一年生外来植物入侵性的评估方法 【技术领域】
本发明涉及植物生态领域，具体涉及评估一年生外来植物入侵性的方法。
背景技术
植物外来入侵种的传入已产生了严重生态危害，随着我国对外交流增加，新的植物入侵种传入机会在增加。因此，当我们周围环境中出现新的外来植物时，我们需要及早预测它们是否具有入侵能力。
目前，人们多数用种子、传播方式、生长速率和生活型等评估植物的入侵能力。但是，这些指标来预测外来植物的入侵性还缺乏普遍适用的价值，许多指标在进境口岸的检疫中还难以应用。因此，需要寻找外来物种入侵能力评估的新的指标，实现对入侵种的早期预警，这是当前生态学研究的热点。
外来植物能否在新环境中成为一种成功的入侵种涉及到内外两方面的因素。就内因来讲，植物有不同的适应策略。最近，付改兰等(2007)对部分一年生植物的DNA C值测定中发现，入侵种的DNA C值明显小于非入侵种，但是在对多年生植物类群的DNA C值测定中没有发现这一规律。其中可能的原因为：多年生植物并非以缩短生活史来适应多变的环境，而是以增加繁殖方式的多样性，特别是通过营养繁殖来适应新的环境；在核DNA中，绝大部分为非编码DNA，DNA C值的变异主要是由非编码DNA所造成。因此，除了编码DNA影响植物的表现型以外，非编码DNA部分通过影响细胞核和细胞重量和体积等，最终也会影响到植物的表现型。因此，至少在部分科属中，特别是一年生植物中，DNA C值小的类群，它们分生组织的细胞、细胞核和染色体就小、细胞分裂速率快，幼苗生长速率快、生活史短，是它们适应多变环境的内在原因。
国外学者对有些植物的测定表明，DNA C-值与有丝分裂中期染色体大小呈正相关，与核总体积呈正相关；DNA C-值大的植物，细胞普遍比较大。DNA C-值小的一些植物，其细胞有丝分裂周期较长，幼苗生长速率快，植物的生活史就越短。生活史短的植物，在多变的人为干扰环境下具有生存和繁衍的优势，这是入侵种的重要生态特征。但是DNA C-值的测定需要极为昂贵的流式细胞仪、试剂和复杂的前处理仪器设备。
【发明内容】
本发明旨在提供一种评估一年生外来植物入侵性的评估方法。
技术方案为：一年生外来植物入侵性的评估方法，包括如下步骤：
(1)取一年生外来植物种子进行培养，待幼苗根长至1cm-1.5cm时取粗壮根尖制作根尖临时装片并封片；
(2)以处于有丝分裂中期、染色体较为分散的一年生外来植物根尖细胞为观察对象，统计染色体数目、染色体总投影面积、染色体平均投影面积、分裂指数以及幼苗干重与种子干重的比例。
由于DNA C-值的测定需要极为昂贵的流式细胞仪、试剂和复杂的前处理仪器设备，国内这方面没有多少工作。因此，我们设想，如果能够找到这样一个属，这个属既有杂草(即入侵性种类)，又有非入侵性植物，同时已有关于这些种的DNA C-值的报道，这们以这样的属为材料，通过实验测定入侵种与非入侵种的染色体大小、细胞核大小、细胞大小、有丝分裂速率和幼苗生长速率，再分析这些指标与DNA C-值间的关系，以期证实提出的假设。我们发现豆科的巢菜属符合我们工作的需要。
这样，只需要应用常规的数码显微镜和普通的细胞学实验方法，测定出目的植物分生组织细胞染色体、细胞核和细胞大小，根据这些指标实现对该种入侵能力的大致评估，这在外来植物引入风险评估上具有重要应用价值。
应用植物的DNA C-值、根尖细胞的染色体、细胞核和细胞地大小这些指标来预测一年生目的植物的入侵能力，在理论上是可行的，这些指标可以应用于是植物引种、口岸截获的外来植物的入侵性风险评估中。考虑到测定DNA C值需要昂贵的仪器试剂和复杂的操作，而应用分生组织中染色体大小、细胞核大小和细胞大小评估植物的入侵能力更具有可操作性。当然，在实际工作中，还需要结合其他的指标进行外来植物入侵性的评估。
【附图说明】
图1为巢菜属4种植物根尖分生组织的细胞投影面积
图2为巢菜属4种植物根尖分生组织的细胞核投影面积
图3为巢菜属4种植物根尖分生组织的细胞平均染色体投影面积
图4为巢菜属4种植物根尖分生组织的细胞总的染色体投影面积
图5为巢菜属4种植物根尖分生组织的细胞在10℃下的有丝分裂指数，
图6为巢菜属4种植物根尖分生组织的细胞在15℃下的有丝分裂指数
图7为巢菜属4种植物根尖分生组织的细胞在20℃下的有丝分裂指数
图8为巢菜属4种植物根尖分生组织的细胞在25℃下的有丝分裂指数
图9为10℃下巢菜属4种植物培养14天后幼苗干重/种子千粒重
图10为15℃下巢菜属4种植物培养14天后幼苗干重/种子千粒
图11为20℃下巢菜属4种植物培养14天后幼苗干重/种子千粒重
图12为25℃下巢菜属4种植物培养14天后幼苗干重/种子千粒重
【具体实施方式】
以豆科的巢菜属为材料来验证本方法，巢菜属既有杂草(即入侵性种类)，又有非入侵性植物，同时已有关于这些种的DNA C-值的报道，蚕豆的DNA C-值为11.9pg[2]，为非入侵性种类，小巢菜、四籽野豌豆和大巢菜的DNA C-值分别为4.5pg、3.25pg、1.80pg，为入侵性种类。
实验中所用的大巢菜、小巢菜、四籽野豌豆及蚕豆种子均为当年产种子。
将种子放入垫有2层滤纸的培养皿中，加入适量蒸馏水，分别放入10℃、15℃、20℃和25℃不同温度的光照培养箱中培养。光照和黑暗时间各12小时。待幼苗根长至1cm左右时取出，剪取粗壮根尖洗净后采用普通压片方法制作根尖临时装片。
所有材料的取材时间均为上午10:00，放入4℃冰箱中预处理24h，卡诺氏溶液固定24h，取出材料，用蒸馏水洗净后放入解离液(95％乙醇∶浓盐酸＝1∶1，V/V)8min，再用蒸馏水漂洗干净，之后采用改良石炭酸品红溶液染色30~40min，制做根尖临时装片，最后用中性树胶封片。
在Motic数字显微镜DMB1-223下观察，每个处理组观察10个细胞清晰的根尖，于40倍境下观察，每个根尖拍摄10个连续但互不重叠且细胞分布均匀的视野，用于统计细胞分裂指数。
有丝分裂指数＝分裂相细胞数/总细胞数目
采用Motic Plus Images 2.0图像处理软件，对每个物种分别统计500分生区细胞(4个温度下分别统计100~150个)的细胞和细胞核大小。
每种植物挑选10个处于有丝分裂中期，染色体较为分散的细胞，计测染色体数目、总投影面积和平均投影面积。结果如图1至图8所示，横坐标括号中的数据为：DNA C-值，误差线上的不同字母表示P＜0.05水平上有显著性差异。
实施例2
将种子在蒸馏水中浸泡4小时后，洗净放入垫有两层滤纸的培养皿中，加入适量的蒸馏水，分别置于10℃、15℃、20℃和25℃的光照培养箱中萌发。待种子萌发后，移入相应温度条件下的培养箱中，测定幼苗生长速率，每个处理重复20株幼苗。实验过程中，每天更换培养皿中水分。14天后，从每个处理组的20株幼苗中挑出长势最好的5棵，然后挑选剩余幼苗中最好的10株，在80℃条件下烘干至恒重，万分之一电子天平下称重，得到的数值除以每千粒种子的干重。其结果如图11-14所示。