入侵植物南美蟛蜞菊無性繁殖策略選擇的主要生理生態(tài)機制.pdf

1、隨著人類活動的日益增加，越來越多外來物種被直接或間接引入新生境，其中許多成為入侵物種，嚴重影響了當?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，合理的資源分配對于植物維持個體的生長和種群的繁殖是非常重要的。外來植物入侵過程中兩個重要的階段，成功定殖及擴散均與繁殖緊密相關(guān)，所以，繁殖策略對外來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）均對植物的繁殖方式產(chǎn)生重要的影響。
　　本論文以中國南方典型的外來入侵克隆植物

2、南美蟛蜞菊（Wedelia trilobata）為研究對象，探討了其無性繁殖策略選擇的兩種主要生態(tài)機制。通過本研究不僅可以從一定程度上解釋南美蟛蜞菊的入侵機理，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有種子實生幼苗，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)

3、試驗表明，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。甚至，當二者共同作用時，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

4、密的自身凋落物。試驗表明，南美蟛蜞菊葉片水提液顯著抑制了其兩種競爭者（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 sativaL.var.capitataL.）的種子萌發(fā)、幼苗生長。將假臭草和結(jié)球萵苣各自與南美蟛蜞菊一起種植時，假臭草及結(jié)球萵苣幼苗的生物量均受到顯著抑制。同時，南美蟛蜞菊葉片水提液不僅能降低其自身種內(nèi)競爭，而且，低密度種植時，該水提液能顯著提高南美蟛蜞菊的競爭力，高密度

5、種植時，南美蟛蜞菊水提液顯著降低假臭草的競爭力。另外，南美蟛蜞菊水提液能顯著促進自身莖段不定根的生長。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（Fusariumoxysporum）的菌絲生長。利用GC-MS對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已報道的有化感活性的化合物。因此，南美蟛蜞菊很可能通過其自身凋落物調(diào)節(jié)自身生長發(fā)育并抑制其它競爭者。
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6、研究發(fā)現(xiàn)，南美蟛蜞菊的克隆整合具有方向性，它可以通過克隆整合使其相連分株同時吸收土壤中的養(yǎng)分，并促進頂端分株的生長。而且，赤霉素不僅能顯著促進南美蟛蜞菊無性系分株的形成，還可通過克隆整合促進長勢較弱的分株的生長。另外，異質(zhì)性光響應(yīng)實驗表明:南美蟛蜞菊能通過克隆整合緩解弱光對于整個分株的不利影響。因此，南美蟛蜞菊可以通過克隆整合緩解濃密種群下方低光條件對其莖段生長的脅迫。
　　4)利用ELISA試劑盒測定內(nèi)源赤霉素發(fā)現(xiàn)，南美蟛蜞菊內(nèi)

7、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及莖長與內(nèi)源GA含量呈顯著正相關(guān)的線性關(guān)系。而水培實驗發(fā)現(xiàn)，GA可顯著促進南美蟛蜞菊不定根的快速發(fā)生、伸長及莖的生長，并提高了南美蟛蜞菊不定根的根活。不同的是，GA并沒有顯著改變本地蟛蜞菊不定根的快速生長、莖段的生長及不定根的根活。進一步比較其它入侵植物（假臭草和加拿大一枝黃花Solidagocanadensis）及本地植物多裂葉翅果菊(Pterocyps

8、ela laciniata)對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，但并未顯著促進植物根的生長及植株生物量，對其它入侵植物根活力無顯著影響，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)南美蟛蜞菊無性克隆生長的主要內(nèi)在因素。
　　5)通過離體葉片抗病性比較發(fā)現(xiàn)，南美蟛蜞菊對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，與對照相比，外源添加GA可以促進南美蟛蜞菊幼苗的生

9、長，外源添加PAC（即減少內(nèi)源GA）的南美蟛蜞菊幼苗長勢更弱。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，外來入侵克隆植物南美蟛蜞菊主要通過自身快速的無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的凋落層，以抑制前期生長極其緩慢的種子苗這一有性繁殖方式，從而為其無性克隆生長節(jié)約環(huán)境資源。同時，南美蟛蜞菊通過凋落物的化感作用來減輕其種內(nèi)競爭并提高其種間競爭力。并且，植物激素GA不僅在南美蟛蜞菊克隆整

10、合中起著重要的促進作用，也能提高南美蟛蜞菊抗病性。因此，南美蟛蜞菊通過自身凋落物對繁殖策略的選擇及內(nèi)源赤霉素對其自身生長發(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匍匐莖進行無性克隆繁殖，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)種之前進行全株清除;進一步研究南美蟛蜞菊內(nèi)源GA合成機制及其干擾方法則可抑制南美蟛蜞菊無性克隆繁