在没有寄主植物存在的情况下,蒜头果幼苗长势随独立生长时间延长而逐渐衰退是一种普遍现象.为解析蒜头果幼苗衰退过程中组织养分含量变化和分布特征,该研究比较了独立生长半年、两年和三年的蒜头果植株各部分组织中N、P、K元素浓度变化,并用组织切片染色法定性评估了这些不同衰退程度幼苗的根和茎杆中淀粉分布和含量变化.结果表明:(1)蒜头果幼苗在衰退过程中,除侧根中K浓度逐渐升高外,其余器官中组织N、P、K浓度逐渐降低,叶片N/P比逐渐失衡,衰退程度不同的幼苗所受的养分胁迫类型存在差异,其中独立生长半年的蒜头果幼苗主要受N供应不足的限制(平均N/P比11.33),两年后转为P限制(平均N/P比17.81),三年后蒜头果幼苗叶片N/P比严重失衡(均值52.46),活力极低,不适合用于造林.(2)植株淀粉含量水平逐渐降低,独立生长三年后蒜头果幼苗植株中淀粉消耗殆尽.幼苗茎根交界处、根顶膨大处、主根及侧根的淀粉含量水平在不同衰退程度的幼苗间差异均较显著,表明淀粉含量水平可以作为评估幼苗活力的重要参考,其中侧根可以作为微创法检测幼苗活力的理想取样部位.鉴于独立生长的蒜头果幼苗活力逐渐衰退与组织养分含量降低有关,在蒜头果育苗过程中应合理补给矿质元素、配植优良寄主植物并尽早移栽,以免因幼苗活力衰退而导致造林成活率降低.该研究结果为寻找评估蒜头果幼苗活力的方法提供了理论参考和技术借鉴,并为育苗过程中合理施肥提供了科学指导.

无论在农田还是自然生态系统中,土壤养分异质性普遍存在.植物具有感知土壤养分异质性的能力,并通过调节根系生物量分配及空间分布以获取更多资源.了解寄生胁迫在不同养分条件下对寄主生长发育及根系空间分布的影响,对解析寄主应对寄生胁迫和养分胁迫的适应策略,进而指导寄生性杂草防控具有重要的指导意义.该文采用分根试验,通过对寄主分根,并控制根室两侧氮供应水平及寄生胁迫程度,考察了氮胁迫及两种寄主依赖程度不同的马先蒿的寄生对寄主长芒棒头草生长发育及根系空间分布的影响.结果表明:(1)土壤氮水平与马先蒿寄生均可显著影响长芒棒头草生物量及根冠比,并且两者之间存在显著交互作用,其中土壤氮水平为主要影响因子.(2)两种马先蒿对长芒棒头草的危害程度不同.在NPK和2NPK处理时,三色马先蒿的寄生显著降低长芒棒头草生物量(茎叶:37.1％、51.5％;根系:35.6％、63.6％);在NPK处理时,大王马先蒿的寄生显著增加长芒棒头草生物量(茎叶:29.9％,根系:61.2％).(3)长芒棒头草的根系生长和空间分布受氮营养的异质分布和寄生的影响,具有明显的感知养分空间分布及调节根系生长能力.

植物Rac蛋白属于小分子G蛋白ROP家族,广泛参与活性氧(ROS)产生、激素信号转导和组织形态建成.檀香(Santalum album Linn.)是著名的珍贵树种,为半寄生植物,其正常生长需要根部特化的吸器从其他寄主植物摄取营养物质.该研究基于全长转录组数据,采用RT-PCR方法克隆得到了1个檀香Rac基因,命名为SaRac1.结果表明:(1)SaRac1基因全长594 bp,编码197个氨基酸,分子量21.55 kD,理论等电点9.32,为亲水性蛋白.(2)进化分析显示,SaRac1蛋白和拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtRac1～6、AtRac9和AtRac11蛋白同属于典型的植物RacⅠ家族蛋白.(3)结构预测显示,该蛋白在N端为保守的G结构域,蛋白C端具有CaaL保守基序.(4)原生质体亚细胞定位试验显示,SaRac1蛋白定位于细胞核和细胞质.(5)组织特异性表达分析显示,SaRac1基因在根和吸器中表达量最高,幼叶和茎中表达量较高,在成熟叶和老叶中表达量较低.(6)用寄生植物吸器诱导因子2,6-二甲氧基对苯醌(DMBQ)处理,发现SaRac1受到DMBQ的强烈诱导,表达量在4 h达到最高.研究推测,SaRac1基因受吸器诱导因子调控进而参与檀香吸器形成过程.

吸器是寄生植物的特征器官,研究影响其发生的因素,有助于了解寄生关系的建立和调控过程.该研究以两种列当科(Orobanchaceae)根部半寄生植物甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)和松蒿(Phtheirospermum japonicum)为材料,通过皿内培养试验,分析了蔗糖、DMBQ(2,6-二甲氧基-对-苯醌,一种高效的列当科根部半寄生植物吸器诱导化合物)和寄主植物诱导下两种根部半寄生植物吸器发生情况.结果表明:(1)蔗糖显著促进两种根部半寄生植物吸器发生,无寄主存在时,2％蔗糖处理使甘肃马先蒿和松蒿吸器发生率分别提高39.9％和20.2％.(2)蔗糖明显提升寄主植物对两种根部半寄生植物的吸器诱导水平,添加蔗糖后,寄主诱导的甘肃马先蒿单株吸器数和具木质桥的吸器比例分别增加5.7个/株和17.9％,松蒿吸器发生率和具木质桥的吸器比例分别提升76.7％和16.2％.(3)蔗糖对松蒿吸器发生的促进作用与已知吸器诱导化合物DMBQ相当,均能诱导50％以上的植株产生吸器.(4)培养基中添加4％蔗糖对两种根部半寄生植物的吸器诱导效果最好,其中甘肃马先蒿吸器发生率为56％、松蒿为37.9％.综上认为,蔗糖对两种根部半寄生植物吸器发生和分化均有明显的促进作用.