园林植物马缨丹引种过程中生物入侵机制与防治对策

园林植物的引种提高了园林本身的丰富度,使其具有更强的可塑性和更多的可能性,但也直接导致了外来植物的比例升高,让园林绿化成为最有可能造成生物入侵的途径之一。以马缨丹为例,对园林植物引入过程中的入侵现状、入侵机制、入侵危害进行分析,并提出相应的防控对策,旨在为园林植物引种过程防止生物入侵提供有效对策。

入侵植物马缨丹(Lantana camara)入侵状况及入侵机理研究概况与展望

随着国际贸易和旅游业的快速发展,生物入侵不断加剧.入侵途径多种多样,有的是有意引入,有的是偶然引入,但大多数与人类活动有关.原产美洲热带地区的马缨丹(Lantana ca-maraL.),就是作为观赏植物人为引进后逸为野生,进而泛滥成灾的外来杂草.在较系统介绍了马缨丹的形态特征、全球入侵状况及危害的基础上,进一步从其入侵力(适应力、繁殖力极强,竞争力强,易形成优势种群、多种生物型)、生境的可入侵性(气候特征、空生态位的存在、天敌的缺乏)以及人类活动和干扰的影响等3方面分析了其入侵成功的原因,还对马缨丹入侵机理的进一步研究提出了展望.

入侵植物马缨丹(Lantana camara)及其伴生种的光合特性

马缨丹(Lantana camara L.)是粤东地区的入侵植物之一。采用LI-6400光合作用仪对马缨丹及其常见主要伴生种鬼针草(Bidens pilosa L.)、肖梵天花(Urena lobata L.)、土牛膝(Achyranthes aspera L.)在不同有效光合辐射(PAR)和不同CO2浓度下的光合生理指标进行测定,结果表明:(1)马缨丹的光饱和点(LSP)与光补偿点(LCP)分别为1225、13.58μmo.lm-.2s-1,均低于伴生种,且和伴生种差异达到显著水平,光饱和点时的最大净光合速率(Pmax)为13.89μmol.m-2.s-1,表观量子效率(AQY)为0.0503μmol.m-.2s-1,与土牛膝相当,而显著高于肖梵天花;(2)马缨丹的CO2饱和点(CSP)与CO2补偿点(CCP)分别为1350、61.78μmol.mol-1,CO2饱和点时马缨丹的最大净光合速率(Pmax)为20.08μmo.lmol-1,显著高于土牛膝,马缨丹的表观羧化效率(CE)与鬼针草相当,为0.0424μmo.lmol-1;(3)有效光合辐射与CO2浓度的增加,对马缨丹气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)影响不明显,但大大提高了其水分利用率(WUE),提示马缨丹对于环境中光强和CO2的变化具有良好的适应能力。这些信息对马缨丹生理生态学特性的认识是一个补充,并能为马缨丹入侵机制的研究提供一些有价值的参考。

马缨丹Lantana camara L.对豌豆Pisumsativum L.的化感作用

用不同体积分数的马缨丹Lantana camara L.水提取液在室内处理豌豆Pisum sativum L.种子和幼苗,以探讨前者对后者的化感作用.结果表明:马缨丹降低了豌豆种子活力,诱导根尖细胞产生较多的微核,破坏幼苗细胞膜的完整性.在其化感作用下,豌豆幼苗产生较多的丙二醛(MDA),同时提高了过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性.显然,马缨丹对豌豆产生强烈的化感作用.

福州海岛两种林下马缨丹入侵群落的生态位与种间联结

以福州海岛上受马缨丹(Lantana camara)入侵的台湾相思(Acacia confusa)林和桉树(Eucalyptus)林为研究对象,运用生态位宽度、生态位重叠、方差比率法、χ^(2)检验、M. Godron稳定性等方法,对马缨丹入侵群落的物种生态位、种间联结及群落稳定性进行分析。结果表明:马缨丹重要值在台湾相思和桉树林下均居前列,其生态位宽度值最大,占显著优势地位。两种林下马缨丹入侵群落的生态位重叠值总体较低,但马缨丹与台湾相思林下的豺皮樟(Litsea rotundifolia)、两面针(Zanthoxylum nitidum)、了哥王(Wikstroemia indica)、紫弹树(Celtis biondii)等及桉树林下的豺皮樟、鸡屎藤(Paederia cruddasiana)、雀梅藤(Sageretia thea)、两面针等物种存在较高的生态位重叠。台湾相思林下马缨丹入侵群落总体联结性为不显著正联结,正负联结比值大于1;桉树林下马缨丹入侵群落总体联结性为显著负联结,正负联结比值小于1。两种林下15种优势物种的χ^(2)检验结果显示,马缨丹入侵群落种间联结性总体较弱,物种独立性较强,但马缨丹与生态位重叠高的物种存在较强的种间关联性。两种林下马缨丹入侵群落的M. Godron稳定性测定结果均远离理想稳定点坐标(20,80),处于不稳定状态,相对而言,台湾相思林下马缨丹入侵群落的稳定性更高。马缨丹在两种林下均占有绝对优势,入侵群落较不稳定。

马缨丹中一个2,3-环氧角鲨烯环化酶基因LaOSC1的鉴定和克隆

目的鉴定并克隆药用植物马缨丹体内活性成分三萜皂苷生物合成途径的关键限速酶基因2,3-环氧角鲨烯环化酶基因。方法基于序列比对法,从马缨丹的转录组数据中鉴定出候选2,3-环氧角鲨烯环化酶基因,利用生物信息学软件分析其序列特征、预测其编码蛋白的生化特征及其进化关系,设计特异性引物从马缨丹cDNA中扩增该基因并构建克隆载体。结果成功鉴定出一个2,3-环氧角鲨烯环化酶基因LaOSC1,该基因具备OSC基因特有的保守功能域。进化分析结果提示其可能编码β-AS蛋白,可催化2,3-环氧角鲨烯形成β-香树脂醇,并成功构建了LaOSC1的克隆载体。结论成功鉴定并克隆了马缨丹中一个2,3-环氧角鲨烯环化酶基因LaOSC1,为后续对马缨丹体内活性成分的生物合成途径研究奠定了基础。

蔓马缨丹挥发油GC-MS分析及其生物活性

蔓马缨丹是我国华南地区常见的园林绿化灌木。本文采用水蒸气蒸馏法从蔓马缨丹枝叶中提取挥发油,通过GC-MS分析其化学组成,并分别测定其抗细菌和抗线虫活性。结果表明:蔓马缨丹枝叶挥发油的得率为0.075%(以鲜重为基础),通过气相色谱与质谱联用技术共分析并鉴定出39种化学成分。其中,含量较高的成分为β-cubebene和β-elemene,相对含量分别达到19.94%、19.61%。抗细菌活性结果表明,蔓马缨丹挥发油对青枯病菌、番茄疮痂病菌以及黄瓜细菌性角斑病菌均表现出一定程度的抑制活性,其中对番茄疮痂病菌的生长抑制效果相对最好,抑菌圈直径达到(30.40±2.78)mm。另外,蔓马缨丹挥发油对南方根结线虫表现出了一定的致死活性,在24 h内致死中浓度为(33.07±2.12)mg/mL。本研究结果可为蔓马缨丹资源的综合开发与利用提供思路,为植物源农药的开发奠定理论基础。

外来入侵植物马缨丹在中山市的风险性分析

马缨丹(Lantana camara)是一种外来入侵植物,目前广泛分布在我国华南地区。中山市气候条件和地理位置都非常适合马缨丹的生长,一旦爆发不利于控制。参照外来入侵物种风险评估指标体系,从外来生物的传入定殖风险、扩散风险、潜在危害与影响以及危害控制等4方面对马缨丹进行了定性、定量分析和综合评估,结果表明:马缨丹在中山市的风险评估R值为0.76,属于低风险外来入侵物种。该结果对科学制定马缨丹的防控对策具有指导意义。

马缨丹及其酚类化合物对水葫芦生长的抑制作用

研究了马缨丹(Lantanacamara)叶提取物及其酚类化合物对水葫芦(Eichhorniacrassipes)生长及其生理生化指标的影响.结果表明,马缨丹鲜叶水提物对水葫芦生长有明显的抑制作用.在较高浓度(>30gFW.L-1)下6d可使水葫芦整株干枯死亡.经过高效液相色谱分离确定马缨丹水提物含有7种酚类化合物,分别为水杨酸、龙胆酸、雷琐酸、香豆素、阿魏酸、对羟基苯甲酸和6-甲基香豆素,在马缨丹鲜叶水提液中的浓度分别为50.95、13.46、5.28、3.36、2.92、2.19和0.34mg.L-1.7种化合物的混合物对水葫芦抑制程度最大,其次为水杨酸,再次为6-甲基香豆素、香豆素,对羟基苯甲酸对水葫芦也有明显的抑制作用,而龙胆酸、雷琐酸、阿魏酸对水葫芦的抑制作用较小.

入侵植物马缨丹对4种农作物的化感作用

马缨丹(Lantana camara)是马鞭草科中一种入侵性极强的外来植物,为了明确马缨丹对入侵地农作物的化感作用,研究了不同浓度马缨丹叶片及根系水浸液对绿豆(Vigna radiata)、油菜(Brassica campestris)、小麦(Triticum aestivum)和水稻(Oryza sativa)种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明,马缨丹不同部位及不同浓度水浸液对4种农作物化感效应不同,马缨丹水浸液对4种农作物的种子萌发及幼苗生长具有低质量浓度(2mg/mL)轻微促进、中高质量浓度(20,50,100和200mg/mL)较强烈的抑制作用,且随着水浸液浓度的升高其抑制效应不断增强.不同作物对马缨丹化感作用的敏感程度不同,其中油菜对马缨丹的化感作用反应最为敏感,水稻最不敏感.本研究为提高农作物在受马缨丹入侵田地的生长竞争力提供实验依据.

入侵植物马缨丹不同部位的化感作用研究

马缨丹是马鞭草科中一种入侵性极强的外来植物,现正在中国中南部尤其是华南地区迅速蔓延扩散。作者采用室内生物监测法研究马缨丹植株不同部位的水浸液是否存在化感作用。结果表明,马缨丹果实、茎干和叶片的水浸液均对一串红种子萌发和生长产生显著的抑制作用,种子的发芽势、萌发率下降,幼芽、幼根生长的长度缩短,芽长、根长抑制指数上升,并且随着浸提液浓度的增加其抑制效应不断增强。马缨丹不同部位水浸液对发芽势的抑制作用大小为叶片>果实>茎干,而对萌发率、芽长、根长的抑制作用则为果实最明显,叶片、茎干次之。说明马缨丹具有较强的化感作用,这将有利于提高其种间竞争能力,促进入侵。

马缨丹对镉的生长响应及其富集、转运和亚细胞分布特点研究

镉是植物非必需且生物毒性最强的重金属元素之一，然而镉富集植物能通过一定的响应机制来减少镉对自身产生的毒害，且不同植物之间镉的解毒机制存在差异。马缨丹（Lantana camara L.）是四川汉源铅锌矿区镉污染土壤的修复植物，但是关于其镉的分布特征和解毒机制并不明确。因此本文采用盆栽模拟试验，分别设置0（对照，不添加镉）、30、90、150、210 mg·kg-1镉5个处理，研究马缨丹对镉的富集、转运及其亚细胞分布特点，探讨马缨丹对镉的耐性和解毒机制，以期为植物耐镉的生理和分子生物学机制提供一定的理论依据。结果表明：镉质量分数低于90 mg·kg-1时对马缨丹生长没有影响，而镉质量分数高于150 mg·kg-1时对马缨丹生长有显著的抑制作用；随着镉质量分数的增加，马缨丹各器官中镉的质量分数逐渐增加，表现为根＞茎＞叶，且其转运系数小于1，表明马缨丹对镉有较强的根部滞留能力，可限制过量的镉向地上部器官的转运，减少镉对地上部的毒害，这可能是马缨丹耐受镉胁迫的机制之一；随着镉质量分数的增加，马缨丹地下部和地上部的镉富集量总体上均呈增加趋势，在210 mg·kg-1镉处理时，均达到最大值，分别为142.8和1031.6μg·plant-1，不同质量分数镉处理下，马缨丹地上部的镉富集量较大，占全株镉富集量的94.0%~88.3%；镉在马缨丹根和叶细胞可溶性组分中的分配比例最高，分别占62.1%~54.2%和59.8%~52.6%，其次在细胞壁中，分别占23.8%~34.4%和28.7%~39.5%，在细胞器和细胞膜中的较低，表明可溶性组分和细胞壁是镉在马缨丹根和叶细胞中的主要分布位点，液泡区隔化和细胞壁固持可能是马缨丹对镉的重要解毒和耐性机制之一。

马缨丹挥发油成分及其对美洲斑潜蝇成虫产卵、取食行为的影响

经气相色谱-质谱联用仪(GC/M S)分析,从马缨丹(L antana cam ara L.)挥发油中检测出43种化学成分。在各种成分中,桉树脑含量最高(11.761%),其次是反式-石竹烯(10.483%)、β-蛇床烯(7.509%)。马缨丹挥发油对美洲斑潜蝇的产卵、取食行为的影响结果表明,它对成虫的驱避和拒食作用都随挥发油施用量的增加而趋于显著,但随着时间的延长而降低。采用四臂嗅觉仪对美洲斑潜蝇成虫的行为反应的测定结果表明,美洲斑潜蝇成虫对这种挥发油具有相同的行为趋向。

马缨丹总岩茨烯对小菜蛾和斜纹夜蛾幼虫的拒食作用

从马缨丹叶片中提取总岩茨烯,测定总岩茨烯对小菜蛾2龄幼虫和斜纹夜蛾1、2龄幼虫的拒食作用.结果表明,在非选择性试验中,1.6mg.ml-1的总岩茨烯对小菜蛾2龄幼虫和斜纹夜蛾1龄幼虫有拒食作用,48h的拒食率分别为62.4%和31.1%;在选择性试验中,0.4mg.ml-1的总岩茨烯即对小菜蛾2龄幼虫有拒食作用,0.4、0.8和1.6mg.ml-1浓度处理下的拒食率分别为52.7%、55.5%和78.9%;总岩茨烯只有在高浓度(1.6mg.ml-1)时,才对斜纹夜蛾1龄幼虫有拒食作用,拒食率仅为33.0%.在选择性和非选择性试验中,总岩茨烯对斜纹夜蛾2龄幼虫均无拒食作用.

马缨丹叶的化学成分研究

自马缨丹(Lantana camara L.)叶中分离到六个化合物。经光谱(UV,IR,MS,~1HNMR,^(13)CNMR)和化学分析,分别鉴定为齐墩果酮酸(oleanonic acid,Ⅰ),马缨丹甲素(lantadene A,Ⅱ),马缨丹乙素(lantadene B,Ⅲ),lantanilic acid(Ⅳ),icterogenin(Ⅴ)和4′,5-二羟基-3,7-二甲氧基黄酮-4′-O-β-D-吡喃葡萄糖甙(4′,5-dihydroxy-3,7-dimethoxyflavone-4′-O-β-D-glucopyranoside,Ⅵ)。Ⅵ是新化合物,命名为马缨丹黄酮甙(camaroside)。

马缨丹入侵对草坪土壤养分特征的影响

研究了外来入侵物种马缨丹对草坪不同入侵程度条件下土壤理化性质和土壤蛋白酶、脲酶及磷酸酶活性的变化,分析了马缨丹入侵对土壤养分影响在其入侵过程中的意义。结果表明:马缨丹的入侵显著提高了根际土壤有机质、全氮、全钾、NH+4-N、NO-3-N和速效钾的含量,导致土壤碱化,但显著降低了土壤全磷和速效磷的含量;马缨丹种群根际土壤蛋白酶、脲酶和磷酸酶活性均显著高于裸露地和非入侵草坪草多花黑麦草与白花三叶草植物群落。土壤酶活性与土壤有机质、全氮、全钾、NH4+-N、NO-3-N、速效钾的含量和土壤pH极显著正相关,而与土壤全磷和速效磷的含量极显著负相关,土壤酶活性与土壤理化性质存在显著相关关系。马缨丹入侵改变了根际土壤酶活性和土壤养分的供求平衡,这种改变可能有利于马缨丹的生长竞争并对草坪草的生长产生抑制作用。为马缨丹入侵的生态影响和其成功入侵的原因提供了试验依据,为阐明马缨丹入侵机制奠定理论基础。

马缨丹根的三萜成分研究

从马缨丹(Lantana camara L.)根中分离到八个三萜成分,通过光谱(UV,IR,~1HNMR,^(13)CNMR,MS)分析和理化常数测定,分别鉴定为lantanolic acid(Ⅰ),22β-O-angeloyl-lantanolic acid(Ⅱ),oleanolic acid(Ⅲ),22βO-angeloyt-oleanolic acid(Ⅳ),22β-O-senecioyl-oleanolic acid(Ⅴ),22β-hydroxy-oleanolic acid(Ⅵ),19α-hydroxyursolic acid(Ⅶ),3β-isovaleroyl-19α-hydroxyursolic acid(Ⅷ)。Ⅱ系首次从植物中分离到。Ⅷ是新化合物,命名为lantaiursolic acid。

嗅觉和视觉在中华微刺盲蝽对马缨丹定向行为中的作用

对马缨丹(Lantanacamara)、黄花马缨丹(Lantanacamaracv.‘Flava’)和紫花马缨丹(Lantanamontevidensis)花序上中华微刺盲蝽(Campylommachinensis)的密度调查结果表明,中华微刺盲蝽在3种颜色马缨丹花序上的分布与花序颜色无关(偏相关系数为0.240,P=0.147,n=40),但与花序中的黄胸蓟马数量和花序中小花数的偏相关系数分别为0.512(P<0.0001,n=40)和0.451(P<0.0001,n=40),达到极显著水平.中华微刺盲蝽对不同颜色粘卡的试验也表明,该盲蝽寻找植物寄主时,视觉刺激并不起作用.四臂嗅觉仪的试验结果表明,中华微刺盲蝽对马缨丹的气味有强烈的趋向作用.采用固相微萃取和气相质谱联用技术分析表明,3种马缨丹花序的挥发物有7种相同的化学成分.

马缨丹生物炭对水中Pb(Ⅱ)污染的吸附研究

在450℃的限氧条件下热解一种高风险的入侵植物马缨丹,成功合成了一种生物炭材料(LCB)。通过批量吸附实验探究了p H、吸附剂投加量和初始浓度等因素对LCB吸附重金属Pb^(2+)的影响,并评估了LCB去除铅离子的有效性,利用SEM和EDS等对LCB的相关结构与性质进行表征。结果表明,马缨丹在制备生物炭过程中形成了丰富的孔径结构,且能有效去除水溶液中的Pb^(2+)。通过Langmuir模型和拟二级动力学方程描述生物炭对铅的吸附行为,结果表明,吸附主要发生在单分子层,理论最大吸附量为75.74 mg/g,化学吸附是此过程的主要限速吸附机制。