青葙的自毒作用及对其他植物的化感作用

【目的】研究青葙Celosia argentea L.的自毒作用及对其他植物的化感作用,从化感作用的角度探讨其作为常见田间杂草并与入侵植物三叶鬼针草Bidens pilosa L.共存的适应机制。【方法】采用室内生测方法,测定了青葙新鲜叶片水浸提液对青葙、三叶鬼针草、油菜Brassica campestris L.和萝卜Raphanus sativus L.4种植物种子萌发和幼苗生长的影响;采用室内盆栽试验,测定了青葙鲜叶水提取液浇灌和鲜叶覆盖对青葙生长的影响,以及青葙和三叶鬼针草凋落物覆盖的相互化感作用。【结果】青葙鲜叶水浸提液对4种受体植物种子萌发和幼苗生长均有不同程度的抑制作用,且随着提取液质量浓度的增加,抑制作用增强。无论是浇灌青葙水浸提液还是添加青葙叶片覆盖的处理都可以降低盆栽青葙的生物量,其中,质量浓度为0.250 0 g·mL~(-1)提取液浇灌盆栽的青葙,其生物量比对照降低了37.5%。将三叶鬼针草和青葙的凋落物覆盖盆栽的青葙和三叶鬼针草,40 d后均显著抑制了青葙生物量;与对照相比,单独覆盖青葙凋落物使盆栽三叶鬼针草的地上部质量和总生物量分别降低了23.0%和22.2%。【结论】青葙既有自毒作用,又对油菜和萝卜有较强的化感作用,应控制田间青葙的大量生长,同时栽培青葙时应避免连作;青葙和三叶鬼针草具有相互的化感抑制作用,青葙通过化感作用实现与三叶鬼针草的共存。     

菌根菌丝网络介导的番茄植株间机械损伤信号的传递

利用丛枝菌根真菌摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae, Fm)在供体与受体番茄根系间建立菌根菌丝网络(common mycorrhizal networks, CMNs),研究机械损伤供体植株叶片诱导产生的防御信号可否通过CMNs传递给受体植株,诱导受体植株产生防御反应.结果表明,机械损伤处理预先接种Fm的供体植株后,与供体有CMNs连接的受体植株叶片中苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性以及受体植株叶片和根系苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)和β-1,3-葡聚糖基因(PR2)转录水平显著高于无菌根菌丝网络连接、菌根菌丝网络连接被阻断以及有菌根菌丝网络连接但供体植物叶片未机械损伤的对照处理,其叶片中,4种酶最高活性是无CMNs连接对照处理B的162.1%、69.1%、230.6%和54.6%,而叶片和根系中2个基因最高转录水平分别是无CMNs连接对照处理B的3.9、17.3和7.2、9.0倍.可见,机械损伤诱导供体番茄叶片产生的防御信号可以通过CMNs传递到邻近健康受体番茄植株,诱导其产生防御反应.     

丛枝菌根菌丝网络介导的番茄植株根系间抗虫系统性信号的传递

利用丛枝菌根真菌摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae,Fm)在供体与受体番茄根系间建立菌根菌丝网络,研究供体植株叶片被斜纹夜蛾取食诱导产生的抗虫系统防御信号可否通过菌根菌丝网络传递到受体根系,诱导受体植株根系产生防御反应.q-PCR分析表明,预先接种菌根菌Fm的供体植株被斜纹夜蛾取食后,其根系中丙二烯氧化物环化酶基因(AOC)、脂氧合酶基因(LOXD)、蛋白酶抑制剂Ⅰ和Ⅱ基因(PI-Ⅰ和PI-Ⅱ)转录水平显著高于仅被害虫取食和仅接种Fm的处理,以及既未接种Fm又未被害虫取食的对照.同时,与供体有菌根菌丝网络连接的受体植株根系中AOC、LOXD、PI-Ⅰ和PI-Ⅱ转录水平显著高于无菌根菌丝网络连接、菌根菌丝网络连接被阻断,以及有菌根菌丝网络连接但供体植物叶片未被害虫取食的处理,这4个基因最高转录水平分别为无菌丝网络连接对照受体植物的19.5、11.7、9.0、19.0倍.可见,斜纹夜蛾为害叶片可产生系统性防御信号,诱导供体根系产生抗虫防御反应,并且通过菌根菌丝网络将防御信号传递到邻近健康受体番茄根系.