刺萼龙葵种子休眠和萌发特性研究进展

刺萼龙葵是一种外来恶性杂草,在我国境内的传播对现有的生态系统构成严重威胁。刺萼龙葵对环境条件的广泛适应能力增强了其竞争优势,使其发展成为一种高度危险的外来入侵杂草,控制刺萼龙葵的危害和扩散蔓延已变得越来越重要。文章综述了刺萼龙葵种子的形态特征和休眠机制,总结了种子萌发特性和打破种子休眠的一些方法,为制订其综合防控策略提供科学依据。     

刺萼龙葵种子中适宜内参基因的筛选

入侵杂草刺萼龙葵Solanum rostratum Dunal传播扩散的主要载体是种子,研究其种子休眠萌发基因的激素调控对于其防除具有重要意义,而选择合适的内参基因可以提高相关基因表达分析的准确性。本研究以赤霉素、脱落酸和水处理的刺萼龙葵种子为材料,利用geNorm、NormFinder、BestKeeper和RefFinder 4种软件对15个候选内参基因进行表达稳定性评价,并通过检测ABI5(abscisic acid-insensitive 5)的表达验证所筛选的内参基因的适用性。结果表明,对于赤霉素、脱落酸和水处理过的种子,最稳定的内参基因分别为eIF(eukaryotic initiation factor)、SAND(SAND protein family)和ACT(β-actin);对所有种子样本而言,PP2Acs(a catalytic subunit of protein phosphatase 2A)是最稳定的内参基因。研究结果将为刺萼龙葵种子休眠萌发的遗传调控研究提供重要参考。     

重要检疫性杂草刺萼龙葵分子生物学检测的研究

刺萼龙葵属于茄属植物,是我国规定禁止进境的检疫性有害杂草。选取与刺萼龙葵种子形态非常近似的同科5种植物为研究对象,依据茄科植物GBSSI基因序列差异,设计刺萼龙葵的特异PCR引物SRSF1/SRSR1,扩增片段约为500bp,用于对刺萼龙葵的特异检测。本研究建立了刺萼龙葵快速简便、稳定可靠的分子生物学检测方法,一个工作日内完成检测。     

利用双标准曲线法检测刺萼龙葵 SrDOG1基因的表达

双标准曲线法是基因表达定量研究中应用较广的一种相对定量检测方法。本研究结合绝对定量的原理,对传统双标准曲线法进行了改进。以刺萼龙葵延迟萌发基因DELAY OF GERMINATION 1(DOG1)的表达检测为例,选择β-actin为内参基因,分别将目的基因和内参基因片段插入pEASY-Blunt Zero载体,制作标准质粒。提取冷藏或常温储藏种子的RNA进行荧光扩增,同时将标准质粒梯度稀释液作为模板构建标准曲线,以此计算SrDOG1的相对表达量。结果表明,双标准曲线法能够灵敏地检测SrDOG1基因的差异表达,发现冷藏种子中SrDOG1基因的表达量较常温储藏显著增高。双标准曲线法检测结果稳定,重现性好,数据处理简单,适用于多种条件下基因表达水平的比较,为进一步系统研究刺萼龙葵DOG1基因的表达特性和基因功能奠定了基础。     

WinSEEDLE系统在测定刺萼龙葵种子维度中扫描分辨率的优化

WinSEEDLE系统是专门用于研究种子或病斑形态的专业图像分析系统。以外来杂草刺萼龙葵（Solanum rostratum Dunal）种子为材料,探讨了应用该系统进行种子维度测定的最佳方案,以期为相关研究提供借鉴。结果表明,扫描分辨率显著影响WinSEEDLE系统测量种子的准确度和精确度,当分辨率达到300 dpi时可准确计数所有刺萼龙葵种子。测定刺萼龙葵种子维度的推荐分辨率为600 dpi,此条件下单次扫描用时较短（27 s）,测量的准确度和精确度较其他分辨率高,测得种子平均长度2.61 mm、宽度2.11 mm,与人工实测值基本一致。     

茎叶除草剂对刺萼龙葵的防治效果评价

采用茎叶喷雾法评价了7种防除阔叶杂草的除草剂对野外5～7叶期刺萼龙葵的防除效果。药后30d调查结果表明,7种除草剂对刺萼龙葵的生长均有一定的抑制作用,不同药剂对刺萼龙葵的防效差异显著。防除刺萼龙葵较好的药剂有48%三氯吡氧乙酸乳油、24%氨氯吡啶酸水剂和20%氯氟吡氧乙酸乳油,试验剂量下对刺萼龙葵的鲜重防效均在85%以上,25%氟磺胺草醚水剂对刺萼龙葵的防效较差。三氯吡氧乙酸、氨氯吡啶酸和氯氟吡氧乙酸能够有效防治刺萼龙葵,根据药剂的不同特性,探讨了在不同入侵地的应用可能性。     

刺萼龙葵的入侵机理与控制策略研究进展

刺萼龙葵(Solauum rostratum Dunal.)是一种世界性的恶性入侵杂草,扩散速度快,对环境为害严重。结合近年来的研究热点,从扩散机制、生物学特性、环境的可入侵性、植物与土壤的反馈作用以及防控与利用基础等多个方面解析其入侵扩张机制和控制策略。主要研究进展:1刺萼龙葵强大的繁殖和扩散能力、高度的抗逆性、入侵地植物种类的单一性以及入侵环境的脆弱性在其入侵过程中起着关键作用;2刺萼龙葵具有丰富的遗传多样性,在不同生境的长期作用下已产生一定程度的分化,形成了不同的地理种群;3刺萼龙葵不同生长阶段通过改变根际土壤微生物数量和种类来调节自身生长,并通过改变入侵地土壤微生物群落结构和功能,创造对自身生长有利的土壤环境,形成一个自我促进式的入侵机制;4采用人工物理清除和植物替代控制相结合的生态修复方法,可防止刺萼龙葵的再次入侵。刺萼龙葵的有效控制需要采取综合防治策略;5刺萼龙葵从药物开发和植物保护方面有很大的潜力可以挖掘。     

龙葵果实汁液的除草活性初探

以龙葵(Solanum nigrum L.)、反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)为试材,用种子萌发法检测了龙葵果实汁液对其萌发的抑制作用.试验结果证明,龙葵果实汁液中含有除草活性物质,而且活性较高,热稳定性较好,在150 ℃下加热0.5 h依然保持除草活性.龙葵果实汁液对龙葵种子萌发的抑制作用高于对反枝苋的抑制作用.水培14 d,龙葵果实汁液含量为1%时,只能推迟龙葵种子的萌发时间,对最终的发芽率没有影响;含量为5%时,龙葵种子的发芽率仅为的21.5%;含量为10%时能够完全抑制龙葵种子的萌发.含量低于5%时,对反枝苋种子萌没有影响;含量为10%、15%、20%时,反枝苋的发芽率分别为60.00%、43.75%、22.50%.     

刺萼龙葵PDS基因VIGS载体的构建

病毒诱导的基因沉默(VIGS)是通过插入目的基因片段的重组病毒来抑制植物内源基因表达的遗传技术,主要用于基因的功能分析。茄科植物刺萼龙葵(Solanum rostratum)是一种外来恶性杂草,研究证实,在农杆菌GV3101介导下,刺萼龙葵的八氢番茄红素脱氢酶(PDS)基因能被部分沉默,导致叶片和花朵出现白化表型。半定量RT-PCR检测显示,被侵染叶片和花朵的mRNA显著降解。VIGS沉默体系的建立可适用于研究刺萼龙葵的部分功能基因,有助于深入了解其生长发育调控的分子机制。     

野生杏种子对外源赤霉素的生理响应

以甜杏仁和苦杏仁天山野生杏种子为对象,观察赤霉素处理对种子打破休眠的影响、淀粉含量的动态变化、可溶性糖含量以及淀粉酶活性等生理指标。结果表明:赤霉素可以提高天山野杏的发芽率,其中对甜杏仁的作用更显著。种子吸水之后子叶中可溶性糖含量增高,其中苦杏仁的增幅大于甜杏仁,萌发之后2种杏仁可溶性糖含量均迅速下降。野杏干种子有较高的α-和β-淀粉酶活性,萌发种子中α-淀粉酶的活性比未萌发的种子活性高。可溶性糖含量与α-淀粉酶的活性成反比,说明可溶性糖对α-淀粉酶的活性有反馈抑制作用。种子萌发之前具有较高的β-淀粉酶活性,并且未受高浓度可溶性糖的抑制,萌发之后活性显著下降。表明较高的β-淀粉酶活性对野杏种子打破休眠是必要的。     

不同贮藏条件下龙葵种子的季节性休眠特性

龙葵是农田恶性杂草?为明确龙葵种子休眠与季节温度的关系, 研究了室内和室外不同贮藏条件下其种子萌发对温度的响应规律?结果表明, 室外贮藏条件下的龙葵种子萌发呈季节性变化, 从10月到翌年5月, 龙葵种子萌发率均在95%以上, 随着夏季温度的升高, 萌发率从6月开始下降, 9月达到最低值(25.4%), 由此进行年际间休眠和非休眠周期的循环?夏季6月-9月的高温可诱导龙葵种子进入休眠状态, 而秋冬季的相对低温有利于解除种子休眠, 使种子恢复萌发状态?龙葵种子休眠和非休眠状态之间的切换受季节性温度变化的影响?室内贮藏的种子, 由于环境温度较为稳定, 其萌发率年际变化较小, 在20%~50%之间?本文明确了龙葵种子休眠的周期性变化规律, 有助于精准预测其出苗时间, 研究结果可为阐明龙葵种子休眠萌发机制和制订基于萌发调控的绿色防控策略提供依据?     

利迪链霉菌E12发酵液及其粗提物的抑菌活性初探

利迪链霉菌E12的发酵液对多种植物病原真菌具有较强的抑制活性。采用琼脂稀释法考察了淀粉和葡萄糖对利迪链霉菌发酵液抑菌活性的影响;采用大孔树脂吸附层析和浓缩沉淀提取发酵液中的抑菌活性物质;利用聚丙烯酰胺凝胶(SDS-PAGE)与含β-1,3-葡聚糖的琼脂糖凝胶直接反应测定粗提物的分子质量及β-1,3-葡聚糖酶活性并采用琼脂扩散法测定其抑菌活性。结果表明:当以淀粉作为惟一碳源时发酵液的抑菌率为89.2%,当以葡萄糖作为惟一碳源时发酵液无抑菌活性;在SDS-PAGE上仅出现1条大小为3 kDa左右的条带,且该条带具有抑菌活性,与其位置对应的琼脂糖凝胶上出现透明带。以上结果表明,利迪链霉菌E12可能产生一种具有β-1,3-葡聚糖酶活性的抑菌活性物质。     

引发对黄芪种子萌发及幼苗抗旱性的影响

本研究目的在于分析种子引发处理后黄芪发芽特性及幼苗抗旱性,探索提高黄芪种子萌发率的方法,为人工栽培黄芪提供技术支撑。采用20％ PEG-6000、0．25％ KNO3、100 mg·L-1 GA3、12．5 mg·L-16-BA及H2 O （对照）5种化学物质引发处理黄芪种子,进行萌发试验及干旱胁迫,测定种子萌发特性及有关抗旱生理指标。结果表明：各处理发芽势、发芽率的一致顺序为12．5 mg·L-16-BA＞100 mg·L-1 GA3＞0．25％ KNO3＞20％ PEG-6000＞H2 O。幼苗丙二醛（MDA ）含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、叶绿素含量、超氧化物歧化酶活性（SOD ）、过氧化物酶活性（POD ）和过氧化氢酶活性（CAT ）与CK之间存在显著差异。比较各处理黄芪幼苗的隶属函数平均值可看出,不同引发处理黄芪种子,幼苗的抗旱性顺序为H2O＞20％ PEG-6000＞0．25％ KNO3≈12．5 mg·L-16-BA＞CK＞100 mg·L-1 GA3。结论：采用20％ PEG-6000或0．25％ KNO3作为引发剂处理黄芪种子,可有效促进黄芪种子萌发和提高幼苗抗旱性。     

白三叶草对苘麻和稗草的化感作用

为进一步明确白三叶草对杂草的化感作用，研究了不同浓度的白三叶草地上部分水浸液和根部水浸液对苘麻和稗草种子发芽率和种子萌发过程中生理生化机制的影响。结果表明，白三叶草地上部分水浸液和根部水浸液显著抑制苘麻和稗草种子的发芽率，降低了杂草种子萌发过程中超氧化物歧化酶、过氧化氢酶的活性，抑制了杂草种子萌发过程中的呼吸速率、根系活力，明显提高了杂草种子过氧化物酶活性和丙二醛的含量。用浓度0．1g／mL的地上部分水浸液处理稗草种子后，最终发芽率降低56％，稗草种子萌发过程中超氧化物歧化酶、过氧化氢酶的活性分别降低24．78％、48．69％，呼吸速率和根系活力分别降低40．63％、36．28％，过氧化物酶活性和丙二醛的含量分别提高32．30％、87．40％。随着水浸液浓度的提高，化感作用增强，地上部分水浸液对杂草的化感作用大于根部水浸液，对稗草的抑制作用大于苘麻的化感作用。     

轮作小麦消减胡麻连作障碍的效应研究

为探讨轮作小麦对胡麻连作障碍的消减作用,通过田间试验研究了轮作小麦对胡麻株高和产量的影响,并通过测定土壤酶活性和土壤水提液化感作用,探寻消减连作障碍的机制。结果表明:重茬种植胡麻导致连作障碍现象突出,表现为连作3 a时株高、出苗率、千粒重和单株产量分别降低14.0%、7.75%、33.8%和43.2%,而第二年轮作小麦可以消减连作障碍,使下茬胡麻株高和产量保持在胡麻连作1 a水平,分别为69.7 cm和1.43 g·株~(-1)。轮作小麦后土壤过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性分别为2.41 mL·g~(-1)·h~(-1)、2.32 mg·g~(-1)·d~(-1)和9.04 mg·g~(-1)·d~(-1),与连作1 a胡麻地土壤酶活性无显著性差异,但连作将使部分土壤酶活性发生较大变化,表现为连作2a后土壤过氧化氢酶、土壤脲酶、碱性磷酸酶的活性分别降低至2.16 mL·g~(-1)·h~(-1)、8.18 mg·g~(-1)·d~(-1)和2.01 mg·g~(-1)·d~(-1),表明轮作小麦可通过保持部分土壤酶活性消减连作障碍,从而利于下茬胡麻生长。与胡麻连作相比,轮作小麦使土壤水提液对胡麻种子萌发和幼苗生长的化感自毒作用减弱,并表现出综合化感效应为0.21%的促进作用,使发芽指数(46.0)、发芽势(92.0%)、活力指数(3.36)、根长(8.35 cm)及根重(23.17 mg)等指标与CK和TC1处理下无显著性差异,而连作加剧土壤水提液自毒作用,对胡麻种子萌发和幼苗生长的抑制作用增强,且综合化感效应随连作年限增加分别降低至-8.61%和-17.01%,表明轮作小麦可以通过影响土壤自毒作用消减胡麻连作障碍。综上所述,胡麻重茬种植将导致明显的连作障碍,合理轮作小麦有利于维持胡麻地土壤酶活性、降低土壤自毒作用,从而消减胡麻连作障碍的发生。     

氰戊·辛硫磷对绿翅绢野螟4龄幼虫呼吸代谢、解毒酶及保护酶活性的影响

以广西大学东校园内糖胶树上的绿翅绢野螟[Diaphania angustalis(Snellen)]4龄幼虫为研究对象,研究了氰戊·辛硫磷处理后不同时间(10、30、60、90 min和120 min)对绿翅绢野螟4龄幼虫呼吸代谢、解毒酶和保护酶活性的影响。结果表明,在25℃时,氰戊·辛硫磷药液浓度128.35 mg/L处理绿翅绢野螟4龄幼虫30 min后出现明显的呼吸峰,CO_2释放率达到15.68μL/h,随后迅速降到对照水平。绿翅绢野螟4龄幼虫的乙酰胆碱酯酶和超氧化物歧化酶活性在氰戊·辛硫磷处理初期显著升高,分别达到5.57×10~(-2) n mol/s和12.3 n mol/s,60 min后迅速下降到对照水平,分别为1.87×10~(-2) nmol/s和9.42 nmol/s;过氧化物酶活性变化初期与乙酰胆碱酯酶和超氧化物歧化酶相似,但在60 min后酶活性开始升高,120 min时达到307 n mol/s,极显著高于对照。     

干旱胁迫下火棘种子萌发过程及其抗氧化酶活性变化

以火棘种子为试验材料,研究了萌发过程中种子吸水规律及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性的动态变化规律.结果表明:火棘种子吸水率随浸种时间的变化趋势近似呈“S”型曲线,最高吸水率为18.14％;其萌发过程经历快速吸水期、稳定吸水期和饱和吸水期三个阶段;不同干旱胁迫对火棘种子的萌发及萌发进程具有显著的延缓和抑制作用,且随干旱胁迫程度的加剧,萌发率显著降低,平均萌发时间逐渐加长,萌发开始时间逐渐推迟.四种抗氧化酶活性随种子萌发进程均呈多项式变化,表现为“升高-降低-升高”的趋势;在非干旱胁迫下,SOD和POD活性均在芽期达到最大值,CAT和GR均以吸胀期的活性最高,但吸胀期与芽期的CAT活性无显著差异;在不同干旱胁迫下,SOD、POD、CAT活性均随干旱胁迫程度的加剧呈现先升高后降低的趋势,而GR活性的变化则正好相反.上述结果表明,喀斯特环境下火棘种子能够通过种子萌发进程的调控和抗氧化保护酶活性的调节适应干旱环境胁迫.     

氮添加对天山高寒草原土壤酶活性和酶化学计量特征的影响

为探究氮添加对高寒草原生态系统土壤酶活性的影响,于2018年在中国科学院巴音布鲁克草原生态系统研究站,选择4个氮添加水平(对照,N0,0 kg·hm^-2·a^-1;低氮,N1,10 kg·hm^-2·a^-1;中氮,N3,30 kg·hm^-2·a^-1;高氮,N9,90 kg·hm^-2·a^-1),开展土壤酶活性对氮添加响应的研究,分析土壤酶活性对氮添加的响应特点,土壤酶化学计量比以及土壤酶活性与土壤环境因子的关系。结果表明:与对照相比,氮添加在N3水平显著增加β-1,4葡萄糖苷酶(βG)、β-D-纤维二糖水解酶(CBH)和β-1,4木糖苷酶(βX)酶活性(P<0.05),N1和N3水平显著增加碱性磷酸酶(AKP)活性(P<0.05),N3水平显著降低多酚氧化酶(PPO)活性(P<0.05),氮添加对亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性影响不显著,N3水平下显著增加N-乙酰-β-D氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性(P<0.05)。相关分析表明,8种土壤酶活性均与土壤有机碳(SOC、NAG除外)和总磷(TP)显著相关,与土壤总氮(TN)不相关。研究区土壤酶活性C∶N∶P化学计量比为1∶1∶1.2,与全球生态系统的土壤酶活性C∶N∶P的比值1∶1∶1相偏离,表明该研究区土壤微生物生长受磷素限制。冗余分析(RDA)进一步揭示出土壤有机碳和土壤全磷含量是影响土壤酶活性的主要因子。     

苯并咪唑酮α,β-不饱和酰胺衍生物加成反应活性与抑菌活性的关系研究

以还原型谷胱甘肽(GSH)为亲核试剂,测定了6个苯并咪唑酮 α,β-不饱和酰胺衍生物(Ⅰ~Ⅵ)与GSH的加成反应活性,并采用肉汤微量稀释法测定了上述化合物对蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus的抑菌活性,分析了供试化合物加成反应活性与其抑菌活性的相关性。结果表明:化合物Ⅰ~Ⅴ的反应活性接近,二级动力学速率常数(KGSH)在0.0559~0.0638 L/(mmol·min)之间,化合物 Ⅵ 的反应活性最高, KGSH为0.290 L/(mmol ·min);化合物Ⅱ和Ⅵ的抑菌活性最高,其最小抑制浓度(MIC)均为0.78 μg/mL;表明苯并咪唑酮α,β-不饱和酰胺衍生物加成反应活性与其抑菌活性之间无明显相关性,不能用其反应活性的高低来预测其抑菌活性。     

不同抗性玉米自交系对朱砂叶螨体内解毒酶活性的影响差异

为了明确不同抗性玉米自交系对朱砂叶螨(Tetranychus cinnabarinus)体内解毒酶活性的影响,测定了在8个玉米自交系上繁殖了3代的朱砂叶螨体内乙酰胆碱酯酶(AChE)、多功能氧化酶(MFO)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)和羧酸酯酶(CarE)的活性。结果表明,8个不同抗虫性玉米自交系上的朱砂叶螨体内4种解毒酶活性存在一定差异。朱砂叶螨体内AChE和MFO以取食高抗玉米自交系HL6044时为最高,分别为(143.5±5.52)nmol/min·mg、(47.09±2.11)pmol/30min·mg;CarE比活力为(62.00±1.89)ΔOD/min·mg,显著高于取食其余7个自交系(P0.05);而GST比活力以取食中抗性玉米自交系HL8028时最高,为(42.64±1.53)ΔOD/min·mg,其次是高抗自交系HL6044,2者均显著高于其余6个自交系(P0.05)。