入侵植物辣子草抗逆性及化感作用的初步研究

论文摘要

辣子草(Galinsoga parviflora Cav.)原产南美洲,1915年在我国云南和四川等地发现,是一种危害较严重的外来入侵种。研究其在逆境条件下的生理适应机制和化感作用对于有效预警和治理该入侵种具有十分重要意义。本研究采用人工设置温度梯度和自然干旱方法,研究了在不同环境胁迫条件(温度和干旱)下辣子草抗氧化酶、脯氨酸、可溶性蛋白和丙二醛(MDA)的变化。结果表明:在10℃～30℃范围内辣子草抗氧化酶系统变化趋势不一致,脯氨酸随温度升高而升高,可溶性蛋白随温度升高降低,MDA含量未出现显著性变化;在5℃、35℃和45℃胁迫下抗氧化系统受到损伤,MDA含量显著上升;在干旱胁迫条件下,抗氧化酶系统先上升,后下降,MDA含量在干旱胁迫后期含量显著上升。应用Fuzzy方法,对辣子草抗氧化酶在2种逆境不同水平胁迫的动态进行综合评价,认为辣子草生长的最适温度在15～30℃间,对低温环境也有一定的适应能力,对干旱环境的适应性较差。采用生物测定法,研究辣子草水浸提液对水稻(Oryza sativa L.)、小麦(Triticum aestivum L.)和油菜(Brassica napus L.)种子萌发和幼苗生长以及抗氧化系统的影响,结果表明辣子草具有化感作用。辣子草水浸提液对受体植物的种子萌发和幼苗生长整体表现为抑制效应,这种抑制效应随着水浸提液浓度的升高而增大;在辣子草水浸提液作用下,油菜幼苗活性氧清除系统和细胞膜通透性遭到破坏,保护酶系统失衡,随着水浸提液的作用时间延长油菜叶片内的SOD活性和MDA含量表现为先升高后降低的趋势,POD活性的变化则是先下降后持续升高。采用蚕豆根尖细胞微核技术研究低温胁迫前后辣子草化感作用的变化,结果表明:温度胁迫改变了辣子草水浸提液对蚕豆(Vicia faba L.)根尖细胞的有丝分裂指数、微核率和畸变率的化感效应。低温胁迫前,辣子草水浸提液使蚕豆根尖细胞有丝分裂指数下降,微核率和畸变率增大;低温胁迫后,辣子草水浸提液的化感效应发生变化,对有丝分裂指数的影响表现为“低浓度促进,高浓度抑制”效应,而微核率和畸变率较胁迫前显著增大。低温打破代谢的协调性,在温度胁迫下,辣子草可能通过增加体内化感物质的数量和种类,以增加对矿物质和水分的吸收,并向环境释放化感物质,抑制和排挤周围的其他植物,增强其竞争能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 入侵植物辣子草抗逆性及化感作用的初步研究
• 前言
• 1 试验材料
• 2 试验方法
• 2.1 逆境胁迫试验
• 2.1.1 材料培养及逆境处理
• 2.1.2 丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白含量的测定
• 2.1.3 抗氧化酶活性的测定方法
• 2.2 化感作用研究
• 2.2.1 水浸提液的制备
• 2.2.2 生物测定
• 2.3 低温胁迫对辣子草化感作用的影响
• 2.4 数据处理与分析
• 3 结果与分析
• 3.1 逆境胁迫对辣子草生理特性的影响
• 3.1.1 逆境胁迫下辣子草脯氨酸含量的变化
• 3.1.2 逆境胁迫下辣子草可溶性蛋白含量的变化
• 3.1.3 逆境胁迫下辣子草抗氧化酶系统活性的变化
• 3.1.4 辣子草对不同逆境水平胁迫的适应能力
• 3.2 辣子草水浸提液对植物生长的影响
• 3.2.1 辣子草水浸提液对受体植物种子萌发和幼苗生长的影响
• 3.2.2 辣子草水浸提液对受体植物生长的综合效应
• 3.2.3 辣子草水浸提液对受试作物生理指标的影响
• 3.3 低温胁迫对辣子草化感作用的影响
• 3.3.1 低温胁迫后辣子草水浸提液对有丝分裂的影响
• 3.3.2 低温胁迫后辣子草水浸提液对微核的诱导
• 3.3.3 低温胁迫下辣子草水浸提液对染色体畸变率的影响
• 4 讨论
• 4.1 辣子草抗逆性的研究
• 4.2 辣子草的化感作用
• 4.2.1 辣子草对受体植物种子萌发和幼苗生长的化感效应
• 4.2.2 化感作用对幼苗生理过程的化感效应
• 4.2.3 辣子草水浸提液对蚕豆根尖细胞的遗传毒性
• 4.2.4 低温胁迫对辣子草化感作用的影响
• 4.2.5 研究方法可行性
• 4.3 展望
• 文献综述
• 引言
• 1 生物入侵的机制与假说
• 2 入侵植物抗逆性
• 2.1 植物在逆境伤害中的生理生化变化基础
• 2.2 逆境条件下植物抗氧化酶的变化
• 2.3 逆境条件下入侵植物次生代谢物的变化
• 3 化感作用
• 3.1 化感作用及研究历史
• 3.2 化感物质的种类及其产生途径
• 3.3 化感物质的释放途径
• 3.4 化感物质的作用特点
• 3.4.1 化感物质作用具有一定范围的作用谱
• 3.4.2 化感物质对受体植物的作用强度与其浓度密切相关
• 3.4.3 化感物质存在复合效应
• 3.5 化感作用机理
• 3.5.1 对细胞分裂与细胞膨大的影响
• 3.5.2 对膜功能的影响
• 3.5.3 对植物营养吸收的影响
• 3.5.4 对光合作用的影响
• 3.5.5 对呼吸作用影响
• 3.5.6 对酶系统的影响
• 3.5.7 对激素的影响
• 3.5.8 对基因表达的影响
• 3.6 影响化感物质产生、释放及作用因素
• 3.7 化感作用研究方法
• 3.7.1 采用水或有机溶剂为提取介质
• 3.7.2 利用琼脂、石英砂和蛭石等固体作为载体
• 3.7.3 模拟自然条件
• 4 辣子草研究进展
• 4.1 辣子草植物学特征
• 4.2 辣子草生理特征
• 4.2.1 花果期长
• 4.2.2 结实多、种子小，易传播
• 4.2.3 在生活期内可产生三代植株
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间发表的论文