濒危植物粗梗水蕨孢子高效无菌萌发及成苗技术

粗梗水蕨(Ceratopteris pteridoides)为一年生蕨类植物,是水体和湿地生态系统中重要成员之一。上世纪80年代以来,由于生存环境受到了严重破坏,我国粗梗水蕨的数量锐减。虽然早在1999年粗梗水蕨就被国务院列为国家二级重点保护濒危植物,但自然界中粗梗水蕨还是越来越稀少,对其进行人工保护势在必行。我们研究并解决了粗梗水蕨孢子无菌培养中的一些主要问题,建立了一套简单、高效的孢子萌发成苗方法。首先,用0.5%有效氯的次氯酸钠消毒孢子5 min,在含3 mL/L抗菌剂Plant Preservation Mixture^(TM)(PPM)和20 g/L蔗糖的1/2 MS液体培养基中培养5周;然后,将孢子萌发形成的培养物转到含20 g/L糖和6 g/L琼脂的1/2 MS培养基上培养1个月,得到大量的幼孢子体(幼苗);最后,将幼苗转到新鲜的含20 g/L糖和6 g/L琼脂的1/2 MS培养基上,1个月后可长成健壮的大苗。2021年组培苗投放到野外保护区后能正常生长和形成孢子,次年部分孢子自然萌发形成了新的植株。

不同药用植物乙醇提取物对刺梨白粉病菌的抑制效果

【目的】探明10种常见药用植物(丁香、蒲公英、银杏、枇杷、甘草、花椒、鱼腥草、肉桂、生姜和月季)提取物对刺梨白粉病菌的抑制效果,为刺梨白粉病植物源杀菌剂的开发应用奠定基础。【方法】采用孢子萌发法测定6 mg/mL的10种药用植物乙醇提取物对刺梨白粉菌的抑制作用,并测定抑菌效果较好的3种植物提取物的室内毒力。【结果】6 mg/mL的10种植物提取物对刺梨白粉菌孢子萌发均有抑制作用,抑制率为8.58%~86.00%,其中以丁香提取物的抑菌效果最好,抑制率达86.00%。抑菌效果较好的丁香、蒲公英和枇杷提取物不同浓度处理刺梨白粉菌的萌发率分别为8.04%~23.27%、9.50%~20.23%和9.21%~18.33%;抑制率分别为9.38%~68.69%、29.73%~66.93%和24.07%~62.77%,且抑制率均随提取物浓度增大而提高;EC50分别为0.077 mg/mL、0.445 mg/mL和0.617 mg/mL;对刺梨白粉菌孢子萌发的抑制效果依次为丁香>蒲公英>枇杷。【结论】10种药用植物乙醇提取物对刺梨白粉菌均有抑制作用,以丁香的抑菌效果最好,可用于刺梨白粉病植物源杀菌剂的开发与应用。

Effect of plant extracts on activity of some defense enzymes of apple fruit in interaction with Botrytis cinerea

The efficacy of seven plant extracts(neem,fennel,lavender,thyme,pennyroyal,salvia and asafetida) in controlling postharvest of apple(caused by Botrytis cinerea) was evaluated in vitro and in vivo.In vitro,all plant extracts treatments inhibited spore germination.Inhibitory rates of pore germination was 17.41 and 20.83% for neem extract treatment(methanolic and aqueous extracts,respectively) with significant difference compared to control(73.6 and 85.33%) for aqueous and methanol extracts.In the storage conditions,the application of aqueous extract of neem(at concentration of 25%) resulted in 89.11% reduction of disease severity compared with the untreated control.Results of enzymes activity showed the plant extracts can increase the activity of peroxidase,phenylalanine ammonia-lyase,β-1,3-glucanase and polyphenol oxidase in the presence of pathogens,in apple fruits.However,the results of this research revealed that application of neem extracts was more effective than the application of other plant extracts.According to this study,it could be concluded that plant extracts may be useful to control postharvest disease as a safe alternative option to chemical fungicides.

Enhanced Sporicidal Activity of Alcohol and Epigallocatechin-Palmitate-Based Hand Hygiene Formulations Comprised of Plant-Derived Compounds

Pathogenic spore-forming bacteria pose high risks to healthcare settings, as well as in the food and beverage industries. We reported recently that novel alcohol-based formulations containing plant-derived compounds, including epigallocatechin-3-gallate-palmitate (EGCG-P), a green tea polyphenol ester, provide > 99.99% inactivation of bacterial spores within 60 sec. Based on recently published data from our group and others, we hypothesize that a combination of EGCG-P and alcohol formulated with other plant-derived ingredients would achieve high sporicidal efficacy against a wide spectrum of bacterial spores and can provide novel hand hygiene methods against bacterial spores without toxicity. The objectives of the current study were to optimize two novel formulations with combinations of glycerol, citric acid, and EGCG-P to increase sporicidal activity and explore the rapid inactivation mechanisms and suitability for sporicidal products with broad-spectrum activities against aerobic and anaerobic bacterial spores. Methods included suspension testing of two formulations against spores from Bacillus cereus and Clostridium sporogenes, quantification of spore germination, and scanning electron microscopy. The results demonstrated that these novel formulations were able to reduce spore germination by >99.999% after 30 sec exposure in suspension tests, and rapidly caused physical damage to the spores. Additional studies are warranted to determine the suitability of the novel formulations for future hand hygiene use.

Dynamics of arbuscular mycorrhizal fungi associated with desert ephemeral plants in Gurbantunggut Desert

Previous studies documented that most desert plants can be colonized by arbuscular mycorrhizal （AM） fungi, however, little is known about how the dynamics of AM fungi are related to ephemerals in desert ecosystems. The dynamics of AM fungi with desert ephemerals were examined to determine the effects of host plant life stages on the development of AM fungi. Mean colonization of ephemeral annual plants was 45% lower than that of ephemeral perennial plants. The colonizations were much higher in the early part of the growing season than in later parts, peaking at flowering times. The phenology of AM fungi in root systems varied among different ephem- erals. The density of AM fungal spores increased with the development of ephemeral annual plants, reached its maximum at flowering times, and then plateaued about 20 days after the aboveground senescence. A significant positive correlation was found between AM fungi spore density and biomass of ephemeral annual plants. The life cycles of AM fungi associated with desert ephemerals were very shod, being about 60-70 days. Soil temperature and water content had no direct influence on the development of AM fungal spores. We concluded that the development of AM fungi was in response to desert ephemeral phenology and life history strategy.

4种宿主植物对根内球囊霉和摩西球囊霉的扩繁效果及菌根接种效应

【目的】拓宽丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌扩繁的宿主植物范围,推进AM真菌在退化草地生态修复中的应用进程。【方法】以阿坝垂穗披碱草(Elymus nutans cv.Aba)、川草2号老芒麦(Elymus sibiricus cv.Chuancao No 2)、北林201紫花苜蓿(Medicago sativa cv.Beilin201)和白三叶草(Trifolium repens)为宿主植物,对根内球囊霉(Glomus intraradices,GI)和摩西球囊霉(Glomus moss-eae,GM)进行了扩繁,并测定了4种宿主的菌根接种效应。【结果】4种宿主植物均能与GI和GM识别共生形成菌根,菌根侵染率均为:白三叶草>北林201紫花苜蓿>阿坝垂穗披碱草>川草2号老芒麦;栽培两个月后,用白三叶扩繁的GI组和GM组的孢子密度均最高。接种GI和GM后,4种宿主植物的株高、生物量和叶绿素含量均不同程度增加。【结论】多年生禾本科牧草和豆科牧草均可作为扩繁根内球囊霉和摩西球囊霉的宿主植物,以白三叶草为宿主时扩繁效果最佳。

作物病害智能诊断与处方推荐技术研究进展

由“植物诊所”形成的电子病历为作物病害处方推荐提供了新的思路。如何高效地挖掘电子病历数据并辅助作物病害处方推荐,目前还是亟待解决的研究热点问题。在总结和整理现有国内外研究文献的基础上,对基于显微图像的作物病害病菌孢子识别、基于光谱的作物病害诊断、基于电子病历的作物病害处方推荐等作物病害诊断与处方推荐关键技术进行了系统分析与讨论。综述结果表明,围绕作物病害病菌侵染过程,以智能化处方推荐需求为导向,开展基于电子病历数据挖掘的作物病害处方推荐研究,将成为一个研究重点。针对作物病害处方推荐过程中,存在由于作物病害致病机理复杂、作物品种及病害种类多、病害病症动态变化且特征多等特点和难点,研究基于电子病历数据挖掘的作物病害致病机理解析、诊断推理、智能化处方推荐及其应用策略,将是研究的重大方向;探索基于知识图谱分析、大数据挖掘和机器学习算法推理等关键技术的作物病害电子病历数据挖掘分析研究,从区域宏观视角可视化解析作物病害致病机理及其与特征间的关联关系,面向实际应用场景实现基于诊断推理的单一作物病害处方推荐、基于语义匹配的多种作物多种病害处方推荐,具有更大的实际意义。

川芎萃取物对植物病原真菌的抑制作用

为了研究川芎萃取物对植物病原真菌的抑制作用,以石油醚、乙酸乙酯和正丁醇为萃取溶剂,依次对川芎80%乙醇提取物的水溶液进行萃取,采用菌丝生长速率法测定各萃取物(含萃余物)对白菜黑斑病菌、番茄早疫病菌和稻瘟病菌的抑制作用,从中选取抑菌效果最好的萃取物进行菌丝生长和孢子萌发毒力测定,并进行盆栽防病试验.结果表明,川芎石油醚萃取物抑制菌丝生长作用最强,其浓度为10 mg/mL时,对白菜黑斑病菌、番茄早疫病菌和稻瘟病病菌的菌丝生长抑制率分别为63.46%、75.25%和68.19%;川芎石油醚萃取物对白菜黑斑病菌菌丝生长和孢子萌发的半抑制浓度(IC50)分别为3.57 mg/mL和10.25 mg/mL;在抑制菌丝生长的IC50浓度下,川芎石油醚萃取物对白菜黑斑病的盆栽防治效果可达51.7%.

猴腿蹄盖蕨孢子萌发和成苗影响因素初探

为了提高猴腿蹄盖蕨孢子人工培养成苗效率,以猴腿蹄盖蕨孢子为外植体,通过在组织培养中加入不同种类激素和NaH2PO4及活性炭,探讨了猴腿蹄盖蕨孢子萌发和成苗影响因素。结果表明:20mg/LGA3处理成熟孢子5min,孢子萌发速度加快;NAA、2,4-D、BA、KT四种激素中KT促进孢子萌发效果最好,BA和NAA次之。1/2MS,MS两种培养基中,1/2MS培养基孢子萌发速度快于MS培养基;NaH2PO4浓度以200￣300mg/L可促进幼苗迅速生长,形成大量丛生苗;培养基中添加2%活性炭有利于小苗的生长。

大同盆地全新世以来孢粉特征和环境演变

通过对大同盆地东水头剖面孢粉植物群分析研究,揭示了全新世气候环境的演变特征。结果表明:全新世以来草本植物始终占据优势地位,落叶阔叶植物和针叶植物虽然有时在木本植物中出现高峰,但仍然未形成稳定的森林景观。该区植被类型是以疏林草原和草原植被为主,气候温暖偏干。全新世大暖期在8.5～4kaB.P.间,气候不稳定,气候波动明显,与黄土高原地区具有良好的可比性。

广东省三种植物群落土壤AMF孢子比较

应用样方法,以三叶草(Trifolium repens)作盆栽扩繁,利用湿筛倾析法和蔗糖离心法分离土壤孢子,研究了广东省常绿阔叶林、人工林(台湾相思林、湿地松林、刚果按林)和木薯地等3种植物群落11个土样的丛枝菌根菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)孢子组成及分布状况。根据孢子形状、颜色、大小、孢壁饰纹及连孢菌丝等形态,将所分离的孢子划分为20个形态型(morphotypes),分属于3科5属。其中球囊霉属(Glomus)有10种形态型,无梗囊霉属(Acaulospora)5种,巨孢囊霉属(Gigaspora)和盾巨孢囊霉属(Scutellospora)各2种,内养囊霉属(Entrophospora)1种。在20个形态型中,以球囊霉属最丰富,分布最广。其中4种类型Glomusdolichosporum(Type I)、Glomus eburneum(Type J)、Glomus versiforme(Type M)和Acaulospora scrobiculata(Type D)在常绿阔叶林、人工林和木薯地中均有出现,其余类型仅见个别土样。

国家自然科学基金孢子植物经典分类项目资助概况和研究进展

基于对国家自然科学基金委员会植物学科近五年来资助的孢子植物经典分类项目的结题报告、年度进展报告及申请书的整体分析,本文简单介绍了“经典分类倾斜项目”的资助情况和取得的主要研究成果和进展。

孢子花粉与植物大化石:地质记录的差异及其古植物学意义

分散孢粉与植物大化石地质记录的不一致是常见现象,基本上是受孢粉的高产量及其外壁的较强抗腐蚀性,以及沉积环境的影响所致。主要根据我国古、中生代孢粉及植物化石资料,举例说明其地质记录的差异和其导致的不同解析和结论,及其古植物学意义。涉及的问题包括:1.新疆北部石炭二叠纪和塔里木盆地二叠纪的植物区系性质,2.我国古、中生代的主要成煤植物,3.古植代/中植代界线和植物在二叠纪末有无群体灭绝,4.某些植物类群的最早化石记录或起源,5.某些地层的地质时代问题。本文对此等问题提出的与古植物学家不甚一致的结论,如塔里木自早二叠世已属亚安加拉区,我国古、中生代主要成煤植物是真蕨类尤其是树蕨,而非鳞木类、科达类,或中生代裸子植物;如果将盾籽类作为中植代植物,则古植代/中植代界线在亚安加拉区要下降到Bashkirian之内或Bashkirian Moscovian之交,等等,是否正确,有待检验。

生态环境因子对AM真菌孢子形成与分布的作用机制

在自然土壤生态系统中,丛枝菌根(AM)真菌孢子的数量与菌根共生体的形成和分布具有密切的相关性,关注AM真菌孢子的形成与分布机制对于揭示菌根共生体的生态学功能具有重要意义。其中,探究外界环境因子对孢子分布的影响已经成为当前菌根生态学研究的热点问题之一。研究表明,影响孢子形成和分布的因素主要包括气候因子、土壤理化因子、草食动物、宿主植物种类以及耕作制度等。气候因子和季节动态是决定AM真菌孢子形成和分布的主要因子,它通过对AM真菌的直接作用,或者是通过对宿主植物的间接作用影响AM真菌的侵染、产孢和分布;土壤是孢子的天然培养基,土壤理化性状影响孢子分布的要素主要有土壤类型、pH值、土壤湿度、通透性、营养元素含量以及土壤微生物等;宿主植物类型、草食动物和农业耕作措施通过对菌丝体的作用影响AM真菌孢子的群落动态。基于此,本研究围绕以上生态环境因子及其相互协同作用对AM真菌孢子形成和分布的作用机制进行了论述,并就未来AM真菌孢子的群落动态研究进行了展望。

红树植物提取物对3种植物病原真菌孢子的抑制活性

用孢子萌发法测定了16种红树植物甲醇提取物对甘蔗凤梨病菌、西瓜枯萎病菌和柑橘疮痂病菌孢子萌发的抑制活性。结果表明,苦郎树和苦槛蓝对3种病菌孢子的萌发有明显的抑制作用,提取物浓度为10 g/L时,抑制率达77.29%以上。桐花树、海漆、榄李和银叶树对甘蔗凤梨病菌孢子萌发有明显的抑制作用,但对其余2种病菌孢子的抑制活性低。其余植物提取物对3种病菌孢子的抑制活性低。榄李和桐花树对甘蔗凤梨病菌孢子的毒力高,EC50分别为0.3852 g/L和0.5714 g/L。

嘧菌酯及SHAM对4种植物病原真菌的活性和作用方式研究

【目的】明确嘧菌酯对4种病原真菌的活性及旁路氧化酶抑制剂水杨肟酸(SHAM)的协同增效作用,探讨嘧菌酯抑制菌丝呼吸的作用机理及旁路氧化的作用。【方法】测定嘧菌酯单独使用或和SHAM协同使用对病原真菌菌丝生长和孢子萌发的抑制及对其它生物学性状的影响。利用氧电极溶氧仪测定嘧菌酯及SHAM对4种病原真菌菌丝呼吸耗氧的影响。【结果】嘧菌酯对辣椒炭疽病菌(辣椒炭疽)、黄瓜灰霉病菌、水稻纹枯病菌、稻瘟病菌的菌丝生长,对辣椒炭疽病菌、黄瓜灰霉病菌和稻瘟病菌的孢子萌发、孢子产生,对水稻纹枯病菌的菌核生成有抑制作用以及对辣椒炭疽病菌和稻瘟病菌的黑色素形成稍有延缓作用。SHAM对嘧菌酯毒力有显著的增效作用。菌丝耗氧率测定表明嘧菌酯在作用的初始阶段对4种病原真菌的菌丝呼吸均有抑制,抑制作用随药剂浓度提高而增强。随处理时间延长,菌丝恢复呼吸且呼吸作用的恢复不受SHAM抑制。【结论】延长处理时间情况下嘧菌酯丧失对菌丝呼吸耗氧的抑制作用,不是旁路氧化作用引起的,而是存在其它机制。

桫椤濒危原因的探讨

本文观察了西双版纳生境下桫椤(Alsophila spinulosa (Hook.) Tryon)生物学特性。桫椤濒危的可能原因是:1.桫椤孢子寿命短,难萌发。2.孢子—原叶体—孢子体的生活周期长,并且在丝状体、原叶体和幼孢子体阶段,无特殊结构去抵抗和忍耐一切不利环境因子的影响。3.孢子萌发、形成配子和胚胎建成等过程对生境条件的要求严格,因此桫椤的分布受到很大的限制。在现代气候条件下,桫椤只能在温暖、湿润的热带、亚热带林地生存下来。一旦桫椤生栖的森林遭到破坏,桫椤随之死亡。4.桫椤是木本植物,生殖周期很长,不利于生存发展。5.桫椤根很不发达,树干内部的输导系统也较原始,只能适应空气和土壤湿润的生境。6.桫椤被人为的掠夺式的砍伐。针对以上情况,提出了保护这一种质资源的措施。

两种有毒植物提取物的抑菌活性研究

利用延胡索和白头翁两种有毒植物的氯仿提取物对7种病原真菌进行了离体抑菌活性的测定。试验结果表明:两种提取物对玉米纹枯病和红景天立枯病菌及玉米弯孢叶斑病菌的抑制效果较好,对菌丝生长抑制作用的EC50值在43.98～63.95mg/L和48.54～61.26mg/L之间;在孢子萌发试验中,延胡索氯仿提取物对所供试的病原真菌的孢子萌发抑制率均高于白头翁氯仿提取物,且对所供试病原菌的抑制效果均在60%以上。

5种链格孢属植物病原真菌对10种杀菌剂的敏感性比较

离体条件下测定并比较了10种杀菌剂对番茄早疫病菌、苹果斑点落叶病菌、梨黑斑病菌、烟草赤星病菌和甘蓝黑斑病菌等5种链格孢属植物病原真菌的抗菌活性。结果表明，不同种的链格孢属病菌对同一药荆的敏感性相近；咪鲜胺、啶菌恶唑、苯醚甲环唑、异菌脲、腐霉利等5种杀菌剂对供试病菌菌丝生长的抑制活性最好，其EC50在0．01～1．28μg／mL之间；百菌清对病菌分生孢子萌发的抑制活性最高，其次是醚菌酯和嘧菌酯。

外施激素对丛枝菌根真菌侵染、产孢和功能的影响

于温室盆栽条件下初步试验了根外施用吲哚丁酸(IBA,200mg/L)、6苄基腺嘌呤(6-BA、400mg/L)、脱落酸(ABA,10mg/L)或赤霉素(GA,40mg/L)处理对丛枝菌根(AM)真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae)侵染番茄(Lycopersicon esculentum)根系、产孢和吸收养分(功能)的影响。结果表明,IBA处理显著增加了菌根总侵染率和孢子数量,而6-BA,GA,或ABA则降低了总侵染率、减少孢子数量。与对照相比,接种G.mosseae显著提高了番茄地上部、下部鲜重和植株高度;供试4种植物生长促进物质不同程度的增加了番茄地上部、地下部鲜重和植株高度,其中以IBA处理效果最为好,其次为GA和6-BA,ABA则最差。IBA或ABA处理显著增加了菌根化番茄植株体内P、K和N含量,而GA或6-BA只提高了N含量。