入侵植物喜旱蓮子草對天敵的響應及機制研究.pdf

1、為闡明入侵植物喜旱蓮子草的入侵機理,闡明水生型喜旱蓮子草如何快速進化為水陸兩棲型與陸生型,探討不同生態(tài)型喜旱蓮子草在碰到本地昆蟲取食的響應模式,本文以喜旱蓮子草為研究對象,采用去葉處理以模擬昆蟲取食,分析陸生、水生和水陸兩棲三種生態(tài)型喜旱蓮子草響應模擬昆蟲取食的光合能力、形態(tài)特征、莖結構、生物量和化學防御物質(zhì)的變化,分析三種生態(tài)型對碰到本地天敵昆蟲的響應。結果發(fā)現(xiàn):
　　1.喜旱蓮子草受到去葉脅迫后,陸生型凈光合速率顯著降低,水陸

2、兩棲型和水生型凈光合速率(Pn)升高;水分利用效率(WUE)、胞間 CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)的變化規(guī)律與其一致。去葉處理降低了喜旱蓮子草的分枝數(shù)、節(jié)數(shù)、莖長和平均節(jié)間長、總葉面積,尤其對陸生型喜旱蓮子草的莖長影響極顯著。
　　2.陸生型喜旱蓮子草的皮層厚度和皮層厚度比在受到草食昆蟲脅迫后增大,厚角組織厚度、維管束數(shù)目和直徑、莖直徑、髓腔直徑、維管束面積比和髓腔面積比均在受到脅迫后降低,而水生型的除皮層厚度和厚角組織厚度

3、增大外,其余指標也降低。
　　3.去葉處理降低了三種生態(tài)型喜旱蓮子草的根、莖、葉生物量和總生物量,各部分均顯著降低,且根冠比均升高,說明喜旱蓮子草在受到去葉處理后將資源更多地投入到地下部分,以供給地上部分的資源消耗,維持植物生長。
　　4.喜旱蓮子草在受到去葉脅迫后體內(nèi)總糖和木質(zhì)素含量下降,單寧和總酚含量上升。陸生型喜旱蓮子草在響應去葉脅迫時,抗性-耐性呈顯著負相關,水陸兩棲型和水生型喜旱蓮子草的單寧含量也隨著生物量的降低而

4、降低。
　　綜上,模擬昆蟲取食處理可以在一定程度上抑制入侵植物喜旱蓮子草的生長,防治其大肆蔓延,尤其對陸生型喜旱蓮子草具有顯著控制效應,可以考慮作為一種潛在的生物防治方式。本次研究結果還顯示,喜旱蓮子草在入侵進入新的棲息地后,遇到本地草食昆蟲取食或潛在的去葉威脅時,通過抗性和耐性兩種防御方式共同抵御環(huán)境壓力,且抗性和耐性在一定程度上具有相關性。
　　此外,為了研究入侵植物喜旱蓮子草在經(jīng)過多代的演化后是否能夠發(fā)生快速進化,而不

5、是僅僅依靠于表型可塑性入侵生長,我們根據(jù)喜旱蓮子草為無性繁殖且生長迅速的這一特點,采用實驗室模擬進化的方法,分析喜旱蓮子草在水生與陸生兩種生境下碰到本地天敵昆蟲或受到潛在的去葉影響后,其形態(tài)結構、生物量和化學防御物質(zhì)的進化。結果發(fā)現(xiàn):
　　1.隨著培養(yǎng)代數(shù)的增加,陸生生境中生長的喜旱蓮子草的分枝數(shù)增多,莖長、節(jié)數(shù)、葉片數(shù)、葉面積、根長、根體積均降低;水生生境中的喜旱蓮子草的分枝數(shù)、莖長、節(jié)數(shù)、葉片數(shù)和根體積隨著代數(shù)的增加而增加,葉

6、面積和根長則減小。
　　2.隨著培養(yǎng)代數(shù)的增加,喜旱蓮子草的莖直徑逐漸減小,皮層厚度、厚角組織厚度、維管束直徑及髓腔直徑減小,莖部生長速度趨于緩慢。
　　3.喜旱蓮子草各部分生物量及總生物量均隨著培養(yǎng)代數(shù)的增加而降低,陸生對照、陸生去葉、水生對照和水生去葉四種處理下的生長速率分別降低3.64％、2.85％、2.76％、1.21％。
　　4.隨著代數(shù)的增加,喜旱蓮子草的總糖含量和木質(zhì)素含量顯著減少,而單寧和總酚則逐漸增加

7、。陸生對照、陸生去葉、水生對照和水生去葉四種生境中單寧含量分別增加了0.09％、0.11％、0.05％、0.14％;總酚含量分別增加了1.71％、1.19％、1.88％、1.8％。
　　綜上,我們認為喜旱蓮子草入侵我國后,碰到本地新天敵時,不同生境中響應脅迫的策略不同,陸生生境中喜旱蓮子草減緩生長,抗性增強;水生生境中抗性與耐受性同時發(fā)生作用。研究還表明喜旱蓮子草在連續(xù)的培養(yǎng)過程中從第四代開始趨于穩(wěn)定,可能發(fā)生了短期進化。但要確認