoir. 是生态位宽度最高的外来杂草,其入侵性最强;具有较高生态位宽度的外来杂草与其它杂草的生态位重叠较大,具有相似形态特征的杂草间的生态位重叠较大.     

外来入侵植物北美车前繁殖及光合生理生态学研究

 北美车前（Plantago virginica）原产北美,20世纪50年代进入我国华东地区,近年来其种群呈现爆发式增长态势,已分布到上海、浙江、江西、江苏等省区,是一种典型的生态入侵种。本文计测了该种在不同密度下的繁殖指标,统计了种群密度与繁殖指标间的关系;应用LAC-4 (ADC英国)光合和蒸腾系统测定了该种及其伴生杂草一年蓬（Erigeron annuus）、小飞蓬（Conyza canadensis）、野塘蒿（Conyza bonarinsis）、马缨丹（Lantana camara）、空心莲子草（Alternathera philoxeroides）、菊芋（Helianthus tuberoses）、蓖麻（Ricinus communis）、紫茉莉（Mirabilis jalapa）、车前（Plantago asiatica）、苦苣菜（Sonchus oleraceus）、羊蹄（Rumex japonicus）、藜（Chenopedium album）和黄鹌菜（Youngia japonica）等杂草的光合作用指标,作出了它们的光合 光响应曲线。主要实验结果有：1）北美车前个体花穗重（Y1）、花数／穗（Y2）与种群密度（X）呈现倒数关系（Y1 = 0.138 2+15.959 8/X, Y2 = 46.306 9+6 914.07/X）;随着种群密度增加,北美车前的繁殖投资（Y3）、与繁殖投资关系密切的种子数／营养器官重（Y4）呈线性增加（Y3 = 0.046 9＋0.000 2X,Y4 = 130.24＋0.023 9 X）; 2） 随着北美车前种群密度的增加,个体间的大小不整齐性（Y5）变小(Y5 = 0.374 8 - 0.000 02X);　3）种群个体间大小不整齐性（Y5）与繁殖投资（X）呈明显负相关(Y5 = 0.379 3 - 0.106 6 X),即随着个体大小不整齐性的增加,北美车前种群的繁殖投资减少;4）以自然条件下测得的光合作用数据为基础,拟合得到了北美车前及其它13种伴生杂草的光合 光响应曲线。北美车前的光合 光响应曲线符合Y= - 7E-06X2+0.022 3X-0.831 2,光补偿点、光饱和点和最大净光合速率分别为37.32 μmol·m－2·s－1、159 3 μmol·m－2·s－1和16.93 μmol CO2·m－2·s－1,说明北美车前是典型的阳生杂草。从光补偿点分析,北美车前的耐荫能力比车前、黄鹌菜、小飞蓬、一年蓬、野塘蒿、蓖麻、加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)、苦苣菜、羊蹄和马缨丹的要弱;北美车前净光合速率比一年蓬、小飞蓬、野塘蒿和加拿大一枝黄花等要低些,但是比藜、苦苣菜、蓖麻等的要高,与同属的车前比较接近;5）在5月下旬,杂草性极强的一年蓬、小飞蓬和空心莲子草的光合午休现象不明显,逸生杂草紫茉莉具有明显的光午休现象,北美车前是早春杂草,在5月下旬也有明显的光合午休现象,反映出该种不能够很好地适生于5月下旬的高温强光环境。通过分析,得出如下结论：1）随着种群密度的增加,北美车前产生种群自疏作用,使个体大小不整齐性下降;高密度给北美车前种群造成某种逆境状态,种群以r-对策的生存方式适应环境,提高其繁殖投资,产生尽可能多的种子,以保证后代的生存,这反映出北美车前在繁殖策略上灵活的调节能力;2）北美车前种群在定居后,如果定居点不再受到人为干扰,其种群将被快速更替,这与其粘液性的种子、较高的光补偿点有关;3）通过保护植被,定植高秆植物,减少对环境的干扰,能够有效地治理该外来杂草。     

鱼腥草茎叶解剖学特征及其与其他古草本类群相关结构的比较分析

采用常规石蜡切片法．对鱼腥草的药用部位地上茎、根状茎和叶进行了解剖学观察。鱼腥草茎和叶的表皮下有特殊的皮下层细胞．茎的皮层和髓中有分泌细胞存在。地上茎和根状茎之间在皮层细胞层数、周维纤维柱的有无、维管柱和髓所占比例、维管束束数、次生生长等办面存在差异,这些差异与它们各自担负的生理功能相关联。叶的皮下层细胞显著,它们是复表皮的一部分。叶表皮上有胶质化表皮细胞和水钵的结构。对鱼腥草茎和叶中的皮下层细胞的来源和功能、与其他古草本类群相关的结构特征以及水钵的结构与分铂等问题进行了探讨。     

石菖蒲根茎挥发油对稗、鳢肠和水稻的萌发与生长的影响

在实验室和温室条件下,用从石菖蒲根茎中提取的挥发油经减压蒸馏获得的组分四,对稗草、鳢肠和水稻的萌发与生长进行了生物学效应测试。结果表明,在低浓度时促进供试植物的萌发和生长,而在高浓度时则抑制萌发和生长。实验室培养皿条件下,50～400mg／L浓度抑制作用产生并逐渐增加,400mg／L以上达到90％或更高。但是,温室盆钵条件下,3000mg／L时才出现抑制作用,在1000mg／L以下均表现促进作用。     

新疆紫草细胞生产阶段培养中细胞生长及产物合成的研究Ⅱ:发酵培养

用内循环气升式反应器进行新疆紫草细胞生产阶段培养,当培养基浓度增加时,色素产率也随之提高,其数量及增长的幅度远大于悬浮培养。当接种量为180gFW／1,培养基为3倍的M9时能获得最大的色素产率：2．28g／l,是培养基非加倍时的5．4倍,太高的接种量不利于色素的合成。为降低成本而减少培养基中某些成份的用量时,要得到较高的色素产量,需同时调整其它成份的浓度。     

南京市秋季外来杂草定量调查研究

利用样方法调查了南京市不同生境下外来杂草的种类和分布情况 ,并用主成分分析法处理了数据。结果表明 ,南京市秋季外来杂草有 11科 19属 2 1种 ,以菊科最多 ,多数来自美洲。主成分分析结果表明 ,影响本市外来杂草分布、危害的主要因素是人为干扰强度和土壤水分条件。依据这两个因素的不同 ,样点可划分为 4个聚类群 :聚类群I包括的样点均分布于旱地农田 ,外来杂草以反枝苋 (Amaranthusretroflexus)、波斯婆婆纳 (Veronicapersica)和喜旱莲子草 (Alternantheraphiloxeroides)为优势种 ;聚类群Ⅱ的样点都是路边荒地等无人管理的或曾经是裸地的生境 ,以一年蓬 (Erigeronannuus)、野塘蒿 (Conyzabonariensis)和小白酒草 (Conyzacanadensis)为优势外来杂草 ;聚类群Ⅲ包含的样点以公园、景区为主 ,外来杂草种类最多 ,以豚草 (Ambrosiaartemisiifolia)、北美车前 (Plantagovirginica)、喜旱莲子草、钻形紫菀 (Astersubulatus)、一年蓬、野塘蒿和小白酒草等为优势种 ;聚类群Ⅳ的样点多是水边水田等土壤含水量较高的区域 ,优势外来杂草包括喜旱莲子草、钻形紫菀和南苜蓿 (Medicagohispida )。文章分析了各聚类群物种丰富度的差异 ,表明外来杂草的入侵对生物多样性有不利影响 ,最后对如何加强管理外来杂草提出几点     

五种藓类植物的孢子萌发与原丝体发育

本文对中华缩叶藓(Ptychomitrium sinense)、狭叶缩叶藓(P.linearifolium)、威氏缩叶藓(P.wilsonii)、葫芦藓(Funaria hygrometrica)和立碗藓(Physcomitrium sphaericum)5种国产藓类植物的孢子萌发和原丝体发育进行研究,结果表明不同藓类孢子萌发和原丝体发育类型不同,孢子萌发和原丝体发育方式与藓类植物的生态环境有关.