植物次生代谢物的自毒作用及其与连作障碍的关系

连作障碍问题的发现已有上千年的历史,但对其发生机理和克服措施还没有取得突破。本文分析了植物次生代谢物的种类及其产生机理、次生代谢物的自毒作用、植物对自产的次生代谢有毒物质的抗性机制及其形成时序等,认为次生代谢物对新生植物的自毒作用是连作障碍发生的关键因素之一,并在此基础上提出了克服连作障碍的几种途径。     

设施蔬菜连作障碍原因及防治措施

连作障碍是设施蔬菜栽培中的一个关键问题。从土壤次生盐渍化、土壤微生物种类变化及植物自毒作用等方面综述了设施蔬菜连作障碍产生的原因，并提出了包括品种选择、轮作、合理施肥、嫁接及生物防治等防治措施。     

设施蔬菜连作障碍原因及防治措施

连作障碍是设施蔬菜栽培中的一个关键问题.从土壤次生盐渍化、土壤微生物种类变化及植物自毒作用等方面综述了设施蔬菜连作障碍产生的原因,并提出了包括品种选择、轮作、合理施肥、嫁接及生物防治等防治措施.     

地黄连作障碍机制研究进展

综合前人关于地黄连作障碍机制的有关内容,从连作地黄生理生态特征、根系分泌物和化感自毒作用等方面综合的论述地黄连作的主要原因,探索解决途径。     

植物化感作用类型及其在农业中的应用

本文总结前人研究成果的基础上,对不同植物化感作用类型及其作用机制和在农业中的应用进行了探讨。植物化感作用包括化感偏害作用、自毒作用、自促作用和互惠作用。植物化感偏害作用是由植物根系分泌物介导下的植物与特异微生物共同作用的结果。利用植物化感偏害作用控制田间杂草是一项环境友好型的可持续农业技术,并已在水稻化感抑草研究方面取得了较突出的成果。植物化感自毒作用(作物连作障碍)是造成作物产量降低、生长状况变差、品质变差、病虫害频发的现象。药用植物,特别是以根部入药的药用植物中,连作障碍表现更为突出。近年来研究结果认为根系分泌物生态效应的间接作用及土壤微生物区系功能紊乱是导致植物连作障碍的主要因素。因此,改善土壤生长环境,恢复和修复根际土壤微生物结构平衡,增强生态系统机能是克服作物连作障碍的关键。植物化感自促作用(连作促进作用)是在植物根系分泌物促进下,根际土壤微生物之间此消彼长,有益微生物之间互利协作,土壤肥力和营养补给能力明显改善,从而增强植物根系抗性,促进植物生长发育,提高产量和品质的结果。牛膝的连作促进作用明显,有学者试图通过牛膝与其他不耐连作药用植物间作套种或轮作,实现药用植物生产的可持续发展。植物间的正相互作用(互惠作用)是作物间套种系统超产和养分等资源高效利用的重要机制,根系分泌物在介导根际微生物与植物的有利互作中起到重要作用。最后作者强调指出,存在于根际土壤的微生物群落的宏基因组组成是决定植物能否健康生长的关键。深入研究存在于土壤生态系统中的植物体外基因组的组成与演化机制,将成为借用现代合成生物学原理与技术,定向控制植物根际生物学过程,促进作物生产可持续发展的优先研究领域。     

药用植物的化感自毒作用与连作障碍

本文阐述了药用植物化感自毒作用的概念、产生机理和作用特点,指出药用植物的药用活性成分与化感自毒物质的同源性是药用植物栽培中连作障碍与化感自毒作用更重要的根本原因.文章分析了连作障碍产生的原因与药用植物化感自毒作用的关系,结合作者运用DGGE和T-RFLP技术对根际土壤微生物区系的系统研究结果,提出综合运用农艺措施减缓连作障碍与化感自毒作用的危害.     

连作自毒物质与根际微生物互作研究进展

连作障碍是农业生产中普遍存在的现象,与根际微生态失衡有直接关系,导致病原微生物富集,土壤从抑病型转向导病型,造成植物生长变弱、病虫害爆发、产量和品质下降。植物化感自毒物质在根际微生态破坏方面具有直接作用。自毒物质具有选择性培养基的作用,伴随植物生长不断积累,刺激根际病原菌生长而抑制有益微生物生长,导致根际微生物群落结构失衡,病原菌增加,植物病害爆发。自毒物质和根际微生物的互作关系从四个方面总结综述,包括自毒作用、自毒物质、自毒物质与根际微生物互作及植物根际促生菌缓解连作障碍。     

花生连作土壤障碍机制研究进展

花生是我国主要经济作物和油料作物,连作障碍问题严重影响花生的产量与品质,制约着我国花生产业可持续发展。已有研究认为自毒物质积累、病菌增加、土壤微生物群落失衡及土壤理化性质恶化是花生连作障碍的主要因子,但大多停留在单因子水平上,有的认识缺乏直接的证据。本文简要综述了花生连作障碍的危害、机制及调控措施,结合作者近几年来相关研究,主要从花生根系分泌物效应、化感物质存留特征、土壤生物群落演变等方面介绍了花生连作障碍机制研究进展,最后对花生连作障碍的进一步研究及防控技术发展方向提出展望。     

浅议农作物连作土壤改良措施

农作物连作障碍是农业生产持续发展所面临的一个重要问题,通过查阅有关克服农作物连作障碍的研究报告,结合作者从事相关研究的结论和进展,就农作物连作障碍产生的原因和克服的途径进行综述,以便为相关研究和类似技术的实际应用提供借鉴。研究表明,引起农作物连作障碍的主要原因有土壤中有害微生物的积累、土壤的次生盐渍化、农作物的自毒作用等。基于此,通过探究土壤的改良措施,探索消除或减低作物连作所产生的连作障碍,为农业生产提供一定的依据。     

连作障碍发生机理研究进展

随着集约化种植程度的不断提高,作物连作导致产量和品质下降,土传病害严重发生,严重制约了现代农业的可持续发展,连作障碍发生机理一直是国内外学者研究的热点之一。近年来,国内外学者从多方面、多角度对连作障碍进行了研究,但这些研究多集中于单一因素分析,缺乏对不同因子内在相互关系和本质的了解,未能深入揭示连作障碍发生的真正原因。深入认识连作障碍的成因及各要素间的互作关系是防控作物土传病原微生物生长、缓解连作障碍、实现农药使用量零增长的基础。本文从土壤理化性状及生物学性状恶化、植物生理抗性下降和连作自毒作用等方面系统综述了连作障碍发生机理,分析了连作障碍因素间的相互关系并对该领域未来的研究方向进行了展望,以期为寻找安全、环保和有效的缓解措施提供理论依据。     

当归营养期的化感作用

为探讨当归(Angelica sinensis)自毒作用与连作障碍的关系并建立合理的轮作制度,利用4个浓度当归营养期根部及茎叶部水浸液对当归及其种植区常见作物油菜(Brassica campestris)、小麦(Triticum aestivum)和燕麦(Avena sativa)的种子和幼苗进行了生物测定。分析结果表明,当归具明显的自毒作用(敏感指数M3=-0.258 3),茎叶部分的自毒效应强于根部,且作用强度随浓度增加而增强;小麦和燕麦对当归的化感作用有一定的耐受能力,综合敏感指数(M)分别为-0.075 5和-0.144 7;而油菜对当归的化感作用较为敏感,综合敏感指数为-0.307 9,这一结果与实际种植情况不符,推断可能与当归化感物质在土壤中的转化导致化感作用降低有关。在种间化感作用的研究中发现根部的化感作用强于茎叶,并有高抑制低促进的浓度效应。试验结果说明当归的自毒作用是造成连作障碍的原因之一;当归对小麦和燕麦的化感作用较弱,可以用于当归轮作体系,缓解因自毒作用而引起的连作障碍。     

谷胱甘肽对自毒作用下辣椒叶片光合特性的影响

以当地辣椒(Capsicum annuum L.)主栽品种"陇椒5号"和"七寸红"为试材,研究自毒作用下不同浓度外源谷胱甘肽(GSH)对辣椒幼苗叶绿素含量、光合参数和叶绿素荧光参数的影响,以探讨GSH对辣椒自毒作用的缓解效果和生理作用机制。结果表明:单一叶浸提液处理(CK2)后,2个品种辣椒叶片的叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII有效光能转化效率(Fv’/Fm’)和实际光化学效率(ФPSII)均较清水处理(CK1)降低,初始荧光(Fo)升高,胞间CO2浓度(Ci)则先升后降。说明辣椒叶浸提液引起的自毒作用导致光合作用的下降主要是由于非气孔因素引起的。含有不同浓度GSH的叶浸提液处理后,叶绿素含量、Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、Fv’/Fm’和ФPSII与单一辣椒叶浸提液处理相比均有一定程度的回升,Ci和Fo均较叶浸提液处理的降低。说明外源GSH能够提高自毒作用下辣椒幼苗叶片CO2的利用率,降低非气孔因素的伤害,进而缓解自毒物质对辣椒幼苗的毒害。研究表明,适合缓解陇椒5号和七寸红自毒作用的GSH浓度分别为50和30mg.L-1。     

花生连作障碍发生机理研究进展

连作导致花生产量和品质下降,严重影响了花生持续生产。本文结合20年花生长期定位试验研究,从土壤理化性质恶化、化感自毒作用和微生物区系失衡3个方面系统地综述了花生连作障碍的发生机理,认为花生根际微生态系统综合功能失调是造成花生连作障碍的主要原因,并分别就化感作用、根际分泌物与根际微生物的关系、根际微生物与连作障碍的关系和多因子综合考虑等角度对该领域未来的研究方向进行了展望。     

植物化感物质对种子萌发的影响及其生态学意义

化感现象作为植物之间的一种相互作用方式,在农林业生产中广泛存在。合理利用植物之间的化感作用,对于生产实践具有重要的指导意义。研究表明,化感物质可促进或抑制不同物种种子的萌发过程,这对于植物的生长发育、植物群落的组成与分布以及生态系统的平衡有着重要影响。本文从化感物质对种子萌发的影响与其生态学意义两个方面进行了综述。一方面,在阐述化感作用影响种子萌发的基础上,进一步总结了化感物质抑制植物种子萌发的生理生化机制。包括:化感物质通过抑制胚根和胚轴的伸长,破坏亚细胞结构,干扰植物激素及活性氧的合成与代谢,造成细胞损伤,从而阻碍种子萌发;抑制种子中储存物质的代谢,阻碍种子萌发过程中的物质以及能量转换,导致种子萌发受阻等。另一方面,本文从化感作用在抑制农田杂草及影响生态系统稳定性两个方面,阐述了化感物质调控种子萌发的生态学意义。讨论了农作物的化感抑草作用,农林业生产中的化感自毒作用以及化感作用造成的生物入侵等,以期为农林业生产提供借鉴。最后,根据目前研究进展,对本领域未来研究方向进行了展望和讨论。     

植物化感作用表现形式及其开发应用研究

综述了作物自毒现象、作物间他感作用以及作物与杂草间他感互作的研究进展,指出化感作用在克服连作障碍、构建高效间套复合群体、防除病虫草害和生物调控方面的应用潜力。     

Autotoxicity of Phthalate Esters in Tobacco Root Exudates:Effects on Seed Germination and Seedling Growth

Autotoxicity is one of the major factors that impede continuous cropping. It is defined as the toxic influence of chemicals released from one plant species on the germination and growth of individuals of the same species. Here, in order to exam the autotoxicity of tobacco root exudates, root exudates were collected from tobacco plants grown both in cultural solution and on natural soil. Using ultraperformance liquid chromatography coupled with triple-quadrupole tandem mass spectrometry, main autotoxic chemical substances in the root exudates were identified. The autotoxic effects of suspected autotoxins on seed germination (including germination rate, germination potential, germination index, and vigor index) and seedling growth were analyzed. Dibutyl phthalate (or diisobutyl phthalate), dioctyl phthalate, and diisooctyl phthalate were identified in tobacco root exudates. It was observed that high concentrations (greater than 0.5 mmol L^-1) of each identified phthalate ester caused significant (P < 0.05) inhibition of tobacco seed germination and seedling growth. It can be concluded that phthalate esters such as dibutyl phthalate, diisobutyl phthalate, and diisooctyl phthalate in tobacco root exudates may play an important role in tobacco autotoxicity.     

Heat stress and plant development: role of sulphur metabolites and management strategies

Temperature plays a crucial role in plants development whereas a sudden rise may cause severe consequences. Heat stress impairs plant growth, photosynthesis, pollen development and reproduction. The plant photosynthetic efficiency is mainly reduced by the over production of reactive oxygen species, denaturation of heat shock proteins and alteration in many enzymes activities. Unlike drought stress, plants have developed a very few mechanisms to encounter heat stress problem. Recently, the use of nutrients such as sulphur has emerged as one of the efficient methods to enhance plant tolerance against high temperature stress. The mechanistic understanding of sulphur-based strategies could be very helpful to sustain plant development and global food supplies in future hotter climates. The present review mainly focuses on (1) high temperature induced changes in plant functions, (2) possible roles of sulphur metabolites in heat stress tolerance and (3) possibilities of using sulphur as a management strategy. Moreover, the review consolidates the future research needs that must focus on (i) heat tolerant germplasm screening; (ii) sulphur dose optimisation, application method and crop growth stages response; (iii) finding of sulphur induced heat tolerance mechanisms and (iv) the use of omic approaches to discover sulphur metabolites role in heat stress tolerance.