外来入侵植物黄顶菊与四种牧草间化感互作

选择对入侵植物化感作用具有耐受力的物种进行生物替代,有助于实现对被入侵生境有效的生态重建。本研究通过培养皿生测方法探讨了外来入侵植物黄顶菊与欧洲菊苣、红三叶、紫花苜蓿和一年生黑麦草之间的化感互作。结果表明黄顶菊和4种牧草的化感活性取决于植物组织来源和浸提液浓度水平。黄顶菊茎叶及根系浸提液在供试浓度范围内对紫花苜蓿化感综合效应均小于0,表现出促进生长的作用;而对其他牧草有不同程度的抑制。同时紫花苜蓿浸提液也对黄顶菊有较强的化感作用,其茎叶和根系浸提液对黄顶菊的化感综合效应值分别达65%和93%,为较有替代潜力的牧草种类。     

近十年入侵植物紫茎泽兰研究进展

紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)是我国危害最为严重的入侵植物,对农业、畜牧业和生态环境造成了严重的危害。本文从紫茎泽兰的生物学特性、入侵机制、入侵的生态学效应、防治与利用等方面总结了近十年紫茎泽兰的研究成果;概述了紫茎泽兰生殖和物候特征等有利于入侵的生物学特性,阐明了有利于其扩张的生理因素;总结了紫茎泽兰入侵的分子生物学机制和化学机制,紫茎泽兰入侵对生态系统中微生物和土壤生化性质的影响;介绍了紫茎泽兰防除、替代控制和利用方面的进展;指出应加强化感物质的降解和影响机制、化感物质与微生物群落间关系的研究,以及从变害为利的角度出发挖掘紫茎泽兰的利用价值;提出自然条件下对紫茎泽兰的种群建立、群落演替方面研究的重要性。     

黄顶菊入侵对不同地区土壤氮循环及微生物量的影响

外来入侵植物对入侵地土壤生态系统的影响日益受到生态学家的关注。本文选取天津静海、河北献县及河北衡水湖3个黄顶菊入侵样地,研究黄顶菊入侵对不同地区土壤养分、酶活性及土壤微生物量的影响。结果表明,与未入侵地土壤(CK)相比,黄顶菊入侵明显地改变了3个地区的土壤理化性质且存在地区差异,静海和献县入侵地全氮升高,衡水湖则下降;静海和衡水湖土壤硝态氮下降,而献县上升,土壤氨氧化潜势的变化趋势与硝态氮的变化趋势一致。土壤氮循环相关酶活性也表现出明显的地区特异性。同时,黄顶菊入侵静海、献县和衡水湖3个地区样地中的微生物量碳分别比CK提高27.05%,57.62%和40.31%;静海和献县入侵地的微生物量氮分别比CK高37.40%,106.48%,差异显著。黄顶菊入侵对土壤氮素养分、氮相关酶活性及微生物量影响的地区差异可能与入侵地被入侵前养分含量有关,表现出使土壤养分状况均一化趋势。对于黄顶菊防控策略的制定要根据各地区情况因地制宜。     

菊科植物改变土壤氮素的可利用性

生物入侵破坏入侵地生态系统的群落结构和稳定性、阻碍农林牧渔业生产、危害人类健康。我国已成为外来生物入侵最严重的国家之一，现有402种入侵植物。菊科、豆科、禾本科构成我国外来入侵植物的主体，其中菊科入侵植物约有107种，广泛分布于我国各省(区)。菊科入侵植物因其独特的生物学特性(如生长发育快、成熟早、种子产量高且易于传播等)而具有高度的入侵性。本文综合分析了国内外38篇共211个关于菊科入侵植物对土壤氮素含量影响的案例。结果发现，菊科植物入侵后，85%以上的案例中土壤总氮、铵态氮、硝态氮等氮素含量显著(P <0.05)增加，其中紫茎泽兰(Ageratina adenophora)对土壤氮素含量的影响最大。菊科植物入侵可通过释放化感物质、分解凋落物和改变土壤氮循环微生物种类和数量来改变土壤氮素含量，从而对本地生态系统的氮养分资源造成极大影响。土壤氮是限制植物生长的最主要因素，通过研究菊科入侵植物对土壤氮素含量的影响能帮助理解土壤氮在入侵过程中的重要作用，促进完善外来植物的入侵机制。     

外来植物三叶鬼针草的入侵机制及其防治与利用

三叶鬼针草(Bidens pilosa)是一种菊科入侵植物,严重危害农林业和畜牧业生产。综合近年来国内外的研究成果,从生物学特性、植物与土壤微生物的协同作用、入侵的生态效应、生物防治、植物修复作用和药用价值等多个方面分析其入侵扩张机制、防治策略和应用前景。主要研究进展:1)三叶鬼针草强大的繁殖力、散布力,以及对环境因子变化表现出的较大表型可塑性是其入侵后迅速扩张的主要原因。2)其水浸提液、叶片挥发物和根系分泌物能抑制其他植物种子的萌发,引起植株细胞破裂、结构变异。3)三叶鬼针草通过改变根际土壤微生物结构、土壤氮、磷含量以及土壤酶活性,创造有利于自身生长的土壤微环境,形成一个自我促进的入侵机制。其中,丛枝菌根真菌还能改善三叶鬼针草的气孔导度和根系分枝状况,提高抗旱性。4)寄生植物和藤蔓植物可控制三叶鬼针草的蔓延,喷施甲磺隆、草甘膦等农药可对其进行灭生性防除。利用其他植物的化感物质开发植物源生物除草剂将来有望应用于三叶鬼针草的防除。5)三叶鬼针草在药物开发和修复镉、铅重金属污染土壤方面有很大的挖掘潜力。     

加拿大一枝黄花研究进展

外来植物的引入或入侵,对我国农林牧业已经产生了惊人的直接经济损失,它们引起生态系统紊乱、生物多样性的丧失而造成的间接经济损失更是无法估计。外来植物入侵已成为生物多样性保护和生态系统恢复研究的热点问题,对外来种的入侵理论,即入侵生态学的研究也正在兴起。通过从外来入侵植物加拿大一枝黄花的生物学特性、对环境条件的适应性、对植物多样性的危害、药用价值及防治方法等方面进行了综述。     

草地入侵植物对枝叶去除的生理生态响应:模式、机理与研究展望

外来植物对草地生态系统的入侵会导致草地生物多样性降低、植被生产力下降、生态环境日趋恶化等严重后果,要想有效防治草地入侵植物,深入了解其生理生态特性十分关键。根据国内外利用刈割这一常规管理方法控制草地入侵植物的现状,对草地入侵植物响应枝叶去除处理的模式与机理相关研究展开综述,并得出以下主要结论:(1)草地入侵植物倾向于利用补偿性光合作用模式保证和提高其光合作用能力;(2)通过快速的茎叶再生机制来补偿光合器官和地上生物量的损失;(3)改变土壤微生物群落结构使其更有利于入侵植物的生长;(4)入侵植物利用高效和多样化的资源分配策略促进再生;(5)入侵植物将更多能量优先分配到繁殖器官以维持种群稳定;(6)草地入侵植物在不同发育阶段对枝叶去除的耐受性差异较大。并且,本研究对刈割控制草地入侵植物的优势与不足进行了简要分析,并提出了三点防治草地入侵植物的具体建议。此外,建议在今后的相关研究中,研究者应重点考虑草地入侵植物响应枝叶去除的分子机理,以及放牧草地入侵植物对全球变化的响应机制,以巩固与拓展科学高效防治草地入侵植物的理论基础。     

放牧对草地生态系统温室气体的影响

放牧主要通过影响草地生态系统中土壤的理化性质(土壤含水率、孔隙度、微生物和有机物含量的构成)来影响整个生态系统温室气体的排放。草地生态系统土壤中,植物根系的呼吸作用、土壤微生物的活动以及各种物理、化学和生物作用为温室气体的主要来源。本文在阐述草地生态系统温室气体排放机制和作用的基础上,主要从放牧管理模式、放牧强度、放牧动物等放牧作用对草地生态系统温室气体的排放情况进行了综述,就今后放牧对草地生态温室气体的研究重点和方向进行了展望,总结了适合不同放牧条件下整个生态系统温室气体的减排措施。     

中国草地外来入侵植物现状研究

草地是中国陆地生态系统的重要组成部分,外来入侵植物已对我国草地造成了严重的生态危害和经济损失。了解草地外来植物的种类组成和入侵现状,是加强草地入侵植物管控,开展有效防控措施的基础。本文基于文献报道和数据库资料,系统分析了我国草地外来入侵植物的种类组成、起源、生活型、入侵途径和分布区域。结果表明,我国草地生境现有外来入侵植物183种,隶属41科123属。其中,菊科植物最多,有47种;禾本科和豆科分别有30种、21种。入侵植物来源于美洲的物种最多,共占总数的56.2%;其次是欧洲和亚洲,分别占比23.14%,13.22%。生活型以一年生和多年生草本植物为主;有意引进是最主要的引入途径。我国草地外来入侵植物种类繁多且分布范围广,急需对其开展进一步的调查,全面监测追踪入侵种群动态,积极控制已产生严重危害的植物种类,实行预防在先、防治结合的原则。本文旨在为我国草地外来入侵植物防控工作提供可靠的理论参考。     

丛枝菌根真菌与根际微生物的互作

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌广泛存在于草地农业生态系统中,是土壤微生物区系的主要成员,是生态系统中重要的功能群之一。AM真菌和其他微生物一起,在草地农业生态系统中扮演着重要的角色。本文综述了国内外近年来在AM真菌-土壤根际微生物互作方面的研究进展。AM真菌和土壤微生物之间的关系错综复杂,主要包括竞争、共生、共栖等。AM真菌通过和根部入侵病原真菌竞争侵入位点和光合产物,调节病程相关蛋白,从而提高宿主植物的抗病性。同时可促进植物对水分、养分的吸收效率,分泌生物防御物质,减轻病原线虫对作物根系的侵染和危害。AM真菌可与根际有益微生物共生、共栖,同时对植物产生协同促生的作用。目前,亟需开展AM真菌和根际微生物互作机理方面的研究,揭示AM真菌与土壤根际微生物之间的相互关系。通过利用和调控生态系统中土壤微生物,促进植物养分的吸收,提高植物对各种胁迫的抗性,维持草地生态系统的可持续发展和利用。     

复杂盐碱对黄顶菊种子萌发和幼苗生长的影响及机理初探

将2种中性盐NaCl、Na₂SO₄及2种碱性盐Na₂CO₃、NaHCO₃按不同比例混合,模拟出24种盐度和碱度各不相同的复杂盐碱条件,处理黄顶菊种子,测定其发芽率、发芽指数以及黄顶菊幼苗的茎高和根长,旨在明确盐碱胁迫对黄顶菊种子萌发和幼苗生长的影响;同时测定了盐碱胁迫下黄顶菊叶片叶绿素、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量及超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性,初步探讨了黄顶菊耐盐碱胁迫的机理。结果表明,盐浓度与A、B、C、D4组的发芽率、发芽指数、根长以及茎高均表现为负效应,在相同盐浓度的处理下,随着盐溶液碱性的降低各处理的发芽率、发芽指数、根长以及茎高均明显上升;对各胁迫因素与发芽率、发芽指数、根长以及茎高之间进行统计学分析表明,在各胁迫因素中盐浓度是影响黄顶菊种子萌发和幼苗生长的主导因素,pH值对黄顶菊种子萌发和幼苗生长没有决定性作用。盐碱胁迫处理后黄顶菊叶片叶绿素相对破坏率上升,细胞膜透性加大,叶片中丙二醛含量升高,盐碱胁迫初期黄顶菊叶片中SOD和POD的活性升高,CAT活性与对照相比差异不显著,表明盐碱胁迫初期黄顶菊叶片中主要靠SOD和POD的活性来暂时维持活性氧产生与清除的动态平衡。     

FTN_0109蛋白对土拉弗朗西斯菌致病力的影响

土拉弗朗西斯菌是一种重要的人畜共患性病原菌，目前对该菌的毒力因子及分子致病机制尚不完全清楚。本研究旨在分析未知功能蛋白FTN_0109在土拉弗朗西斯菌中的分布，探讨其对细菌致病力的影响。通过生物信息学软件预测FTN_0109的生物学功能，并利用超速离心法检测其亚细胞定位；利用同源重组技术构建FTN_0109基因缺失株及其反式回补株，分析其对三种来源小鼠巨噬细胞的入侵和细胞内增殖能力，并检测其对BALB/c小鼠的致病力和在其体内的繁殖动态。结果显示，FTN_0109蛋白被预测为一种脂蛋白，主要分布于土拉弗朗西斯菌的内膜；与野毒株相比，FTN_0109缺失株在小鼠巨噬细胞中不能增殖，对BALB/c小鼠的LD₅₀提高10⁴以上，在感染小鼠肝和脾中的载量呈不断下降趋势且均显著低于野毒株（P<0.05）。结果提示，FTN_0109是一种内膜脂蛋白，它的缺失可严重降低土拉弗朗西斯菌在小鼠巨噬细胞和体内的生存能力，降低其对小鼠的致病力。     

丝茅草侵入量与高羊茅相对竞争力及对幼坪性状影响的分析

通过取代试验设计,模拟丝茅草入侵高羊茅幼坪形成的混生群落,测定丝茅草与高羊茅单株的分蘖数、根系深度、分生能力及生物量,研究两者地上、地下竞争力及对草坪性状的影响。结果表明,丝茅草侵入量对高羊茅地上、地下相对产量、相对产量总和及攻击力指数均有极显著影响(P<0.01);两物种间有拮抗作用,根系存在着对相同资源的直接竞争;丝茅草地上、地下攻击力为正,竞争优势明显;高羊茅分蘖数、根系、株高显著受入侵丝茅草的影响;草坪品质与丝茅草侵入量呈极显著负相关,与株高外的其他指数呈显著正相关。防除杂草、抑制株高、促进分蘖,增加竞争力是提高高羊茅草坪品质的基本要求与必然途径。     

玉米穗腐病样品中黄色镰孢的分离鉴定及rDNA-ITS序列分析

为了明确甘肃玉米穗腐病的病原菌,于2009年9月在甘肃省四大生态区采集玉米穗腐病样品,以组织分离法进行病原物的分离培养,对分离得到的镰孢菌菌落进行纯化和单孢分离后,以形态学为基础,参照Leisle分类系统进行鉴定。结果表明,分离到271株镰孢菌菌株中有105株经形态学鉴定为黄色镰孢,占分离镰孢菌的38.7%。分析发现黄色镰孢种群数量随采样区而异,陇东和陇南地区采集的样品中分离频率分别为52.0%,55.4%,本研究充分证明了黄色镰孢是甘肃省陇东和陇南地区玉米穗腐病的优势病原菌。按照柯赫氏法则用混合菌株接种法对沈单16和金穗96832进行致病性测定,证实了黄色镰孢对玉米果穗的致病性。随机选取3株黄色镰孢菌株进行rDNA-ITS基因序列分析,将PCR产物回收测序后在GenBank 上比对,菌株3-1-1与GenBank 中登记的黄色镰孢菌株K1004和K216、6-4-1和21-2-1与黄色镰孢菌株CBS122.73亲缘关系最近,同源性达99%。利用DNAStar 软件绘制其系统发育树状图,结果表明,菌株3-1-1与K1004和K216、菌株6-4-1和21-2-1与CBS122.73位于系统发育树的同一分支,聚为一类,与形态学的鉴定结果一致。     

九寨沟马脑壳金矿山优势草本植物生物量的垂直分布格局

于2008年通过对矿山开采区、排渣区(包括排土区)同生境原生草地植被调查的基础上,选择糙野青茅(Deyeuxila scabrescens (Griseb.) Munro)、羊茅(Festuca ovina L.)、四川嵩草(Kobresia setchwanensis Hand.-Mazz.)、白顶早熟禾(Poa acroleuca Steud.)、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)等5种优势乡土草本植物,研究其生物量垂直空间分布格局,为矿山生态恢复效果、多样性评价及物种筛选等提供基础数据。结果表明:在调查区内,D.scabrescens和F.ovina分布的范围广、盖度高(分别为18.86%和15.29%)、其生物量(分别为2003.74 kg·hm^-2,1507.42 kg·hm^-2)也高。5种草本生物量大小排序为D.scabrescens>F.ovina>K.setchwanensis>P.acroleuca>E.nutans,其地上生物量与地下生物量均呈极显著正相关(P<0.01)。总体上看,草本总生物量随海拔的升高呈现出先增大后减小的趋势,5种优势草本生物量与海拔显著相关(P<0.01),但各优势种生物量大小随海拔变化关系不尽一致;草本生物量随坡度变化较大,坡脊生物量较坡谷低;草本盖度随季节有一定的变化。因此,矿山生态恢复过程中恢复物种的搭配应考虑物种生长季节的变化,增加物种多样性以及系统稳定性;同时应注意有效利用矿山资源。     

信号分子H2O2调节抗氧化系统提高高羊茅耐热性研究

采用盆栽试验,利用10 mmol/L的H₂O₂对冷季型草坪草高羊茅进行叶面喷施处理,研究外源低浓度H₂O₂对高羊茅叶片中抗氧化系统的调控作用及其对高羊茅抗热性的影响。结果表明,H₂O₂可能作为信号分子预先增加抗氧化酶的活性,改变抗氧化剂的浓度,从而减轻随后发生的热胁迫对草坪草造成的氧化伤害;在胁迫过程中POD和CAT活性在H₂O₂预处理后增加不显著,热胁迫本身增加了POD的活性,但是降低了CAT活性,POD对于提高高羊茅的耐热性可能具有更重要的作用;外源H₂O₂显著影响了高羊茅叶片中的AsA-GSH循环,其中处理植株中的APX、GPX和GR的活性在热胁迫过程中增加20%～110%,GSH/GSSG下降了80%,与高羊茅抗热性的提高密切相关。可见信号分子H₂O₂可以通过调控高羊茅的抗氧化系统提高其抗热性。     

苔草属植物遗传多样性研究进展

苔草（Carex）为莎草科（Cyperaceae）苔草属（Carex L.）的多年生草本植物,具有耐荫、自繁能力强、多年生、种质资源丰富等特点,在园林绿化、草牧业生产、生态修复等方面发挥着越来越重要的作用。随着苔草属植物的广泛应用,种质资源进一步开发和新品种选育成为当前的重点,而遗传多样性研究是基础。本文综述了苔草属植物在形态、细胞及分子水平的遗传多样性研究进展。此外,还介绍了苔草属植物遗传多样性研究在新品种选育、品种鉴定、物种起源及亲缘关系、遗传图谱构建等方面的应用。最后对苔草属植物基因组开发、新品种培育进行展望,以期为今后苔草的遗传育种及进一步开发应用奠定基础。     

种植方式对青海湖流域人工草地植被和土壤养分特征的影响

为探究多年生人工草地在青海湖流域的适应性和稳定性,本研究以青海草地早熟禾(Poa pratensis. Qinghai)和青海中华羊茅(Festuca sinensis. Qinghai)单播及混播人工草地为研究对象,分析不同种植方式下人工草地植被和土壤养分特征的变化。结果表明：青海草地早熟禾+青海中华羊茅混播草地和青海草地早熟禾单播草地的生物量和盖度高于青海中华羊茅单播草地,且在生长旺期(8月),青海草地早熟禾+青海中华羊茅混播草地生物量最高,为586.2 g·m^-2;青海草地早熟禾单播、青海中华羊茅单播和青海草地早熟禾+青海中华羊茅混播草地间土壤有机质、全氮、全磷、硝态氮、铵态氮和土壤含水量在相同土壤深度下差异不显著,但土壤氮、磷及有机质间存在显著的相关性。综上所述,在青海湖流域建植青海草地早熟禾+青海中华羊茅混播型人工草地可以获得较高的产量,但需在种植和管理过程中协调好土壤氮、磷间的关系。     

牛坏死杆菌的43 ku外膜蛋白在其黏附细胞中的作用初步分析

旨在明确牛坏死杆菌(Fusobacterium necrophorum)的43 ku外膜蛋白(43K OMP)在其黏附细胞中的作用，本研究将重组43K OMP蛋白和天然43K OMP蛋白与鼠乳腺上皮细胞共孵育，通过免疫荧光方法观察牛坏死杆菌43K OMP对鼠乳腺上皮细胞的黏附作用；同时利用天然蛋白竞争试验和抗体抑制试验明确43K OMP是否介导牛坏死杆菌与细胞的黏附，进一步利用牛坏死杆菌43K OMP基因缺失菌，评价43K OMP基因缺失对牛坏死杆菌黏附力的影响，阐明43K OMP在牛坏死杆菌黏附细胞中的作用。免疫荧光试验结果显示：天然43K OMP和重组43K OMP均能黏附于鼠乳腺上皮细胞表面，天然43K OMP与鼠乳腺上皮细胞或鼠肝细胞预孵育后，牛坏死杆菌黏附数量明显下降(P＜0.05)；牛坏死杆菌与43K OMP多抗或单抗预孵育后，黏附于鼠乳腺上皮细胞或鼠肝细胞的牛坏死杆菌数量显著降低(P＜0.05)；与牛坏死杆菌A25菌株相比，基因缺失菌A25Δ43K OMP黏附宿主细胞能力极显著下降(P＜0.01)，黏附率分别降低了94.4%和90.4%。因此，43K OMP在牛坏死杆菌黏附细胞中发挥关键性作用，深入研究其黏附机理将为揭示牛坏死杆菌致病机制提供理论基础。     

毛乌素沙地南缘不同固沙灌木下土壤养分的空间异质性

土壤养分空间异质性的研究对于土壤管理、生态恢复及可持续发展都具有重要的意义。本文采用描述性统计和地统计学方法研究了宁夏白芨滩国家级自然保护区沙地扎设草方格后种植不同固沙灌木[柠条（Caragana korshinskii）、杨柴（Corethrodendron fruticosum var.mongolicum）、柠条-花棒（Corethrodendron scoparium）混交、柠条-沙拐枣（Calligonum mongolicum）混交和花棒-沙拐枣混交]经长期生态恢复后对土壤养分空间异质性特征的影响。结果表明：研究区土壤有机碳、全氮和速效磷空间分布拟合均符合高斯模型,均有中等程度的空间自相关性,其块金系数分别为0.612,0.612和0.503;速效钾的空间分布拟合为球状模型,具有强空间自相关性,其块金系数为0.887。有机碳、全氮、速效磷和速效钾4种土壤养分呈现出明显的空间分布特征。综上所述,种植不同固沙灌木与沙地土壤养分及其空间异质性之间有一定的关系,含柠条的固沙灌木混交林更有利于沙地土壤肥力的恢复。