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特异性适应稻作系统的稗草种群生活史特性

应用生态学报 2020年第9期31卷 3067-3074页

作者：廖平强 Aatiqa Masoom 毛海燕方贤杨霍中洋陈国奇江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/扬州大学农学院(水稻产业工程技术研究院) 江苏扬州225009 扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009 精耕农机专业合作社安徽芜湖241319

长期进行除草剂药效试验可能会导致田间杂草种群发生适应性进化。本研究在安徽南陵县除草剂药效试验专用稻田中采集了1个稗草种群A,并以从常规稻田采集的3个稗草种群为对照,开展同质园栽培试验。结果表明:与3个对照种群相比,A种群稗草... 详细信息

长期进行除草剂药效试验可能会导致田间杂草种群发生适应性进化。本研究在安徽南陵县除草剂药效试验专用稻田中采集了1个稗草种群A,并以从常规稻田采集的3个稗草种群为对照,开展同质园栽培试验。结果表明:与3个对照种群相比,A种群稗草植株的单株种子产量显著减少,种子千粒重显著增加,幼苗生长速率显著加快,结实分蘖数显著增多,生育期显著缩短;A种群稗草成株的株高、生物量及对除草剂五氟磺草胺的敏感性均显著降低。A种群稗草幼苗3~4叶期时经五氟磺草胺推荐剂量2倍量(有效成分60 g·hm^(-2))处理后,其株高、生物量及成熟种子产量(平均每株1066粒)显著降低,而抽穗期、结实分蘖数、单个总状花序的种子数及种子千粒重无显著差异。因此,种子较重、生活史周期短、植株矮小、结实分蘖多及对除草剂五氟磺草胺具有抗药性,使得A种群稗草对稻作系统具有特异适应性,应防止此类种群扩散至常规稻田。

关键词：稻田杂草同质园试验生活史特性除草剂抗性

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产地与种源对玛咖化学质量的影响

浙江大学学报（农业与生命科学版） 2016年第6期42卷 731-738页

作者：周文彬成哲弘赵云鹏傅承新浙江大学生命科学学院濒危野生动植物保护生物学教育部重点实验室杭州310058

利用多种源同地栽培的同质园试验和同一种源异地栽培的迁地试验,分析不同类别玛咖(Lepidium meyenii Walp.)的17种氨基酸、8种矿质元素、总生物碱、6种玛咖酰胺等含量的差异及化学分化式样,为玛咖质量控制和标准化栽培提供参考。对玛咖... 详细信息

利用多种源同地栽培的同质园试验和同一种源异地栽培的迁地试验,分析不同类别玛咖(Lepidium meyenii Walp.)的17种氨基酸、8种矿质元素、总生物碱、6种玛咖酰胺等含量的差异及化学分化式样,为玛咖质量控制和标准化栽培提供参考。对玛咖化学成分含量比较表明:同质园试验的4个种源之间的差异小于迁地试验2个产地之间的差异,前者在5个指标成分含量上具显著差异,而后者达11个;种源和产地影响的具体化学成分不尽相同,其中最突出的是同质园试验不同种源之间在分析的8种矿质元素上均无显著差异,而迁地试验玛咖有5种矿质元素含量及总含量差异显著;四川红原栽培的6号种源(H_6)的总生物碱含量显著高于阿坝(A_6);不同种源和产地对供试材料的玛咖酰胺含量均无显著影响。主成分分析、分级聚类分析和相似度系数(夹角余弦值)比较均表明:相同种源迁地试验的2类玛咖在总体化学相似性上呈现显著的差异和分化,其差异/分化程度显著大于供试的4个不同种源之间的差异/分化程度。供试玛咖的化学质量主要受产地环境的影响,特别是不同产地的土壤条件直接影响玛咖块根的矿质元素含量;而现有不同种源的影响较小。因此,在玛咖规范化生产中,应更注重产地的选择和环境条件的控制,同时,应进一步分析不同种源之间的遗传分化及其与化学相似性的相关性,以更好地解析遗传/种源效应。

关键词：玛咖质量评价化学相似性同质园试验迁地试验

不同树种对土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳的影响

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福建师范大学学报（自然科学版） 2018年第6期34卷 86-93页

作者：郑宪志张星星林伟盛刘小飞楚海燕李若南杨智杰福建师范大学地理科学学院福建福州350117 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福建福州350007 福建三明森林生态系统与全球变化研究站福建三明365000

在福建省三明市格氏栲自然保护区设计一个4个树种的同质园(common garden)试验,研究不同树种下土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳差异,结果表明,火力楠土壤可溶性有机碳显著大于米槠(P<0. 001),米槠土壤可溶性有机碳显著大于马尾松和杉... 详细信息

在福建省三明市格氏栲自然保护区设计一个4个树种的同质园(common garden)试验,研究不同树种下土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳差异,结果表明,火力楠土壤可溶性有机碳显著大于米槠(P<0. 001),米槠土壤可溶性有机碳显著大于马尾松和杉木(P <0. 01);火力楠土壤微生物生物量碳显著高于马尾松和米槠(P <0. 001),马尾松和米槠土壤微生物生物量碳显著高于杉木(P <0. 001).阔叶林土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳质量分数均高于针叶林.因为造林年限较短,土壤有机碳和可溶性有机碳质量分数相对较低.不同树种通过植物叶片、凋落物和根系影响土壤可溶性有机碳;不同树种通过影响土壤可溶性有机碳,间接影响土壤微生物生物量碳.研究表明,在中国中亚热带地区营造火力楠等阔叶林能够改善土壤固碳水平.

关键词：树种可溶性有机碳微生物生物量碳同质园试验土壤固碳

中亚热带不同树种造林对土壤有机碳和养分含量的影响

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中亚热带不同树种造林对土壤有机碳和养分含量的影响

作者：郑宪志福建师范大学

学位级别：硕士

本研究基于福建三明格氏栲自然保护区森林生态系统与全球变化研究站所建立的同质园野外试验平台,并于5年后,分别选取米槠、火力楠、马尾松和杉木4种不同树种,进行关于树种对土壤有机碳及其养分有效性的影响。研究结果表明:(1)造林对土... 详细信息

本研究基于福建三明格氏栲自然保护区森林生态系统与全球变化研究站所建立的同质园野外试验平台,并于5年后,分别选取米槠、火力楠、马尾松和杉木4种不同树种,进行关于树种对土壤有机碳及其养分有效性的影响。研究结果表明:(1)造林对土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)和总磷(TP)无显著影响(P>0.05),造林5年后,4种树种土壤SOC、TN和TP亦无显著的差异(P>0.05)。原因可能是造林年限较短,细根储量和凋落物现存量较低,而树种对土壤过程的影响需要在土壤有机质的时间尺度上进行研究。(2)造林5年,火力楠、米槠、马尾松和杉木土壤速效磷(Available P)分别下降41.97%、63.53%、47.17%和50.16%,4种树种速效磷含量在造林后均极显著下降;火力楠、米槠、马尾松和杉木土壤钾离子(K+)含量分别下降10.18%、27.17%、17.76%和30.72%,米槠土壤K+含量显著下降(P<0.05),杉木土壤K+含量达到极显著下降(P<0.001);火力楠、马尾松钙离子(Ca2+)含量分别增加24.40%和1.32%;米槠和杉木土壤Ca2+含量分别下降50.39%和67.57%,米槠土壤Ca2+含量显著下降(P<0.05),杉木土壤Ca2+含量达到极显著下降(P<0.01);火力楠、马尾松、米槠和杉木镁离子(Mg2+)含量分别下降33.42%、56.01%、49.61%和80.97%,火力楠土壤Mg2+含量显著下降(P<0.05),马尾松土壤Mg2+含量达到极显著下降(P<0.01);米槠和杉木土壤Mg2+含量达到极显著下降(P<0.001)。说明造林对速效性养分元素的影响较大,树木生长量和淋溶作用是造成此类养分元素降低的主要原因。此外,四种树种阳离子交换量(CEC)含量均显著下降(P<0.05)。以上结果说明在短期造林过程中,不利于土壤N、P、K等养分元素的累积。林地的有效氮、速效P和速效K含量低,可能是林木生长的限制因子。在幼林阶段,施以适量的氮肥、磷肥和钾肥可增加林地的速效P和速效K含量,有利于促进林木生长。(3)造林5年后,火力楠土壤可溶性有机碳(DOC)最高,米槠次之,马尾松和杉木最低(P<0.01)。阔叶树种显著高于针叶树种。火力楠土壤可溶性有机氮(DON)显著高于其余3种树种(P<0.01)。凋落物的淋滤和土壤微生物活动是可能造成土壤DOC和DON差异的主要原因。说明火力楠最有利于土壤DOC、DON的固持。(4)在微生物特性方面,土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、微生物量磷(MBP)含量均表现为火力楠最高,杉木最低。土壤微生物量很大程度上取决于土壤DOC含量。杉木的各类微生物群磷脂脂肪酸(PLFA)含量均是最低的,其原因可能在于凋落物数量较少且分解速度较慢,释放到土壤中的养分较少。4种树种土壤微生物群落结构之间均无显著的差异,说明这4种树种土壤碳结构没显著差异。表明在造林过程中,不同树种对SOC的影响,主要体现在量的方面,且总体上是火力楠有利土壤活性炭的固存,杉木不利于土壤活性炭的固存。(5)火力楠、米槠和杉木土壤β-葡萄糖苷酶(βG)活性显著高于马尾松(P<0.05);米槠和火力楠土壤纤维素水解酶(CBH)活性显著高于马尾松和杉木(P<0.05);米槠土壤β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性显著高于马尾松和杉木(P<0.05);火力楠、马尾松以及米槠土壤酸性磷酸酶(AP)活性显著高于杉木(P<0.05)。总体而言,阔叶树种土壤酶活性更高,土壤群落新陈代谢和养分需求更旺盛,表明阔叶树种更有利于土壤C、N、P的转化。

关键词：土壤有机碳土壤养分同质园试验造林树种

玄参特征性次生代谢物变异与环境及遗传关系的研究

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玄参特征性次生代谢物变异与环境及遗传关系的研究

作者：陈露茜浙江大学

学位级别：硕士

玄参(Scrophulariae Radix)是传统药材“浙八味”之一,为玄参科植物玄参(Scrophularia ningpoensis)的块根,其主要活性成分是环烯醚萜苷类(如哈巴俄苷)和苯丙素苷类(如毛蕊花糖苷和安格洛苷C)等化合物。我们的前期研究揭示了哈巴俄苷含... 详细信息

玄参(Scrophulariae Radix)是传统药材“浙八味”之一,为玄参科植物玄参(Scrophularia ningpoensis)的块根,其主要活性成分是环烯醚萜苷类(如哈巴俄苷)和苯丙素苷类(如毛蕊花糖苷和安格洛苷C)等化合物。我们的前期研究揭示了哈巴俄苷含量与环境温度显著正相关。本研究通过玄参次生代谢物含量的个体发育动态分析,验证玄参哈巴俄苷含量与环境温度的正相关性;并通过温度控制试验进一步证实哈巴俄苷的高温响应特性,揭示其响应特征,探讨栽培群体及其起源的野生群体的热响应机制的异同,以及导致差异的可能进化过程;通过同质园试验分析哈巴俄苷等次生代谢物在群体间的遗传变异,并挖掘和评价了优质种源及其优良性状,为玄参的新品种选育和品种改良提供了基础。主要研究结果如下：1)利用HPLC分析研究玄参4种次生代谢物含量的物候变化,发现玄参根、茎、叶、花果各个器官中均含有这4种成分,其中哈巴俄营(0.3～16.0mg/g)毛蕊花糖苷(1～25mg/g)的含量最高,安格洛苷C其次(0.2～7mg/g),而肉桂酸含量较低(0～1.2mg/g)。这些成分的合成积累动态与物候期密切相关,并在不同器官间存在差异。成分含量和生物量之间的相关性分析结果表明玄参次生代谢物的积累与其营养生长和繁殖呈显著负相关,目.不同部位活性成分的变动具有一定相关性。玄参植株尤其是地上部分的哈巴俄苷含量与环境温度显著正相关,表明其可能具有高温响应功能;2种苯丙素苷类成分很可能与开花盛期维持植株整体性化学防御水平有关。2)通过对玄参栽培群体及其可能起源的野生群体的温度控制试验,发现环境温度升高5℃(30℃vs.35℃)没有造成显著的高温胁迫或损伤,对生物量的积累也没有显著影响,但相关抗氧化酶及渗透调节物质脯氨酸发牛了生理响应在玄参栽培群体中,哈巴俄苷也是高温响应的生理变化之一,而且其仅在高温下开花时发挥作用：野生群体的高温响应生理变化可能以自由基清除酶体系为主。认为哈巴俄苷的高温响应可能是玄参栽培驯化过程中,适应温度强度和变化幅度、频度更大的栽培环境的一种生理变化。叶片是哈巴俄苷的主要热响应器官,而根部可能是其贮藏器官。花期是植物对环境高温较敏感的时期,也是植株自我保护的关键阶段。3)进一步通过同质园试验,在浙江磐安立地条件下分析不同种质玄参群体(8个栽培群体、5个野生群体)药用部位根中哈巴俄苷等次生代谢物的含量。发现不同群体间化学成分的变异与遗传种质有关。野生群体的4种次生代谢物含量总体高于栽培群体,其中栽培群体中湖南龙山(HNL)和重庆金山镇(CQJ)群体的含量相对较高,野生浙江磐安(WPA)群体在所有群体中的含量最高。通过比较13个种质玄参群体的株高、茎基径、块根数量和大小及生物量等特点,综合考虑各个群体的生长特征及活性成分含量的分析结果,认为栽培种质中湖南龙山(HNL)和重庆金山镇(CQJ)种质群体优于其它种质,且湖南(HNL种质的生长性状稳定性较好,可作为选育的重点对象;野生种质中认为浙江磐安(WPA)、江西冷水(WJX)和湖南平江(WHN)的种质较好,可以利用这些种质进行杂交选育。4)3年的同质园试验揭示同一种质群体的生长指标和化学成分含量在不同年限间有差异,认为和磐安当地的气候因子相关;各个种质的3年变化也不一致,表明了遗传因素对生长和化学组成有显著影响,其中湖南龙山栽培种质(HNL)变化最小,表明该种质对环境具有较强的适应力,遗传一致性较高,在育种中认为应该作为不同的种质来保存和使用。

关键词：玄参次生代谢物多样性哈巴俄苷高温响应种质遗传多样性同质园试验

七种外来入侵植物及本地近缘植物叶功能性状的比较研究

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七种外来入侵植物及本地近缘植物叶功能性状的比较研究

作者：许培瑜沈阳农业大学

学位级别：硕士

全球化过程不断加剧外来入侵物种的传播和扩散,给人类社会、经济和环境带来了巨大的挑战。探究外来入侵植物和本地植物功能性状的差异,尤其是与生长繁殖相关的叶片功能性状的差异,对了解外来植物入侵机制具有重要意义。以往的研究很多... 详细信息

全球化过程不断加剧外来入侵物种的传播和扩散,给人类社会、经济和环境带来了巨大的挑战。探究外来入侵植物和本地植物功能性状的差异,尤其是与生长繁殖相关的叶片功能性状的差异,对了解外来植物入侵机制具有重要意义。以往的研究很多是在野外不同生境下比较入侵种和本地种功能性状的差异,由于环境因素的干扰导致性状间的差异不能很好地解释入侵性,而且还很少考虑亲缘关系的影响。本文采用近缘种成对比较的方法,通过同质园栽培试验,研究7种外来入侵植物和与之共生的7种本地同属植物比叶面积、叶片氮含量、叶片钾含量、叶片磷含量,叶片灰分含量、叶片碳含量,叶片碳氮比、叶片氮磷比、叶片建成成本、叶片去灰分热值、光饱和光合速率、暗呼吸速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO浓度、光合能量利用效率、光和氮利用效率、光合钾利用效率、光合磷利用效率以及叶片构建消耗补偿时间等20个性状的差异,探讨叶片功能性状与外来入侵植物入侵性的关系。主要结果表明:1)7种外来入侵植物与共生本地植物比叶面积总体上差异不显著,种间差异在各物种对间的表现不一致。入侵种杂配藜比叶面积显著高于其共生本地同属植物,而入侵种洋野黍、大狼杷草和刺萼龙葵显著低于它们的共生本地植物,苍耳属、草木犀属和蔊菜属入侵种与本地种差异均不显著。2)7对外来入侵植物和本地植物叶片碳、氮、磷、钾、灰分含量及元素化学计量比总体上差异都不显著,各性状种间差异在各物种对间的表现都不一致。如入侵种白花草木犀和杂配藜叶片氮含量显著高于共生本地植物,而入侵种洋野黍、瘤突苍耳和大狼杷草显著低于共生本地植物;白花草木犀叶片磷含量显著高于共生本地植物,而瘤突苍耳、大狼杷草和杂配藜显著低于共生本地植物。3)7对外来入侵植物和本地植物叶片建成成本和去灰分热值总体上差异也不显著,各性状种间差异在各物种对间的表现也不一致。如入侵种杂配藜叶片建成成本显著高于共生本地植物,而洋野黍显著低于共生本地植物;入侵种大狼杷草去灰分热值显著低于共生本地植物金盏银盘,其它物种对入侵种和本地种差异不显著。4)7对外来入侵植物和本地植物光合性状总体上差异不显著,光饱和光合速率和暗呼吸速率在7对入侵种和本地种之间的差异均不显著。然而,气孔导度、蒸腾速率和胞间二氧化碳浓度的种间差异在各物种对间的表现不一致,如入侵种大狼杷草胞间二氧化碳浓度显著高于共生本地植物,而瘤突苍耳显著低于共生本地植物。5)7对外来入侵植物和本地植物叶片光合资源利用效率和建成成本偿还时间总体上差异均也不显著。除偿还时间外,其他性状种间差异在各物种对间的表现都不一致,如入侵种洋野黍和瘤突苍耳光合氮利用效率显著高于本地植物,而杂配藜光合氮利用效率显著低于本地植物;入侵种杂配藜光合能量利用效率显著低于本地植物,而其它物种对入侵种与本地种差异都不显著。6)综上,比较的7对物种中,总体上入侵植物和共生本地植物各性状差异均不显著,大部分性状的种间差异在各物种对间的表现都不一致。这些结果表明,外来入侵植物与共生本地植物功能性状的差异因比较的物种和性状不同而不同,即存在物种、性状特异性。通过外来入侵植物与本地植物性状的比较来探究外来植物的入侵性需要考虑物种自身特性的影响,如比较物种的优势度、入侵种的入侵时间、入侵群落物种的多样性等,这些都可能影响入侵种和本地种的性状差异。

关键词：入侵植物本地植物叶功能性状配对比较同质园试验