王秀麗, 周亮,, 盧昌義,,*

1.廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院, 廈門 361102 2.河口生態(tài)安全與環(huán)境健康福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院), 漳州 363105

從木欖葉片超微結(jié)構(gòu)所受的影響評(píng)估外來種拉關(guān)木的化感作用

王秀麗1, 周亮1,2, 盧昌義1,2,*

1.廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院, 廈門 361102 2.河口生態(tài)安全與環(huán)境健康福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院), 漳州 363105

探討外來速生紅樹植物拉關(guān)木(Laguncularia racemosa)擴(kuò)張過程中潛在的化感作用，為其入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供參考。通過室內(nèi)栽培試驗(yàn)測(cè)定拉關(guān)木根、枝、葉、果的水浸液不同質(zhì)量濃度(0.1 g·mL–1、0.5 g·mL–1)對(duì)我國鄉(xiāng)土紅樹植物木欖(Bruguiera gymnorhiza)幼苗葉片超微結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，在拉關(guān)木根、葉、果的水浸液低濃度(0.1 g·mL–1)處理下，木欖幼苗的葉肉細(xì)胞內(nèi)的葉綠體緊密排列在細(xì)胞壁周圍，線粒體結(jié)構(gòu)保持完好; 而在拉關(guān)木枝的水浸液低濃度(0.1 g·mL–1)處理下，木欖幼苗葉肉細(xì)胞內(nèi)的液泡輕微皺縮，出現(xiàn)輕微的質(zhì)壁分離現(xiàn)象。拉關(guān)木枝、果水浸液高濃度(0.5 g·mL–1)處理下，木欖幼苗葉片葉肉細(xì)胞的葉綠體內(nèi)的淀粉粒變多，變大，線粒體內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)降解；拉關(guān)木根的水浸液高濃度(0.5 g·mL–1)處理下，部分葉綠體結(jié)構(gòu)受到破壞，但線粒體結(jié)構(gòu)基本保持較好；而在拉關(guān)木葉的水浸液高濃度(0.5 g·mL–1)處理下，木欖葉片葉肉細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)基本保持完好，表明拉關(guān)木葉水浸液對(duì)木欖幼苗的化感抑制作用弱。本研究中拉關(guān)木各器官高濃度(0.5 g·mL–1)水浸液對(duì)木欖幼苗葉片超微結(jié)構(gòu)的化感作用強(qiáng)弱順序?yàn)椋褐Γ竟靖救~。

外來種；拉關(guān)木；木欖；超微結(jié)構(gòu)；化感作用

1 前言

外來植物入侵被視為 21世紀(jì)全球三大最棘手的環(huán)境問題之一[1–3]。在外來植物入侵機(jī)制中，化感作用被認(rèn)為外來入侵植物成功入侵新自然生境的“新奇武器”Novel weapons hypthesis[4–5]，近年越來越受到重視[6–7]?；凶饔檬侵参锿ㄟ^釋放化學(xué)物質(zhì)促進(jìn)或抑制鄰近植物生長(zhǎng)的相互作用機(jī)制[8–9]?；形镔|(zhì)可通過植物的不同組織(根、枝、葉、果)釋放到環(huán)境中[10–12]。由于缺乏共同的進(jìn)化史，入侵植物的化感作用等拮抗特征，其在與本土植物進(jìn)行資源競(jìng)爭(zhēng)時(shí)占據(jù)優(yōu)勢(shì)[13]。此外，外來植物所分泌的化感物質(zhì)可在土壤中持久保留，這將對(duì)該區(qū)域的植物種類多樣性及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)造成潛在影響[14–15]。

前人對(duì)外來植物化感作用方面的研究主要從宏觀的層面，集中在化感物質(zhì)對(duì)受體植物或本地植物種子的萌發(fā)率、幼苗生長(zhǎng)、生理生化及根系形態(tài)等方面的影響[16–20]，而從微觀層面對(duì)葉片細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的研究較少[21–22]。葉綠體是葉綠素的存在位點(diǎn)，也是植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，化感作用對(duì)葉綠體、線粒體等超微結(jié)構(gòu)的影響直接關(guān)系到植物的生長(zhǎng)。位于潮間帶的紅樹林濕地同樣遭受外來植物的入侵[23–25]，國內(nèi)外關(guān)于紅樹林濕地入侵植物的研究也有報(bào)道[26–27]。拉關(guān)木Laguncularia racemoseL.Gaertn.F.，屬于使君子科(Combretaceae)，是真紅樹植物的一種，廣泛分布于南美、西印度群島、百慕大群島、西非、以及佛羅里達(dá)沿岸[28]，1999年從墨西哥拉巴斯市引入海南東寨港紅樹林區(qū)[29]。拉關(guān)木具有生長(zhǎng)速度快、樹高莖粗、適應(yīng)能力強(qiáng)等特性，廣泛用作我國河口海岸帶紅樹林造林的先鋒樹種。由于拉關(guān)木的速生快長(zhǎng)特性，其引進(jìn)是否會(huì)造成入侵值得關(guān)注。那么，拉關(guān)木是否會(huì)對(duì)其它鄉(xiāng)土紅樹植物產(chǎn)生化感作用？木欖是我國的鄉(xiāng)土紅樹植物種之一，在我國分布廣泛，并和外來紅樹植物拉關(guān)木生境條件相似，因此，了解木欖受拉關(guān)木化感作用的影響將有助于評(píng)估外來紅樹植物拉關(guān)木對(duì)本土紅樹植物可能的影響，為今后合理引進(jìn)該樹種以及紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)管理提供參考。

2 材料與方法

2.1 拉關(guān)木水浸液的制備

水浸液的制備參照李玫等[30]的無瓣海桑水浸液的制備方法。2015年9月從福建省龍海市浮宮鎮(zhèn)溪山村的九龍江支流(117°53'E, 24°20'N)的6年生的拉關(guān)木人工林(基本概況：平均樹高為7.03 m，平均胸徑為14.03 cm，林分密度為2958株·hm–2)的根、枝、葉、果鮮樣品，將采回的樣品帶回室內(nèi)洗凈、稱重量，將各器官剪碎(＜2 cm)，分別放入塑料桶中，按比例加蒸餾水配置成質(zhì)量濃度為0.5 g·mL–1的溶液，浸泡期間，每隔12 h攪拌10 min，三天后用雙層紗布過濾兩次制成母液，置于帶蓋的塑料瓶中4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

待處理實(shí)驗(yàn)苗時(shí)，從冰箱取出拉關(guān)木的根、枝、葉、果的母液，分別按比例加入蒸餾水配置成質(zhì)量濃度為0.1 g·mL–1的水浸液。使用前取出放置一段時(shí)間，避免驟冷對(duì)受體幼苗的影響[31]。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2015年7月從福建龍海浮宮鎮(zhèn)草埔頭村的九龍江入?？?107°53'E，24°20'N)處的木欖紅樹林區(qū)采成熟的木欖胚軸，用于受體植物木欖幼苗的培育。木欖幼苗培育：所用的試驗(yàn)花盆為高 17 cm，直徑為21 cm，盆內(nèi)基質(zhì)為漳州龍海紅樹林區(qū)采集的海沙，每盆種植8支胚軸，共27盆，每3 天澆適量水，待苗生長(zhǎng)15 天時(shí)，對(duì)每盆幼苗澆500 mL的紅樹林營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的配置參照李春強(qiáng)等[32]的“紅樹林營養(yǎng)液”配方，略加改動(dòng)〔(配方：1000 mL蒸餾水中加入以下成分：Ca(NO3)2: 1.0 g, NaH2PO4: 0.25 g,FeCl3: 0.005 g, MgSO4: 0.25 g, KCl: 0.12 g)〕。本實(shí)驗(yàn)中木欖幼苗的培育主要在實(shí)驗(yàn)室走廊的空間，溫度、光照均較穩(wěn)定，條件接近自然，雨水不會(huì)淋到培育的苗。待木欖胚軸萌芽長(zhǎng)根，幼苗定植1個(gè)月后，對(duì)其進(jìn)行化感處理。

受體植物化感處理參照李玫等[24]對(duì)受體植物白骨壤的處理方法，略加改動(dòng)。將供體拉關(guān)木的根、枝、葉、果的水浸液分別設(shè)置 2個(gè)不同質(zhì)量濃度處理組(0.1 g·mL–1和 0.5 g·mL–1)和 1 個(gè)對(duì)照組。每組3盆，每隔 10 天每盆加入相應(yīng)質(zhì)量濃度的水浸液50 mL，對(duì)照組加入清水，試驗(yàn)時(shí)間持續(xù)2個(gè)月。

2.3 透射電鏡觀察

化感處理2個(gè)月后，從各處理組3個(gè)重復(fù)處理盆中分別隨機(jī)選擇一株木欖幼苗成熟葉片(從植株頂部往下第2對(duì)葉片)中部主脈兩側(cè)用刀片迅速切取約1 mm×1 mm的條形葉樣，將同一濃度處理3個(gè)重復(fù)的條形葉樣混合，用 2.5%的戊二醛固定(0.1 g·mL–1，pH 7.4的磷酸鹽緩沖液固定)，抽氣使材料沉底，在4℃冰箱里固定24 h，用0.1 mol·L–1PBS漂洗，用1% OsO4在4 ℃避光固定2—3 h，蒸餾水浸洗，經(jīng)系列濃度乙醇脫水后，用618樹脂包埋，用EM UC7RT型超薄切片機(jī)進(jìn)行切片60—80 nm，切片用 3%醋酸鈾-枸櫞酸鉛雙染色，在 JEOL JEM—2100型透射電子顯微鏡下進(jìn)行觀察及拍片。

3 結(jié)果與分析

對(duì)照組中的木欖幼苗葉片葉肉細(xì)胞的低倍和高倍放大倍數(shù)下的超微結(jié)構(gòu)圖(圖1A)：細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整，葉綠體整齊的緊貼細(xì)胞壁，呈規(guī)則的長(zhǎng)梭形，基粒片層和類囊體片層結(jié)構(gòu)清晰，葉綠體膜結(jié)構(gòu)清晰，排列整齊，部分葉綠體含有一個(gè)淀粉顆粒，淀粉顆粒呈橢圓形。線粒體呈圓球形或橢圓形，雙層膜結(jié)構(gòu)完整，內(nèi)嵴清晰可見。

3.1 拉關(guān)木根水浸液的影響作用

圖1 對(duì)照與拉關(guān)木根的水浸液(0.1 g·mL–1、0.5 g·mL–1)處理下的木欖幼苗葉片超微結(jié)構(gòu)圖Fig.1 TEM micrographs of B.gymnorhiza samples after culturing in aqueous extracts free and in different concentrations(0.1 g·mL–1, 0.5 g·mL–1) of aqueous extract of L.racemosa root

拉關(guān)木根的水浸液低濃度(0.1 g·mL–1)處理下，木欖幼苗葉片的葉肉細(xì)胞中的細(xì)胞膜清晰，葉綠體數(shù)量變多且形態(tài)變圓，緊密沿著細(xì)胞壁排列，液泡大，線粒體緊挨葉綠體排列，部分葉綠體含一個(gè)淀粉顆粒，呈圓形(圖1B)；葉綠體出現(xiàn)輕微膨脹，靠近細(xì)胞壁一側(cè)的葉綠體內(nèi)顆粒變多，線粒體有圓形、橢圓形或啞鈴形，線粒體外模結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)部嵴豐富(圖1C)。拉關(guān)木根的水浸液高濃度(0.5 g·mL–1)處理下，木欖幼苗葉片的葉肉細(xì)胞的葉綠體仍沿著細(xì)胞壁周圍分布，部分葉綠體形態(tài)結(jié)構(gòu)基本保持完好，但部分葉綠體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，部分葉綠體含一個(gè)淀粉顆粒，呈橢圓形(圖1D)。部分葉綠體膜出現(xiàn)破裂，內(nèi)含的塑性球增多，類囊體片層膨脹(圖1E)，線粒體基本保持完好，雙層膜模糊不清(圖1 F)。

3.2 拉關(guān)木枝水浸液的影響作用

在拉關(guān)木枝的水浸液低濃度(0.1 g·mL–1)處理下，木欖幼苗葉片的葉肉細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，液泡出現(xiàn)皺縮，發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，葉綠體為長(zhǎng)梭形或橢圓形，大部分葉綠體仍緊貼細(xì)胞壁排列，個(gè)別葉綠體排列脫離細(xì)胞壁(圖2A)；線粒體為橢圓形，線粒體膜結(jié)構(gòu)基本無變化，雙層膜結(jié)構(gòu)完好，內(nèi)部嵴較豐富(圖2B)；葉綠體的類囊體片層排列整齊，一個(gè)葉綠體內(nèi)出現(xiàn)2個(gè)淀粉顆粒(圖2C)。在拉關(guān)木枝的水浸液高濃度(0.5 g·mL–1)處理下，木欖幼苗葉片的葉肉細(xì)胞呈現(xiàn)一定的受害現(xiàn)象，胞壁界限不清晰，出現(xiàn)多個(gè)葉綠體黏連在一起，部分葉綠體變形呈長(zhǎng)條狀，且排列脫離細(xì)胞壁(圖2D)；線粒體遭受破壞，多個(gè)線粒體聚集在一起，基質(zhì)解體，出現(xiàn)空泡化(圖2E)；葉綠體的類囊體片層變模糊，淀粉顆粒變圓形且數(shù)量增加(圖2F)。

3.3 拉關(guān)木葉水浸液的影響作用

在拉關(guān)木葉的水浸液低濃度(0.1 g·mL–1)處理下，木欖幼苗葉片的葉肉細(xì)胞的液泡出現(xiàn)輕微皺縮，發(fā)生質(zhì)壁分離，葉綠體為橢圓形或圓形，緊貼細(xì)胞壁排列(圖 3A和B)，葉綠體被膜清晰，類囊體片層排列緊密，未出現(xiàn)擴(kuò)張現(xiàn)象，線粒體膜結(jié)構(gòu)基本完，內(nèi)部嵴較豐富(圖3C)。在拉關(guān)木葉的水浸液高濃度(0.5 g·mL–1)處理下，木欖幼苗葉片的葉肉細(xì)胞內(nèi)的葉綠體為圓形或不規(guī)則形，沿細(xì)胞壁排列，葉綠體內(nèi)的嗜鋨顆粒數(shù)量增多，淀粉顆粒變大，圓形或不規(guī)則形(圖3D)，部分葉綠體出現(xiàn)腫脹，類囊體片層變模糊(圖3E)。線粒體膜基本保持完好，內(nèi)部嵴較豐富(圖3F)。

3.4 拉關(guān)木果水浸液的影響作用

圖2 拉關(guān)木枝的水浸液(0.1 g·mL–1、0.5 g·mL–1)處理下的木欖幼苗葉片超微結(jié)構(gòu)圖Fig.2 TEM micrographs of B.gymnorhiza samples after culturing in different concentrations (0.1 g·mL–1, 0.5 g·mL–1) of aqueous extract of L.racemosa stem

在拉關(guān)木果的水浸液低濃度(0.1 g·mL–1)處理下，木欖幼苗葉片的葉肉細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)與對(duì)照組比差異不大。木欖幼苗葉片的葉肉細(xì)胞中的細(xì)胞膜清晰，葉綠體為長(zhǎng)梭形，規(guī)則的緊貼細(xì)胞壁排列，葉綠體內(nèi)含有淀粉顆粒和嗜鋨顆粒(圖4A)；葉綠體被膜清晰且連續(xù)不斷，類囊體片層清晰且排列緊密(圖4B和 C)；線粒體呈圓球形或橢圓形，雙層膜結(jié)構(gòu)完整且連續(xù)不斷，內(nèi)嵴清晰可見(圖4D)。在拉關(guān)木果的水浸液高濃度(0.5 g·mL–1)處理下，木欖幼苗葉片的葉肉細(xì)胞的大部分葉綠體結(jié)構(gòu)受到破壞，多個(gè)葉綠體黏連成一團(tuán)，內(nèi)含的淀粉顆粒變大且數(shù)目增多(圖 4E)；線粒體處在細(xì)胞壁與葉綠體之間，外膜輪廓模糊不清，內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)輕微降解線粒體基質(zhì)部分解體，內(nèi)嵴模糊(圖4F)。

圖3 拉關(guān)木葉的水浸液(0.1 g·mL–1、0.5 g·mL–1)處理下的木欖幼苗葉片超微結(jié)構(gòu)圖Fig.3 TEM micrographs of B.gymnorhiza samples after culturing in different concentrations (0.1 g·mL–1, 0.5 g·mL–1) of aqueous extract of L.racemosa leaf

圖4 拉關(guān)木果的水浸液(0.1 g·mL–1、0.5 g·mL–1)處理下的木欖幼苗葉片超微結(jié)構(gòu)圖Fig.4 TEM micrographs of B.gymnorhiza samples after culturing in different concentrations (0.1 g·mL–1, 0.5 g·mL–1) of aqueous extract of L.racemosa fruit

3.5 拉關(guān)木各部位水浸液對(duì)木欖幼苗葉肉細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響特征

由表1可知，我國鄉(xiāng)土紅樹植物木欖幼苗對(duì)拉關(guān)木不同器官不同濃度水浸液的化感作用響應(yīng)方面，有相似之處，拉關(guān)木根、果水浸液低濃度(0.1 g·mL–1)處理均使木欖幼苗葉片葉肉細(xì)胞的葉綠體數(shù)量增加，可促進(jìn)木欖幼苗的生長(zhǎng)；拉關(guān)木葉水浸液低濃度(0.1 g·mL–1)處理下，木欖幼苗葉片的超微結(jié)構(gòu)基本保持完好；而拉關(guān)木枝水浸液低濃度(0.1 g·mL–1)處理均導(dǎo)致木欖幼苗葉片葉肉細(xì)胞出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象，一定程度上影響木欖幼苗的生長(zhǎng)。在拉關(guān)木枝、果水浸液高濃度(0.5 g·mL–1)處理下，木欖葉片葉肉細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)均受到不同程度的破壞，線粒體內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)降解，葉片細(xì)胞超代謝功能受到影響，從而抑制鄉(xiāng)土紅樹植物木欖幼苗的生長(zhǎng)；拉關(guān)木根的水浸液高濃度(0.5 g·mL–1)處理下，部分葉綠體結(jié)構(gòu)受到破壞，但線粒體結(jié)構(gòu)保持較好。而在拉關(guān)木葉的水浸液高濃度(0.5 g·mL–1)處理下，木欖幼苗葉片葉肉細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)基本保持完好，表明拉關(guān)木葉水浸液對(duì)木欖幼苗的化感抑制作用最弱。

4 討論

表1 拉關(guān)木各部位水浸液對(duì)木欖幼苗葉片超微結(jié)構(gòu)的影響特征Tab.1 Effects of leaf ultrastructure of B.gymnorhiza seedlings samples after culturing in different organs of aqueous extract of L.racemosa

本研究揭示了拉關(guān)木不同器官水浸液對(duì)受體植物木欖幼苗葉肉細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的形態(tài)變化的化感影響。關(guān)于陸地或水生生態(tài)系統(tǒng)的化感抑制或化感促進(jìn)作用現(xiàn)象的研究已有報(bào)道[22,33]。供體植物對(duì)受體植物生長(zhǎng)的化感抑制作用通常與受體植物細(xì)胞器結(jié)構(gòu)(如葉綠體，線粒體等)受到強(qiáng)烈破壞有關(guān)[34]。葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，光合性能的好壞決定了植物能否正常生長(zhǎng)，完整的葉綠體結(jié)構(gòu)是保證植物進(jìn)行正常光合的前提[35]。線粒體是氧化磷酸化、釋放能量的場(chǎng)所，其數(shù)目與細(xì)胞的生理功能及需求密切相關(guān)，一般需要能量較多的細(xì)胞中線粒體數(shù)目也較多[36]。前人研究表明化感作用強(qiáng)度與化感物質(zhì)濃度密切相關(guān)[37–38]。本研究中，在拉關(guān)木各器官水浸液濃度為0.1 g·mL–1處理下，木欖幼苗的葉肉細(xì)胞內(nèi)的各細(xì)胞器結(jié)構(gòu)基本保持完好。在拉關(guān)木不同器官濃度為0.5 g·mL–1水浸液處理下，木欖幼苗葉肉細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器出現(xiàn)不同程度的破壞。

前人研究表明，同一植物不同部位的水浸液對(duì)受體植物的生長(zhǎng)具有不同的化感效應(yīng)[39–40]。本研究結(jié)果也表明，拉關(guān)木不同器官水浸液對(duì)木欖幼苗葉肉細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響也是不同的。在拉關(guān)木根、果的水浸液低濃度(0.1 g·mL–1)處理下，木欖幼苗的葉肉細(xì)胞內(nèi)的葉綠體結(jié)構(gòu)完好且數(shù)量變多，緊密排列在細(xì)胞壁周圍，單位面積葉綠體數(shù)量的增加，使木欖幼苗葉片的葉綠素含量增加，有利于木欖幼苗葉片光合作用的增強(qiáng)，反而可促進(jìn)木欖幼苗的生長(zhǎng)；葉綠體結(jié)構(gòu)與光合作用密切相關(guān)，葉綠體基粒數(shù)和基粒片層數(shù)越多，光合能力越強(qiáng)[41–42]。而在拉關(guān)木枝的水浸液低濃度(0.1 g·mL–1)處理下，木欖幼苗葉肉細(xì)胞內(nèi)的液泡輕微皺縮，出現(xiàn)輕微的質(zhì)壁分離現(xiàn)象，抑制木欖幼的生長(zhǎng)；表明低濃度(0.1 g·mL–1)的拉關(guān)木枝水浸液對(duì)木欖幼苗的抑制作用強(qiáng)于拉關(guān)木根、葉、果低濃度(0.1 g·mL–1)水浸液對(duì)木欖幼苗的影響。本研究中，在拉關(guān)木根的水浸液高濃度(0.5 g·mL–1)處理下，木欖幼苗葉綠體內(nèi)塑性球含量增加，這是細(xì)胞衰老的癥狀，因這些內(nèi)含物來源于類囊體降解的脂滴所形成[43]。不同環(huán)境脅迫導(dǎo)致的塑性球數(shù)量的增加與更高水平的具有酶和結(jié)構(gòu)功能的塑性球特異性蛋白相關(guān)[15]。塑性球蛋白作為葉綠體中的脂質(zhì)儲(chǔ)庫，在環(huán)境脅迫下作為蛋白質(zhì)合成和再循環(huán)的活性位點(diǎn)[44]。因此，木欖幼苗葉肉細(xì)胞內(nèi)塑性球數(shù)量的增加，可能是木欖對(duì)拉關(guān)木根的水浸液的毒性的反應(yīng)。此外，本研究結(jié)果表明，在拉關(guān)木根的水浸液濃度為0.5 g·mL–1時(shí)，木欖幼苗葉肉細(xì)胞內(nèi)的葉綠體膜破裂及類囊體結(jié)構(gòu)受到破壞。該結(jié)果與 Wang等[45]對(duì)鎘脅迫下水稻幼苗葉肉細(xì)胞的類囊體膜系統(tǒng)松散或解體的研究結(jié)果相似。拉關(guān)木枝水浸液高濃度(0.5 g·mL–1)處理下，木欖葉片葉肉細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)受到不同程度的破壞，線粒體內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)降解，葉片細(xì)胞超代謝功能受到影響，從而抑制鄉(xiāng)土紅樹植物木欖幼苗的生長(zhǎng)。本研究中，在拉關(guān)木果的水浸液處理濃度為0.5 g·mL–1時(shí)，木欖幼苗葉肉細(xì)胞內(nèi)的淀粉顆粒的數(shù)量明顯增加。由于木欖幼苗葉肉細(xì)胞內(nèi)線粒體結(jié)構(gòu)的破壞，因此，淀粉顆粒作為呼吸底物的功能停止并在葉綠體內(nèi)積累[46]。本研究中，在拉關(guān)木葉的水浸液處理濃度為0.5 g·mL–1時(shí)，木欖幼苗葉片的葉肉細(xì)胞結(jié)構(gòu)基本保持完好，表明木欖幼苗對(duì)拉關(guān)木葉的水浸液有較強(qiáng)的耐受性。

5 結(jié)論

綜上所述, 拉關(guān)木不同器官水浸液對(duì)木欖幼苗葉片超微結(jié)構(gòu)的形態(tài)變化存在不同程度的化感影響；拉關(guān)木各器官低濃度(0.1 g·mL–1)水浸液處理下，木欖幼苗葉肉細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)基本保持完好，但在拉關(guān)木各器官高濃度(0.5 g·mL–1)水浸液對(duì)木欖幼苗葉片超微結(jié)構(gòu)的化感作用強(qiáng)弱順序?yàn)椋褐Γ竟靖救~。但本研究表明的拉關(guān)木對(duì)木欖幼苗具有潛在的化感作用僅是在實(shí)驗(yàn)室條件下以水浸液處理對(duì)木欖幼苗葉片超微結(jié)構(gòu)的影響，不能完全反映其在自然條件下的化感作用規(guī)律。自然條件下，由于海洋潮汐流動(dòng)的作用和巨大的水體稀釋，植物體浸出液的濃度累積難于達(dá)到實(shí)驗(yàn)室里水浸液處理的高濃度。今后需對(duì)拉關(guān)木在野外自然條件下對(duì)鄉(xiāng)土紅樹植物的化感作用的實(shí)際效果進(jìn)行研究。此外, 今后的研究需比較外來紅樹植物拉關(guān)木和本土紅樹植物的化感作用強(qiáng)弱，因?yàn)橥鈦矸N的化感作用必須比本土植物相互間的化感作用更強(qiáng)時(shí)，才可能導(dǎo)致入侵成功。因此，拉關(guān)木化感作用仍有待更深入研究，以進(jìn)一步明確其化感物質(zhì)和作用機(jī)理等，以期為引進(jìn)紅樹植物種拉關(guān)木的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供參考。

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Allelopathic effects of exotic mangrove species Laguncularia racemosa on leaf ultrastructure of Bruguiera gymnorhiza seedlings

WANG Xiuli1, ZHOU Liang1,2, LU Changyi1,2,*
1.College of Environment and Ecology,Xiamen University,Xiamen361102,China2.Key Laboratory of Estuarine Ecological Security and Environmental Health of Fujian Province University,Tan Kah Kee College,Xiamen University,Zhangzhou363105,China

In order to provide a reference for the invasion risk assessment of fast-growing alien mangrove species ofLaguncularia racemosa, the aqueous extracts of different concentrations (0.1 mg·L–1, 0.5 mg·L–1) of roots, stems, leaves and fruits ofL.racemosawere used to determine the allelopathic effects on the leaf ultrastructure of seedlings ofBruguiera gymnorhizanative species in China by indoor cultivation experiment.The results of this study show that when subjected to the concentration of 0.1 mg·L–1aqueous extracts fromL.racemosaroots and fruits, the number of chloroplasts in the mesophyll cells ofB.gymnorhizaseedlings increased and mitochondria were delimited by a double mitochondria membrane,as well as showed clear cristae inside an electrondense stroma; when subjected to the concentration of 0.1 mg·L–1aqueous extracts ofL.racemosastems, the vacuoles of the mesophyll cells in the mesophyll cells ofB.gymnorhizawere slightly shrunk and a slight wall separation was observed.Whereas subjected to the concentration of 0.5 mg·L–1aqueous extracts fromL.racemosastems and fruits, the size and number of starch grains of chloroplast were increased, and the mitochondria were deformed and seriously degraded.When subjected to the concentration of 0.5 mg·L–1aqueous extracts fromL.racemosaroots, some parts of chloroplast were damaged, but the mitochondria structure basically remained intact; whereas subjected to the concentration of 0.5 mg·L–1aqueous extracts fromL.racemosaleaves, both the chloroplast and mitochondria in mesophyll cells ofB.gymnorhizaseedlings basically remained intact, which showed that the inhibitory effect of the aqueous extract ofL.racemosaleaves was weak.When subjected to the concentration of 0.5 mg·L–1aqueous extracts from different organs ofL.racemosa, the allelopathy intensity order on the ultrastructure of leaves ofB.gymnorrhizaseedlings was: stem＞fruit＞root＞leaves.

exotic plant;Laguncularia racemosa;Bruguiera gymnorhiza; ultrastructure; allelopathy

10.14108/j.cnki.1008-8873.2017.05.023

Q247

A

1008-8873(2017)05-177-09

王秀麗, 周亮, 盧昌義.從木欖葉片超微結(jié)構(gòu)所受的影響評(píng)估外來種拉關(guān)木的化感作用[J].生態(tài)科學(xué), 2017, 36(5): 177-185.

WANG Xiuli, ZHOU Liang, LU Changyi.Allelopathic effects of exotic mangrove speciesLaguncularia racemosaon leaf ultrastructure ofBruguiera gymnorhizaseedlings[J].Ecological Science, 2017, 36(5): 177-185.

2017-02-23;

2017-06-05

國家自然科學(xué)基金(41376115)

王秀麗(1985—), 女, 福建漳州人，博士研究生, 主要從事紅樹林濕地生態(tài)研究, E-mail: wxiuli1988@163.com

*通信作者:盧昌義, 教授, 博士生導(dǎo)師, 主要從事紅樹林濕地海岸生態(tài)恢復(fù)工程方面研究, E-mail: lucy@xmu.edu.cn