黄顶菊Flaveria bidentis (L.) Kuntze原产于南美洲,大约于上世纪90年代传入我国,截至2007年底,仅河北省的黄顶菊疫情已扩大到11地市89县(区、市),严重危害面积达56万多亩,呈现以河北省中南部为中心向周边其它省市扩散趋势。目前国内外对黄顶菊的研究多集中在对其形态特征、发生特点与危害、防除对策、黄菊属植物的系统进化、光合生理特性与C4途径演化、遗传学以及黄顶菊体内C4重要光合酶及次生代谢产物等方面的研究,对黄顶菊的抗逆性和光照适应性的研究还未见报道。本研究通过植物盆栽试验测定了黄顶菊的抗旱性、耐盐性、耐碱性及对光照强度的反应,由此分析黄顶菊对其入侵生境的生态适应性。1.黄顶菊的抗旱性：通过土壤停止供水处理获得不同含水率的土壤,测定这些土壤中生长的黄顶菊植株地上组织含水率(PWC)、超氧化歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)和可溶性糖(WSS)含量等生理生化指标,综合评价黄顶菊的抗旱能力。试验结果表明,随着停止供水处理时间的延长,土壤含水率呈下降趋势,黄顶菊植株地上组织含水率也随之下降,其它生化指标都显著升高(P<0.05)。各生理生化指标的初始值和对照是相同的,在处理过程中,对照的各生理生化指标基本稳定,在处理之后的10 d,对照植株的土壤含水率(SWC)、PWC、Pro、MDA、WSS、SOD、POD和CAT分别为25.0%、77.4%、106.7μg／g FW、4.7μmol／g FW、0.17 mg／g FW、70.8 U/g FW、2.1 U／g FW、0.07 U/g FW；在处理之后的10 d,土壤停止供水处理植株的SWC和PWC分别下降到5.6%和17.3%,而其它6个指标分别升高到：199.2μg／g FW、6.3μmol/g FW、0.24 mg／g FW、122.9U/g FW、6.2 U/g FW和0.10 U/g FW；在处理之后的15 d,处理植株的SWC和PWC分别下降到2.8%和6.7%,而其它各指标分别升高到941.4μg/g FW、19.6μmol/g FW、0.85 mg／g FW、185.3 U／g FW、41.1 U/g FW和0.28 U/g FW。由此看出,在土壤停水处理后期,黄顶菊表现出了很强的抗旱性。比较黄顶菊和其它抗旱性植物的这些指标,黄项菊的抗旱能力比地枇杷、扶芳藤、络石、常春藤等抗旱性的藤本植物强,与强耐旱禾本科植物高羊茅相当,黄顶菊属于抗旱性很强的植物。2.黄顶菊的耐碱性：通过不同pH值(pH7.00(对照)、8.77、9.12、9.50、9.90、10.28、10.57)的溶液浇灌黄顶菊植株,测定其株高(PL)、叶片过氧化物酶(POD)活性、相对电导率(REC)、脯氨酸(Pro)、可溶性糖(WSS)和丙二醛(MDA)含量等6个生理生化指标,综合分析黄顶菊的耐碱性。随着碱处理的加强和处理时间的持续,POD、REC、Pro、WSS和MDA等5个生化指标明显升高(P<0.05),在pH>9.90时,黄顶菊植株的生长受到明显抑制,而在pH8.77时,碱处理对黄顶菊的生长有明显的促进作用(P<0.05),这一点与其它耐盐碱植物相一致。对照和碱处理黄顶菊各生理生化指标的初始值相当,碱处理下的各指标在处理20 d之后变化最显著(P<0.05),此时对照植株的PL、POD、REC、Pro、WSS和MDA依次为37.8 cm、2.1 U/g FW、2.2%、98.6μg/g FW、0.17 mg／g FW、4.1μmol/g FW,而pH8.77处理下的6个指标分别均有明显提高：42.4 cm、4.6 U/g FW、6.2%、125.9μg/g FW、0.19 mg／g FW、5.8μmol/g FW；pH9.90时的6个指标分别则为35.5 cm、13.0 U／g FW、11.8%、194.0μg/g FW、0.28 mg／g FW、8.0μmol/gFW。从形态观察来看,在高pH值情况下植株仍生长发育良好,没有出现叶片黄化、萎蔫或植株死亡等现象；同时,与其它耐碱性植物相比,黄顶菊的耐碱性高于甜菜等栽培作物,与碱地肤、翅碱蓬等强耐碱盐生植物相当。以上研究结果表明,黄顶菊具有相当强的耐碱能力,属于强耐碱性植物。3.黄顶菊的耐盐性：以不同浓度的NaCl溶液(0(对照)、100、200、300和400 mmol／L)浇灌黄顶菊,测定其株高(PL)、叶片过氧化物酶(POD)活性、相对电导率(REC)、脯氨酸(Pro)、可溶性糖(WSS)和丙二醛(MDA)含量等6个生理生化指标,综合分析黄顶菊的耐盐性。随着盐溶液浓度的升高和处理时间的持续,POD、REC、Pro、WSS和MDA等5个生化指标逐渐升高,在盐浓度>200 mmo1/L时,黄顶菊植株的生长受到明显抑制,其它指标显著升高(P<0.05),而在盐浓度为100 mmo1／L时,盐处理对黄项菊植株的生长有明显的促进作用(P<0.05),这一点与其它盐生植物相一致。对照和盐处理黄顶菊各生理生化指标的初始值相当,盐处理下的各指标在处理21 d之后变化很快。在处理的第28 d时对照植株的POD、REC、Pro、WSS和MDA分别为8.1 U／g FW、2.6%、76.3μg/g FW、0.12 mg／g FW、5.3μmol/g FW而此时随着盐浓度的增大,这5项指标的值也升高,如盐浓度为200 mmol／L处理下的5个指标分别为25.4%、29.0 U／g FW、230.8μg/g FW、0.32 mg／g FW、7.9μmol/g FW,而当盐浓度增大到300 mmol／L时它们的值分别进一步升高到42.4%、34.2 U/g FW、429.1μg/g FW、0.38 mg／g FW和10.7μmol/gFW。在实验中还观察到,在盐含量400 mmol／L浓度后黄顶菊植株出现萎蔫死亡,在低于200mmol／L的盐处理下未出现死苗且盐害率都低于15%。由此得出,黄顶菊最大耐盐度为200-300 mmol／L,其耐盐性比棉花和甜菜等其它作物更强,与强耐盐生植物翅碱蓬相当,属于强耐盐性植物。4.黄顶菊对光照强度的适应性：通过不同光照强度(0(无光照)、2330、7700、6240、3770和10230 lux)处理黄顶菊种子和幼苗,观察黄顶菊种子萌发情况和测定黄顶菊苗期植株株高、根颈直径、光合速率、可溶性蛋白和光合色素的含量变化,由此分析黄顶菊对光照强度的适应性。在处理5 d后记载不同光照强度下黄项菊种子发芽率分别为31.6%、90.0%、82.0%、83.2%、92.4%和62.0%。处理20 d时观察,无光照处理植株全部死亡,而其它光照强度处理的黄项菊幼苗都生长正常,株高分别为9.6、10.3、11.1、10.9和10.6 cm,根颈直径分别为1.87、1.97、2.32、2.25和2.49 mm,可溶性蛋白含量分别为0.04、0.67、1.10、1.39和1.56 mg／g FW,总叶绿素含量分别为1.03、1.19、2.39、2.52和2.73 mg／g FW,类胡萝卜素含量分别为0.21、0.18、0.42、0.58和0.65 mg／g FW,光合速率分别为19.7、20.7、20.7、21.0和22.7μmol／m2 s。由这些数据可以看出,黄项菊种子萌发需要一定的光照,在无光照下,发芽率很低生长受阻且很快死亡,而在光照强度为2330 lux以上时黄顶菊都能正常萌发和生长。在较强光照条件下,黄顶菊的光合作用能力远远高于苦草、魔芋、苹果、金线莲、菠菜、反枝苋、广玉兰和茶树等阳性植物,表明黄顶菊是一种强阳性植物。以上研究结果表明,黄顶菊是一种强阳性植物,具有嗜盐、耐碱和耐干旱等特点,抗逆性强,对其入侵的生态环境具有很强的适应性。再加上其生长迅速、结实量极大,蔓延速度快及空间占有力等特点,其具有相当强的入侵性。本研究结果为了解黄顶菊的外来入侵机制,预测其潜在分布范围、以及其防控策略制定和风险评估提供了重要的科学依据。