裘愷等

摘要：為探討南方菟絲子（Cuscuta australis）寄生對野外加拿大一枝黃花（Solidago canadensis）的影響及響應(yīng)，以野外加拿大一枝黃花為研究對象，研究南方菟絲子寄生對加拿大一枝黃花生長、生物量分配及黃酮含量的影響。結(jié)果表明，寄生極顯著降低加拿大一枝黃花株高、基莖、主根長度和直徑、各器官的生物量以及總生物量（P<0.01）；寄生使加拿大一枝黃花將更多的資源投入到根和葉，可以獲取更多的水分和養(yǎng)分以及積累更多的有機(jī)物質(zhì)；極顯著提高莖、葉的黃酮含量（P<0.01），極顯著降低根的黃酮含量（P<0.01）。南方菟絲子寄生對加拿大一枝黃花的生長有極顯著的抑制作用，是一種防治加拿大一枝黃花的有效生物方法。

關(guān)鍵詞：南方菟絲子（Cuscuta australis）；加拿大一枝黃花（Solidago canadensis）；生長量；黃酮

中圖分類號：S453 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）13-3057-04

Effects and Responses of Cuscuta campestris on Solidago canadensis

QIU Kai1，DU Le-shan2，GE Min-yan1，YU Fei-yang1，XU Shan-shan1，YANG Bei-fen1

（1.College of Life Science， Taizhou University， Taizhou 318000，Zhejiang，China；

2.College of Nature Reserve， Beijing Forestry University， Beijing 100083，China）

Abstract： To examine the effect and response of the invasive plant Solidago canadensis when parasitized by the native parasitic plant Cuscuta australis， ANOVA was used to examine the difference. The results showed that the height， diameter of stem， the length and diameter of main root， organic biomass and the total biomass（P<0.01） were significantly decreased in plant parasitized by C. australis. When confronted with parasitism， more energy was flown to root and leaf. Parasitism significantly changed the pattern of biomass distribution. Parasitized by C. australis， the flavones content increased significantly in stem and leaf（P<0.01） and decreased significantly in root（P<0.01）. It is indicated that parasitism by C. australis was one of the most effective biological control methods， which could be used to inhibit the alien invasive plants.

Key words： Cuscuta campestris； Solidago canadensis； response； growth； flavonoids

寄生植物和寄主的關(guān)系是植物生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問題之一[1-3]。南方菟絲子（Cuscuta campestris）又名無根草，兔兒絲，旋花科菟絲子屬一年生莖寄生植物，幼苗出土后成絲狀，葉退化，與寄主接觸后產(chǎn)生吸器，能穿透寄主植物的表皮、皮層而到達(dá)維管束，并與寄主植物維管束相通，以此來獲取寄主的養(yǎng)分迅速生長且很快蔓延，導(dǎo)致寄主因養(yǎng)分不足生長受抑制甚至死亡。寄主包括豆科、菊科、蓼科和藜科等植物。

加拿大一枝黃花（Solidago canadensis）俗稱霸王花、北美一枝黃花、金棒草等，屬菊科一枝黃花屬植物，原產(chǎn)于北美，現(xiàn)已成功侵入歐洲中西部、亞洲大部以及澳大利亞和新西蘭等地，成為一種世界性的入侵雜草。加拿大一枝黃花于1935年作為庭院花卉引入中國南京和上海等地[4]，20世紀(jì)80年代，在長江三角洲地區(qū)快速繁殖，成為河灘、路邊、房前屋后、棄荒地、綠化地等的惡性雜草，被稱作“植物殺手”，并已被列入中國重要外來有害植物名錄[4]。目前，有關(guān)加拿大一枝黃花的防治方面還沒有十分有效的控制手段，因?yàn)榧幽么笠恢S花的根狀莖十分發(fā)達(dá)，繁殖能力極強(qiáng)，僅僅用化學(xué)防除或機(jī)械清除的方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且難以徹底清除[5-7]。蔣華偉等[8，9]研究發(fā)現(xiàn)日本菟絲子可以寄生加拿大一枝黃花，但其對加拿大一枝黃花生長的影響及響應(yīng)沒有進(jìn)行細(xì)致分析。本研究就南方菟絲子寄生對野外加拿大一枝黃花的影響進(jìn)行了調(diào)查，并探討了南方菟絲子對加拿大一枝黃花生長的影響及寄主的響應(yīng)機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 樣地及材料

樣地位于浙江省臨海市三江濕地（北緯28°40′-29°04′，東經(jīng)120°49′-121°41′），屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，冬夏季風(fēng)交替明顯，四季冷暖干濕分明；年均溫17.1 ℃，年降水量1 522.4 mm，年均相對濕度82%，年總輻射量4 239.9 J/cm2，光照適中，雨量充沛，熱量較優(yōu)，越冬條件好，是浙江省水熱資源較豐富的地區(qū)。

試驗(yàn)樣地內(nèi)長有大片的加拿大一枝黃花，且部分加拿大一枝黃花被南方菟絲子寄生。2011年5～6月（此時(shí)樣地中南方菟絲子還沒有生長）對樣地中長勢一致的加拿大一枝黃花植株（株高大約30 cm）進(jìn)行標(biāo)記，并設(shè)為對照組，此后每周定期觀察2次，以保證對照組加拿大一枝黃花植株不被菟絲子寄生，且防止寄主植株之間南方菟絲子的交叉寄生； 6月下旬至7月上旬自然生長的南方菟絲子開始寄生于部分標(biāo)記的植株。

1.2 樣品采集及數(shù)據(jù)測量

2011年8月下旬在南方菟絲子盛花期對加拿大一枝黃花進(jìn)行采集，并測量植株的株高、基莖、主根長和主根直徑，同時(shí)將植物的根、莖、葉分開，帶回實(shí)驗(yàn)室于105 ℃烘箱中殺青25 min，然后80 ℃烘干72 h至恒重，采用精度0.000 1 g電子天平測量其生物量。在生物量測定完成后，用植物粉碎機(jī)將根、莖、葉分別粉碎成粉末，并過0.25 mm的金屬篩，備用。采用AlCl3分光光度法測定其次生代謝物黃酮的含量[10]。以蘆丁為對照品，得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=9.61x+0.014 3，R2=0.999 9。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，利用One-way ANOVA比較寄生組和對照組指標(biāo)之間的差異。數(shù)據(jù)處理采用SPSS18.0軟件，圖形采用Origin 8.5軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 南方菟絲子寄生對加拿大一枝黃花生長指標(biāo)的影響

南方菟絲子寄生對加拿大一枝黃花生長指標(biāo)的影響見圖1。由圖1可知，南方菟絲子寄生對加拿大一枝黃花生長指標(biāo)有極顯著影響。與對照組相比，加拿大一枝黃花在株高、基莖、主根長度、主根直徑上存在極顯著差異（P<0.01），且分別比對照組降低了65.2%、53.7%、60.8%、54.1%。

2.2 南方菟絲子寄生對加拿大一枝黃花生物量指標(biāo)的影響

南方菟絲子寄生對加拿大一枝黃花生物量指標(biāo)的影響見圖2。由圖2可知，與對照組相比，南方菟絲子寄生極顯著降低了加拿大一枝黃花的根、莖、葉生物量以及總生物量（P<0.01），且分別比對照組降低了64.0%、84.1%、61.8%、76.1%。在生物量分配上，寄生的加拿大一枝黃花莖的生物量比例極顯著減?。≒<0.01），根、葉的生物量分配極顯著增加（P<0.01，圖3）。

2.3 南方菟絲子寄生對加拿大一枝黃花黃酮含量的影響

南方菟絲子寄生對加拿大一枝黃花黃酮含量的影響見圖4。由圖4可知，南方菟絲子寄生極顯著改變了加拿大一枝黃花根、莖、葉的黃酮含量。寄生組植物莖、葉黃酮含量極顯著高于對照組（P<0.01），根黃酮含量極顯著低于對照組（P<0.01）。與對照組相比，莖葉黃酮含量分別上升70.8%和22.1%，而根的黃酮含量下降55.2%。

3 小結(jié)與討論

本研究發(fā)現(xiàn)南方菟絲子寄生對加拿大一枝黃花的生長指標(biāo)和生物量指標(biāo)有極顯著的抑制作用，極顯著降低其株高、基莖、主根長度和直徑（P<0.01），且極顯著降低加拿大一枝黃花根、莖、葉的生物量（P<0.01）。這是因?yàn)槟戏捷私z子能夠大量吸收寄主的水分和養(yǎng)分，從而導(dǎo)致寄主因?yàn)樗趾宛B(yǎng)分的不足生長受到抑制，并可抑制寄主地上莖的伸長 [8]。類似南方菟絲子寄生抑制入侵植物的研究已有較多報(bào)道，例如南方菟絲子寄生抑制薇甘菊地上莖的伸長[11]，日本菟絲子寄生嚴(yán)重影響加拿大一枝黃花的生長和繁殖[8]，南方菟絲子極顯著降低喜旱蓮子草的多度等[12]。這些研究均表明，菟絲子屬寄生能夠從個(gè)體水平和群落水平抑制部分入侵植物的擴(kuò)散和入侵，是入侵植物生物防治的一個(gè)重要手段。

南方菟絲子寄生同時(shí)也改變了生物量分配，如本研究中寄生組加拿大一枝黃花莖的生物量比例極顯著低于對照組（P<0.01），根、葉的生物量分配比例極顯著高于對照組（P<0.01）。寄生的加拿大一枝黃花將更多的能量分配到根和葉上，一方面可以從根部吸取更多的水分和養(yǎng)料，另一方面葉片生物量的增加光合同化能力，提高植物的生存能力[13]。這是植物表型特征適應(yīng)環(huán)境做出的重要選擇，也是通過生物量優(yōu)化配置來適應(yīng)多樣化環(huán)境的重要體現(xiàn)[14]。

本研究還發(fā)現(xiàn)南方菟絲子寄生極顯著改變加拿大一枝黃花根、莖、葉的黃酮含量。黃酮類化合物是一類重要的次生代謝產(chǎn)物，本身具有較強(qiáng)的抗氧化性，它可以幫助植物體抵御不良的外界環(huán)境，起到抵抗紫外線灼傷和病菌入侵，吸引昆蟲授粉以及啟動微生物與植物建立共生關(guān)系等作用[15，16]。加拿大一枝黃花莖、葉的黃酮含量極顯著提高，說明加拿大一枝黃花對南方菟絲子寄生產(chǎn)生一定的防御反應(yīng)，代謝產(chǎn)物的增加可以提高加拿大一枝黃花對南方菟絲子的抵抗能力，減弱寄生植物吸器的形成，影響寄生植物對寄主植物營養(yǎng)的利用，從而阻礙其生長發(fā)育和繁殖。但本研究發(fā)現(xiàn)加拿大一枝黃花根黃酮含量卻極顯著下降，可能是因?yàn)槟戏捷私z子主要寄生在加拿大一枝黃花的莖，葉是黃酮的主要產(chǎn)生器官，當(dāng)黃酮產(chǎn)生后，運(yùn)輸至莖時(shí)被大量截留，用于抑制南方菟絲子的寄生，從而打破加拿大一枝黃花體內(nèi)黃酮的分布格局，使根部黃酮物質(zhì)含量極顯著降低。

綜上所述，南方菟絲子寄生極顯著抑制了加拿大一枝黃花的生長，改變了生物量分配格局，同時(shí)加拿大一枝黃花產(chǎn)生化感物質(zhì)作為其對寄生的響應(yīng)，利用南方菟絲子是防治加拿大一枝黃花的生物方法。本研究明確了寄生對加拿大一枝黃花的影響以及面對新天敵時(shí)加拿大一枝黃花的響應(yīng)，為入侵生態(tài)學(xué)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也為加拿大一枝黃花的生物防治提供理論依據(jù)。對于寄生對加拿大一枝黃花生長的影響以及加拿大一枝黃花響應(yīng)寄生的防御機(jī)制是還尚待進(jìn)一步研究。

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