本文關(guān)鍵詞：入侵植物南美蟛蜞菊無(wú)性繁殖策略選擇的主要生理生態(tài)機(jī)制

  更多相關(guān)文章： 生物入侵 南美蟛蜞菊 繁殖策略 植物激素 植物化感 克隆生長(zhǎng)

【摘要】：隨著人類活動(dòng)的日益增加,越來(lái)越多外來(lái)物種被直接或間接引入新生境,其中許多成為入侵物種,嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有约吧鷳B(tài)系統(tǒng)的正常功能。在植物的生活史中,合理的資源分配對(duì)于植物維持個(gè)體的生長(zhǎng)和種群的繁殖是非常重要的。外來(lái)植物入侵過(guò)程中兩個(gè)重要的階段,成功定殖及擴(kuò)散均與繁殖緊密相關(guān),所以,繁殖策略對(duì)外來(lái)植物的成功入侵至關(guān)重要。然而,很多因素(包括內(nèi)因及外因)均對(duì)植物的繁殖方式產(chǎn)生重要的影響。 本論文以中國(guó)南方典型的外來(lái)入侵克隆植物南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata)為研究對(duì)象,探討了其無(wú)性繁殖策略選擇的兩種主要生態(tài)機(jī)制。通過(guò)本研究不僅可以從一定程度上解釋南美蟛蜞菊的入侵機(jī)理,并為南美蟛蜞菊的生物防控提供科學(xué)支持和理論依據(jù)。 本論文的主要研究結(jié)果如下： 1)野外調(diào)查發(fā)現(xiàn),雖然南美蟛蜞菊幾乎全年開(kāi)花,并且產(chǎn)生大量的可育種子,南美蟛蜞菊野生種群中幾乎沒(méi)有種子實(shí)生幼苗,僅在其厚密的種群冠層外部附近的空地上有極少數(shù)的幼苗分布。室內(nèi)的種子萌發(fā)試驗(yàn)表明,盡管南美蟛蜞菊I型種子在光照下具有極高的萌發(fā)率,但黑暗及南美蟛蜞菊葉片水提液二者均顯著抑制了其種子的萌發(fā)、幼苗的生長(zhǎng)。甚至,當(dāng)二者共同作用時(shí),萌發(fā)的幼苗則表現(xiàn)出極高的死亡率。另外,野外的種子萌發(fā)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),去除地上凋落物及其它遮蓋物能顯著提高南美蟛蜞菊的種子萌發(fā)率。因此,野外種群下方極低的透光率及濃密的自身凋落物導(dǎo)致南美蟛蜞菊實(shí)生種子苗更新的失敗。 2)野外群落中,南美蟛蜞菊常形成單一群落,而且在其群落下方覆蓋著一層濃密的自身凋落物。試驗(yàn)表明,南美蟛蜞菊葉片水提液顯著抑制了其兩種競(jìng)爭(zhēng)者(入侵植物假臭草Eupatorium catarium及本地近緣種受試植物結(jié)球萵苣Lactuca sativa L. var. capitata L.)的種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)。將假臭草和結(jié)球萵苣各自與南美蟛蜞菊一起種植時(shí),假臭草及結(jié)球萵苣幼苗的生物量均受到顯著抑制。同時(shí),南美蟛蜞菊葉片水提液不僅能降低其自身種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng),而且,低密度種植時(shí),該水提液能顯著提高南美蟛蜞菊的競(jìng)爭(zhēng)力,高密度種植時(shí),南美蟛蜞菊水提液顯著降低假臭草的競(jìng)爭(zhēng)力。另外,南美蟛蜞菊水提液能顯著促進(jìn)自身莖段不定根的生長(zhǎng)。南美蟛蜞菊葉片水提液還能顯著抑制病原真菌立枯絲核菌(Rhizoctonia solani)及尖孢鐮刀菌(Fusarium oxysporum)的菌絲生長(zhǎng)。利用GC-MS對(duì)南美蟛蜞菊水提液成分分析的結(jié)果顯示,該水提液中含有多種己報(bào)道的有化感活性的化合物。因此,南美蟛蜞菊很可能通過(guò)其自身凋落物調(diào)節(jié)自身生長(zhǎng)發(fā)育并抑制其它競(jìng)爭(zhēng)者。 3)研究發(fā)現(xiàn),南美蟛蜞菊的克隆整合具有方向性,它可以通過(guò)克隆整合使其相連分株同時(shí)吸收土壤中的養(yǎng)分,并促進(jìn)頂端分株的生長(zhǎng)。而且,赤霉素不僅能顯著促進(jìn)南美蟛蜞菊無(wú)性系分株的形成,還可通過(guò)克隆整合促進(jìn)長(zhǎng)勢(shì)較弱的分株的生長(zhǎng)。另外,異質(zhì)性光響應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明：南美蟛蜞菊能通過(guò)克隆整合緩解弱光對(duì)于整個(gè)分株的不利影響。因此,南美蟛蜞菊可以通過(guò)克隆整合緩解濃密種群下方低光條件對(duì)其莖段生長(zhǎng)的脅迫。 4)利用ELISA試劑盒測(cè)定內(nèi)源赤霉素發(fā)現(xiàn),南美蟛蜞菊內(nèi)源赤霉素含量顯著高于本地蟛蜞菊(W. chinensis),并且南美蟛蜞菊莖段的根長(zhǎng)及莖長(zhǎng)與內(nèi)源GA含量呈顯著正相關(guān)的線性關(guān)系。而水培實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),GA可顯著促進(jìn)南美蟛蜞菊不定根的快速發(fā)生、伸長(zhǎng)及莖的生長(zhǎng),并提高了南美蟛蜞菊不定根的根活。不同的是,GA并沒(méi)有顯著改變本地蟛蜞菊不定根的快速生長(zhǎng)、莖段的生長(zhǎng)及不定根的根活。進(jìn) 步比較其它入侵植物(假臭草和加拿大一枝黃花Solidago canadensis)及本地植物多裂葉翅果菊(Pterocypsela laciniata)對(duì)GA的響應(yīng),發(fā)現(xiàn)：外源添加赤霉素均能顯著增加植株高度,但并未顯著促進(jìn)植物根的生長(zhǎng)及植株生物量,對(duì)其它入侵植物根活力無(wú)顯著影響,但赤霉素能顯著抑制多裂葉翅果菊的根活力。因此,赤霉素可能是調(diào)節(jié)南美蟛蜞菊無(wú)性克隆生長(zhǎng)的主要內(nèi)在因素。5)通過(guò)離體葉片抗病性比較發(fā)現(xiàn),南美蟛蜞菊對(duì)病原真菌立枯絲核菌及尖孢鐮刀菌的抗性顯著高于本地蟛蜞菊。在尖孢鐮刀菌的脅迫下,與對(duì)照相比,外源添加GA可以促進(jìn)南美蟛蜞菊幼苗的生長(zhǎng),外源添加PAC(即減少內(nèi)源GA)的南美蟛蜞菊幼苗長(zhǎng)勢(shì)更弱。因而,赤霉素可提高南美蟛蜞菊抗病原真菌的能力。 綜上所述,外來(lái)入侵克隆植物南美蟛蜞菊主要通過(guò)自身快速的無(wú)性克隆繁殖侵占新的生境,并造成種群冠層下蔭蔽的弱光條件及厚實(shí)的凋落層,以抑制前期生長(zhǎng)極其緩慢的種子苗這一有性繁殖方式,從而為其無(wú)性克隆生長(zhǎng)節(jié)約環(huán)境資源。同時(shí),南美蟛蜞菊通過(guò)凋落物的化感作用來(lái)減輕其種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)并提高其種間競(jìng)爭(zhēng)力。并且,植物激素GA不僅在南美蟛蜞菊克隆整合中起著重要的促進(jìn)作用,也能提高南美蟛蜞菊抗病性。因此,南美蟛蜞菊通過(guò)自身凋落物對(duì)繁殖策略的選擇及內(nèi)源赤霉素對(duì)其自身生長(zhǎng)發(fā)育及抗病性的調(diào)節(jié)均可能是其成功入侵的重要外因與內(nèi)因。本論文的研究結(jié)果為南美蟛蜞菊的生物防控提供了科學(xué)理論依據(jù)：由于南美蟛蜞菊可通過(guò)匍匐莖進(jìn)行無(wú)性克隆繁殖,并且可產(chǎn)生大量在適宜條件具有高萌發(fā)率的種子,應(yīng)注意在其結(jié)種之前進(jìn)行全株清除；進(jìn)一步研究南美蟛蜞菊內(nèi)源GA合成機(jī)制及其干擾方法則可抑制南美蟛蜞菊無(wú)性克隆繁殖這一快速生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：生物入侵 南美蟛蜞菊 繁殖策略 植物激素 植物化感 克隆生長(zhǎng)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：S45
【目錄】：

• 摘要6-10
• ABSTRACT10-20
• 第一章 緒論20-45
• 1.1 生物入侵20-27
• 1.1.1 生物入侵的定義20-21
• 1.1.2 生物入侵的危害21-23
• 1.1.3 入侵植物的進(jìn)化23-25
• 1.1.4 生物入侵的機(jī)制25-27
• 1.2 植物的繁殖策略27-31
• 1.2.1 植物的繁殖方式27-28
• 1.2.2 植物的繁殖分配28-29
• 1.2.3 克隆植物的繁殖方式29
• 1.2.4 克隆整合29-30
• 1.2.5 繁殖策略對(duì)于入侵植物成功入侵的重要性30-31
• 1.3 植物激素—赤霉素31-37
• 1.3.1 赤霉素的發(fā)現(xiàn)及種類31-33
• 1.3.2 赤霉素在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的作用33-34
• 1.3.3 赤霉素的生物合成途徑34-36
• 1.3.4 赤霉素受體和赤霉素信號(hào)途徑36-37
• 1.4 植物的化感作用37-40
• 1.4.1 植物化感作用的定義37-38
• 1.4.2 植物化感物質(zhì)的種類38-39
• 1.4.3 植物化感的釋放途徑39
• 1.4.4 入侵植物的化感作用39-40
• 1.5 本論文研究物種—南美蟛蜞菊40-43
• 1.5.1 生物學(xué)特性40-41
• 1.5.2 地理分布41
• 1.5.3 生活史41-43
• 1.6 研究目的、研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線43-45
• 1.6.1 研究目的43
• 1.6.2 主要研究?jī)?nèi)容43
• 1.6.3 技術(shù)路線43-45
• 第二章 南美蟛蜞菊有性繁殖受限的主要生理生態(tài)機(jī)制45-61
• 2.1 前言45-47
• 2.2 材料與方法47-50
• 2.2.1 野外調(diào)查和采樣47-48
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)1—模擬野外缺光環(huán)境及赤霉素對(duì)種子萌發(fā)的影響48
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)2—模擬野外凋落物環(huán)境對(duì)種子萌發(fā)的影響48-49
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)3—模擬野外凋落物環(huán)境對(duì)幼苗生長(zhǎng)的影響49
• 2.2.5 實(shí)驗(yàn)4—野外種子萌發(fā)試驗(yàn)49
• 2.2.6 數(shù)據(jù)分析49-50
• 2.3 結(jié)果50-57
• 2.3.1 南美蟛蜞菊野外有性生殖和幼苗更新情況50-51
• 2.3.2 光對(duì)南美蟛蜞菊種子萌發(fā)的影響(實(shí)驗(yàn)1)51-53
• 2.3.3 赤霉素對(duì)南美蟛蜞菊種子萌發(fā)的影響(實(shí)驗(yàn)1)53
• 2.3.4 水提液及光對(duì)南美蟛蜞菊種子萌發(fā)的影響(實(shí)驗(yàn)2)53-55
• 2.3.5 水提液及光對(duì)南美蟛蜞菊幼苗生長(zhǎng)的影響(實(shí)驗(yàn)3)55-57
• 2.3.6 野外南美蟛蜞菊種子萌發(fā)情況(實(shí)驗(yàn)4)57
• 2.4 小結(jié)57-61
• 2.4.1 南美蟛蜞菊克隆繁殖和有性繁殖的權(quán)衡58-59
• 2.4.2 限制南美蟛蜞菊幼苗更新的機(jī)制59-61
• 第三章 自身凋落物對(duì)南美蟛蜞菊無(wú)性繁殖及競(jìng)爭(zhēng)的調(diào)控61-81
• 3.1 前言61-62
• 3.2 材料與方法62-65
• 3.2.1 材料62
• 3.2.2 種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)62-63
• 3.2.3 假臭草幼苗生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)63
• 3.2.4 同質(zhì)園競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)63-64
• 3.2.5 南美蟛蜞菊莖段生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)64-65
• 3.2.6 南美蟛蜞菊葉片水提液抑菌試驗(yàn)65
• 3.2.7 南美蟛蜞菊葉片水提液成分分析65
• 3.3 結(jié)果65-79
• 3.3.1 南美蟛蜞菊葉片水提液對(duì)種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響65-66
• 3.3.2 南美蟛蜞菊葉片水提液對(duì)假臭草生長(zhǎng)的影響66-68
• 3.3.3 南美蟛蜞菊及其葉片水提液對(duì)競(jìng)爭(zhēng)者生長(zhǎng)的影響68-69
• 3.3.4 南美蟛蜞菊葉片水提液對(duì)其種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)的影響69-70
• 3.3.5 南美蟛蜞菊葉片水提液對(duì)種間競(jìng)爭(zhēng)的影響70-71
• 3.3.6 南美蟛蜞菊水提液對(duì)自身莖段生長(zhǎng)的影響71-72
• 3.3.7 南美蟛蜞菊葉片水提液抑菌實(shí)驗(yàn)72-75
• 3.3.8 南美蟛蜞菊葉片水提液成分分析75-79
• 3.4 小結(jié)79-81
• 第四章 南美蟛蜞菊克隆整合對(duì)光異質(zhì)性及赤霉素的響應(yīng)81-91
• 4.1 前言81-82
• 4.2 材料與方法82-83
• 4.2.1 南美蟛蜞菊分株添加外源赤霉素82
• 4.2.2 南美蟛蜞菊莖段的低光處理及添加赤霉素82-83
• 4.3 結(jié)果83-89
• 4.3.1 赤霉素對(duì)南美蟛蜞菊分株形成的影響83-85
• 4.3.2 南美蟛蜞菊的克隆整合85-87
• 4.3.3 赤霉素對(duì)南美蟛蜞菊克隆整合的影響87-88
• 4.3.4 南美蟛蜞菊克隆整合對(duì)低光脅迫的響應(yīng)88-89
• 4.4 小結(jié)89-91
• 第五章 赤霉素對(duì)南美蟛蜞菊無(wú)性繁殖的作用91-111
• 5.1 前言91-93
• 5.2 材料與方法93-95
• 5.2.1 植物材料與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)93-94
• 5.2.2 內(nèi)源赤霉素含量的測(cè)定94
• 5.2.3 根活力的測(cè)定94-95
• 5.3 結(jié)果95-109
• 5.3.1 南美蟛蜞菊及本地蟛蜞菊內(nèi)源赤霉素含量比較95
• 5.3.2 赤霉素對(duì)南美蟛蜞菊不定根初期生長(zhǎng)情況的影響95-97
• 5.3.3 赤霉素對(duì)南美蟛蜞菊莖段長(zhǎng)期生長(zhǎng)的影響97
• 5.3.4 內(nèi)源赤霉素在南美蟛蜞菊根及莖生長(zhǎng)中的作用97-99
• 5.3.5 赤霉素對(duì)南美蟛蜞菊根活力的影響99-100
• 5.3.6 赤霉素對(duì)南美蟛蜞菊側(cè)根生長(zhǎng)的影響100-101
• 5.3.7 赤霉素對(duì)本地蟛蜞菊生長(zhǎng)的影響101-102
• 5.3.8 GA及PAC對(duì)本地蟛蜞菊不定根活力的影響102-106
• 5.3.9 赤霉素對(duì)其它入侵植物生長(zhǎng)及根活的影響106-109
• 5.4 小結(jié)109-111
• 5.4.1 赤霉素促進(jìn)南美蟛蜞菊快速生長(zhǎng)109-110
• 5.4.2 對(duì)外來(lái)植物入侵的啟示110-111
• 第六章 南美蟛蜞菊無(wú)性繁殖中赤霉素對(duì)其抗病性的作用111-122
• 6.1 前言111-112
• 6.2 材料與方法112-113
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)112-113
• 6.2.2 數(shù)據(jù)收集113
• 6.2.3 根活力的測(cè)定113
• 6.3 結(jié)果113-120
• 6.3.1 南美蟛蜞菊及本地蟛蜞菊離體葉片抗病原真菌能力比較113-116
• 6.3.2 病原真菌脅迫下赤霉素對(duì)南美蟛蜞菊葉片生長(zhǎng)的影響116-117
• 6.3.3 病原真菌脅迫下赤霉素對(duì)南美蟛蜞菊莖生長(zhǎng)的影響117-118
• 6.3.4 病原真菌脅迫下赤霉素對(duì)南美蟛蜞菊根生長(zhǎng)的影響118-119
• 6.3.5 病原真菌脅迫下赤霉素對(duì)幼苗根活力的影響119-120
• 6.4 小結(jié)120-122
• 第七章 結(jié)論與展望122-129
• 7.1 南美蟛蜞菊的有性繁殖122
• 7.2 南美蟛蜞菊的無(wú)性繁殖122-123
• 7.3 南美蟛蜞菊的繁殖策略選擇及對(duì)其防控的啟示123-125
• 7.4 植物入侵的潛在新機(jī)制125-127
• 7.5 論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)127
• 7.6 不足與展望127-129
• 參考文獻(xiàn)129-149
• 致謝149-150
• 附錄A 溶液及培養(yǎng)基配方150-152
• 附錄B 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑152-155
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它科研成果155-156

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 司春燦;南美蟛蜞菊入侵海南島機(jī)理研究[D];海南師范大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：703517