基本信息
- 项目名称：
- 沙埋和践踏胁迫下克隆整合对入侵植物空心莲子草生长的影响
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 外来入侵植物往往会排挤、威胁本土物种，造成本土物种数量减少乃至灭绝，进而降低当地群落的生物多样性和损害生态系统功能。而空心莲子草（Alternanthera philoxeroides（Mart.）Griseb.）现已成为我国难以防除的恶性杂草之一。克隆整合对空心莲子草先端分株的扩展非常重要，提高空心莲子草在沙埋和践踏胁迫下的抗性，最终增强其入侵危害性。
- 详细介绍：
- 外来入侵植物往往会排挤、威胁本土物种，造成本土物种数量减少乃至灭绝，进而降低当地群落的生物多样性和损害生态系统功能。而空心莲子草（Alternanthera philoxeroides（Mart.）Griseb.）现已成为我国难以防除的恶性杂草之一。为研究在沙埋和践踏两种胁迫条件下克隆整合对其分株和整个克隆片段生长的影响，本作品通过保持或切断空心莲子草分株间匍匐茎连接，控制克隆整合作用的有无，并对目标分株进行相应地沙埋或践踏胁迫处理，测量其生长形态指标及生理指标。利用生物统计学软件SPSS 17.0进行数据处理，分析克隆整合作用对逆境条件下空心莲子草生长的影响。实验结果表明：克隆整合对空心莲子草先端分株的扩展非常重要，并能在胁迫条件下通过调节相连分株间的形态可塑性和生物量投资，提高空心莲子草在沙埋和践踏胁迫下的抗性，最终增强其入侵危害性。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 以入侵克隆植物空心莲子草为研究对象通过控制实验的方法，研究沙埋和践踏胁迫条件下克隆整合特性对其生长的影响并探讨其入侵适应机制。 基本思路：1材料培养：在温室大棚内培养合适的材料。2实验设计：通过保持或切断分株间匍匐茎连接，控制克隆整合作用的有无，并对目标分株进行相应地沙埋或践踏胁迫处理，测量其生长形态指标及生理指标。3利用SPSS 17.0进行数据处理。
科学性、先进性及独特之处
- 沙埋和践踏是入侵克隆植物在野外经常遭受的胁迫压力。以往对沙埋胁迫下入侵克隆植物的研究，多是从单株水平上考虑，忽视了分株间克隆整合作用的潜在影响。而对践踏胁迫下入侵克隆植物的适应性研究，国内外更是未见系统研究。
应用价值和现实意义
- 开展入侵植物适应机制和防控措施的研究，具有重要的科研价值和经济价值。世界范围内存在很多具备较强克隆整合能力且危害严重的入侵植物，而沙埋和践踏是其经常遭遇的胁迫压力。本项目通过控制实验，研究了上述两种胁迫下克隆整合对入侵植物空心莲子草生长的影响，为当前入侵植物适应机制的理论研究提供了新途径。
学术论文摘要
- 克隆整合能显著提高逆境胁迫下克隆分株的存活、生长和繁殖能力，显著影响外来入侵克隆植物的危害性。沙埋和践踏是入侵植物在野外经常遭受的胁迫压力，有些地区甚至使用沙埋等措施来治理成片的入侵植物种群。然而，这些治理措施的背后常缺乏理论研究支撑。同时，以往对沙埋胁迫下入侵克隆植物的研究，多是从单株水平上考虑，忽视了克隆整合特性在其中的影响。而对践踏胁迫下植物的适应性研究，更是基本以非入侵植物为研究对象，几乎没有考虑过入侵植物。 本项目以入侵植物空心莲子草为研究对象，通过控制克隆整合作用有无，对分株进行了相应的沙埋或践踏处理。结果表明，空心莲子草可通过克隆整合作用调节相连分株间的形态可塑性和生物量投资，提高其对沙埋和践踏胁迫的抗性，最终有利于增强其入侵危害性。
获奖情况
- 1. 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.生态科学, 2011（in press）. 2. 何玲, 李建军, 王宁,等.不同土壤基质中水花生生长和荧光响应差异. 江苏农业科学，2010, 38(4)：110-112.
鉴定结果
- 该论文是在王宁博士和周兵博士的精心指导下，由陈闪，李建军，高艳，陈凌云，王楠，周晨六位学生利用课余时间历经一年多时间完成的，其研究方法科学严谨，数据真实有效。
参考文献
- [1] 陈劲松，董鸣，于丹，等. 2004. 资源交互斑块生境中两种不同分枝型匍匐茎植物的克隆内分工. 生态学报, 24(5): 920-924. [2] 程转宏，赵树兰，多立安. 2008. 3种野生地被植物对践踏胁迫的生理生态响应特征. 植物研究, 28(5): 614-617. [3] 董鸣，于飞海，安树青，等. 2007. 植物克隆性的生态学意义. 植物生态学报, 31(4): 549-551. [4] 刘凤红，叶学华，于飞海，等. 2006. 毛乌素沙区优势克隆植物羊柴对沙埋的响应能力. 植物生态学报，30(2): 278-285. [5] Brown JF. 1997. Effects of experimental burial on survival, growth and resource allocation of three species of dune plants. Journal of Ecology, 85(2): 151-158. [6] Callaway RM, Maron JL. 2006. What have exotic plant invasions taught us over the past 20 years. Trends in Ecology and Evolution, 21(7): 369-374. [7] Chen JS, Lei NF, Dong M. 2010. Clonal integraiton improves the tolerance of Carex praeclara to sand burial by compensatory response. Acta Oecologica, 36(1): 23-28. [8] Geng YP, Pan XY, Xu CY, et al. 2007. Phenotypic plasticity rather than locally adapted ecotypes allows the invasive alligator weed to colonize a wide range of habitats. Biological Invasions, 9(3): 245-256.
同类课题研究水平概述
- 外来入侵植物往往会排挤、威胁本土物种，造成本土物种数量减少乃至灭绝（Gurevitch & Padilla, 2004; Kollmann et al., 2009），进而降低当地群落的生物多样性和损害生态系统功能（Callaway et al., 2006; Liu et al., 2008; Aguilera et al., 2010）。研究者发现，克隆整合不仅可以显著提高定居阶段入侵植物克隆分株的存活和生长（Wang et al., 2008; Roiloa et al., 2010），还可以显著提高其在竞争、水淹等逆境胁迫下的存活、生长和繁殖能力（Wang et al., 2008; Xiao et al., 2010）。因此，克隆整合能显著影响外来入侵克隆植物的危害性 ( Wang et al., 2008; Yu et al., 2009; Xu et al., 2010）。 沙埋和践踏是入侵植物在野外经常遭受的胁迫压力，有些地区甚至使用沙埋等措施来治理成片的入侵植物种群（Kollmann et al., 2009）。然而，这些治理措施的背后常缺乏理论研究支撑。同时，以往对沙埋胁迫下入侵克隆植物的研究，多是从单株水平上考虑，忽视了克隆整合特性在其中的影响（Kollmann et al., 2009；Guo et al., 2010）。而对践踏胁迫下植物的适应性研究，更是基本以非入侵植物为研究对象，几乎没有考虑过入侵植物（Trenholm et al., 2000; 周守标和王晖, 2004; 程转宏等, 2008）。事实上，克隆整合能显著提高逆境胁迫下克隆分株的存活、生长和繁殖能力（Jónsdóttir & Watson, 1997; Yu et al., 2002; 陈劲松等, 2004; Wang et al., 2009; Xiao et al., 2010）。因此，克隆整合很有可能会提高入侵克隆植物分株忍受沙埋和践踏的能力，进而增强其入侵性表达。然而，目前国内外尚缺乏这方面的研究。 本研究以入侵植物空心莲子草为研究对象，研究在沙埋和践踏两种胁迫条件下克隆整合对其分株和整个克隆片段生长的影响，以揭示上述逆境条件下入侵克隆植物的入侵适应机制。
