化感水稻内生真菌的分离鉴定及其发酵产物的生物学效应研究

以化感水稻品种‘PI312777’‘6173’和‘6180’为研究对象,从水稻根、茎和叶中分离获得70株内生真菌,采用形态学观察和rDNA-ITS区序列分析,对内生真菌进行分类鉴定。进一步以化感水稻‘PI312777’分离得到的粘红酵母和塔宾曲霉为试验菌株,通过不同稀释倍数的真菌发酵液对非化感水稻进行MS半固体培养基育苗试验,研究化感水稻内生真菌发酵产物对非化感水稻萌发率、株高等形态指标及苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性的影响。结果表明,从供试化感水稻品种中共分离得到17种内生真菌,经rDNA-ITS系统发育树分析鉴定为10个属,这些内生真菌主要分布在曲霉属（Aspergillus）（29.63%）、青霉属（Penicillium）（16.67%）和镰刀菌属（Fusarium）（12.96%）。不同稀释浓度塔宾曲霉发酵液对水稻幼苗生长均有促生作用,其中50倍稀释浓度处理可显著提高水稻幼苗的株高、根长及POD酶活性。粘红酵母菌发酵液5倍稀释浓度可显著提高水稻幼苗的PAL酶活性并对水稻幼苗有促生作用。稗稻共生条件下,塔宾曲霉和粘红酵母发酵稀释液对水稻均有促生效应。本研究可为化感水稻内生真菌进一步应用于水稻生产实践提供有益指导。     

营养元素调控下南瓜组培根化感作用的初步研究

通过调节B5培养基中的组分,研究了金钩南瓜组培根在五种营养元素(P、Mg、Fe、Cu、B)四个浓度梯度(1/2 B5、B5、3/2 B52、B5)培养下化感作用的响应模式以及对黑籽和金钩南瓜两种受体幼苗生长的影响。结果表明:不同营养元素对受体植物幼苗生长的影响不一致,与元素含量显著相关,而且依赖于受体选择。五种营养元素在亏缺(1/2 B5)和正常(B5)条件下南瓜组培根过滤液对受体植物幼苗生长均表现为抑制作用;而适量增加营养元素的条件下(3/2 B5和2 B5),一般表现为促进作用,但2 B5含量下,B元素导致金钩南瓜的自毒作用,而Fe能引发金钩南瓜组培根过滤液对黑籽南瓜的抑制作用。因此理论上初步得出P和Mg元素可以降低南瓜根系的毒害作用,而Fe、Cu和B元素对南瓜根系的化感调控作用与品种选择有关,这对调控施肥、降低设施农业中葫芦科作物的连作障碍具有一定的参考意义。     

青蒿素的化感效应及机理研究进展

青蒿素是我国自主研制的治疗疟疾的首选药,黄花蒿是提取青蒿素的唯一原料药材,在我国有2 000多年的药用历史。我国黄花蒿种质资源丰富,种植面积和青蒿素产量占全世界的90%以上。黄花蒿释放的化感物质——青蒿素影响植物、藻类和浮游动物的生长发育,对农业生产、土壤健康和水体生态系统造成重大影响。对青蒿素化感效应及机理的研究现状进行了综述,以期对评估黄花蒿种植产生的环境风险,保持土壤健康,避免影响后茬作物生长提供一定的参考。     

白三叶根系分泌物的化感作用及其GC-MS分析

为探明白三叶入侵禾本科草坪是否与其根系分泌物的化感作用有关,采用琼脂培养法研究白三叶根系分泌物对高羊茅和草地早熟禾种子萌发和幼苗生长的化感作用及其作用机制,并采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术对白三叶根系分泌物化学成分进行分析。结果表明,白三叶根系分泌物对高羊茅和草地早熟禾种子萌发和幼苗生长均有化感抑制作用,抑制程度不同,抑制率介于4.42%~53.16%。经白三叶根系分泌物处理后,高羊茅和草地早熟禾幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性均受到抑制,丙二醛(MDA)含量升高,可溶性蛋白含量降低,过氧化氢酶(CAT)活性表现为高羊茅幼苗升高,而草地早熟禾幼苗受到抑制。用乙酸乙酯、正丁醇、乙醚萃取白三叶根系分泌物,共鉴定出66种化合物,主要是紫薇缩醛、油酸酰胺、壬醛、硬脂酰胺、2,4-二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基对甲酚。可见,白三叶根系分泌物的化感作用是其入侵禾本科草坪的原因之一。     

添加水稻秸秆对油菜(Brassica napusL.)幼苗生长的影响

近几年,水稻秸秆直接还田对油菜幼苗生长的负效应受到关注。有许多研究在水稻残体或腐解物中检测出了酚酸等被广泛证实具有化感作用的物质,因此在水稻秸秆产生的负效应中,化感抑制作用不容忽视。本研究以酚酸为目标化感物质,以湖北省油菜主栽品种"中双11号"为受体,采用4种采自典型稻油轮作系统中的土壤进行盆栽试验,研究水稻秸秆对油菜幼苗生长的影响。结果表明:(1)整体看来,添加秸秆对油菜幼苗总生物量的主效应在进贤土为正,在汉川土为负,在阳逻和麻城土为无明显影响;(2)功能叶片光合色素含量在全部土壤下的显著降低均出现在播种后33 d之内,与水稻秸秆腐解速率最大值的出现与存在时间上的重叠。秸秆处理对油菜幼苗的负效应在早期强于后期;(3)土壤水溶态酚酸含量为3.3~49.0μg·g-1soil。添加秸秆虽导致土壤中水溶态酚酸浓度增加,但其明显增加主要发生在试验后期,且增量与幼苗生物量化感效应指数呈正相关关系。因此酚酸含量的变化不能解释水稻秸秆的负效应,为揭示秸秆处理的负效应机制,需要转换目标化感物质。     

三裂叶蟛蜞菊对绿豆的化感作用

研究了三裂叶蟛蜞菊各器官水提液对绿豆种子萌发及其幼苗生长的影响。结果表明,各器官水提液浸种能显著降低绿豆种子发芽率,且发芽率随水提液浓度增大而降低;各器官水提液能显著抑制绿豆幼苗的生长,5d后绿豆平均根长随水提液浓度增大而变短;对绿豆种子萌发的化感作用从强到弱依次为茎〉叶〉全株〉根。     

恶性入侵植物刺苍耳浸出液对油麦菜种子的化感作用研究

刺苍耳被我国列为外来有害入侵物种,在我国的伊犁河谷地区大规模侵入草原、农田、荒漠、森林生态系统,给当地的生态安全、生态系统的生物多样性和农牧业发展带来严重威胁。为了揭示刺苍耳在入侵地群落演替中的作用及恶性入侵的化学生态学机制,以刺苍耳整株的水提液对油麦菜种子进行处理,探讨刺苍耳水提液对油麦菜种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:随着刺苍耳水提液浓度的增加,受体植物油麦菜种子的萌发率、发芽势、萌发指数均显著受到抑制,种子萌发进程也表现出显著的推迟现象。与对照相比,刺苍耳水提液在0.01 g/mL水平即可使油麦菜幼苗的根长受到显著抑制。随着刺苍耳浸提液浓度的增加,油麦菜幼苗的根长逐渐缩短,各处理组与对照间均存在极显著差异,当浓度增至0.08 g/mL则表现为完全抑制效应。同时,随着刺苍耳浸提液浓度的增加,油麦菜种子萌发的化感效应指数RI逐渐降低。在同一浸取液浓度下,种子萌发的化感效应指数随萌发时间的增加而降低。因此,刺苍耳植株水提液含有对油麦菜有害的化感物质,抑制其种子萌发和根的伸长生长。     

水分和密度对化感水稻产量、品质及籽粒中Pb、Cd含量的影响

【目的】探讨化感水稻产量、品质及重金属含量与水分管理和种植密度的关系,更好地发挥化感水稻环境友好的特点。【方法】以‘化感稻3号’、‘化两优78号’以及早季的‘玉香油占’和晚季的‘百香占’为材料,研究不同水分管理(孕穗期晒田WN、孕穗期不晒田WS)和种植密度(高密度DH、当地种植密度DN)处理下稻米的产量、品质以及籽粒中Pb和Cd含量的变化。【结果】稻米产量和品质在不同水分和密度管理条件下差异不显著,但在品种间有显著差异,表现为‘化两优78号’产量高于其他品种。WSDN处理显著降低了常规稻‘百香占’的精米率,但对化感品种影响不显著。WS处理降低了稻米Pb和Cd含量,尤其是显著降低了化感稻米Cd含量。密度和品种对稻米Pb和Cd含量影响不显著。【结论】水分和密度处理对化感水稻的产量和稻米品质影响不显著,但WS处理能够显著降低化感水稻籽粒中Cd含量。     

红小豆不同组织及根际土壤水浸提液对小麦幼苗生长的影响

以小麦幼苗为受体作物,采用培养钵沙培法,研究不同质量浓度(0、10、40、160 g/L)红小豆根、茎、叶、根际土壤水浸提液对小麦幼苗生长的化感差异,为构建高效合理的红小豆—小麦轮作模式提供科学依据。结果表明,红小豆不同组织及根际土壤水浸提液对小麦幼苗生长的影响因化感物质的来源部位不同而存在差异。根水浸提液对小麦幼苗株高、幼叶长均表现出低质量浓度促进、高质量浓度抑制的作用,对小麦幼苗根长、侧根数及地下部干质量均表现为低质量浓度抑制、高质量浓度促进的作用;根际土壤、茎、叶水浸提液均对小麦幼苗株高、幼叶长具有抑制作用,并随质量浓度增加抑制作用逐渐加强;根际土壤、茎、叶水浸提液对小麦幼苗侧根数表现出低质量浓度抑制、高质量浓度促进的作用,茎水浸提液对小麦幼苗根长表现出低质量浓度促进、高质量浓度抑制的作用,而根际土壤水浸提液对小麦幼苗根长表现出促进效应。在水浸提液质量浓度较低(10、40 g/L)时,红小豆根、根际土壤水浸提液提高了小麦幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性和叶绿素含量,降低了幼苗的丙二醛(MDA)含量和根系活力;在水浸提液质量浓度较高(160 g/L)时,红小豆茎、叶水浸提液显著降低了小麦幼苗的叶绿素含量,显著升高了小麦幼苗叶片的SOD活性、过氧化物酶(POD)活性。红小豆不同组织及根际土壤水浸提液对小麦幼苗的化感综合效应表现为叶茎土根。     

空心莲子草根系分泌物对无机磷细菌的负化感效应

空心莲子草(Alternanthera philoxeroides Griseb)是全球难以根除的恶性杂草,能在有效磷较低的土壤中生长。了解空心莲子草对微生物转化土壤无机磷的影响,有益于揭示其入侵机制。利用固、液培养技术,以3株(B05、B07和B09)能溶解无机磷的伯克霍尔德氏菌(Burkholderia Yabunchi)为材料,研究了空心莲子草根系分泌物(Exudates from A.philoxeroides roots,EAR)对其生长繁殖和溶磷的化感作用。结果表明,在固体培养时,随EAR浓度提高,无机磷细菌(Phosphatesolubilizing bacteria,PSB)的菌落直径、溶磷圈直径和溶磷指数降低;在液体培养基中,EAR不同程度地抑制PSB繁殖生长,数量减少48.13%~73.03%。供试菌株均能分泌氢离子、草酸和柠檬酸,其中B05和B09还分别能分泌乙酸和苹果酸,B07能分泌乙酸和丁二酸,草酸和柠檬酸共占有机酸分泌总量的66.02%~74.72%。此外,有机酸分泌总量和氢离子分泌量分别与溶磷量呈显著正相关,相关系数依次为0.836和0.947(p0.05,n=12)。EAR显著抑制PSB分泌有机酸和氢离子,与此同时溶磷量降低11.41%~47.32%。因此,EAR对PSB呈负化感效应,不同程度地抑制PSB繁殖生长、有机酸和氢离子分泌及无机磷溶解。