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.pdf

1、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

2、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)

3、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

4、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 sativaL.var.capitataL.）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

5、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（Fusariumoxysporum）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已報(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)

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(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)

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(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)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(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

9、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

10、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