地黄连作胁迫响应机制的块根蛋白质组学分析

地黄种植过程中存在严重的连作障碍问题,连作导致块根无法正常膨大、产量品质下降、土传病害严重等。本研究以正、重茬地黄块根为试验材料,通过差异蛋白质组学技术分析连作下地黄块根蛋白质表达谱变化,并进一步采用qRT-PCR技术对锁定的差异蛋白质表达量变化进行验证分析。研究结果发现,连作导致与块根重要生理代谢过程和主要成分合成相关的蛋白质都下调表达,与蛋白质折叠相关的伴侣素(chaperonin)在重茬地黄块根中全部下调表达;连作下与胁迫响应、抵御相关的蛋白质(如pathogenesis-related protein 10, cytochrome P450, Type IIIa membrane protein cp-wap13等)均上调表达。qRT-PCR定量分析证实重茬地黄块根中PR-10基因表达量显著高于正茬地黄;PR-10基因在尖孢镰刀菌病原菌侵染下能够明显被诱导表达,表达量随着侵染时间的增加而逐渐升高,验证了差异蛋白质组学分析的结果。可见连作胁迫对地黄块根蛋白质表达谱有显著影响,导致蛋白质表达紊乱,连作植株生理代谢过程异常,碳水化合物和能量代谢缓慢,产生连作障碍效应。     

梯度水分对鱼腥草生长和抗氧化酶活性的影响

模拟自然生境中林下鱼腥草不同水分条件,依次设置对照(CX)、重度干旱、中度干旱、轻度干旱、轻度湿润、中度湿润、重度湿润、水淹8个水分梯度,研究梯度水分对鱼腥草(Houttuynia cordata Thunb)生长和抗氧化酶活性的影响,为建立鱼腥草生态栽培模式提供科学依据.结果表明:梯度水分对鱼腥草生长和抗氧化酶活性影...     

药用植物连作障碍研究评述和发展透视

连作障碍作为现代农业生产中较普遍的问题,在药用植物栽培生产中表现尤为严重,据统计约70%以块根类入药的药用植物在种植过程中都存在严重的连作障碍问题。连作障碍已经成为制约药用植物品质和发展的关键性因素。本研究从药用植物连作障碍问题研究现状出发,分析了当前药用植物连作障碍形成的三大共性问题,即根系分泌物诱导根际土壤酸化、根际微生物群落结构失衡和植株病毒病严重,具体体现在:根系分泌物诱导根际土壤微生物差异性演化、土传病原菌的化感互作、根际微生物区系的失衡加大土壤酸化、根际病原菌增多和有益菌减少导致的土存真菌病害加重、病毒病伴生和发展。并分析了土壤灭菌法、功能微生物调控、作物多样性栽培和生物质炭改良的根际调控策略在减缓药用植物连作障碍中的潜在作用。作者呼吁从事连作障碍研究的工作者应重视从根际生态学角度出发,以土壤食物网为切入点,应用现代系统生物学和化学生态学技术与方法,全面系统探究根系分泌物介导下植物-土壤-微生物的相互作用过程与机制,并着重关注土壤线虫和土壤病毒在连作障碍发生发展中的生态位关系,以深入阐明连作介导土壤酸化的生态学机制和病原菌响应根系分泌物的协同进化机理,在此基础上,采用多种根际调控相结合的策略减缓连作障碍问题,全面考虑经济、社会和生态效益,做到"生态预防为主、综合治理为要"。     

不同连作年限野生地黄根际土壤微生物群落多样性分析

以野生地黄为试验材料,设置野生地黄头茬土壤、重茬土壤和原茬土壤处理,未种植任何作物为对照,于块根膨大中期采集土样,通过磷脂脂肪酸法(PLFA)和末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术,分析不同连作年限野生地黄的根际微生物生物量和群落结构变化。PLFA分析结果表明,不同处理情况下地黄根际土壤微生物群落结构存在明显差异,与头茬地黄根际土壤相比,重茬地黄土壤微生物总量显著下降,并且细菌/真菌比例下降。T-RFLP分析结果表明,不同连作年限地黄根际土壤细菌群落结构存在一定差异,野生状态地黄土壤和头茬土壤菌群较为相似,变形菌门和厚壁菌门占据优势地位。野生状态地黄和头茬地黄根际富含Bacillus、Pseudomonas等有益生防菌,而重茬地黄根际土壤滋生大量病原菌如Clostridium sp.、Flexibacter polymorphus和Clostridium ghoni,有益菌群和纤维素降解菌群减少,q RT-PCR定量分析也显示,野生状态地黄和头茬地黄土壤中假单胞菌数量都显著高于重茬地黄土壤。总之,野生地黄存在连作障碍问题,导致野生地黄根际有益菌数量减少而病原菌大量滋生,从而降低了野生地黄抵御病害的能力,使重茬野生地黄生长发育差,产量大幅降低。     

不同太子参品种对连作胁迫差异响应及种内间作效应分析

探索药用植物环境友好型的连作障碍消减技术是促进中药农业可持续发展的重要路径。本研究首先应用ISSR分子标记技术分析了8个引自我国不同道地产区的栽培品种的遗传多态性,以明确供试品种的遗传差异。2017—2019年,以上述鉴定具有明显差异的不同来源8个太子参品种为供试材料,应用高效气相色谱(HPLC)、高通量测序(HTS)、实时荧光定量PCR (qRT-PCR)和作物生理学等研究方法,探索其在福建柘荣太子参主要产区的环境适应性及其对连作栽培的响应。在此基础上,选用其中有代表性的2个主栽品种进行种内间作栽培,研究种内间作对重茬太子参生长的影响及其根际微生态变化机制。研究结果表明,供试的8个不同来源太子参品种在福建柘荣太子参主产区的生长表现各异。在头茬条件下,柘参1号、抗病1号和黔太子参1号产量表现最高,江苏句容和宣参1号2个品种产量表现最低。与头茬太子参相比,连作导致苗期和收获期太子参株高降低、根长和最大根围变小、块根缩短以及地上(地下)部鲜重明显下降,最终使单一块根重减小而减产。就药用品质而言,与头茬太子参相比,连作引起太子参主要药用成分的总多糖和环肽B含量均显著下降,而总皂苷的含量显著上...