不同生境下入侵植物胜红蓟种群构件生物量分配特性

为探究入侵植物胜红蓟在种群构件水平上的生长特性,以更好地了解其整体的生存策略和入侵性,通过测定胜红蓟各构件的生物量、各构件生物量相关性、繁殖构件/营养构件比和根冠比,对Ⅰ房前屋后、Ⅱ菜园地、Ⅲ桔园和Ⅳ路边4种不同生境下的胜红蓟种群构件的生物量分配进行了分析研究。结果表明:不同生境下胜红蓟种群各构件的生物量既存在差异,又存在相同的趋势,即:茎生物量叶生物量根生物量花果生物量;生境Ⅱ胜红蓟总生物量、茎、叶和花果生物量均最大,生境Ⅳ的均最小,两者之间均存在显著差异(P0.05);不同生境中胜红蓟种群的根、茎、叶、花果生物量分配与其各构件生物量大小顺序并不一致,前者各生境间的差异小于后者各生境间的差异;4种生境下繁殖构件与营养构件生物量比大小顺序依次为ⅣⅢⅡⅠ,其值分别为0.069、0.061、0.050和0.042,根冠比大小顺序依次为ⅢⅠⅣⅡ,其值分别为0.211、0.179、0.154和0.090;胜红蓟植株株高与各构件及各构件之间存在极显著正相关(P0.01),株高与各构件的相关性中,株高与茎生物量的相关性最强,相关系数为0.525,各构件的相关性中,茎生物量与叶和花果生物量的相关性较强,其相关系数均大于0.900。胜红蓟种群在不同生境下各构件的生物量、繁殖构件/营养构件比和根冠比表现出的差异显示了其较强的表型可塑性和对异质环境的适应性,可能增强了其入侵性。不同生境下胜红蓟种群各构件生物量相同的趋势及生物量分配比间相对较小的差异显示了胜红蓟种群构件生物量分配模式的相对稳定性。胜红蓟种群各构件间的极显著相关性显示了其整体性的生存策略。     

外来入侵植物加拿大一枝黄花繁殖生物学研究

加拿大一枝黄花(S olid ag o canad ensis)原产北美,自然条件下既能结实,同时又能以地下茎出芽的方式克隆繁殖,是目前我国东部地区危害严重的外来入侵杂草之一,对我国部分省市的农业生产和生态环境构成了严重威胁。连续3a定点观测其种群扩张规律,从生境因子、种子性状及萌发特性、残体无性克隆生长,地下部分形态特征和各器官热值能量的季节动态变化等方面对加拿大一枝黄花的繁殖生物学作了研究,同时比较了加拿大一枝黄花和其他4种菊科外来杂草的地下部分形态特征。研究结果表明:(1)自然条件下,加拿大一枝黄花种子在3~10月期间均可萌发,4~5月份气候适宜,雨水充沛,是种子萌发的高峰期。夏季的6~8月份是其营养生长和克隆增殖的旺盛期,9月份开始献蕾,花果期为10月至翌年1月份。加拿大一枝黄花的结实量高达20000粒/株,种子(瘦果)千粒重为0.045~0.050g,含水量在60%~80%之间;(2)加拿大一枝黄花自然条件下种子萌发率约为30%,在不同pH值、盐浓度和湿度环境条件下种子萌发的耐受性较强。不同环境胁迫下的种子萌发率和沪浙地区加拿大一枝黄花土壤生境因子的调查结果均表明,该种比较适应干燥、透气性良好的酸性低盐砂壤土,对Zn、Cu、Pb等重金属耐性较高;(3)加拿大一枝黄花地下茎和植株基部节处能萌生克隆分株。在机械除草等人为干扰条件下加拿大一枝黄花采用应激繁殖对策,容易产生更多的克隆分株。植株残体的无性繁殖能力为地下部分>基部茎>茎秆,20cm基部茎>30cm基部茎>45cm基部茎,从小到大的机械破坏程度使地下部分残体出芽数依次减少,但累计出芽数反而增加;(4)与其他菊科外来杂草相比,加拿大一枝黄花地下部分的长度、表面积、体积等指标最大,说明其在地下部分形态上具有广泛逸生的结构基础;(5)加拿大一枝黄花地上部分生长速率以及多数地下部分形态指标在9月份达到最大值。8月份过于高温干旱的气候使茎、叶中的部分能量转向地下部分,增加须根以吸收更多的水分。加拿大一枝黄花生长周期内地下部分形态指标和各器官热值能量的动态变化与其兼备有性繁殖和克隆生长的繁殖对策相适应。     

胜红蓟化感作用研究Ⅵ.气象条件对胜红蓟化感作用的影响

在田间条件下 ,胜红蓟化感作用与光、温、水等气象要素显著相关 ,有利的光、温、水生长条件使得其化感作用减弱 ,反之增强 .春夏季温度和降水有利胜红蓟的生长 ,其化感作用减弱 ,而秋冬季温度和降水不利胜红蓟生长 ,其化感作用增强 .实验表明 ,30 0 μg·ml-1高浓度胜红蓟挥发油使受试植物不能生长 ,而6 0 μg·ml-1低浓度影响较小 ,在高温、低温和遮光等不利植物生长的条件下 ,低浓度的胜红蓟化感物质对受试植物的抑制效应显著增强 ,显示在不利的生长条件下 ,受试植物对胜红蓟化感物质的抵御能力减弱 .研究表明 ,在不利于胜红蓟及受试植物生长的气象条件下 ,胜红蓟化感作用增强 ,受试植物抵御化感物质的能力降低 ,使得胜红蓟群落中其它植物难以正常生长 ,相应地提高了胜红蓟在自然群落中的竞争优势 .化感作用和光、温、水、气象条件的共同作用是胜红蓟在自然群落中成为优势种群的重要原因之一 .     

胜红蓟化感作用研究Ⅶ.胜红蓟素类似物的合成及其对植物与微生物的抑制作用

合成了5种胜红蓟素的结构类似物,将它们与胜红蓟素在对植物和微生物的抑制活性上进行了比较。结果表明,在100mg/l浓度时,对于萝卜和黑麦草两种受体,类似物6－甲酰基－7－甲氧基2,2－二甲基－2H－苯并吡喃和7－羟基－6－甲酰基－3,4－二氢－2,2－二甲基－2H－苯并吡喃较胜红蓟素有更强的抑制作用,尤其是对受体 根长的抑制作用达到显著,这两种类似物同时也具有较强的抗菌活性,在400mg/l浓度下,它们对两种真菌：水稻纹枯病菌和辣椒疫霉病菌的抑制率达到100％;在2000mg/l浓度下,7－羟基－6－甲酰基－3,4－二氢－2,2－二甲基－2H－苯并吡喃还对两种细菌：水稻白叶枯病菌和水稻基腐病菌有较强的抑制作用。研究揭示了构成胜红蓟素基本结构的2,2－二甲基－2H－苯并吡喃对植物无明显抑制作用,对微生物的抑制作用也不强,但当其6位或7位带有活性取代基后,对植物和微生物抑制作用都显著增强。     

外来入侵植物粉花月见草的繁殖生物学特性

粉花月见草单花花期1d,整株花期50d左右;单花花粉量达8825个,花粉活力达53.2%,花粉萌发快,萌发率达44.6%,自花授粉;种子小,千粒重0.092g,种子发芽率达85%,萌发时间短,具有休眠机制。三年生株丛结果达1274个,单果种子高达206粒,单株丛种子量2.6×105。种子表面平滑,自然传播以重力为主和风力作用,传播距离在100cm范围内。结果表明:粉花月见草繁殖力、适应力强,易形成单一优势种群,种子小近圆形易形成种子库,人为活动使其远距离传播,具有较大的危害性。     

胜红蓟种子萌发/出苗对环境因子的响应

胜红蓟为我国南部低海拔区域农田和果园恶性杂草。为揭示胜红蓟环境适应规律、明确其危害性,评价和分析了胜红蓟种子萌发对光照、温度、pH、盐度、渗透势等环境因子的响应特征。结果表明:胜红蓟种子在10—30℃内均能萌发,最适萌发温度为20℃,交替温度处理可提高种子的萌发率。胜红蓟种子萌发对光照敏感,无光照处理种子不萌发。土壤相对湿度在50%—100%范围内,种子出苗率均高于55%,最适相对湿度为70%。胜红蓟种子仅能在土壤表面萌发,1 cm的播种深度完全抑制种子萌发。pH值在5—10之间,种子萌发率高于85%,最适pH值为7。NaCl浓度在0—80 mmol/L以内种子萌发率超过88%,浓度为160 mmol/L时萌发率接近30%。渗透势在-0.40—0 MPa以内种子萌发率高于70%,渗透势为-0.6 MPa时种子不能萌发。由此可见,胜红蓟种子萌发具有广阔的环境适生范围,对农作物具有较强的早期危害性。     

菊科12种外来植物的有性繁殖特征和入侵风险研究

菊科植物具有极强的有性繁殖能力,对外来菊科观赏植物的引进存在极高的入侵风险。本研究以武汉常见的菊科12种外来观赏植物为对象,通过有性繁殖特征调查,研究植株的花部特征、花粉活力、传粉系统、种子产量,分析各物种有性繁殖能力的差异,评估其入侵能力。结果显示,多数物种可在隔绝传粉者情况下结实;访花昆虫类型多样,共观察到26种访花昆虫,其中膜翅目蜂类是主要的传粉者;结实情况具有一定差异。综合考虑花粉活力、传粉情况和结实情况,认为黑心金光菊(Rudbeckia hirta L.)、松果菊(Echinacea purpurea(L.)Moench)、大花金鸡菊(Coreopsis grandiflora Hogg.)、蛇目菊(Sanvitalia procumbens Lam.)的有性繁殖竞争力较高,对本地传粉环境可能有较大影响。本研究对近缘物种有性繁殖特征的综合分析结果可为评估外来物种的入侵风险提供一定的参考。     

胜红蓟化感物质之间相互作用的研究

 通过柱层析从胜红蓟挥发油中分离出早熟素Ⅰ、早熟素Ⅱ、子丁香烯、3,3-二甲基-5-特丁基茚酮、红没药烯、乙酸葑醇酯等6种主要化感物质(占挥发油总量的97％),并研究了这些化感物质在挥发、淋溶(饱和水溶液)和土壤降解途径下对萝卜,番茄和绿豆幼苗的化感作用。结果表明：早熟素Ⅰ、早熟素Ⅱ、3,3-二甲基-5-特丁基茚酮及子丁香烯(挥发途径)虽有较强的化感活性,但均弱于挥发油的化感活性,而子丁香烯(淋溶途径),红没药烯和乙酸葑醇酯则基本无化感活性。但是,早熟素n和无活性的三个化感物质结合,则表现出强烈的化感活性,说明胜红蓟各化感物质之间存在着明显的协同作用。     

中国外来植物入侵风险评估研究

对外来植物开展入侵风险评估是防止外来植物入侵最经济有效的措施,能够极大的节约外来种管理的经济和时间成本。研究简述了国内外入侵风险评估系统,从外来物种基础信息缺乏、外来植物的适生区分析不完善、风险评估体系构建不客观、对新近外来种的关注度不够4个方面阐述了我国外来植物风险评估存在的主要问题。并针对存在的问题提出了以下建议：（1）构建外来植物基础信息数据库是风险评估的基础,加强外来植物本底资料的调查与考证,并将外来植物表型数据的积累和分析纳入数据库,使得风险评估有据可依。（2）运用生态位模型进行生态风险分析是风险评估的重点,并将人类活动指标纳入预测模型,揭示人类活动对入侵植物分布格局的影响。（3）建立科学的风险评估系统是核心,包括通过选择风险指标和设置权重来提高评估系统的科学性、构建特定区域或特定生态类型的风险评估体系、根据评估对象的生物学与生态学特征建立符合实际要求的评估标准,实行差别化的风险评估等。（4）加强新近外来植物的管理是关键,应定期野外监测新近外来种的种群动态,定期审查风险评估结果,对高风险的新近外来种进行预警研究将为中国外来植物风险评估体系构建提供重要参考,为入侵植物防控措施的制定提供理论依据。     

福建外来入侵植物初步研究

经野外调查和整理分析文献资料,初步认定福建省外来入侵植物并已归化的种类约73种,分属于29科,其中菊科种类最多,有16种。从来源看,来自美洲的有59种,占80.82%。入侵植物中包括6种2003年国家环保总局公布的首批外来入侵物种。文中还对这些外来入侵植物的危害、入侵途径及其防治对策进行讨论。     

恶性入侵植物豚草的繁育系统特性

豚草(Ambrosia artemisiifolia L.)是原产于北美的一年生恶性入侵植物,目前已广泛分布在我国东北、华北、华中和华东等地,威胁农业、生态和民众健康。该种雌、雄头状花序同株,以种子繁殖,因而其有性繁殖特性对其扩散和爆发具有重要影响。运用套袋授粉和联苯胺-过氧化氢法等实验方法,对入侵江苏常熟的豚草种群的繁育系统特性进行了研究。结果表明,豚草花粉活力在开花后第4天开始出现,第8天到第10天花粉活力比较高;柱头可授性在开花第2天开始出现,第5天到第8天柱头可授性较高;同植株上同一时期开花的雌花的柱头可授性和雄花的花粉活力有5d左右的重叠期。不套袋处理(自然条件)和异株授粉处理下,豚草的结实率都比较高,分别达48.4%和44.4%,两者间无显著差异(P0.05);而同株授粉处理的结实率较低,仅3.4%,极显著低于不套袋处理和异株授粉的结实率(P0.01)但显著大于0(P0.05)。分析表明,豚草属于自交不亲和种,但又可部分自交亲和,不具有无融合生殖特性。因此,对在新分布区的零星豚草植株进行及时防除,将取得事半功倍的效果。     

Seed bank dynamics of an invasive alien species,Helianthus annuus L.

形成持久种子库的能力是预测物种在新区域成功建群的最佳指标之一。野生向日葵(Helianthus annuus L.)原产于北美,干扰促进了其种子库的形成,并对本地种群的建立和延续起着关键作用。然而,种子库在入侵种群的建立和延续中所起的作用尚不清楚。在本研究中,我们评估了种子库和干扰对几种向日葵生物类型(采集于阿根廷荒地生境中的野生向日葵、野生农田野生向日葵与作物向日葵自然杂交种,以及商业品种的后代)的建立和适应性,以及土壤中种子持久性的作用。在种子库试验中,我们评估了上述材料两年在干扰和未干扰条件下的出苗率、成活率到繁殖率、出苗成活率、每株花序数和每块地的花序数;在种子埋藏试验中,我们评估了其种子在四个春季(6个月、18 个月、30个月和42个月)土壤中的持久性。研究结果表明,总体而言,幼苗在生长期(冬季)出苗较早,且受到干扰促进,尤其是第一年。尽管如此,在两种情况下,每块样地的花序数是相近的,尤其是荒地生境中。第二年,种子库出苗率较低,但成活率较高。在种子掩埋实验中,观察到遗传差异,荒地和野生生境中种子持久性达到42个月,而商业品种后代的种子持久性不超过6个月。在这两项实验中,农田野生型和商业向日葵品种后代生物型表现出一种中间行为。结果表明,野生向日葵和作物野生向日葵杂交种均能在其生长范围之外形成持久的种子库,且干扰可能有助于其在新区域的建立。     

全球外来入侵生物与植物有害生物数据库的比较评价

[目的]为了明确全球生物安全与植物保护领域内数据库建设进展和我国数据库的建设成效,对全球重要的外来入侵生物与植物有害生物数据库进行分类介绍和比较评价研究.[方法]根据数据库收录物种的地理范围、类群及数据库特色功能,对数据库进行分类.对重要数据库的主要功能进行简要介绍,设立多指标评价体系将我国数据库与国际优质数据库进行比...     

中国外来入侵生物的空间分布格局及其影响因素

不同地理区域影响生物分布格局的因子不同,对外来入侵物种也是如此。在区域尺度上分析外来入侵生物的空间分布格局及其影响因子对预测生物入侵的影响及入侵种的控制管理具有重要意义。本研究应用中国外来入侵物种数据库、自然环境数据库和社会人文环境数据库,分析了我国外来入侵动植物的空间格局;并运用主成分分析（PCA）和典范对应分析（CCA）探讨了自然环境和人类活动等因素对外来入侵动植物分布格局的影响;同时研究了外来入侵物种多样性与本地物种多样性之间的关系。结果表明,我国现有外来入侵动物138种、入侵植物384种,其数量和密度都呈现出由东南沿海向西北内陆减少的趋势,且入侵动物和入侵植物空间格局基本一致;降水（MAP）是决定我国外来入侵动植物分布格局的主要自然环境因子,国民生产总值（GDP）是主要社会经济影响因子。在全国尺度上,外来入侵物种多样性与本地物种多样性之间呈显著的正相关关系,但地域间存在较大差异。不同区域外来入侵物种与本土物种多样性的相关关系表现出不同,与研究尺度有密切关系。     

Status, invasiveness and environmental threats of three tropical American invasive weeds (Parthenium hysterophorus L., Ageratum conyzoides L., Lantana camara L.) in India

Invasive weeds have threatened the integrity of ecosystems throughout the world. They affect not only the species diversity of native areas but also their biological integrity. In India, a number of invasive exotic weeds have been reported but some viz. Parthenium hysterophorus, Lantana camara and Ageratum conyzoides, especially those from tropical America are troublesome and have caused adverse ecological, economic and social impact. These weeds can be seen growing in different landscapes but are luxuriantly localized in unattended forests and cultivated areas. Parthenium hysterophorus (Asteraceae, commonly known as congress grass) is perhaps the most troublesome and noxious weed of urban and rural India. Besides rapidly colonizing areas replacing the native vegetation, it is also known to cause a number of human health problems such as skin allergy, rhinitis and irritation to eyes of the residents in the vicinity. Likewise, it causes fodder scarcity in addition to being unpalatable and toxic to livestock. Lantana camara (Verbenaceae), another serious tropical American pest, has encroached upon large areas of land, especially the forests where it has virtually replaced the forest floor vegetation and reduced tree growth. Also because of its bushy and spreading type of growth it obstructs forest operations. The third weed, Ageratum conyzoides (Asteraceae, Billy goat weed) has invaded agricultural fields. It interferes with crops and causes yield reductions of major staple crops of India. When it invades rangeland areas, it out competes native grasses causing scarcity of fodder. These weeds have similar growth strategies such as fast growth rates, short life-cycles, greater reproductive potential, high competitive abilities and allelopathy that make them successful invaders of native habitats. Mechanical, chemical, biological and cultural control tactics have failed individually, though integrated approaches combining all these approaches along with community participation and proper land management have been relatively successful. This paper presents various aspects of biology, ecology, hazards and control measures of these weeds.     

外来入侵植物黄花刺茄与其近缘非入侵植物少花龙葵繁育系统的比较

黄花刺茄是一种具有严重危害性的外来入侵植物,本研究以分布于我国的4个黄花刺茄种群为材料,与其同属的外来非入侵植物少花龙葵为近缘种对照,在同质种植园内对其繁育系统进行了比较研究。黄花刺茄和少花龙葵在开放性授粉和补充授粉条件下的平均结籽率没有显著差异;套袋处理下,黄花刺茄的平均结籽率(29.5%)显著低于少花龙葵(47.0%);去雄套袋处理下两者均没有可育种子产出,表明黄花刺茄和少花龙葵均无自发无融合生殖特性。黄花刺茄的平均自交指数为0.38,低于少花龙葵(0.64);平均花粉限制指数(0.29)和平均传粉者的贡献指数(0.49)均大于少花龙葵(0.08和0.31)。目前黄花刺茄分布于中国的12个省份,在全球发生数量为3835次;少花龙葵分布于中国的18个省份,在全球发生数量为10897次。外来入侵植物黄花刺茄的自交亲和性低于外来非入侵植物少花龙葵,说明自交亲和性高低与两种植物的入侵性强弱无显著相关关系,但与其分布范围呈正相关。     

Breeding system and pollination ecology of a potentially invasive alien Clematis vitalba L. in Ireland

Aims Invasive alien plants can greatly affect native communities and ecosystem processes but only a small fraction of alien plant species become invasive. Barriers to establishment and invasion include reproductive limitations. Clematis vitalba L. has been a popular horticultural species for the past century and is widely distributed and can be highly invasive. In Ireland, it is considered naturalized and potentially invasive. Despite this, little is known about its reproductive biology.Methods We carried out manipulative field experiments in Ireland and compared fruit and seed set from a number of pollination treatments, namely cross-pollination, geitonogamy, autogamy and natural pollination. We also recorded floral visitation to C. vitalba through a series of timed observations.Important findings We found that C. vitalba is capable of uniparental reproduction via geitonogamy and autonomous selfing, albeit at a reduced rate compared with outcrossing treatments. Clematis vitalba was visited by at least 10 native pollinator taxa, with hoverflies dominating visitation. Neither fruit set nor seed set in our study population was pollen limited. Given the lack of reproductive constraint, C. vitalba may easily spread in suitable habitats. This is of concern in Ireland, given its prevalence in some of the country's most floristically diverse regions.     

Timing of sexual reproduction and reproductive success in the high-mountain plant Saxifraga bryoides L

SAXIFRAGA BRYOIDES L. is one of the plant species reaching the upper limits of distribution for flowering plants in the European Alps. Because of its abundance in the subnival and nival zones, we expected S. BRYOIDES to reproduce efficiently in the highly stochastic climate at higher altitudes. Investigations were carried out at two subnival sites (2650 m and 2880 m a.s.l.) in the Austrian Alps. We studied flowering phenology, dynamics of seed development, and reproductive success in the climatically different years from 2001 - 2004. For a nival plant species, S. BRYOIDES showed a particularly long prefloration period (6 - 9 weeks). From onset of anthesis until seed maturity took an individual flower another 6 - 7 weeks and all individuals at a site 9 - 10 weeks. The length of the prefloration period and seed histogenesis was temperature-dependent, whereas seed maturation seemed to be endogenously controlled. Only in the exceptionally long and warm growing season of 2003 did all fruits mature at a site. In the other years, the onset of winter conditions halted development in many fruits before maturity. The seed/ovule ratio of mature fruits was around 0.7 in all years. The relative reproductive success (RRS) ranged from zero to 0.7, depending on the site and year. In conclusion, S. BRYOIDES needs an unexpectedly long time to undergo reproductive development. Though fruit maturation is uncertain, the high S/O ratio of single intact fruits results in at least a small seed crop in most years. This seems to be sufficient to assure the spread and maintenance of S. BRYOIDES at higher altitudes. As a seed-risk strategist (Molau,1993), S. BRYOIDES would clearly benefit from a prolonged growing season, which might occur more often if climate warming continues.     

Biosystematic studies on the mountain plant Gentiana lutea L. reveal variability in reproductive traits among subspecies

Background: Taxonomic analysis provides a basic understanding for taxon identification and contributes to preliminary information for several branches of applied biology, while studies on reproductive strategies and plant fitness are essential to interpret population status and dynamics.

Aims: We tested the reliability of diagnostic characters for identification and to characterise sexual resource allocation, the breeding system and seed predation among subspecies of Gentiana lutea.

Methods: We analysed morphological characters in 70 herbarium specimens. In five natural populations we counted pollen and ovule numbers, assessed reproductive output after pollination treatments and evaluated pre-dispersal predation.

Results: Taxonomic traits previously indicated as diagnostic were not sufficient to discriminate among subspecies. The pollen number and pollen:ovule (P:O) ratio varied strongly among subspecies; self-pollinated flowers produced a significantly lower number of seeds than open-pollinated flowers. Retention of empty fruits and high levels of pre-dispersal seed predation were observed in every case.

Conclusions: The variation of P:O ratios among subspecies suggests different efficiency in pollen transfer. The species is self-compatible, nevertheless all subspecies require pollen vectors to enhance cross pollination and viable seed production. Fruit retention may have evolved as a strategy to reduce predation, ensuring higher plant fitness.