锰超富集植物垂序商陆(Phytolacca americana L．)的认定

针对目前国内锰超富集植物商陆属(Phytolacca)植物名称混乱的状态,在重新审查锰超富集植物——商陆(Phytolacca acinosa Roxb.)的野外标本和温室培养植物的基础上,比对中国科学院昆明植物所标本馆的腊叶标本,并查阅相关文献资料,以期正确认定锰超富集累植物的学名。结果表明,湘潭锰矿尾矿废弃地原生的锰超富集植物实为垂序商陆(Phytolacca americana L.),国内外相关研究论文中出现的商陆和美洲商陆实为垂序商陆的同物异名。这一植物名称的认定,将对避免锰超富集植物研究重复进行、保证相关研究正常有序开展具有重要意义。

美洲商陆(Phytolacca americana L.)——一种新的Mn积累植物

通过野外调查和水培试验,研究了锰在美州商陆体内积累情况及对其生长发育的影响,发现并鉴定出美洲商陆(Phytolacca am ericana L.)是一种新的M n积累植物。调查结果发现,美洲商陆对土壤中高含量的锰有很强的忍耐、吸收和积累能力,叶片中M n含量为5160￣8000m g·kg-1,平均为6490m g·kg-1。营养液培养试验证明,美洲商陆对生长介质中的M n有很强的忍耐能力,当生长介质中M n浓度高达10m m ol·L-1,叶片中M n含量达到11.76g·kg-1,植株仍生长正常。地上部M n含量及其积累量均随生长介质中M n浓度的增加而增加,当生长介质中M n浓度为50m m ol·L-1时,叶片中M n含量达到47.06g·kg-1。结果表明,美洲商陆是我国发现的一种新的M n积累植物,为今后探明植物积累M n的机理和M n污染土壤的植物修复提供了一种新的种质资源。

不同生境美洲商陆(Phytolacca americana L.)根系差异表达蛋白筛选

某铀尾矿区生长着大量美洲商陆（Phytolacca americana L.）,目前还未见美洲商陆耐受及富集铀相关蛋白质组学研究报道。为了找到铀耐受及富集表达相关蛋白,建立了铀尾矿区和对照区2种不同生境美洲商陆根系蛋白质组研究技术。通过全蛋白质制备条件优化、2DE电泳条件摸索以及染色方法选择,得到了重现性好、分离效果和清晰度都很高的美洲商陆根系双向电泳差异凝胶图谱。经软件分析,筛选出了铀耐受及富集相关蛋白24个,上调表达11个、下调表达13个。

超积累植物垂序商陆(Phytolacca americana L.)吸收锰机制的初步探讨

垂序商陆是中国境内发现的锰超积累植物,了解其对锰的吸收特性及机制可为植物修复提供基础信息.通过人工培养液温室培养方法,探讨了低锰浓度处理下垂序商陆吸收累积锰的特性;采用同步辐射荧光技术(SRXRF)分析了锰在垂序商陆根横截面的分布特征;应用能量代谢抑制剂2,4-二硝基苯酚(DNP)和矾酸钠(Na3VO4)、钙离子通道抑制剂氯化镧(LaCl3)研究了垂序商陆对锰吸收,并探讨了其吸收机制.结果表明,低锰浓度处理下,锰超积累植物垂序商陆仍然具有较高的吸收和累积锰的能力,5μmol·L-1低锰浓度处理下垂序商陆根、茎、叶锰含量(以干重计)仍可高达402、208、601 mg·kg-1.锰在垂序商陆根横截面中柱含量最高,其次为表皮,皮层锰含量最少,锰从皮层进入到中柱是一个从低浓度到高浓度的过程,表明垂序商陆对锰的吸收可能存在主动运输过程.DNP和Na3VO4对垂序商陆锰吸收有一定的抑制作用,表明锰进入细胞是需要消耗能量的,进一步说明垂序商陆对锰的吸收存在主动吸收的过程.钙离子通道抑制剂LaCl3抑制垂序商陆根对锰的吸收高达30%,表明垂序商陆对锰的吸收与钙离子通道密切相关.

Dispersal of invasive Phytolacca americana seeds by birds in an urban garden in China

Although seed dispersal is a key process determining the regeneration and spread of invasive plant populations,few studies have explicitly addressed the link between dispersal vector behavior and seedling recruitment to gain insight into the invasion process within an urban garden context.We evaluated the role of bird vectors in the dispersal of pokeweed(Phytolacca americana),a North American herb that is invasive in urban gardens in China.Fruiting P.americana attracted both generalist and specialist bird species that fed on and dispersed its seeds.The generalist species Pycnonotus sinensis and Urocissa erythrorhyncha were the most frequent dispersers.Seedling numbers of P.americana were strongly associated with the perching behavior of frugivorous birds.If newly recruited bird species use seedling-safe perching sites,the P.americana will regenerate faster,which would enhance its invasive potential.Based on our observations,we conclude that the 2 main bird vectors,P.sinensis and U.erythrorhyncha,provide potential effective dispersal agents for P.americana.Our results highlight the role of native birds in seed dispersal of invasive plants in urban gardens.

拉巴豆替代控制对美洲商陆根际土壤微环境的影响

为探究拉巴豆替代控制对美洲商陆根际土壤微环境的影响,分别测定了美洲商陆单种及与拉巴豆按不同比例混种时根际土壤细菌、真菌和放线菌数量,及土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量。结果表明:混种拉巴豆显著降低了美洲商陆根际土壤细菌数量、放线菌数量和所占比例、微生物总数、全磷、碱解氮、速效钾和有机质含量,显著提高了真菌所占比例,1∶3混种(S2L6)时细菌所占比例显著降低,1∶1(S4L4)和1∶3(S2L6)混种时真菌数量显著提高,全氮和速效磷含量显著降低。相关性分析表明根际土壤微生物数量和理化性质相互影响,由主成分分析综合排名可知1∶3混种时美洲商陆根际土壤肥力条件最差。综上所述,因为混种使美洲商陆根际土壤肥力降低,说明拉巴豆能够成功替代控制美洲商陆,1∶3混种最有利于美洲商陆的替代控制。

银杏外种皮与垂序商陆叶提取物复配剂对小菜蛾及十字花科作物幼苗的生理影响

为探究银杏外种皮(Ginkgo biloba sarcotesta)与垂序商陆叶(Phytolacca americana leaf)提取物复配剂对小菜蛾及其主要危害对象十字花科植物幼苗的生理影响,本研究利用直接测量、显微解剖、分光光度法等多种方法测定了复配剂作用前后小菜蛾及十字花科代表性植物萝卜幼苗的生理变化。结果发现:复配剂处理下未被致死小菜蛾幼虫继续完成发育并化蛹结茧,但茧重及羽化率显著低于对照组(P<0.05);复配剂未致小菜蛾幼虫肠道出现明显形状、颜色、表观结构变化,但显著降低了幼虫体内神经传导、解毒、抗氧化相关的乙酰胆碱酯酶、羧酸酯酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性(P<0.05);复配剂对萝卜幼苗的株高、鲜重、干重有一定抑制效应,并引发幼苗体内SOD活性、POD活性、MDA含量、叶片电导率增加及叶片净光合速率的动态变化(先降后升)。结果提示,复配剂协同影响了小菜蛾幼虫体内神经、解毒、抗氧化多种生理机能,且复配剂毒性效应可持续小菜蛾整个生命阶段;其施用还诱发十字花科植物幼苗出现生长抑制及生理应激,因此在达到防治效果前提下应尽量降低复配剂的使用浓度。

锰胁迫对垂序商陆叶片形态结构及叶绿体超微结构的影响

以超富集植物垂序商陆为实验材料,通过温室水培实验,研究不同锰处理条件下垂序商陆叶片受害症状、叶片形态结构和叶绿体超微结构的变化。当生长介质中锰供应水平为1 000μmol/L时,垂序商陆生长良好,叶片未表现出受害症状,其形态结构和超微结构也没有明显的变化;当锰供应水平为5 000μmol/L时,叶片开始出现褪绿现象,叶肉细胞排列疏松,栅栏组织细胞膨胀,叶绿体数量减少,外膜部分解体,类囊体膨胀,基质片层扭曲,淀粉粒颗粒变小;当锰供应水平为12 000μmol/L时,叶片发生大量的褪绿现象,伤害率高达87.33%,并且伤害率随着锰胁迫时间的延长明显升高,叶肉细胞发生扭曲变形,叶绿体皱缩,外膜解体,类囊体空泡化加剧,基质片层严重扭曲,基粒排列紊乱甚至模糊成絮状,嗜锇颗粒增多。尽管在高锰浓度胁迫条件下植物叶肉细胞及叶绿体超微结构出现一定程度的毒害特征,但垂序商陆仍能完成部分功能,维持其个体的生长,这进一步表明超富集植物垂序商陆具有极强的锰耐性。

锰胁迫对垂序商陆光合特性及叶绿素荧光参数的影响

垂序商陆(Phytolacca americana L.)是我国首次发现的锰超富集植物。通过温室营养液培养实验,研究垂序商陆锰耐性与光合特性及叶绿素荧光参数的关系。结果表明,随着生长介质中锰浓度的升高,垂序商陆叶片的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量下降,净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)呈下降趋势,而胞间CO2浓度(Ci)却逐渐升高;叶绿素a/b值和蒸腾速率(Tr)在1 000μmol.L-1锰供应水平时达到最大值;叶片PSⅡ的最大量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ有效光化学量子产量(EQY)和光合电子传递速率(ETR)呈下降趋势,而光化学淬灭系数(qP)和光合有效辐射(PAR)高于239μmol photons.m-.2s-1下的非光化学淬灭系数(NPQ)在5 000μmol.L-1锰供应水平时达到最大值。因此,垂序商陆在锰胁迫下可能具有一定的光合保护机制。

水蓼、小飞蓬、杠板归和美洲商陆对锰毒的生理响应

采用水培试验,研究了不同的锰营养水平下,水蓼、小飞蓬、杠板归和美洲商陆的生理响应,通过丙二醛含量(M DA)、质膜透性(M P)、根系活力(RA)、可溶性糖含量(SS)、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量等指标的分析比较,来揭示它们的耐锰性差异。结果表明,锰对4种植物的生理特性都有明显的影响。在高浓度锰处理下(16000μm ol/L),4种植物的质膜透性极显著升高(p<0.01),根系活力明显降低(p<0.05),地上部锰含量极显著增加(p<0.01),除美洲商陆外的其他3种植物的丙二醛含量明显上升(p<0.05),其中小飞蓬的变化幅度最大,美洲商陆的变化幅度最小。水蓼、杠板归、美洲商陆的可溶性糖及叶绿素总量维持在一定水平,与对照相比无极显著差异(p>0.01)。植物通过维持较低的质膜透性和丙二醛含量、较高的根系活力、稳定的可溶性糖及叶绿素含量来增强耐锰性,研究发现,美洲商陆的耐锰性最强,水蓼和杠板归的耐锰性较强,小飞蓬的耐锰性最差,并且发现水蓼和杠板归均已达到锰超富集植物的标准。

美洲商陆对锰毒生理响应的FTIR研究

在一定Mn浓度梯度处理下(0,0·125,0·25,0·5,1g·kg-1),超积累植物——美洲商陆(Phyto-laccaamericana)不同组织器官的傅里叶变换红外光谱(FTIR)图谱发生了变化。其中,茎组织在3336和2916cm-1处峰高先上升后下降,反映了有机物运输受阻情况的变化,即美洲商陆在低Mn刺激下会产生大量有机物作为渗透调节物质来增强其耐Mn性,高Mn则抑制了有机物的分泌和运输;根和叶组织分别在2922和1606cm-1处表现不同变化趋势,但都反映了一个变化规律即低Mn处理下美洲商陆分泌的有机酸不断螯合Mn,随着Mn毒害的加重,其羧酸螯合力变弱;根组织1732和1026cm-1、茎组织1028cm-1、叶组织1052和967cm-1处呈现差异性变化,但都与其膜脂过氧化有关;根组织1375cm-1处峰高先上升后下降,可能与植物在细胞壁结构上增强抗逆性有一定关系,即低Mn处理下细胞壁可能通过阳离子交换能力(CEC)的提高增强了耐Mn性。以上说明,利用FTIR研究重金属超积累植物化学组分具有应用价值。

外来入侵植物美洲商陆的繁殖生物学特性及其与入侵性的关系

美洲商陆（聊tolacca ameHcana）是一种我国广泛分布的商陆科入侵植物。通过实验观察和人工控制套袋等方法，对其开花动态、花部综合特征、繁育系统和种子萌发率等与繁殖相关的特性进行了研究，探讨了这些繁殖特性与入侵性的关系。结果表明，美洲商陆每年6—8月开花，单花序的花期为6～7d，单花的花期为2～4d。其花直径、雄蕊长、花柱长、柱头直径分别为（6．43±0．15）、（2．83±0．10）、（O．92±0．06）和（1．02±0．08）mln。套袋实验表明，美洲商陆自交亲和，自交结实率较高，为（93．33±1．92）％，而其同样存在异交结实现象，开花前去雄，不套袋，自然条件下其结实率为（42．22±2．22）％，其P／O值为372．37±31．24，杂交指数为3。综合套袋实验、P／O值及杂交指数，表明其繁育系统为兼性自交，有时需要传粉者。主要访花昆虫为蜜蜂科（Apidae）、胡蜂科（Vespidae）、麻蝇科（Sarcophagidae）和食蚜蝇科（Syrphidae）昆虫。种子千粒质量为6．43g，室内萌发率相对较低，但出苗整齐，寿命长。交配机制灵活、结实量大、种子寿命长、具有克隆繁殖等特性增强了美洲商陆的入侵性，是其入侵成功的重要因素。

外来入侵植物美洲商陆提取物的化感活性

研究了外来入侵植物美洲商陆(Phytolacca americana)提取物对黄花草木樨(Melilotus officinalis)、大白菜(Brassica pekinensis)、北美车前(Plantago virginica)和马唐(Digitaria sanguinalis)4种植物种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,与对照相比,1 000～4 000、4 000和2 000～4 000μg·mL-1美洲商陆醇提取物分别对大白菜、北美车前和马唐种子萌发率具有显著抑制作用,1 000～4 000μg.mL-1水提取物对马唐种子萌发率也具有显著抑制作用,最大抑制率分别为32.22%、46.56%、32.69%和28.57%。250～500μg·mL-1醇提取物和250～4 000μg·mL-1水提取物对黄花草木樨幼苗根长,250～1 000μg·mL-1醇提取物和250～4 000μg·mL-1水提取物对黄花草木樨幼苗苗高,以及500μg·mL-1水提取物对黄花草木樨幼苗干质量均具有显著促进作用,最大促进率分别为21.32%、37.89%、12.94%、32.07%和18.81%。1 000～4 000μg·mL-1醇提取物和4 000μg·mL-1水提取物对大白菜幼苗根长,2 000～4 000μg·mL-1醇提取物和水提取物对大白菜幼苗苗高,4 000μg·mL-1水提取物对大白菜幼苗干质量具有显著抑制作用,最大抑制率分别为37.00%、20.95%、25.63%、22.30%和13.67%。250～1 000μg·mL-1水提取物对北美车前幼苗根长,250～4 000μg·mL-1水提取物对北美车前苗高具有显著促进作用,而1 000～4 000μg·mL-1醇提取物对北美车前幼苗根长,4 000μg·mL-1醇提取物对北美车前苗高和干质量具有显著抑制作用,最大抑制率分别为58.06%、29.72%和18.36%。500～4 000、1 000～4 000和2 000～4 000μg·mL-1醇提取物分别对马唐幼苗根长、苗高及干质量,4 000μg·mL-1水提取物对马唐幼苗根长具有显著抑制作用,最大抑制率分别为70.31%、44.65%、42.43%和35.50%。由此可见,美洲商陆对大白菜、北美车前和马唐种子萌发和幼苗生长具有较强的化感抑制作用,对入侵植物黄花草木樨具有化感促进作用,这些都直接或间接地增强了美洲商陆的入侵性。

垂序商陆对Cd胁迫的生长响应和富集特征研究

通过盆栽试验研究了垂序商陆(Phytolacca americana L.)在Cd胁迫下的生长响应和富集特征。试验表明,Cd处理浓度≤50 mg·kg-1时,垂序商陆根系的长度和生物量均随处理浓度升高而增加,随Cd处理浓度增加根系长度和生物量逐渐减小。Cd处理下植株株高和地上部生物量均大于对照,且分别在20、50 mg·kg-1处理下达到最大。垂序商陆根、茎、叶Cd含量都在130 mg·kg-1的处理时达到最高,分别为60.44、37.74和116.93 mg·kg-1。植株根部和地上部Cd的最大累积量分别为86.86和170.91μg.plant-1。Cd富集系数和迁移系数分别为0.42～0.55和0.44～1.54,且都在Cd浓度80 mg·kg-1时达到最大。因此,垂序商陆可用于Cd污染土壤的修复。

超富集植物垂序商陆的锰吸收动态研究

以锰超富集植物垂序商陆为实验材料,通过温室实验模拟锰污染环境,研究垂序商陆生长在不同锰浓度生长介质的锰吸收动态。研究结果表明:垂序商陆对锰的吸收和积累模式依赖于生长介质中锰的浓度和处理时间。垂序商陆根、茎和叶的锰含量基本随着生长介质中锰浓度的升高而增加;在生长介质不同锰浓度(0.2,0.5和5.0 mmol/L)条件下,垂序商陆根、茎和叶锰含量均随着生长时间呈现波动变化,在植物处理5 d时出现一个峰值,其后有所降低;垂序商陆在锰处理开始的48 h内存在一个快速的吸收过程,但是,生长介质高锰浓度(5.0mmol/L)变化幅度要大于低锰浓度(0.2和0.5 mmol/L);超富集植物垂序商陆对锰的吸收和转运受生长介质中锰浓度和植物体内锰含量状况双重控制。

利用美洲商陆修复锰尾渣污染土壤对后茬植物的影响

采用盆栽法研究用锰超富集植物美洲商陆（Phytolacca americana）修复锰尾渣污染土壤对后茬植物大豆（Glycine max）和绿豆（Phaseolus radiatus）的影响。经美洲商陆修复锰尾渣污染土壤后，后茬植物大豆和绿豆的镉、铅、锌和锰含量降低，污染土壤的毒性减弱，有利于这2种植物生长。经美洲商陆修复2～3a，可显著减弱污染土壤对大豆的毒性。由此可见，在经美洲商陆修复的污染土壤上栽培大豆，可以增加含氮量，促进其他植物生长，从而维持锰尾渣污染区植被持续发展。

商陆红色素基本特性的研究

商陆（PhytolaccaamericanaL.）的成熟浆果中含有大量红色素（甜菜苷），本文对该色素的基本特性如吸收光谱、pH效应、共存物的影响等进行了初步研究，结果表明商陆浆果红色素具有较大的开发价值．

浙江天目山自然保护区鸟类对美洲商陆种子的传播

为了解外来植物美洲商陆Phytolacca americana的入侵方式,2008年8月至2010年7月,在浙江省天目山国家级自然保护区内研究了鸟类对美洲商陆种子的传播作用。观察到白头鹎Pycnonotus sinensis、领雀嘴鹎Spizixos semitorques和红嘴蓝鹊Urocissa erythrorhyncha3种留鸟取食美洲商陆果实,其中白头鹎与领雀嘴鹎对美洲商陆果实的访问次数均明显多于红嘴蓝鹊。鸟类主要以排出鸟粪的方式传播美洲商陆种子。在收集到的70份鸟粪样品中,共计分离出1695粒结构完整的美洲商陆种子。这些鸟粪样品都只含有美洲商陆1种种子,各鸟粪样品中有种子8～56个,平均为24·2±9·8个。鸟类传播种子已经导致美洲商陆种群入侵至多样化的干扰生境中,成为该保护区内危害比较严重的1种环境杂草。

垂序商陆对污染水体重金属去除潜力的研究

以超积累植物垂序商陆为实验材料,通过温室实验,探讨其应用于污染水体的植物修复潜力。选取生长一致的垂序商陆幼苗置于不同重金属水平（Mn2＋,Zn2＋和Cd2＋）的生长介质,分别在0,2,4,6,8和10 d测定溶液中的重金属含量;10 d后收获垂序商陆,并将植株分为地上部和根系,用原子吸收法测定植物不同部位的重金属含量。研究结果表明：10 d内垂序商陆对Mn2＋,Zn2＋和Cd2＋的去除率分别为35.4%~49.7%,38.1%~40.0%和50.8%~53.7%;在不同条件下垂序商陆体内重金属含量不同,但均随着生长介质中重金属水平的提高而上升;垂序商陆地上部分锰含量较高,而锌和镉则主要吸附在根系;垂序商陆对水体重金属的去除能力表现为植株吸收和根系吸附作用的复合;利用垂序商陆种苗实施低浓度重金属废水的植物修复具有广阔的应用前景。

灵山湾国家森林公园垂序商陆土壤种子库时空动态及其对防除措施的响应

土壤种子库是植物潜在的种群,对生态系统稳定和未来植被的结构、功能有着举足轻重的影响。垂序商陆(Phytolacca americana)的入侵已对山东省胶南市灵山湾国家森林公园的森林生态系统构成严重危害。为调查该物种在公园内的潜在扩散能力,于2009—2014年调查了刺槐(Robinia pseudoacacia)林、黑松(Pinus thunbergii)林、刺槐黑松混交林和紫穗槐(Amorpha fruticosa)林(灌丛)4种林分类型,以及2009年采用物理和化学控制入侵危害严重的刺槐林内的土壤种子库。结果表明:垂序商陆种子在4种林分中均有发现,在刺槐、黑松林内表现为由林缘至林内逐步降低的趋势。垂序商陆种子只存在于枯落物层和5 cm以上的土壤中,随土层深度的增加而减少,枯落物层土壤种子库由林缘到林内呈递减趋势。与2009年相比,2014年黑松林和灌丛中平均种子库密度分别降低46%和44%,刺槐林和混交林分别增加299%和355%。垂序商陆种子发芽率在10%以下,随土层深度的增加而依次降低。采用物理、化学控制措施的刺槐林内垂序商陆的更新量、结实量、种子库含量均明显高于紫穗槐林的。调查结果表明垂序商陆土壤种子库具有明显的空间异质性,并且保持了较强的繁殖潜力,营造紫穗槐灌丛可以有效控制垂序商陆的扩散,可为经营沿海防护林提供理论指导。