紫茎泽兰不同入侵历史种群耐受镉与模拟取食胁迫的机制

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紫茎泽兰(Ageratina adenophora(Spreng.))在中国被列为最具有威胁性杂草之一,自从19世纪40年代从中缅边境入侵至中国以来,已经具有将近80年的入侵历史。此外,研究发现紫茎泽兰不仅对植食者具有很强的抗虫性而且对重金属具有耐受性。本研究选取云贵川三省的不同入侵历史紫茎泽兰为研究对象,通过从外部加入重金属镉(Cd),初步探究紫茎泽兰耐受镉的能力。这其中包括种子萌发、幼苗生长、生长性状、抗氧化酶和生物量等生理和表观指标。其次通过镉和模拟取食处理,进一步揭示入侵植物在生物和非生物胁迫之间的耐受机制,以期为外来杂草入侵机理和控制策略的研究提供借鉴作用。本文的重要研究成果如下所示:(1)紫茎泽兰在种子萌发和幼苗生长时期对镉具有很强的耐受性。从发芽率、发芽势、发芽指数和发芽率指数中发现,镉对紫茎泽兰种子根长有显著性影响,种子的发芽率、发芽指数和发芽率指数在不同入侵历史种群之间具有显著性差异。其次,1990-2019s的发芽能力要显著强于1940-1970s和1970-1990s。但是不同入侵历史种群的根长没有显著性差异。(2)在水培条件下,镉能够显著影响不同入侵历史紫茎泽兰的生长性状、抗氧化酶和生物量积累。不断增加镉浓度的同时植物的叶片数,茎粗和叶绿素显著降低。1990-2019s或1970-1990s的株高要显著大于1940-1970s。镉能够显著增加抗氧化酶的含量。对于过氧化氢酶(CAT)和多酚氧化酶(PPO)来说,低浓度镉具有促进作用,高浓度镉具有抑制作用,而过氧化物酶(POD)相反。镉能够显著抑制生物量的积累,并且在不断增加镉浓度的同时这种抑制强度逐渐增大。不同入侵历史种群之间的生物量没有显著差异。(3)镉和模拟取食能够显著影响植物的生长性状和生物量。镉对植物株高、茎粗和叶片数含量都有显著性影响,株高、叶绿素和茎粗受到不同入侵历史和模拟取食交互作用影响。不同模拟取食对不同入侵历史紫茎泽兰的生物量有显著影响。模拟取食为50%(D2)处理下,添加镉能够增加紫茎泽兰的茎粗。在模拟取食50%处理下,1990-2019s的生物量和生长性状的减小量要显著小于1940-1970s和1970-1990s,1940-1970s和1970-1990s的耐受性要大于1990-2019s。以上结果通过添加外源重金属镉比较不同入侵历史紫茎泽兰种群对镉耐受能力的差异、通过镉和模拟取食胁迫比较不同入侵历史紫茎泽兰种群的耐受机制。研究结果表明镉对紫茎泽兰的影响具有显著性差异,在种子发芽阶段入侵历史更短的紫茎泽兰对镉的耐受性更好。入侵历史长的紫茎泽兰在模拟取食胁迫下表现更好。这说明在研究外来杂草入侵机理和控制策略时,评估入侵历史的效应必不可少。
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