黄顶菊(Flaveria bidentis)入侵对土壤微生物功能多样性的影响

外来植物入侵对土壤生物多样性的影响已成为生态学领域的研究热点之一。运用Biolog技术和氯仿熏蒸浸提法研究了黄顶菊入侵对土壤微生物群落功能多样性及土壤微生物量的影响。结果表明,黄顶菊入侵后土壤微生物代谢活性显著升高;土壤微生物群落平均吸光值(AWCD)的变化趋势为:入侵地根际土(RPS)>入侵地根围土(BS)>未入侵地(CK),且差异显著;而CK的功能多样性指数(H)高于BS,RPS亦高于BS,差异均显著(P<0.05)。主成分分析结果表明,黄顶菊入侵使土壤微生物群落的碳源利用方式和代谢功能发生改变。对不同碳源利用的分析结果表明,糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物为土壤微生物利用的主要碳源。入侵样地BS和RPS的微生物量碳分别比CK高27.05%、121.52%;BS和RPS的微生物量氮分别比CK高37.40%、79.80%。相关性分析表明,AWCD与微生物量碳和微生物量氮均呈极显著正相关(P<0.01)。由此可知,黄顶菊入侵增强了入侵地土壤微生物代谢活性,降低了土壤微生物群落的功能多样性,增加了土壤微生物量碳、氮水平。     

磷高效转基因水稻OsPT4种植对土壤细菌群落多样性的影响

为探讨磷高效转基因水稻种植对土壤细菌多样性的影响,在小区试验条件下,以磷高效转基因水稻Os PT4为对象,以非转基因水稻日本晴、磷高效突变体水稻PHO2为对照,设施磷和不施磷两种处理,采用PCR-DGGE测序技术,分析比较了磷高效转基因水稻Os PT4在整个生长期对土壤细菌群落丰富度、均匀度的影响。结果显示,同一处理、同一生长期内磷高效转基因水稻Os PT4、磷高效突变体水稻PHO2与常规水稻日本晴的土壤细菌16S r DNA DGGE指纹图谱基本相似;施磷处理条件下,PHO2在拔节期较Os PT4、日本晴增加一条电泳条带,该条带属于蓝藻菌门(Cyanobactteria)藻青菌属(Cyanobacterium),Os PT4在抽穗扬花期较日本晴缺失一条电泳条带,该条带属于芽单胞菌门(Gemmatimonadetes);不施磷处理时,Os PT4在分蘖期和成熟期较日本晴增加4条电泳条带,测序结果显示分别为变形菌门(Proteobacteria)地杆菌属(Geobacter)、厚壁菌门(Firmicutes)芽孢杆菌属(Bacillus)、绿弯菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)和地杆菌属(Geobacter)。研究表明,在水稻个别生长期,磷高效转基因水稻Os PT4对土壤细菌丰富度(S)、香农-威纳指数(H)和均匀度(EH)产生显著影响。     

土壤含水量对外来入侵杂草黄顶菊生长发育的影响

以外来入侵杂草黄顶菊为研究对象,研究不同土壤含水量对其生长发育的影响。结果表明,武汉市是黄顶菊潜在的入侵区域,在该地区完成整个生育期的时间为5～6个月。黄顶菊在土壤含水量15%～60%的条件下均能出苗、生长,其中25%～35%的土壤含水量最适合黄顶菊的出苗及生长。经淹水70d后黄顶菊仍能出苗,表明黄顶菊有可能入侵水田,但在该条件下黄顶菊的长势较弱,生物量及繁殖量明显降低。黄顶菊具有很强的繁殖能力,单株种子量最高可达5万粒以上。种子量大、出苗率高及其对各种生态环境的良好适应性是黄顶菊成功入侵并迅速扩散的主要原因。     

不同入侵地区黄顶菊DNA表观遗传多样性变化特征

从黄顶菊入侵的四个典型地区——邯郸市永年县(HDY)、沧州市献县(CZX)、衡水市衡水湖(HSH)和天津市静海县(TJJ)采集植物叶片,利用甲基化MSAP技术研究黄顶菊DNA表观遗传和多态性变化特征以及土壤环境因子与黄顶菊整体甲基化水平之间的相关性。结果表明:13对引物共扩增出993条MSAP条带,引物多态性百分比为88.52%。四个地区黄顶菊种群的多态性位点百分比较高,在84.03%~92.31%之间,遗传分化系数(G_(st))为0.07,只有7%的遗传变异存在于不同地区黄顶菊种群间,93%的遗传变异则存在于种群内,基因流(N_m)为3.321(1),表明四个不同入侵地区黄顶菊种群间存在广泛而频繁的基因交流。不同地区黄顶菊种群间遗传分化不显著,但甲基化模式差异显著,推测黄顶菊可能通过改变甲基化水平来维持自身对新环境的适应。MSP与MISP聚类结果表明TJJ与HDY亲缘关系最近,认为可能与两地土壤理化因子和所处地理位置相近有关,但相关性分析后发现黄顶菊甲基化水平与土壤因子之间的相关性并不显著(P0.01),推测地区环境对黄顶菊表观遗传多样性的影响是受多重因素共同作用的结果,而非某个单一因子的作用。     

黄顶菊入侵对土壤养分的影响

土壤是植物生长的基础,入侵植物可通过竞争养分及化感等生理过程影响入侵土壤的性质及养分含量,进而影响土壤及植被生态系统的结构及功能,故外来植物的土壤效应可能是其成功入侵及群落物种组成结构演变的重要因素。因此,研究外来植物入侵对土壤的影响,可为探讨植物入侵的生态机理,有效控制有害植物入侵及保护生态平衡等提供理论依据。     

土壤因子对入侵植物黄顶菊AM真菌的影响

[目的]为了探究入侵植物黄顶菊与土壤环境的关系。[方法]选取河北沧州献县3个黄顶菊入侵地为样地,研究黄顶菊入侵后土壤因子、AM真菌定殖和生态分布变化规律。[结果]黄顶菊根围AM真菌总定殖率均值为54.2%,定殖强度为46.2%,平均孢子密度为14个/g土,不同样地AM真菌孢子密度和定殖率差异明显,陈庄样地AM真菌泡囊、菌丝定殖率和孢子密度高于其他样地。AM真菌孢子密度、泡囊定殖率与土壤速效氮和磷酸酶呈0.01水平显著负相关,与pH和脲酶呈0.01水平显著正相关;菌丝定殖率和总定殖率与有机碳和球囊霉素呈0.01水平显著正相关,与pH呈0.05水平显著正相关,与速效磷呈0.01水平显著负相关;AM真菌定殖强度与土壤有机碳和球囊霉素呈0.01水平显著正相关,与速效磷呈0.01水平显著负相关;孢子密度与泡囊定殖率呈0.01水平显著正相关;总定殖率、菌丝定殖率和定殖强度之间呈0.01水平显著正相关。[结论]AM真菌生态分布与土壤因子关系密切。AM真菌的存在有利于黄顶菊的入侵。黄顶菊的入侵改变了当地土壤的性质,使土壤肥力下降。     

多菌灵对土壤细菌遗传多样性的影响

[目的]初步分析多菌灵对土壤细菌群落结构的影响,以期为农药污染的生物监测和土壤环境质量综合评价提供土壤微生物监测指标.[方法]采用PCR- DGGE方法研究多菌灵对土壤中细菌群落结构的影响.[结果]多菌灵处理土壤的细菌群落种类和结构组成发生了明显变化,细菌群落Shannon - Wiener指数、丰富度和均匀度均有所降低,5.0、10.0和20 mg/kg多菌灵处理的Shannon - Wiener指数均显著低于对照,分别降低了11.47;、19.11;和26.75;.2.5 mg/kg多菌灵处理土壤DGGE图谱上出现了一新增条带,经序列分析为Uncultured Pectobacterium,初步确定为不可培养的菌.[结论]施用多菌灵影响了土壤细菌群落的种类和结构组成,改变了土壤细菌的种群数量和结构多样性,导致其多样性降低.     

施用生物菌剂对棉田土壤细菌群落多样性及种群结构的影响

目的 研究生物菌剂对棉田土壤细菌群落多样性及种群结构的影响,分析生物菌剂对新疆棉田土壤微生态的改善效应,为提高棉花土传病害的生物防治与化肥减施技术提供依据。方法 采集施用生物菌剂及对照棉田10~20 cm土壤,检测土壤理化性质并利用Illumina Hiseq 2500 PE250高通量测序平台分析土壤细菌多样性。结果 施用生物菌剂且停施头水肥后,土壤中全氮、有机质、速效钾含量分别下降28.7%、27.5%和31.9%,全磷、速效氮含量没有下降,全钾含量变化不大。施用生物菌剂后土壤中细菌的ACE、Chaol、Shannon指数与对照相比均无显著差异,与常规管理棉田相比停施头水肥后土壤细菌的ACE、Chaol丰富度指数显著降低。施用生物菌剂与对照相比能够影响土壤微生物群落组成,在减施化肥的情况下影响程度降低。施用生物菌剂且停施头水肥与常规管理棉田的土壤细菌种群之间没有显著差异标记。生物菌剂处理中芽孢杆菌属的丰度均高于对照,呈现出逐年增加的趋势,而假单胞菌属的丰度在生物菌剂处理中均低于对照,溶杆菌属、链霉菌属的丰度在不同处理中无一致规律。结论 棉田停施头水肥显著降低了土壤细菌的丰度,施用生物菌剂未对棉田土壤细菌的多样性和种群结构造成显著影响,增加了棉田土壤中有益细菌芽孢杆菌属的丰度。在新疆棉花耕作系统中,持续施用生物菌剂以形成作物根际微生物保护层,维持作物根际的健康。     

黄顶菊入侵初期的生长发育规律

对黄顶菊入侵初期的生长发育规律进行定点连续的系统调查,初步系统掌握了黄顶菊田间种群发生动态,为黄顶菊防除提供了参考.结果表明:黄顶菊从4月中旬开始出苗,6月下旬进入快速生长期,生长趋势呈逻辑斯蒂曲线,植株高度主要分布在80～ 160 cm,主干叶对数主要分布在10 ～20对.密度是影响黄顶菊种群生长、发育的主要因素之一,在黄顶菊1个生长周期中,种群密度呈先增高后降低的趋势并最终趋于平衡,最高密度达到55万株/m2,黄顶菊的株高和主干叶对数随着种群密度的增加而逐渐减少.不同密度的黄顶菊种群株高分布和主干对数分布也有较大差异;但不同密度的黄顶菊种群从5％现蕾到95％现蕾所用时间均为20 d;从5％开花到95％开花所用的时间均为25d.黄顶菊的现蕾和开花均不受密度影响.     

间作桃树对石榴园枯萎病土壤细菌多样性的影响

用高通量测序的方法研究了云南省蒙自市健康石榴根际土壤(MZ)、枯萎病石榴根际土壤(MZD)及间作桃树石榴枯萎病土壤(MZP)的根际细菌多样性,系统分析3种根际土壤样品的细菌多样性及群落组成差异。结果表明,MZD、MZ、MZP得到的OTUs数分别为1 727、1 662、1 510,PCA分析结果表明,间作桃树的石榴枯萎病根际土壤的细菌群落组成与枯萎病石榴根际土壤样品的细菌群落组成差异较大,间作桃树能较大程度改变枯萎病石榴根际土壤细菌的群落组成。在属的分类水平上,间作桃树的石榴枯萎病土壤与枯萎病石榴根际土壤差异显著的细菌属有肠球菌属(Enterococcus)、纤维菌属(Cellulosimicrobium)、放线孢菌属(Actinomycetospora)、红游动菌属(Rhodoplanes)等16个。间作桃树改变了枯萎病石榴根际土壤细菌多样性及群落组成,进而改善土壤微生态平衡,对多年生石榴果园修复连作障碍有积极作用。     

干旱胁迫对黄顶菊光合特性的影响

[目的]探讨不同土壤水分条件下黄顶菊苗期光合特性的日变化规律,探究黄顶菊适应干旱胁迫的光合生理基础,为进一步预防其入侵提供理论依据。[方法]将黄顶菊种植在塑料桶中,并放于全透光的遮雨棚内,设3种土壤水分处理,即土壤相对含水量分别为田间最大持水量的80%（CK）、60%（T1）、30%（T2）,对苗期黄顶菊的光合参数及相关生态因子的日变化进行测定,并比较不同处理间的差异。[结果]在CK条件下,黄顶菊的Pn日变化曲线基本呈＂双峰＂型,但在T1和T2处理条件下Pn呈＂单峰＂曲线;CK在11：30左右达到第1个峰值,为31.83μmol/（m2.s）,15：30再次达到峰值,为23.34μmol/（m2.s）。而T1、T2在13：30达到峰值;3个处理黄顶菊叶片的Tr日变化均呈＂单峰＂曲线;CK与T2处理间无显著差异,而T1处理的日平均水分利用效率显著低于CK和T2处理。[结论]干旱胁迫降低了黄顶菊叶片的Pn、Tr、Sc等生理指标;净光合速率下降的原因既有气孔因素又有非气孔限制因素;干旱胁迫推迟了净光合效率峰值出现的时间;适度干旱能够有效提高黄顶菊的水分利用效率引起其抗旱性响应。     

干旱胁迫对黄顶菊光合特性的影响（摘要）

[目的]探讨不同土壤水分条件下黄顶菊苗期光合特性的日变化规律,探究黄顶菊适应干旱胁迫的光合生理基础,为进一步预防其入侵提供理论依据。[方法]将黄顶菊种植在塑料桶中,并放于全透光的遮雨棚内,设3种土壤水分处理,即土壤相对含水量分别为田间最大持水量的80%（CK）、60%（T1）、30%（T2）,对苗期黄顶菊的光合参数及相关生态因子的日变化进行测定,并比较不同处理间的差异。[结果]在CK条件下,黄顶菊的Pn日变化曲线基本呈＂双峰＂型,但在T1和T2处理条件下Pn呈＂单峰＂曲线;CK在上午11：30左右达到第1个峰值,为31.83μmol/（m2.s）,13：30午休,下午15：30再次达到峰值,为23.34μmol/（m2.s）。而T1、T2在13：30达到峰值;3个处理黄顶菊叶片的Tr日变化均呈＂单峰＂曲线;CK与T2处理间无显著差异,而T1处理的日平均水分利用效率显著低于CK和T2处理。[结论]干旱胁迫降低了黄顶菊叶片的Pn、Tr、Sc等生理指标;净光合速率下降的原因既有气孔因素又有非气孔限制因素;干旱胁迫推迟了净光合效率峰值出现的时间;适度干旱能够有效提高黄顶菊的水分利用效率引起其抗旱性响应。     

黄顶菊化感物质释放途径的初步研究

采用室内生物测定法,以萝卜、小麦、玉米和棉花为受体,研究了黄顶菊对受体植物的化感作用,旨在了解黄顶菊化感物质的释放途径。结果显示:黄顶菊自然挥发物对受体植物不表现化感作用;黄顶菊淋溶物对棉花幼苗生长表现出明显的抑制作用,对棉花幼苗高度和根长的抑制率分别为6.29%和10.42%;黄顶菊枯落物浸提液和根系分泌物浸提液对4种受体植物均表现出不同程度的抑制作用,除了黄顶菊根系分泌物浸提液B3处理外,其它处理的综合效应均显著大于淋溶物处理,如黄顶菊枯落物浸提液(A1、A2、A3)、根系分泌物浸提液(B1、B2、B3)以及淋溶物等各处理对受体植物的综合效应分别为44.74、29.37、14.5、31.54、16.52、3.55、1.48。结果表明,黄顶菊主要通过植株残体和根系分泌向环境中释放化感物质,其次是通过雨雾的淋溶对受体植物产生化感作用。     

黄顶菊的开花和成熟特性研究

通过人工播种,研究了黄顶菊的开花和成熟特性。结果表明:出苗期早的黄顶菊开花期较早,从出苗到开花需120~50 d,7月下旬开始开花,花期持续到10月下旬;8月之前出苗的黄顶菊均能产生种子,出苗越早,黄顶菊的单株生物量越高,单株生物量与单株种子数量间的相关系数为0.990 7。     

外来入侵植物黄顶菊上昆虫种类多样性研究

田间研究发现,外来入侵植物黄顶菊植株上取食或活动的昆虫有20余种(或类),包括食叶类、刺吸类昆虫,还有访花昆虫和天敌昆虫等.其中植食性昆虫有叶甲、蝽类、潜叶蝇、甜菜白带野螟、斜纹夜蛾和其它一些鳞翅目幼虫,它们取食黄顶菊后可造成叶片缺刻、斑点、卷曲和皱缩等多种受害症状,对黄顶菊具有一定的控制作用.田间黄顶菊植株上已经具有较为丰富的昆虫群落及功能多样性.     

紫花苜蓿和向日葵对黄顶菊的替代控制机理分析

黄顶菊是2001年新发现的外来入侵杂草,替代控制是控制其蔓延的主要途径之一.为探寻对黄顶菊有替代控制作用的植物,该研究通过室内和大田试验,分析了紫花苜蓿Medicago sativa和向日葵Helianthus annuus对黄顶菊Flaveria bidentis的竞争效应.结果表明:黄顶菊水浸提液对2种植物的种子萌发无抑制作用;而紫花苜蓿水浸提液对黄顶菊的种子萌发具有抑制作用,体积质量分数为0.1g/mL时,黄顶菊种子发芽率降低到32%;紫花苜蓿产生的化感物质主要抑制黄顶菊种子胚根的生长.向日葵水浸提液对黄顶菊种子萌发影响不明显.向日葵与低密度紫花苜蓿和黄顶菊混种,能够使黄顶菊株高、分枝数和生物量受到明显的抑制,并能使每平方米黄顶菊植株数量显著地降低.     

不同耐草甘膦转基因大豆对根际土壤固氮细菌多样性的影响

采用盆栽试验结合DGGE-cloning测序技术比较分析了耐草甘膦转基因大豆M88、GTS40-3-2、ZB及常规非转基因大豆中黄13在成熟期对根际土壤固氮细菌多样性的影响。结果表明,耐草甘膦转基因大豆M88、GTS40-3-2和非转基因大豆中黄13根际土壤固氮细菌多样性指数和均匀度指数无显著差异;抗虫耐草甘膦转基因大豆ZB根际土壤固氮细菌多样性指数显著高于非转基因大豆中黄13,均匀度指数无显著差异。克隆测序结果表明,4种大豆根际土壤固氮细菌主要隶属于α-变形菌纲、β-变形菌纲、γ-变形菌纲、蓝藻纲和一些未知细菌类。相对于不同大豆品种对固氮细菌多样性的影响,耐草甘膦CP4 epsps基因的导入并没有对根际土壤固氮细菌多样性产生显著影响。     

黄顶菊提取液对旱稻种子的化感作用

为了给外来入侵植物黄顶菊(Flaveria bidentis)的综合治理提供参考依据,采用生物检测方法研究了不同质量浓度的黄顶菊提取液对旱稻种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明:黄顶菊提取液质量浓度为0.100 g/mL时,旱稻种子的萌发率降低到66.7％,幼苗芽长仅为0.67 cm.其对旱稻种子萌发和幼苗芽长表现出显著的抑制效应,抑制率分别为24.0％、47.7％ (P＜0.05).黄顶菊提取液质量浓度为0.050～0.100 g/mL时,旱稻种子根长为0.26～1.23 cm,其对旱稻种子根长表现出显著的抑制效应(P＜0.05),抑制率在43.3％～88.0％,且随着质量浓度的升高,抑制作用增强.黄顶菊提取液对旱稻种子萌发和幼苗生长均具有抑制作用,并表现出浓度效应.