紫茎泽兰入侵种群的抗虫性与化感作用对泽兰实蝇寄生的响应

摘要

紫茎泽兰(Ageratina adenophora Sprengel)是一种世界恶性入侵杂草，现已在30多个国家和地区广泛分布，造成了严重的经济损失和生态灾难，甚至对人畜健康构成一定威胁。该植物自二十世纪40年代传入我国云南后，迅速蔓延扩散，现广泛分布于西南地区和台湾等地，造成了农林牧副业的重大危害。近年的研究证实紫茎泽兰对入侵地植物有明显的化感抑制作用，尤其在根际化感作用方面。外来植物入侵后，在与本地物种的互作过程中，常出现环境适应性的生物和生态学特性改变。许多入侵植物会在生长与防御物质资源方面进行再分配，如降低应对专食性天敌防御的投入，而将更多的资源用于生长发育或用于强化抑制排挤本地植物的化感作用。近来发现紫茎泽兰入侵种群产生了叶氮由细胞壁向光合机构再分配的进化，表明其入侵后体内资源对生长发育在偏向性增加供给。泽兰实蝇（Procecidochares utilis Stone）是我国上世纪80年代引进用于控制入侵杂草紫茎泽兰的专食性天敌，已在很多地区建立了稳定的自然种群，但控制作用较弱。因此，本研究以原产地和入侵地紫茎泽兰种群为材料，分析泽兰实蝇寄生胁迫下，紫茎泽兰化感/抗虫物质含量的变化规律，以期评价外来植物入侵种群的天敌适应性与化感作用之间的联动效应，揭示天敌作用下紫茎泽兰如何适应并持续扩张的生态机制。主要结果如下:
　　1.选择原产地（墨西哥，2个种群:M1、M2）和入侵地(中国，3个种群:C1、C2、C3)紫茎泽兰为材料，通过扫描电镜检测芽尖形态的差异，并检测对比不同种群植株地上部分碳氮比，以及泽兰实蝇寄生下，6种抗虫物质（单宁类:单宁酸、儿茶素、鞣花酸;类黄酮:槲皮素、异槲皮素、山奈酚）的含量。结果表明:原产地和入侵地紫茎泽兰的泽兰实蝇寄生点芽尖处均覆盖浓密单毛，通过芽尖横切面观察发现，无论是厚壁组织结构还是皮层细胞层数，入侵地种群与原产地种群相比均无明显差异;地上部分碳氮比结果表明，入侵地的3个种群均显著低于原产地的2个种群，尤其在茎秆部位（入侵地种群比原产地种群低18.4％）。抗虫物质检测结果表明，紫茎泽兰入侵种群的抗虫物质含量显著低于原产地种群，其中芽尖部位单宁酸和儿茶素含量尤为明显，它们分别比原产地种群的低26.4％和32.3％;泽兰实蝇寄生后，无论是原产地种群还是入侵地种群抗虫物质含量均呈上升趋势，尤其是单宁类化合物，其中M1种群寄生植株在虫瘿破膜前，儿茶素含量比未寄生植株升高了163.2％。可见，紫茎泽兰入侵种群在抗虫特性方面产生了资源再分配的适应性变化，这对它在新生境天敌缺乏下的持续扩张明显是有利的。原产地种群和入侵地种群相比，虽然泽兰实蝇寄生均诱导紫茎泽兰抗虫物质的增加，但原产地种群增加的幅度更大。表明，紫茎泽兰入侵后对专食性天敌胁迫的适应性已经明显下降。
　　2.采用营养液培育幼苗结合笼罩接虫法，测定比较了泽兰实蝇寄生下，紫茎泽兰入侵地种群和原产地种群的化感物质含量。
　　结果表明:入侵地种群泽兰二酮的分泌量显著高于原产地种群，但羟基泽兰酮的含量差异不显著;泽兰实蝇寄生后，入侵地种群化感物质的含量产生了显著变化，在虫瘿初现时，寄生植株比未寄生植株化感物质含量显著升高，其中C2种群被寄生后的羟基泽兰酮含量比对照增加了77.6％，在虫瘿破膜前，寄生植株比未寄生植株化感物质含量显著降低，其中C3种群在寄生后羟基泽兰酮含量比未寄生降低了50.7％。可见，紫茎泽兰入侵后根际化感作用明显增强，而专食性天敌在寄生初期还能强化化感作用。因此，可基本判断泽兰实蝇寄生对紫茎泽兰基于化感作用的入侵扩张是有利的。

目录

摘要

第一章 绪论

1 入侵植物生长和防御资源的再分配

1．1 竞争力增强的进化假说

1．2 入侵植物资源再分配的影响因子

2 入侵植物的化感作用

3 紫茎泽兰的入侵和防控现状

3．1 紫茎泽兰的入侵和危害

3．2 紫茎泽兰入侵的生态机制

3．3 紫茎泽兰的综合防控

4 研究目的和意义

4．1 研究目的

4．2 研究意义

5 技术路线

第二章 泽兰实蝇寄生对紫茎泽兰入侵前后抗虫特性的影响

2．1 材料与方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 主要仪器和试剂

2．1．3 抗虫物质的定量分析

2．1．4 原产地和入侵地种群紫茎泽兰抗虫特性比较

2．1．5 泽兰实蝇寄生对紫茎泽兰地上抗虫物质的影响

2．1．6 数据分析

2．2 结果与分析

2．2．1 原产地和入侵地种群紫茎泽兰芽尖结构比较

2．2．2 原产地和入侵地种群紫茎泽兰地上部分碳氮比

2．2．3 原产地和入侵地种群紫茎泽兰单宁类物质含量比较

2．2．4 原产地和入侵地种群紫茎泽兰类黄酮含量比较

2．2．5 泽兰实蝇寄生对紫茎泽兰单宁类物质含量的影响

2．2．6 泽兰实蝇寄生对紫茎泽兰类黄酮含量的影响

2．3 讨论

第三章 泽兰实蝇寄生对紫茎泽兰入侵前后化感物质的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 实验材料

3．1．2 主要仪器和试剂

3．1．3 两种化感物质的定量分析

3．1．4 原产地与入侵地紫茎泽兰根际化感物质含量比较

3．1．5 泽兰实蝇寄生对紫茎泽兰根际化感物质含量的影响

3．1．6 数据分析

3．2 结果与分析

3．2．1 原产地和入侵地种群紫茎泽兰根系化感物质含量比较

3．2．2 泽兰实蝇寄生对紫茎泽兰根际化感物质含量的影响

3．3 讨论

参考文献

致谢

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