[目的]开发外来入侵生物三裂叶豚草和豚草不同生育期、不同部位的环介导等温扩增(loop-medi-ated isothermal amplification,LAMP)技术,以达到田间快速、准确和高效识别的目的.[方法]以 SYBR GreenⅠ为指示剂,分别针对三裂叶豚草和豚草不同发育阶段(幼苗期、生长期、种子期)开展LAMP技术开发.[结果]特异性验证结果显示,所检测杂草的LAMP产物均呈阳性(产生白色沉淀),而与其对照的其他 2 种杂草的LAMP产物均为阴性(无白色沉淀).灵敏度检测结果显示,该体系的DNA最低检测限为 10-10 ng·μL-1,比常规聚合酶链式反应灵敏度高.[结论]本研究建立的LAMP检测体系能有效应用于三裂叶豚草和豚草样本的快速检测,为其快速、高效识别提供技术支撑.

豚草(Ambrosia artemisiifolia Linn.)和三裂叶豚草(A.trifida Linn.)是我国恶性入侵物种,分布常呈高密度单一种群,且结实量庞大.探讨二者不同植株部位种子萌发(休眠)与扩散特点,对了解二者入侵机制具有重要意义.以新疆伊犁新源县发生的豚草和三裂叶豚草为材料,在种子成熟期,根据植株高度、枝条长度,按比例从上到下分为9个部位,对不同植株部位种子的形态特征、数量和萌发特性进行比较,分析这两种植物不同植株部位种子萌发与扩散的共性和差异性,研究二者种群密度调节和入侵的关系.结果 表明:1)两个物种内不同植株部位间种子的长、宽、百粒重无显著差异,但三裂叶豚草种子的长度和宽度分别是豚草的2-3倍,百粒重高7倍.结合两个物种在伊犁地区分布差异,认为种子大小是两个物种分布区域性差异的原因之一.2)豚草和三裂叶豚草植株外部的上顶、中顶、上中部位种子数占植株总种子数量的50％,中中、下顶占比约23％,而下部的上基、中基、下中、下基的种子数占比约27％,表明当年生产的种子有近73％的比例具有远距离扩散的潜力.3)豚草和三裂叶豚草不同植株部位种子的萌发率具有上端＞中端＞下端的趋势;初始萌发时间为下端＞中端＞上端;萌发持续时间为上端＞中端＞下端.这种萌发方式避免了同一生长季大批种子同时萌发有可能导致高密度死亡的风险.基于上述研究分析,认为豚草和三裂叶豚草不同植株部位种子具有不同的适应功能.其中,上部所产生的种子具较强的扩散能力和低休眠性,有利于两物种快速占据新生境并扩大种群;而中、下部位的种子在母株周围就近扩散,翌年萌发率低,缓解了种群竞争.豚草和三裂叶豚草不同植株部位生产的种子特性和萌发差异是两个物种进行种群密度调节和扩散入侵的重要原因.

[目的]三裂叶豚草是中国重点防控的入侵植物,研究其潜在的适生区分布格局变化对预警防控具有重要意义.[方法]基于MaxEnt优化模型预测当前及未来(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)气候情景下三裂叶豚草潜在的地理分布格局.[结果]当调控倍频(RM)=3.5,FC(特征组合)=LQH(线性、二次型、片段化组合)时为最优模型,MaxEnt模型的预测结果较准确,受试者工作特征曲线下的面积(AUC值)达0.9287;综合8种途径评估出人类活动因子(hfp,贡献率69％)、等温性(bio3,贡献率8.9％)、温度季节变动系数(bio4,贡献率2.9％)、年降水量(bio12,贡献率7.3％)和海拔(ELEV,贡献率3.7％)是制约三裂叶豚草潜在地理分布的主要环境因子;在当前气候情景下,三裂叶豚草的高适生区主要集中在东北平原、江淮地区、京津冀、山东半岛等经济发达地区.[结论]在未来气候变化情景下,三裂叶豚草在我国的潜在适生区范围总体呈现不同程度的缩减,即丧失率大于增加率;三裂叶豚草将有向南迁移的趋势;最冷月最低温度(bio6)是最不相似变量分析中出现频次最高的因子,表明温度因素对三裂叶豚草潜在地理分布变迁起到重要制约作用.本研究结果可为三裂叶豚草的预防和控制提供理论基础.

目的 研究三裂叶豚草花粉过敏原钙结合蛋白(Amb t polcalcin1)的基因信息和致敏情况.方法 通过转录组测序分析结果,鉴定出一个潜在的Amb t polcalcin1基因序列;克隆Amb t polcalcin1基因,获得Amb t polcalcin1蛋白.通过酶联免疫吸附试验(ELISA)和免疫印迹试验(Western blot)研究Amb t polcalcin1基因的致敏性;并用ESPript3.0软件进行同源性分析.结果 ELISA结果显示,三裂叶豚草花粉过敏原Amb t polcalcin1在三裂叶豚草花粉过敏患者血清中的IgE结合率为14％(14/100).Western blot结果显示14份阳性血清中4份显示阳性条带.进化树分析结果显示,三裂叶豚草花粉Amb t polcalcin1与其近缘物种矮豚草属花粉中的两个过敏原Amb a 9.0101和Amb a 9.0102的同源性最高,分别为95.18％和93.98％.结论 三裂叶豚草花粉过敏原钙结合蛋白Amb t polcalcin1在豚草花粉过敏患者的致敏率为14％.

为明确气候变暖对三裂叶豚草的潜在适生区域的影响并揭示三裂叶豚草潜在扩散路径及规律,文章选取辽宁省作为研究区域,模拟气候变暖条件下三裂叶豚草在2050年潜在分布范围.研究结果表明,拟合温室气体排放量低的情况下(RCP4.5),三裂叶豚草扩散面积相比2019年增加了10919.9 km2,其中中度和高度适生区分别增加了3137.32 km2和7782.58 km2,面积占比分别增加了1.24％和3.07％;拟合温室气体排放量高的情况下(RCP8.5),三裂叶豚草中高度适宜区面积相比2019年增加了6932.2 km2,中度和高度适宜区面积分别增加了2554.81 km2和4377.11 km2,面积占比增加了1.01％和1.73％,说明高温室气体排放量并没有加速三裂叶豚草的快速扩张.高低温室气体排放量情况下,扩张方向大致相同,均表现为为西北和西南两个方向.其一为以中部平原地区为中心向西北方向的锦州、阜新扩张,由原来的低度适生区转变为高度适生区,西部沿大小凌河方向扩张;其二为沿辽宁中部河流向西南方向扩张,营口盘锦沿海地区扩散趋势明显.刀切法检验结果表明高程对三裂叶豚草生境适宜度的贡献率最高,占47.4％,且高程处于0-200m的范围内、坡度处于0度左右的区域三裂叶豚草适宜性指数较高,说明三裂叶豚草适合分布在高程较低、坡度较缓的平原区域.该研究结果为三裂叶豚草在辽宁省乃至全国的入侵风险预警防治提供技术支撑.

[目的]研究不同地理种群的豚草和三裂叶豚草的遗传多样性水平和遗传结构.[方法]应用筛选的13条ISSR引物对8个豚草居群和7个三裂叶豚草居群共240个样品进行分子标记.[结果]8个豚草居群128个样品,共扩增出304条带,多态性位点比率为98.68%;Shannon′s信息指数为0.6716,Nei′s基因多样性指数为0. 4788. 7 个三裂叶豚草居群 112 个样品,共扩增出 266 条带,多态性位点比率为95.86%;Shannon′s信息指数为0.6593,Nei′s基因多样性指数为0.4670.豚草和三裂叶豚草各居群遗传距离较近.[结论]豚草和三裂叶豚草在居群间具有一定的遗传稳定性;居群内具有丰富的遗传多样性.豚草和三裂叶豚草遗传变异主要来源于居群内部.豚草各居群遗传距离和地理距离有显著相关性,三裂叶豚草各居群遗传距离和地理距离无显著相关性.

目的 克隆和表达三裂叶豚草花粉中的一种新致敏蛋白组分超氧歧化酶,探讨其在中国人群中的致敏特征.方法 通过对三裂叶豚草花粉转录组学研究,鉴定到一种潜在的超氧歧化酶基因序列,对基因进行克隆,通过表达和纯化获得蛋白,用clustalX2将已报道的超氧歧化酶与该基因进行多重序列比对,通过酶联免疫吸附实验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)和免疫印迹实验(Western blot)研究三裂叶豚草花粉超氧歧化酶的致敏性.结果 三裂叶豚草花粉超氧歧化酶序列编码区含465个碱基,编码154个氨基酸.多重序列比对发现三裂叶豚草花粉超氧歧化酶与橄榄花粉过敏原Olee 5氨基酸序列存在一定的保守性,为53.9％.ELISA结果显示三裂叶豚草花粉超氧歧化酶的IgE结合率为12％(5/42),5份阳性血清在免疫印迹实验中均显示阳性结合带.结论 三裂叶豚草花粉超氧歧化酶是一种新的致敏蛋白组分,本研究对完善三裂叶豚草花粉过敏原组分信息具有重要意义,为三裂叶豚草花粉过敏疾病的组分解析诊断方法的建立奠定了基础.

研究三裂叶豚草种子萌发及幼根生长对干旱胁迫的响应,旨在为科学防控提供依据.以三裂叶豚草种子为材料,用不同质量分数聚乙二醇(PEG)溶液处理,以蒸馏水处理为对照(CK),设置5％、10％、15％、20％、25％5个质量分数梯度代表轻度、中度、重度、极度、极重度干旱,测定日相对发芽率、发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数,分析三裂叶豚草种子萌发情况;测定根表面积、投影面积、体积、根长、根尖数及根分叉数,分析幼苗根生长情况;统计种子恢复萌发情况.结果表明:无干旱胁迫的三裂叶豚草种子各萌发指标最高,干旱胁迫强度增加,种子各萌发指标减小,干旱胁迫强度极大时,种子不发芽.与CK相比,轻度干旱胁迫和重度干旱胁迫对三裂叶豚草根长影响不显著,但会促进侧根与不定根生长;中度干旱胁迫会使根长显著变短,并且会抑制侧根与不定根数量的增加.三裂叶豚草种子在PEG质量分数为24.69％的干旱时不发芽.种子在极重度干旱下不萌发,个别种子在极度干旱下不萌发,但当水分充足时,种子依然具有萌发能力.建议在三裂叶豚草种子尚未成熟前,人工拔除植株,或在入侵地种植耐旱强、生长快、根系发达、竞争性强的植物,以控制三裂叶豚草的生长发育.