《井欄邊草配子體對三葉鬼針草根系分泌物的回響》是依託南京林業大學，由張開梅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：井欄邊草配子體對三葉鬼針草根系分泌物的回響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張開梅
- 依託單位：南京林業大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
近年來，蕨類植物配子體對環境的回響研究十分活躍，但它對外來植物入侵的回響還知之甚少。化感作用在生物入侵過程中具有重要的意義。因此，從化感作用的角度，開展蕨類植物配子體對外來植物入侵的回響研究很有必要。三葉鬼針草是我國的主要外來入侵植物之一，但是目前只有報導其通過化感作用抑制種子植物的生長。結合三葉鬼針草對蕨類植物也已經造成威脅的現狀，本項目擬選擇三葉鬼針草入侵和潛在擴散區的代表性蕨類植物井欄邊草為受體植物，研究三葉鬼針草根系水提液和根系分泌物對井欄邊草配子體的化感作用，並從井欄邊草配子體的抗氧化系統、細胞存活和凋亡、光合作用、形態結構方面，探討井欄邊草配子體對三葉鬼針草根系分泌物的生理及形態回響機理。本項目的實施，將為豐富蕨類植物配子體對環境回響的理論提供科學依據；為我國珍貴的野生蕨類植物資源保護提供預測和理論指導；並為其它有害入侵植物的化感作用研究提供借鑑。
結題摘要
近年來，生物入侵是自然生態系統面臨的最重要的全球性問題之一，它不僅是導致全球生物多樣性減少的主要原因，也是威脅著當今生態環境和經濟發展的重要因素。三葉鬼針草（Bidens pilosa）是菊科一年生草本，原產於北美，現廣布於亞洲和美洲的熱帶和亞熱帶地區，是中國典型的外來入侵物種之一。其強烈的入侵性除了其適應、繁殖能力極強而表現搶奪當地物種光照、水分、營養以外，還常以化感作用危害周圍的物種。井欄邊草（Pteris multifida）是三葉鬼針草入侵和潛在擴散區的典型代表蕨類植物。由於配子體是一個相對獨立於孢子體的一個世代，並且配子體對於環境變化更為敏感，所以本研究以井欄邊草配子體作為實驗受體。三葉鬼針草的根系分泌物會通過化感途徑抑制種子植物的生長發育，而其對蕨類植物有怎樣的影響未見報導。因此，開展井欄邊草配子體對三葉鬼針草的生理回響及機理的研究具有重要的科學意義。本研究採用了流式細胞術、電鏡分析技術，葉綠素螢光技術等國內外先進技術手段，從井欄邊草配子體的抗氧化系統、細胞存活和凋亡、光合作用、形態結構方面，探討井欄邊草配子體對三葉鬼針草根系水提夜和根系分泌物的生理及形態回響機理。 本團隊自主研製了一套根系分泌物收集裝置，其具備諸多優點，且操作簡便。研究發現，三葉鬼針草根系分泌物對配子體的半致死率為55.10%，生物量的化感作用係數為：-56.51%，孢子轉換率的化感抑制係數為-53.62%。隨著根系分泌物濃度的處理，配子體的葉片失綠，光合作用受到抑制。我們分析了光合作用抑制的過程，主要是光能向電能的載體減少，同時一部分能量由於沒有進行能量傳遞，通過熱能釋放。這是自然有機物和人造有機物對光合傳遞鏈的不同影響的首次報導。本研究中用葉綠素螢光驗證蕨類配子體化感作用的方法。我們還發現配子體在根系分泌物處理下假根萎縮，細胞結構變形，葉綠體扭曲和變形，線粒體隨著處理濃度升高而消失，細胞壁結構也會隨之分解。我們還進行了配子體細胞凋亡和抗氧化系統的研究，經過多次摸索，首次將FCM成功套用到化感領域，經過反覆試驗首次測定了配子體ROS相關酶。研究結果表明，隨著分泌物處理濃度和時間的增加，配子體細胞凋亡率和抗氧化系統的輸出均呈現上升趨勢，但是這種上升趨勢在實驗時間段內是減緩的，說明配子體細胞對於自然有機物的脅迫是存在一定抗性，這也為如何減少土壤中化感物質對本地植物傷害提供了科學依據。
