3种菊科入侵植物的入侵机制及空心莲子草生物防治的初步研究

论文摘要

近年来,外来植物入侵引起人们的关注,探索植物的入侵机制逐渐成为研究热点,而入侵地土壤微生物与入侵植物的互作关系是植物入侵机制的重要内容。本研究以紫茎泽兰（Ageratina adenophora）、薇甘菊（Mikania micrantha）、三叶鬼针草（Bidens pilosa）和空心莲子草（Alternanthera philoxeroides）等4种典型的外来入侵植物作为对象,对其入侵机制和防治进行了初步探索。主要研究结果如下：在云南紫茎泽兰、薇甘菊和三叶鬼针草等发生较为普遍的区域采集植株根际土壤样品,测量其理化性质和生化活性强度,以此来探讨3种菊科入侵植物的入侵对被入侵地土壤理化性质和生化活性的影响。土壤理化性质测定结果显示,各样品的含水量和PH无显著差异；3种菊科入侵植物入侵地域的土壤样品中有机质、全N、速效K的含量都显著高于本地植物混生地域的土壤样品,其中紫茎泽兰入侵地土壤样品有机质含量最高为30.42 g/1kg,本地植物混生最低,为16.35g/kg。紫茎泽兰入侵地域的土壤样品的各项理化指标都明显高于其他样品；薇甘菊入侵地域的土壤样品的有机质、全N和速效K的含量显著高于三叶鬼针草和本地植物混生地样品；三叶鬼针草入侵地域的土壤样品的有机质、全N、速效N和速效K的含量显著高于本地植物混生地样品。土壤生化活性的测定结果显示：3种菊科入侵植物入侵地域的土壤样品的硝化势和氨化作用强度均高于本地植物混生地域的土壤样品,其中薇甘菊入侵地域的土壤样品的硝化势最高,紫茎泽兰的次之；但紫茎泽兰入侵地域的土壤样品的氨化作用强度最高；三叶鬼针草入侵地域的土壤样品的反硝化作用强度最高,本地植物混生地域的土壤样品比紫茎泽兰和薇甘菊入侵地域的土壤样品的反硝化作用强度要高,紫茎泽兰入侵地域的土壤样品的反硝化作用强度最低。从总体来看,本地植物混生地域的土壤样品的各项理化和生化指标普遍低于被入侵地域的土壤样品。紫茎泽兰、三叶鬼针草和薇甘菊对土壤生态的影响比当地植物混合生长对土壤生态的影响更为显著,外来植物入侵能够引起土壤理化性状的改变,表明外来植物通过改善被入侵地的土壤养分水平,掠夺资源而排挤本地植物。利用PCR-DGGE技术研究了薇甘菊和三叶鬼针草在海口和广州两地不同入侵程度土壤中的细菌群落的变化。对DGGE图谱中不同入侵植物样品进行聚类分析显示：薇甘菊海口重度入侵和该地轻度入侵样品中的细菌种类的相似性较高；三叶鬼针草广州未入侵土壤和该地轻度入侵土壤样品中的细菌种类相似性为最高。对DGGE图谱中不同地域样品进行聚类分析显示：在广州,相对于被入侵的区域,本地植物混生区域所采的两个土样的细菌群落最为相近；在海口.薇甘菊重度入侵土壤和薇甘菊轻度入侵样品的细菌群落相似性最高。该两种入侵植物在海口和广州的样品分别聚为一簇,表明地域差别比覆盖植物差别对土壤中细菌种类的影响大。从特异性条带测序和比对的结果可以看出,薇甘菊和三叶鬼针草对广州和海口两地的入侵,可能造成了入侵地芽孢杆菌纲和变形菌纲等细菌群落的改变。上述结果表明：海口和广州两地的薇甘菊和三叶鬼针草根际土壤中的细菌种类在不同入侵程度土壤的差异,可能是由于该两种外来植物通过改变本地植物土壤的原始微生物群落结构来形成利于自身生长的微环境,便于进一步入侵扩张。从自然发病的空心莲子草病斑叶片上分离了11株致病真菌,其中1株对空心莲子草具有较强致病性,命名为NT008。在室内、室外条件下,测定了菌株NT008对空心莲子草的致病力、供试除草剂对菌株NT008菌落生长和孢子萌发的抑制作用,以及菌药混用的除草效果。试验结果表明,菌株NT008对空心莲子草具有较强的致病力；不同除草剂、同种除草剂不同浓度之间对空心莲子草NT008病原菌菌丝影响存在差异；根据生产厂家推荐最适浓度（草甘膦200ml/亩,2,4-D二胺盐水剂300mV亩,使它隆50ml/亩）进行试验,草甘膦浓度为2050μg/mL时,抑制率为43.23%,2,4-D二甲铵盐水剂浓度为2867μg/mL时,抑制率达96.30%,使它隆浓度为166.7μg/mL时,抑制率为37.07%。2,4-D二甲铵盐水剂对菌株NT008孢子萌发的抑制作用为20.4%,而草甘膦、使它隆的抑制作用分别为8.1%、3.1%,抑制作用较弱。菌药混用结果表明,草甘膦、使它隆与菌株NT008孢子混用都具有较好的效果,2,4-D二甲铵盐水剂次之。以上研究结果表明：外来入侵植物不仅能引起入侵地土壤理化性质的改变,也对土壤微生物群落造成影响。这种改变可能反过来影响入侵植物,从而有利于入侵植物在入侵地的生长和竞争。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 中文文摘
• 目录
• 绪论
• 第1章 3种菊科植物的入侵对入侵地土壤理化性质和生化活性的影响
• 1.1 前言
• 1.2 材料与方法
• 1.2.1 材料
• 1.2.1.1 研究区域的自然概况
• 1.2.1.2 土样的采集与保存
• 1.2.1.3 主要实验仪器和用具
• 1.2.1.4 主要试剂
• 1.2.2 方法
• 1.2.2.1 土壤水分测定
• 1.2.2.2 土壤理化性质测定
• 1.2.2.3 土壤硝化作用的测定
• 1.2.2.4 土壤反硝化作用的测定
• 1.2.2.5 土壤氨化作用的测定
• 1.3 结果与分析
• 1.3.1 土壤水分测定结果
• 1.3.2 不同入侵区土壤理化性质的差异
• 1.3.3 不同入侵区土壤生化活性的差异
• 1.3.4 不同入侵区土壤理化性质和生化活性相关性分析
• 1.4 小结与讨论
• 第2章 利用PCR-DGGE研究薇甘菊和三叶鬼针草的入侵对入侵地土壤细菌群落的影响
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 材料
• 2.2.1.1 土样的采集与保存
• 2.2.1.2 主要试剂
• 2.2.1.3 主要设备与仪器
• 2.2.2 方法
• 2.2.2.1 土壤基因组DNA的提取
• 2.2.2.2 巢式第一轮PCR扩增1.5Kb大片段
• 2.2.2.3 巢式第二轮PCR扩增长度约为240bp的细菌V3区片段
• 2.2.2.4 DGGE操作步骤
• 2.2.2.5 DGGE图谱和结果分析
• 2.2.2.6 特异性条带的割胶回收与克隆
• 2.2.2.7 测序结果的生物信息学分析
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 土壤总DNA提取
• 2.3.2 巢式PCR扩增
• 2.3.3 DGGE图谱分析
• 2.3.4 不同入侵植物在不同入侵地的土壤细菌群落聚类分析
• 2.3.4.1 相同入侵植物在不同入侵地的土壤细菌群落聚类分析
• 2.3.4.2 不同入侵植物在相同入侵地的土壤细菌群落聚类分析
• 2.3.5 特异性条带测序和比对结果分析
• 2.4 小结与讨论
• 第3章 空心莲子草病原菌的分离及其对空心莲子草防治的初步研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 材料
• 3.2.1.1 试验材料
• 3.2.1.2 培养基
• 3.2.1.3 用具和试剂
• 3.2.1.4 主要仪器
• 3.2.2 方法
• 3.2.2.1 植物样品采集
• 3.2.2.2 病原菌的分离
• 3.2.2.3 致病菌种的筛选与纯化
• 3.2.2.4 寄主专一性测定
• 3.2.2.5 培养基筛选
• 3.2.2.6 病原菌致病力测定
• 3.2.2.7 供试除草剂对空心莲子草病原菌生长的影响
• 3.2.2.8 供试除草剂对空心莲子草病原菌孢子萌发的影响
• 3.2.2.9 病原菌NT008孢子和药剂混合对水培空心莲子草的致病力试验
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 空心莲子草病原菌的分离
• 3.3.1.1 空心莲子草病斑叶片采集
• 3.3.1.2 空心莲子草病原菌的分离结果
• 3.3.2 致病菌种的筛选与纯化
• 3.3.3 寄主专一性试验结果
• 3.3.4 培养基筛选结果
• 3.3.5 菌种NT008的致病力测定
• 3.3.5.1 菌丝致病力
• 3.3.5.2 孢子致病力
• 3.3.6 供试除草齐对菌株NT008的抑制作用
• 3.3.6.1 供试除草剂对菌株NT008生长的抑制作用
• 3.3.6.2 供试除草剂对菌株NT008孢子萌发的抑制作用
• 3.3.7 菌株NT008孢子和药剂协同对水培空心莲子草的致病力
• 3.4 小结与讨论
• 第4章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简历