镉胁迫下紫茉莉生物碱的化感效应

为探究镉（Cd）胁迫下外来入侵植物紫茉莉（Mirabilis jalapa L.）中生物碱对本地种的化感效应,采用室内水培和土培实验,运用超高效液相色谱（UPLC）技术测定Cd胁迫下紫茉莉根系分泌的生物碱含量,并研究水培紫茉莉根系分泌物、外源添加生物碱和土培紫茉莉根际土壤对2个本地种（萝卜和莴苣）种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：水培条件下,1~3 mg·L^-1 Cd胁迫下紫茉莉根系分泌物中葫芦巴碱、小檗碱和巴马汀含量显著增加; 3 mg·L^-1 Cd胁迫下紫茉莉根系分泌物对萝卜和莴苣的抑制作用最强,其中萝卜种子萌发率和幼苗根长抑制率分别为25.17%和44.23%,莴苣为10.00%和40.44%,萝卜受到的抑制强于莴苣。外源添加生物碱对萝卜和莴苣幼苗生长的化感效应不同,小檗碱最低抑制浓度分别为0.1mg·L^-1和0.05 mg·L^-1,化感效应最强;巴马汀和药根碱均为0.25 mg·L^-1,化感效应次之;葫芦巴碱为100 mg·L^-1和50 mg·L^-1,化感效应最弱。Cd胁迫下种植紫茉莉的土壤在有菌和无菌时的化感效应也不同,除25 mg·kg^-1 Cd胁迫外,有菌土壤对萝卜和莴苣种子萌发和幼苗生长均产生不同程度的促进作用,且对莴苣的促进作用强于萝卜;而无菌土壤则产生抑制作用,5 mg·kg^-1 Cd胁迫对萝卜种子萌发和幼苗生长的最大抑制率分别为41.23%和48.54%,莴苣则为21.07%和15.25%。研究表明,在Cd胁迫下,紫茉莉水培和土培方式对本地种产生的化感效应不同,土培和有菌条件减缓了生物碱的化感效应,且当利用紫茉莉与本地种进行Cd污染农田土壤的间作修复时,莴苣所受的化感抑制较小,是较为合适的间作种类。     

重金属污染土壤间作修复的研究进展

种植单一的超富集植物修复重金属污染土壤,不但中断农业生产导致经济收益降低,而且因生物量较低、修复周期长等诸多弊端导致修复效果不甚理想。间作作为一种传统的农艺管理方式,利用生态位和生物多样性原理等能提高农作物对资源的有效利用,对共植的农作物种类增量提质。在中、轻度污染土壤修复中利用间作体系,通过调控超富集植物与农作物的生长发育,促进超富集植物根系低分子量有机酸(LMWOAs)的分泌,降低其根际土壤p H,增加重金属活性,从而增加超富集植物对重金属的吸收,同时抑制农作物根系LMWOAs的分泌,以减少农作物对重金属的吸收,提高其产量和品质,实现"边生产边修复",提高土地利用率,并增加经济效益。本文根据近几年来国内外相关文献,综述了间作条件下超富集植物和农作物生物量、生理生化响应、重金属吸收、转运、富集等方面的变化,以及间作对土壤环境质量的影响,并对间作修复重金属污染土壤领域的发展趋势,如超富集植物和农作物间作的信号转导和分子生物学机制、间作体系下两类植物根际微生物类群的差异及其功能机制,以及构建高效间作体系提高重金属污染土壤的修复效率等方面进行了展望。