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紫茎泽兰是我国危害最严重的入侵植物之一,研究不同地理种群紫茎泽兰的环境适应机制有助于了解其入侵机理,有助于对其未来分布图的预测,可为该杂草的防控提供科学依据。本研究在2007-2009年期间,对分布于云南省内包括紫茎泽兰适生区、分布上下限在内的9个种群的生长、繁殖、种子萌发特性,以及各种群对温度、干旱胁迫的生理生化响应进行了较为深入、系统的调查和分析,研究结果表明:
1.野外条件下,不同生境紫茎泽兰种群植株生长和繁殖特征均存在显著差异(p<0.05),呈现适生区生长、繁殖能力较高,两端边缘区生长、繁殖能力较低的趋势。处于适生区的楚雄、昆明和大理样地的紫茎泽兰植株开花比例高达86～92％,大多数植株处于繁殖阶段；而地处高温边缘区域勐仑和元江样地植株处于开花结实状态下的分蘖比例为20～30％之间,位于滇西北高海拔、紫茎泽兰分布的低温边缘区的剑川种群生长及繁殖能力均较弱。
2.野外和温室同质条件实验结果,表明现阶段紫茎泽兰尚未表现出明显的局域适应特征,种群分化不显著。温室内不同地理种群紫茎泽兰植株根冠比差异达到显著水平(p<0.05)。滇西北高海拔的剑川样地根冠比为0.83,显著高于其他种群。
3.不同地理种群紫茎泽兰种子萌发率的差异不明显,但温室繁育种子的萌发指数在不同地理种群间存在显著差异(p<0.05),勐仑、元江和大渡岗种群的种子萌发指数为15.8,远大于昆明、大理和剑川种群的10.2,反映出低纬度、低海拔的种子萌发具有快速、集中的特性,而高海拔、高纬度的种子萌发则具有缓速、分散的特征。
4.不同地理种群间紫茎泽兰耐高温能力具有显著差异(p<0.05)。在40℃高温胁迫处理时,勐仑和元江种群相对电导率分别为0.47和0.45,显著低于其他种群的相对电导率(0.53～0.70)；勐仑和元江种群MDA含量为21.31和20.79μmol/gFW,显著低于其他种群；勐仑和元江种群脯氨酸含量分别为28.77和27.68μmol/gFW,高于其他种群,反映出勐仑和元江紫茎泽兰种群耐高温能力显著高于其他种群(p<0.05)。
5.不同地理种群紫茎泽兰耐低温能力具有显著差异(p<0.05)。5℃低温胁迫处理时,位于滇西北高海拔的剑川种群植株MDA含量为15.01μmol/gFW,显著低于勐仑和元江种群的16.35和16.34μmol/gFW,反映出剑川种群耐低温能力显著高于后2个种群；对不同地理种群紫茎泽兰抗氧化酶系统的分析测试结果进一步支持了此结论。
6.不同地理种群紫茎泽兰的耐旱性也存在显著的差异(p<0.05)。干旱处理下,勐仑、元江、大渡岗3个种群的相对电导率(0.46～0.48)、丙二醛含量(17.8～18.1μmol/gFW)显著低于其他种群(均值分别为0.52和19.2μmol/gFW),而它们的脯氨酸含量(32～38μmol/gFW)则显著高于其他号种群(均值24.2μmol/gFW),反映出勐仑、元江、大渡岗三个种群具有较高的耐旱能力。
7.在现阶段紫茎泽兰入侵、扩散及适应不同生境中,表型可塑性起着主导作用。不同地理种群紫茎泽兰的根冠比、种子萌发指数以及高温耐性、低温耐性和耐干旱能力已出现显著的差异,表现出不同种群的遗传分化逐渐增强的趋势。
根据研究结果,提出在加强对紫茎泽兰防控的同时,也要加强紫茎泽兰不同地理种群尤其是分布边缘区种群的物候节律变化和种群分化的跟踪研究,从而为有效地预测和控制紫茎泽兰的扩散与危害提供科学依据及相应的对策措施。