入侵植物南美蟛蜞菊根系分泌物化感作用以及对其成功入侵的贡献研究

摘要

南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata(L.) Hitchc.)在19世纪的70年代被作为地被植物首次引入中国，因其有极强的扩散能力，目前其规模迅速扩大，已成为一种典型的恶性杂草，造成了严重生态环境破坏与经济损失，并被列为“世界100种危害最大的入侵物种”之一。“新武器”假说认为入侵植物通过化感作用影响本地植物以及微生物从而有利于自己的入侵。本论文在该假说的基础上从土壤反馈、根系分泌物化感作用、根系分泌物成分分析等方面进行了研究，阐明根系分泌物化感作用在其成功入侵过程中的可能贡献。主要结果如下:
　　1、在室内土壤盆栽条件下，以番茄为指示植物，研究了距离南美蟛蜞菊根部不同垂直和水平距离土壤的反馈作用，结果发现:在南美蟛蜞菊根部垂直方向上方(3cm)的土壤促进了番茄的生长，而在水平方向上(0、5、10、15、20 cm)，离根部水平距离越近，对番茄生长的抑制作用越强。通过测量土壤的理化性质发现南美蟛蜞菊能改变土壤pH值和土壤全氮、全磷和全钾含量。这些结果表明，一方面南美蟛蜞菊可能通过改善土壤的理化性质从而有利于自己的生长，另一方面通过根系分泌次生代谢产物对邻近植物产生化感作用从而为自身的扩展提供有利条件。
　　2、采用水培法和乙酸乙酯萃取法获得南美蟛蜞菊有机相和水相根系分泌物，通过测定水相和有机相根系分泌物(50、150、300、450 mg/L)对番茄、油菜、水稻、三叶鬼针草的化感作用，结果表明二者均有一定程度的化感作用，但有机相根系分泌物化感作用强度要显著高于水相根系分泌物。
　　3、通过PDA平板培养的方法研究了南美蟛蜞菊根系分泌物(25、100、200、300 mg/L)对土传致病真菌的化感作用，并从对菌丝的生长、孢子的萌发、酶活性、毒素产量等方面研究了其根系分泌物的抑菌机理。结果表明有机相根系分泌物显著的抑制了立枯丝核致病菌、油菜菌核致病菌、辣椒疫霉致病菌、西瓜枯萎病致病菌、棉花枯萎病致病菌、香瓜枯萎病致病菌这六种土传致病真菌菌斑的生长，并对菌丝的生长、孢子的萌发、酶活性、毒素产量都有显著的抑制作用。
　　4、对南美蟛蜞菊根系分泌物的化学成分进行了分析。通过紫外分光光度计测量的方法对根系分泌物中总酚、总黄酮、总皂苷进行了测量，结果发现南美蟛蜞菊根系分泌物中含有这三类物质，并且有机相中这三类物质的浓度要显著高于水相根系分泌物。通过GC-MS的分析方法对根系分泌物的成分进行了鉴定，结果发现有四种物质有较高相对含量，分别为邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯、硬脂酸甲酯、棕榈酸甲酯，其中前两种为前人报道过的已知化感物质。
　　5、对相对含量较高的另外两种物质进行了化感潜力验证，结果表明，硬脂酸甲酯和棕榈酸甲酯对玉米、黄豆、黄瓜、水稻种子的萌发以及幼苗的生长均有显著的抑制作用，是两种潜在的化感物质。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 生物入侵

1．2 化感作用

1．2．1 化感作用基本概念

1．2．2 化感物质

1．2．3 外来入侵植物化感作用研究概况

1．3 植物根系分泌物

1．3．1 根系分泌物的分泌机理

1．3．2 根系分泌物的功能

1．3．3 根系分泌物的研究方法

1．4 入侵植物南美蟛蜞菊

1．5 本研究的主要内容、思路、方案及意义

1．5．1 科学问题

1．5．2 研究内容和意义

1．5．3 研究方案

第二章 南美蟛蜞菊土壤反馈研究

2．1 材料

2．1．1 供试植物

2．2 实验方法

2．2．1 南美蟛蜞菊根部垂直方向上方土壤对番茄幼苗生长的影响

2．2．2 距离南美蟛蜞菊根部不同水平距离土壤对番茄幼苗生长的影响

2．2．3 野外南美蟛蜞菊入侵地与非入侵土壤对番茄幼苗生长的影响

2．2．4 土壤理化性质的测量

2．2．5 数据处理

2．3 结果与分析

2．3．1 南美蟛蜞菊根部垂直方向上方土壤对番茄幼苗生长的影响

2．3．2 距离南美蟛蜞菊根部不同水平距离土壤对番茄幼苗生长的影响

2．3．3 入侵地与非入侵地土壤对番茄幼苗生长的影响

2．4 讨论

第三章 南美蟛蜞菊根系分泌物的收集与化感作用研究

3．1 材料

3．1．1 供试植物与菌种

3．1．2 试剂

3．2 方法

3．2．1 南美蟛蜞菊根系分泌物的收集装置

3．2．2 南美蟛蜞菊根系分泌物的收集方法

3．2．3 南美蟛蜞菊根系分泌物对其它植物种子萌发及其自身生长的影响

3．2．4 南美蟛蜞菊根系分泌物对土传致病真菌的影响

3．2．5 数据处理

3．3 结果与分析

3．3．1 南美蟛蜞菊根系分泌物对其他植物种子萌发的影响

3．3．2 南美蟛蜞菊根系分泌物对其自身生长的影响

3．3．3 南美蟛蜞菊根系分泌物对土传致病真菌的影响

3．4 讨论

第四章 南美蟛蜞菊根系分泌物的鉴定

4．1 试剂

4．2 实验方法

4．2．1 南美蟛蜞菊根系分泌物中总酚、总黄酮、总皂苷的测定

4．2．2 南美蟛蜞菊根系分泌物的分离鉴定

4．2．3 南美蟛蜞菊根系分泌物中氨基酸的测定

4．3 结果与分析

4．3．1 总酚、总黄酮、总皂苷的测定

4．3．2 根系分泌物GC-MS鉴定结果

4．3．3 南美蟛蜞菊根系分泌物中氨基酸分析

4．4 讨论

第五章 棕榈酸甲酯与硬脂酸甲酯化感作用研究

5．1 材料

5．1．1 供试植物

5．1．2 试剂

5．2 方法

5．2．1 种子萌发试验

5．2．2 数据处理

5．3 结果

5．3．1 硬脂酸甲酯、棕榈酸甲酯对玉米、黄豆、黄瓜、水稻种子萌发的影响

5．3．2 硬脂酸甲酯、棕榈酸甲酯对玉米、黄豆、黄瓜、水稻种子胚根、胚芽生长的影响

5．3．3 硬脂酸甲酯和棕榈酸甲酯对这四种农作物的化感效应指数分析

5．4 讨论

第六章 结论和展望

6．1 结论

6．2 研究展望

参考文献

致谢

发表论文和参加的研究课题

附录A 实验仪器