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Effects of clonal integration on growth of invasive plant Alternanthera philoxeroides under two kinds of trampling stress

两种践踏胁迫下克隆整合对入侵植物空心莲子草生长的影响


研究了两种践踏胁迫下克隆整合对入侵植物空心莲子草生长的影响.结果表明:(1)切断分株间的匍匐茎连接,会降低先端分株的生物量、分株数、总匍匐茎长度和总叶片数,但会显著增强基端分株的生物量.(2)对先端分株的践踏胁迫会显著降低先端分株叶片的叶绿素相对含量,对基端分株的践踏胁迫会显著降低基端分株的生物量和总匍匐茎长度.(3)对于基端分株的分株数、总匍匐茎长度和总叶片数来说,当进行基端分株践踏胁迫时,匍匐茎连接对其影响不大,而当进行先端分株践踏胁迫时,则明显对其不利.(4)对于整个克隆片段,践踏胁迫的差异和匍匐茎是否切断对其生长没有显著影响.

Effects of clonal integration on growth of invasive clonal plant Alternthera philoxeroides under two kinds of trampling stress were studied.The results are as follows.(1)Severed stolon connection decreased biomass,ramet number,total stolon length and leaf number of apical ramets;however,it obviously increased biomass of basal ramets.(2)Apical ramet trampling stress significantly decreased leaf number and relative chlorophyll content of apical ramets,and basal ramet trampling stress greatly decreased biomass and total stolon length of basal ramets.(3)Under basal ramet trample,stolon connection did not greatly affect ramet number,total stolon length,and leaf number of basal ramets;while it was obviously unfavorable for growth under apical ramet trampling stress.(4)The treatments of trample stress and stolon severing did not affect the performance of whole clonal fragments.


全 文 :第30卷第2期 生 态 科 学‘ 30(2):097.10I
2011年4月 Ec0109icalS ience Apr.201l
王宁,高艳.两种践踏胁迫下克隆整合对入侵植物空心莲子草生长的影响【J】.生态科学,20ll,30(2):97.101.
ⅥrANGNing,GAOY狮.E仃的tsofclo曲lilltegration衄粤.o、砌ofinv鹳iveplant一如Pm口玎珐er口p而讯H聊‘D娩sundcrt、Mol(in‘lsof
h硼叩1eings吮ss[J】.砌,DJ咖讲跖i鲫cP,20ll,30(2):97.101.
两种践踏胁迫下克隆整合对入侵植物
长的影响
王 宁L驰,高 艳1
1.井冈山大学生命科学学院,江西,吉安343009
2.井冈山生态环境研究中心,江西,吉安343009
空心莲子草生
【摘要】 研究了两种践踏胁迫下克隆整合对入侵植物空心莲子草生长的影响。结果表明:(1)切断分株间的匍匐茎连接,会
降低先端分株的生物量、分株数、总匍匐茎长度和总叶片数,但会显著增强基端分株的生物量。(2)对先端分株的践踏胁迫会
显著降低先端分株叶片的叶绿素相对含量,对基端分株的践踏胁迫会显著降低基端分株的生物量和总匍匐茎长度。(3)对于基
端分株的分株数、总匍匐茎长度和总叶片数来说,当进行基端分株践踏胁迫时,匍匐茎连接对其影响不大,而当进行先端分株
践踏胁迫时,则明显对其不利。(4)对于整个克隆片段,践踏胁迫的差异和匍匐茎是否切断对其生长没有显著影响。
关键词:空心莲子草;克隆整合;入侵植物;践踏胁迫;叶绿素相对含量
doi:lO.3969/i.issn.1008.8873.2011.02.Ol中图分类号:Q948.1文献标识码:A 文章编号:1008.8873(2011)02.97—05
EfkctsofclonalintegrationongrowthofinVasiVeplant彳西咖口以珈P,口
p^刀妣,.D毳玉瞄undertwol【indsoftranlplingstress
ⅥrANGNingI,2.,GAOMml
1.&^DD,矿£搪&f阴cP,励孵鲫伊妇疗跏舰憎砂,西锄343009,C硒似
2.R船鲫曲&甩舸加rEcD硎’,f脚m绷f矿砌蹈啪矾历锄34300只西f拧口
Abstract:Efrectso cloIlaliI te伊ationon粤uwmofinVasiVeclonalp antA『fP研口,l腑e,.口pII,豇∞柳.Df如undertwokiIldsof呦p1吨
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收稿日期:2010-07-29收稿,20lmll-16接受
基金项目:国家自然科学基金项目(30860054),江西省自然科学基金项目(2009GQN0073),江西省教育厅科学基金项目(G}JJ09593,G玎08504)。
作者简介:王宁(1979一),男,博士,讲师,主要从事生物入侵、克隆植物生态学方面的研究。
宰通讯作者:王宁,B眦il.w姐乒ingl3@126.c哪

万方数据
生 态 科 学 Ecologicalscience 30卷
1 弓I言(Introduction)
克隆植物广泛存在于草原、湿地、水域等各种类
型的生态系统中,并常在其中占据优势地位llJ。对许
多克隆植物来说,同一基株的不同克隆分株间在一定
时期内可通过克隆整合实现物质传输和共享【2J。这
是克隆植物区别于非克隆植物的显著特征之一12J。现
有研究表明,当克隆植物的部分分株处于光照不足、
沙埋等各种胁迫环境中时,其相连分株可以通过克隆
整合对其进行资源支持,从而缓解其所遭受的逆境压
力,进而有利于其存活和生长l¨J。
在自然界中,许多克隆植物克隆片段上的分株常
遭受来自人类、牲畜或机械的各种践踏胁迫。目前,
国内外学者以草坪克隆植物为研究对象,围绕践踏胁
迫后植物的生长开展了大量研究【5。】。然而,这些研
究很少关注植物遭受践踏后克隆整合对其生长的影
响。在野外,一些克隆植物的部分分株遭受践踏后,
只要与其他正常分株间相连的匍匐茎或根状茎不断
裂,其受践踏分株常能在一定程度上得到恢复。因此,
克隆植物的克隆整合特性与践踏胁迫间的相互关系
是一个值得研究的科学问题。特别是对于一些具有较
强克隆整合能力的入侵植物来说,相比大多数本地植
-物种,当遭受相同程度的践踏胁迫时,其分株间相连
、的匍匐茎或根状茎可能有利于受损分株快速恢复,从
而加剧其入侵危害性。而且,对于同一克隆片段上处
于不同连接部位的克隆分株来说,践踏胁迫常具有随
机性,不同部位的践踏胁迫可能会对整个克隆片段的
生长产生不同的影响。
本试验以入侵植物空心莲子草(彳Z把聊册砌删
础泐xPm埘皤(Mart.)Gnseb.)为研究对象,用控制
试验的方法研究在两种践踏胁迫下克隆整合对其生
长的影响,以期探索入侵克隆植物在践踏胁迫下的入
侵适应机制。
2材料与方法(Mater.alsandMethods)
2.1试验材料
试验材料为空心莲子草,取自井冈山大学校园
内。空心莲子草又名喜早莲子草、水花生、空心苋、
革命草等,起源于南美巴拿马运河流域,是苋科莲子
草属多年生草本植物【8】。最早,空心莲子草是作为侵
华日军的马草料繁殖栽培传入我国华东一带,因其拥
有很强的无性繁殖能力,且能很好的适应水陆两栖环
境,故现已入侵至我国大部分省区并对当地的生物多
样性造成了严重威胁,成为我国难以防除的恶性杂草
之一【8—91。
2.2研究方法
本试验采用践踏胁迫(践踏先端分株或后端分
株)和匍匐茎(连接或切断)两因子实验设计(图1),
共有4个处理,每个处理有7个重复,共计28个
试验样本。先将56个大小相等的塑料盒(27cm×
19.5cm×6.5cm,长×宽×高)两两拼成28个试
验样本容器,然后盛满由河沙和美国Scotts公司生产
的奥绿30l缓释肥(使用标准:0.8g·L。1)混合而
成的生长基质。经初期培养后,选取28个生长近似
的空心莲子草克隆片段进行移栽,每个克隆片段的匍
匐茎上含3个基端分株,2个先端分株和一个生长
点。待先端分株的2个节生根后,于2009年6月1
日将处理C和处理D中的先端分株和基端分株间的
匍匐茎切断,而其他处理中的匍匐茎保持连接。同时,
利用一次性人工挤压的方式将对应处理中基端分株
或先端分株的匍匐茎进行了相同程度的践踏胁迫。
2.3试验处理
本试验在井冈山大学校园内开展,于2009年6
月27日结束。试验期间,适时浇水满足植物生长所
需。在2009年6月26日,利用SPAD.502叶绿素仪
测量每个先端分株顶部第二个节上两个完全成熟叶
片的叶绿素相对含量,并计算均值。在收获时,分别
统计每个空心莲子草克隆片段先端和基端的分株数、
叶片数、总匍匐茎长度等指标。然后将其分为根、茎、
叶 在70℃下烘48h后称其生物量。
用两因素方差分析法分析匍匐茎连接、不同践踏
处理以及二者交互对空心莲子草基端分株、先端分株
和整个克隆片段生长的影响。为增强数据正态性,对
匍匐茎长度和叶片数进行了Log化。所有试验数据
使用SPSSl7.0进行统计处理及方差分析。
3 结果与分析(ResuItsandAnaIysis)
3.1先端分株表现
’无论践踏处理如何进行,切断匍匐茎连接显著降
低了空心莲子草先端分株的生物量、分株数、总匍匐
茎长度(表1,图2),而总叶片数也呈现降低的趋
势(图2D)。不管匍匐茎切断还是保持连接,践踏
万方数据
】·宁,蹲两种拽帮胁迫F兜孽整☆耐^橙越钎空。娃r草生枉的*响
处理的差异没卉硅著影响空心莲了节先端分株的生
物最、分株数日、总匍匈茎长度和总叶片数(表1.图
2)。相时于錾端分株殴踏胁迫,对窑心莲子草先端分
株进行践踏胁迫显著降低了先端升株叶片的叶绿素
棚对含量(表I:图2E)d
圈l试验设计图示.每十空。莲子革克隆片段包括3十基靖
分株(■圈点).2个先蠼骨株《白雁点)和一十生长点(柬
甲箭头).基螭丹株和先墙升株之问违接的匍訇茎蛋么保持连
接(左螭两皤).要么保持切断(右螭两田).鼻型田代表对
匍訇茎的照蹈胁追魁理.
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3.2基端分株表现
保持铷匈茎莲接显著降低r窀心莲子草基端分
}禾的生物罱(表1.图3A)。柏比对空心莲子草先端
分株进行践踏聃迫,对空心莲了草基端分杯进行践踏会
显并辟低基端分株的生物量和总铷勾茎长度(表】,图
3A.c),然而.这并不影响基端分株的分抹数和总
叶jl(表1t嘲3B.D)。相比基端分株践踏处理,
切断钶匐蓬能够硅著埔加先端分株践跻处理后空心
莲子草基端升株的分株数、总御甸茎长度和总叶片数
(嵌I,圈3)。
33整个克隆片段表现
切断匍匐茎连接并不影响攮个宅心莲子草克隆
片段的生物量、分株数、总匍旬茎长度和总叶片数(采
I)。无论是列空心莲子草的先端分株进行践路.还是
对其基端分株进行践踏,对整个空心莲子苹克隆片段
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田3空心莲子苹基一分椿在不局瞍硝蛀最下的(^)生神量。
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万方数据
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表l匍匐茎连接,践踏胁迫和二者交互对空心莲子草先端分株、基端分株和整个克隆片段的生长的影响。
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l代表数据Iog转化。·’代表差异极显著(JPdi岱喜fenc铭:..P<0.Ol:+P的生物量、分株数、总匍匐茎长度和总叶片数均没有
显著影响(表1)。
4 结论(Conclusions)
克隆整合对新生分株的生长具有积极作用,这已
经在相关研究中得到证实【m11J。切断空心莲子草匍匐
茎连接显著降低了先端分株的生物量和构件产量,这
可能是因为先端分株失去了来自基端分株通过相连
匍匐茎向其传输的生长资源物质,从而导致先端分株
的生长受到限制。这预示着克隆整合对空心莲子草先
端分株的扩展非常重要,可能有利于增强其在自然生
境中的入侵危害性。践踏胁迫的部位差异并没有显著
影响空心莲子草先端分株的生长表现,这可能主要因
为:践踏胁迫在本试验中是针对主匍匐茎的一次性部
分损伤处理,而空心莲子草分株本身在一定程度上具
有较强的快速再生能力【121,这使得先端分株的主匍
匐茎在试验期间不断向前生长,持续产生了更多的完
整分株,最终降低了初始践踏胁迫给先端分株所带来
的不利影响。不同践踏胁迫下,植物因种类的差异而
导致叶片内叶绿素含量产生不同的反应,有的会升高
【6¨,有的会降低【7】。本研究中对空心莲子草先端分株
的践踏胁迫会显著降低其叶片中叶绿素相对含量,这
预示着践踏胁迫的差异虽然没有显著改变先端分株
的外在生长表现,但会影响其内部生理活动。
有的研究发现克隆植物的赠体分株将资源传输
给受体分株并不会使其付出明显代价[13j。然而,在
本研究中保持匍匐茎连接显著降低了空心莲子草基
端分株的生物量。一种可能原因是:基端分株通过克
隆整合将很多生长资源物质传输给先端分株,从而导
致自身生长缺乏足够资源【141。另外一种原因是:空
心莲子草克隆片段上的先端分株通过顶端优势作用
万方数据
2期 王宁,等:两种践踏胁迫下克隆整合对入侵植物空心莲子草生长的影响 lOl
抑制了相连基端分株的生长。本研究发现对基端分株
的践踏胁迫会显著降低基端分株的生物量和总匍匐
茎长度,这可能主要跟基端分株相对老化所引起的践
踏过后恢复再生能力相对不足有关。另外,本研究发
现对于基端分株的形态生长来说,当进行基端分株胁
迫时,匍匐茎连接对其影响不大,而当进行先端分株
胁迫时,则明显对其不利。这可能是因为空心莲子草
相连分株间存在不对等的资源传输关系,相同情况下
基端分株对先端分株的支持要远大于先端分株对基
端分株的支持【l51。因此,当空心莲子草基端分株遭
受践踏胁迫后,基端分株并未从相连的先端分株处获
得更多资源支持,其形态生长并未显著增强。而当空
心莲子草先端分株遭受践踏胁迫后,先端分株对相连
基端分株的资源需求量加剧,从而使得基端分株的生
长受到明显抑制。
在整个克隆片段水平上,克隆整合和践踏胁迫均
没有显著影响空心莲子草的生长和克隆繁殖。分株间
的克隆整合虽然有利于先端分株的生长,但是会降低
基端分株的生长;而切断匍匐茎连接,虽然降低了先
端分株的生长,但是会释放基端分株所遭受的顶端优
势阻力。这预示着空心莲子草应对外界干扰所导致的
匍匐茎断裂时具有很强的适应能力,从而维持了克隆
片段在整体水平上的生长表达。目前,国内外学者针
对践踏胁迫后植物的生长和生理响应开展了大量研
究,而这些研究很少关注克隆整合在其中所带来的影
响【50】。本研究基于克隆整合特性探索了践踏胁迫下
入侵克隆植物的生长反应,并对其入侵适应机制取得
了一定认识。然而,要想得到全面而又充分的解释,
需要开展更多的关于克隆整合对践踏胁迫下入侵植
物生长影响的试验。
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两种践踏胁迫下克隆整合对入侵植物空心莲子草生长的影响
作者: 王宁, 高艳, WANG Ning, GAO Yan
作者单位: 王宁,WANG Ning(井冈山大学生命科学学院,江西,吉安,343009;井冈山生态环境研究中心,江
西,吉安,343009), 高艳,GAO Yan(井冈山大学生命科学学院,江西,吉安,343009)
刊名: 生态科学
英文刊名: ECOLOGICAL SCIENCE
年,卷(期): 2011,30(2)

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