青葙的自毒作用及对其他植物的化感作用

【目的】研究青葙Celosia argentea L.的自毒作用及对其他植物的化感作用,从化感作用的角度探讨其作为常见田间杂草并与入侵植物三叶鬼针草Bidens pilosa L.共存的适应机制。【方法】采用室内生测方法,测定了青葙新鲜叶片水浸提液对青葙、三叶鬼针草、油菜Brassica campestris L.和萝卜Raphanus sativus L.4种植物种子萌发和幼苗生长的影响;采用室内盆栽试验,测定了青葙鲜叶水提取液浇灌和鲜叶覆盖对青葙生长的影响,以及青葙和三叶鬼针草凋落物覆盖的相互化感作用。【结果】青葙鲜叶水浸提液对4种受体植物种子萌发和幼苗生长均有不同程度的抑制作用,且随着提取液质量浓度的增加,抑制作用增强。无论是浇灌青葙水浸提液还是添加青葙叶片覆盖的处理都可以降低盆栽青葙的生物量,其中,质量浓度为0.250 0 g·mL^(-1)提取液浇灌盆栽的青葙,其生物量比对照降低了37.5%。将三叶鬼针草和青葙的凋落物覆盖盆栽的青葙和三叶鬼针草,40 d后均显著抑制了青葙生物量;与对照相比,单独覆盖青葙凋落物使盆栽三叶鬼针草的地上部质量和总生物量分别降低了23.0%和22.2%。【结论】青葙既有自毒作用,又对油菜和萝卜有较强的化感作用,应控制田间青葙的大量生长,同时栽培青葙时应避免连作;青葙和三叶鬼针草具有相互的化感抑制作用,青葙通过化感作用实现与三叶鬼针草的共存。

6种植物次生物质对斜纹夜蛾解毒酶活性的影响

草食性昆虫取食植物时遇到宿主植物中大量次生物质的化学防御,研究昆虫适应植物毒素的反防御策略具有重要的科学意义。分别添加0.01%肉桂酸、0.01%水杨酸、0.01%花椒毒素、0.02%槲皮素、0.05%黄酮和0.1%香豆素等6种植物次生物质的人工饲料饲养斜纹夜蛾(Spodoptera litura)五龄幼虫48 h后,测定斜纹夜蛾幼虫中肠和脂肪体中谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)、羧酸酯酶(CarE)、P450的酶含量及头部乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性,利用半定量RT-PCR检测中肠和脂肪体中CYP4M14和CYP4S9的基因表达水平。结果表明:取食肉桂酸和香豆素后,斜纹夜蛾中肠中CarE的酶活性分别提高了1.67和1.37倍,取食6种次生物质均能显著提高斜纹夜蛾脂肪体中GSTs酶活性。取食肉桂酸和香豆素48 h后,脂肪体中P450酶含量比对照增加2.93和14.50倍。取食肉桂酸、花椒毒素、槲皮素和香豆素后,斜纹夜蛾头部AchE酶活性与对照相比提高了1.53、1.80、2.36和1.56倍。6种次生物质均可诱导脂肪体中CYP4M14基因表达,槲皮素、肉桂酸和香豆素强烈诱导CYP4S9在脂肪体中表达。表明,斜纹夜蛾具有利用植物次生物质诱导其解毒酶的能力,进而提高其对毒素的抗性。

三叶鬼针草生物量分配与化感作用对大气温度升高的响应

全球气候变暖已经成为不容置疑的事实,同时外来入侵植物对入侵地的生态环境造成严重的危害,外来入侵植物可能对温度升高做出积极地响应。文章研究了不同温度(22、26和30℃)处理对入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)种子萌发、幼苗生物量分配及化感作用的影响,探讨三叶鬼针草对全球气候变暖的响应策略。结果表明;温度为22和26℃比30℃有利于三叶鬼针草种子的萌发。温度升高显著增加三叶鬼针草的株高、生物量和叶面积,三叶鬼针草幼苗增加对茎和叶的生物量投资。同时相同浓度的三叶鬼针草水浸提液对马唐(Digitaria sanguinalis(L.)Scop)和牛筋草(Eleusine indica(L.)Gaertn)的化感作用随着温度升高而增强。研究表明:温度升高促进了三叶鬼针草的生长,改变生物量分配模式同时增强了对受体植物的化感作用。温度升高可能是促进三叶鬼针草入侵的生态环境因子之一,未来全球气温变暖可能使其入侵加剧。

利用气相色谱法同时测定番茄叶片中的信号物质水杨酸和茉莉酸

茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)是植物中重要的内源激素和防御反应信号分子,快速而准确地定量测定植物内源SA和JA含量非常重要。以番茄叶片作为材料,研究利用气相色谱(GC)同时测定植物内源JA和SA的含量。利用丙酮/柠檬酸(50mmol/L)(体积分数=7/3)和乙酸乙酯提取番茄叶片中的JA和SA,提取液经N2吹干后用三甲基硅烷化重氮甲烷甲酯化,然后用顶空-固相微萃取(HS-SPME)方法进行收集,正己烷洗脱后进行气相色谱分析,用氢离子火焰检测器(FID)进行检测,梯度升温程序为60℃(1min)至250℃,15℃/min,250℃,3min。从样品中得到与茉莉酸甲酯(MeJA)和水杨酸甲酯(MeSA)标准品完全吻合的色谱峰。该方法可以广泛用于同时测定植物内源的SA和JA含量。

标准化测试中不同食物浓度对大型溞生长和繁殖的影响

在标准化的大型溞繁殖试验中探讨食物浓度的合适表征指标和研究不同食物浓度对大型溞生长和繁殖的影响。结果表明:分别采用细胞计数法、光密度法和总有机碳分析法测定的斜生栅藻液细胞数量、吸光度和总有机碳浓度三者两两之间的线性方程相关系数r均大于0.917(P<0.01),线性相关性显著,三个指标有明显的可比性。从操作的角度考虑,光密度法最为简便,然而为体现不同种类食物提供的能量水平差异,以总有机碳浓度表征食物的浓度最为合适。幼溞的数量是反映亲溞繁殖能力的主要指标,设置的0.01、0.05、0.10、0.15、0.20和0.30 mg C·(溞·d)^(–1)食物浓度组所产幼溞数量的平均值和标准差分别为3±3、68±10、118±16、164±15、205±22和231±20,表明随着食物浓度的增加,亲溞繁殖幼溞的数量也相应增加,且在不同食物浓度组之间均存在显著性的差异(P<0.05)。当喂食浓度达到0.05 mg C·(溞·d)–1时,亲溞繁殖幼溞数量的平均值即能达到60只(大型溞繁殖试验的质量控制要求之一),因此,对于易吸附于藻细胞或被藻细胞降解的化学物质,大型溞繁殖试验中可调整食物浓度为0.05—0.1 mg C·(溞·d)^(–1),有利于受试物暴露浓度的维持。

醋酸钠对种子发芽和根伸长的生态效应研究

目的陆生植物种子试验是对化学物质进行环境风险评估的重要手段,测试结果直接反映化学物质对植物胚胎发育影响的程度。方法为探究醋酸钠的生态毒理效应,采用我国环境保护部认可的陆生植物试验方法之一即种子发芽和根伸长的毒性试验,考察了醋酸钠对6种常见经济植物种子发芽和根伸长的影响。结果醋酸钠对各种植物种子的发芽率和根伸长的毒性效应有异,以EC_(50)为判断依据,对所选的植物种子而言,醋酸钠属于低毒药剂。醋酸钠对6种植物种子发芽率的胁迫效应为:黄豆>玉豆>豆角>绿豆>玉米>青瓜;对根伸长的胁迫效应为:玉豆>绿豆>黄豆=豆角>玉米>青瓜。结论研究结果为工业生产中醋酸钠的排放和环境风险评估,以及被醋酸钠污染耕地的经济作物耕种选择提供科学依据。