中国科学院昆明植物研究所
location
当前位置:首页 > 生地实验室 > 植物保育与驯化生物学研究组 > 研究成果
left
植物保育与驯化生物学研究组
研究成果

入侵植物肿柄菊的研究

文章来源:杨静  |  发布时间:2011-12-05  |  作者:杨静  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 
ru肿柄菊(Tithonia diversifolia(Hemsl.) A.Gray)是菊科肿柄菊属植物,原产墨西哥及中美洲地区,现已经广泛分布于亚洲、非洲和太平洋的热带和亚热带地区。目前在东南亚、南非与太平洋一些地区成为入侵草地、河岸、路边的杂草。在我国,肿柄菊在云南、广东、广西、福建、海南、香港及台湾等地区都有大量分布,同时向高纬度和高海拔地区迈进,表现出极强的入侵性,给当地的生物多样性和农林业生产造成不良影响。
研究组自2000年以来关注肿柄菊的入侵状况,并进行了多项调查研究。
王四海硕士的研究结果显示:
肿柄菊分布现状:肿柄菊已在云南9个地州的53个县广为分布,分布面积估计达184,212 km2。肿柄菊有多样化的生境,在大小河流两侧、公路旁、荒野山坡、村寨附近、农田周围、丢荒地、向阳林窗等地常见。水平分布集中在北纬24°10′以南的热带、南亚热带和中亚热带地区,分布地区的最冷月平均气温>8.4 ℃,年平均气温>16.0℃,分布区年降雨量在800mm以上;在水平分布区内,肿柄菊分布的海拔变幅为100~2000m,而在海拔1600m以下的地区较为集中,在山间的大小坝子中最为普遍。

肿柄菊个体发育特征:文献记载的肿柄菊为一年生草本植物,而根据调查显示,在云南逃逸生长的肿柄菊已成为多年生的灌木或亚灌木性状,基部多分枝形成群丛状,每丛分枝数随植株生长年限而增加,每群丛分枝多达上百枝;主干枝粗度一般2~5cm,最粗可达10cm;每丛冠幅2~6m,植物体的一般高度2~5m,最高可达6m以上。肿柄菊开花结实期随分布区内海拔的增加及纬度的北移而略有推迟,但多数在l0月份植株就开始献蕾,11月下旬至l2月上旬进入盛花期,从l2月下旬开始可见部分果实成熟,次年的2月份植物开花结束。结实后植株的花梗及其枝条顶部逐渐干枯死亡,在春季温度回升时下部茎枝的节处开始萌芽,在高温高湿的5~10月份为生长旺期。调查资料分析表明,在云南分布区内肿柄菊约有8个月营养生长期,生殖生长期约4个月。

肿柄菊的繁殖特征:肿柄菊群落内平均每1m2可产生瘦果8~16万枚,70%以上的瘦果都含有饱满的种子,种胚发育好。种子很小,千粒重仅为4.6~6.5g。种子具有柔毛和冠毛,成熟种子在风力摇曳下从果序中脱出,借助风力、流水或附着交通工具、人畜等广泛散播,找到适宜萌发和生长的自然生境,扩建新的种群。同时肿柄菊能依靠植株基部节处萌生的小芽体形成克隆分株,克隆分株迅速生长后成密集状丛生,在倒伏或贴地面生长的茎秆上萌生无数的不定根和不定芽,进一步实现植物体的克隆增殖。肿柄菊密集型克隆方式使其种群能在短期内快速扩增形成单优种群落。王四海等(2008)对5个不同地理气候条件下的肿柄菊居群的果序直径、每序结实量、结籽率、千粒重、种子大小(长和宽)等6个指标进行统计分析。结果表明, 种子萌发率达到30%~50%,各个生物学指标在5个居群间都具有极显著差异,肿柄菊在不同的地理气候条件下有性繁殖特性有较大差异,但群落结构差异不大,危害程度表现相似;由于肿柄菊有性繁殖和克隆繁殖的协同作用,使其通过人为引种、道路交通、水流等传播到新的地域后,极易建立新种群,并形成单优种群落而不断侵占和统治新的领地。

肿柄菊的群落特征:肿柄菊是一种喜光植物,它的种群分布主要集中在生境破碎的地段。在路边、林缘、向阳林窗、荒坡、荒地、农田和村寨周围,它能通过克隆增殖很快形成密集的单优群体,而不能入侵郁闭的森林。肿柄菊在交通频繁的公路两侧和河流两岸常形成宽10~50m,延绵几百米甚至数公里的长带状集群分布,部分可蔓延到路边的次生灌木林地。肿柄菊不但在群落外相上表现出单优势种群落,而且单位面积内地上生物量也占绝对优势。与此同时,调查还表明在肿柄菊单优群落内很少有乔灌木生长,在乔灌木生长较好的林地内肿柄菊个体稀少。群落内与肿柄菊伴生的主要植物多为一些适应性强和分布范围广的1、2年生或多年生杂草,植物种类趋于均一化。

唐玲硕士的研究结果显示:

化感作用:肿柄菊不同器官(嫩叶、成熟叶片、落叶、腐解叶、茎、腐解茎、不定根和花等)水提液对白菜(Brassica chinensis)与鬼针草(Bidens pilosa)种子萌发和胚轴与胚根生长的影响结果表明肿柄菊具有化感作用。不同器官的水提液对种子萌发有抑制作用,且抑制作用随水提液浓度的增加而加强相同种浓度下,叶部位水提液对两种种子发芽率和发芽速度的抑制作用最强。肿柄菊不同器官水提液对两种种子胚根和胚轴长度影响复杂,低浓度下有时会促进两种种子胚轴与胚根长度。

遗传多样性

(1) 细胞学

对云南省的11个居群和海南1个居群、厦门1个居群,共13个居群进行核型分析。染色体计数结果显示,几乎13个居群染色体数目均为2n=2x=34,为二倍体,仅在云南河口居群中,部分变异细胞中2n=32或68(低于5%)。部分居群之间核型公式和类型不同。推测不同居群之间染色体的差异的原因可能是肿柄菊染色体重组,引种来源和引种次数有关。

(2) 分子标记

运用ISSR分子标记方法,检测了包括中国境内14个居群与老挝2个居群,共16个居群的遗传多样性,用筛选出的10条引物对329个体进行扩增,总检测到了138个位点,多态条带比率PPB=84.62%,Nei’ s基因多样性指数H = 0.3599,Shannon’ s信息指数I为0.5197。居群间的遗传分化系数GST=0.1845,基因流Nm=2.2071。AMOVA分析结果表明,遗传变异的大部分81.59% (P<0.001) 存在于种群内。结果表明肿柄菊具有较高水平的遗传多样性。居群间的基因交流频繁,从而限制了居群间的遗传分化。Mantel检测表明,居群间的遗传距离和地理距离不存在显著的正相关关系(相关性系数r=0.1592 ,P=0.1490>0.05)。利用SPSS13.0软件对5个生态因子(经度、维度、海拔、年平均温度、降雨量)和Nei’s基因多样性指数H之间的相关性进行了Pearson相关检测,结果表明,肿柄菊基因多样性随地理纬度由低到高而呈现显著正相关关系(r=0.646,P=0.007),而与其它生态因子相关性不显著。说明各生态因子对肿柄菊基因多样性水平影响不明显。

结论:肿柄菊较强的化感作用与高度的遗传多样性是其易于在新的地区定居、扩增形成巩固型单优势种群落的主要原因。为了控制其进一步扩散,应该加大防除力度,加强化学法或生物控制方法的相关研究。


中国科学院昆明植物研究所

版权所有 Copyright © 2002-2025 中科院昆明植物研究所,All Rights Reserved 【滇ICP备05000394号
地址:中国云南省昆明市蓝黑路132号  邮政编码:650201    点击这里联系我们