兰州百合连作土壤水浸液自毒作用研究

【目的】探讨兰州百合(Lilium davidii var.unicolor salisb)连作土壤水浸液对自身幼苗生长的障碍因素及其作用机制。【方法】设置蒸馏水(CK)及正茬、连作2年、连作4年兰州百合根际土壤水浸液各50,100,200,300 mg/mL,共13个处理,以兰州百合种球为受试对象,测定不同条件下兰州百合幼苗生长、抗氧化酶活性、渗透调节物质及细胞膜透性的变化,并利用GC-MS技术分析各处理土壤中存在的主要自毒物质。【结果】正茬、连作2年及连作4年兰州百合根际土壤水浸液对兰州百合幼苗的生长均存在"低促高抑"现象,且抑制作用随连作年限的延长而增强。随水浸液质量浓度的增加,兰州百合幼苗CAT和SOD活性逐渐升高,POD活性先上升后下降,MDA含量、相对电导率、脯氨酸及可溶性糖含量的变化呈不断上升趋势,当水浸液质量浓度上升至300 mg/mL时,3个处理中各指标的上升或下降程度与对照相比均达显著差异水平(P0.05)。兰州百合正茬、连作2年及连作4年根际土壤中分别鉴定出9,15和17种化合物,主要包括2,3-丁二醇、1,2,3-三甲苯、邻苯二甲酸二丁酯、对苯二甲酸二辛酯、抗氧剂2246等化合物,其中大部分为自毒物质。【结论】兰州百合正茬、连作2年及连作4年根际土壤水浸液质量浓度达到300 mg/mL时,对其幼苗的生长会产生显著抑制作用。连作土壤中存在的自毒物质可以改变兰州百合植株体内的抗氧化酶活性,破坏细胞膜结构和功能,抑制兰州百合植株的生长,是导致兰州百合连作障碍发生的重要原因之一。     

外源水杨酸诱导的部分甜瓜自毒作用相关基因的表达分析

以甜瓜(Cucumis melo)品种‘新银辉’为材料,采取根灌法,以水杨酸(10μmol/L)处理甜瓜幼苗,通过Real-Time PCR对叶片中部分自毒作用相关基因的表达量进行定量分析,以探究外源水杨酸诱导对甜瓜自毒作用的影响。结果显示,经外源水杨酸诱导后:(1)在催化苯丙烷类代谢途径的3个初始反应的蛋白酶编码基因中,PAL和C4H随处理后时间增加,呈逐渐上调趋势,但PAL比C4H更快响应胁迫,而4CL转录水平没有显著变化;(2)在类黄酮生物合成的3个关键酶的基因中,CHI、F3H均显示出不同程度的下调,CHS于处理后1 d略微上调,然后恢复至处理前水平;(3)两个转录因子基因WD40、R2R3-MYB分别在不同处理时间后显著下调;(4)WD40与CHI的表达相关性较高。据上述结果 ,水杨酸诱导后:(Ⅰ)CHI表达可能与转录因子WD40蛋白相关;(Ⅱ)WD40、R2R3-MYB与PAL、C4H、4CL、CHS间不存在简单、明确的调控关系;(Ⅲ)柚皮苷、表儿茶素、芦丁等甜瓜主要化感物质合成减少。     

北亚热带区红三叶自毒效应潜势初探

试验以昆明小哨示范牧场红三叶种子为受体,分别选取红三叶茎、叶、花3个部位,设计了0.025g/mL、0.05g/mL、0.075g/mL、0.10g/mL、0.15g/mL、0.20g/mL不同浓度的浸提液,研究了红三叶不同部位不同浓度浸提液对其自身种子下胚轴长、幼苗长和幼根长的化感影响。结果表明：红三叶存在具有浓度效应的自毒作用,且不同部位不同浓度的浸提液化感作用强度不同;红三叶浸提液对下胚轴长产生促进作用;而对幼根长和幼苗长产生不同程度的抑制作用,且对幼根的抑制作用更明显。     

高羊茅腐解物的自毒作用初探

为探明高羊茅草坪逐年退化现象是否与化感作用有关，在室内用生物测定方法测定了高羊茅腐解物对高羊茅自身的化感作用，并探讨了相关的作用机制。结果表明，高羊茅腐解液能抑制高羊茅种子的萌发和幼苗生长，且腐解液质量浓度越大，抑制作用越明显。在腐解液质量浓度为0.06 g/mL时，其对高羊茅种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、根长、苗高、单株鲜质量的抑制率分别达58.64%、81.68%、73.34%、81.63%、37.86%、41.13%、30.43%。随着高羊茅腐解液质量浓度的增加，其幼苗SOD活性先升后降；POD活性与空白对照差异不显著；CAT活性先升后降，在高质量浓度时，与空白对照的差异达到显著水平；膜脂过氧化产物MDA含量持续升高；可溶性蛋白含量下降。可见，高羊茅残体腐解是其草坪逐年退化的原因之一。     

植物自毒作用及针叶林自毒研究进展

自毒作用是同种植物个体之间的一种化学作用,是植物经过长期适应环境和进化选择而获得的一种避免种内竞争的机制.针叶树是我国重要的用材树种,在对其长期的经营管理过程中发现:天然针叶林经常会出现生产力下降和天然更新障碍等问题.除轮伐期、采伐利用方式不当等原因外,针叶树凋落物和根分泌物长期向环境中释放大量次生代谢物质,而自然生态系统的排毒解毒机制受到人为干扰的影响,导致植物次生代谢物质的过量积累,进而产生了自毒作用,这也是许多作物连作障碍产生的原因.就自毒物质的种类、释放途径、作用特点、作用机理、检测方法、对生态系统的影响及针叶林自毒作用的研究现状等问题进行综述.认为对自毒作用研究的最终目的是要为解决困扰我们的各种生态环境问题提供切实可行的方案,尤其是在实现农林业可持续发展和自然资源与环境保护方面发挥作用.     

Weed Allelopathy,Its Ecological Impacts and Future Prospects

Summary

The importance, characteristics, positive and negative impacts, and future role of weeds as an integral part of the natural and agroecosystems are evaluated and discussed. Interference between plants in nature and the importance of differentiating between competition and allelopathy are interpreted. Allelopathy as one component of weed/crop interference, allelochemicals from weed species and their possible mechanism of action are listed and discussed. Weed species with inhibitory action against cultivated crops, other weed species, and plant pathogens, as well as self-inhibitory (autopathic) species are reviewed. Stimulatory or inhibitory allelopathic effects of different crop plants, trapping and catching species, and the potential of allelopathic weeds in inhibiting or stimulating certain parasitic weed species are discussed and evaluated. Allelopathy as a mechanism and future strategy for agricultural pest control and farm management and the potential use and development of some allelochemicals as natural pesticides or plant growth regulators are also considered and discussed.     

一株草莓连作自毒障碍主要物质苯甲酸降解细菌的筛选及其降解效果研究

草莓连作障碍的主要原因是根系产生的自毒作用,苯甲酸是草莓连作障碍的主要自毒物质之一。为减少苯甲酸对草莓的危害,选用苯甲酸为唯一碳源的选择培养基,逐步提高苯甲酸浓度,以期筛选出草莓根际中降解苯甲酸的细菌,并通过紫外可见分光光度法测定其对苯甲酸的降解能力。随后,对筛选出的有效降解菌与3株草莓根腐病菌进行拮抗试验,同时对其显微形态特征和16S rDNA基因序列进行分析与分子鉴定。筛选出的菌株L501对苯甲酸的降解率为87.5%,表明其能有效减轻苯甲酸的自毒作用,同时L501对草莓根腐病菌有较强的拮抗作用。经鉴定,菌株L501为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis,具有解毒抗菌双重功能。     

外源谷胱甘肽对自毒作用下辣椒幼苗生长的影响

以辣椒叶浸提液作为辣椒连作障碍的自毒物质,研究了辣椒叶浸提液对辣椒幼苗的生长抑制作用以及加入谷胱甘肽(GSH)后缓解叶浸提液对辣椒幼苗生长抑制作用的效果.结果表明:50 g.L-1叶浸提液处理后,2个品种辣椒幼苗株高、茎粗、叶片长和宽的生长速率及叶片大小、复叶数的增加都比对照降低,根系活力也显著低于其它处理.外施GSH能使自毒作用下辣椒幼苗的株高、茎粗、叶片长和宽的生长速率、叶片大小及复叶数的增幅升高,植株根系活力也显著提高.研究表明,GSH对两品种辣椒幼苗的自毒作用有一定程度的缓解作用,最佳缓解浓度为50 mg.L-1.     

间作系统根-土互作与连作障碍缓解

现代农业大面积单一作物连作种植和农药化肥的大量施用问题较为严重,造成农田生态系统日趋简单和脆弱,使作物病害发生频繁,病害流行周期越来越短,连作障碍严重发生。间作作为中国传统农业的精髓,具有增产、提高养分资源利用效率的优势。文章旨在明确间作缓解连作障碍的机制,以期为寻求缓解连作障碍的措施奠定基础。从寄主营养及生理变化、诱导寄主抗性、养分高效利用、改善土壤理化性状、抑制病原菌及土壤微生物多样性等方面对间作缓解连作障碍机制的最新进展进行了总结,明确了间作缓解连作障碍的机理,同时展望了间作缓解连作障碍的未来重点研究方向,以期为指导中国农业生产,实现农业的可持续发展提供理论和技术支持。     

外源谷胱甘肽对嫁接黄瓜砧穗种子萌发过程中自毒胁迫的缓解效应

为探讨外源谷胱甘肽(GSH)对自毒作用的缓解效果和生理作用机制,以连作嫁接黄瓜根际土壤浸提液模拟自毒胁迫,在100g·L~(-1)浓度土壤浸提液中分别添加0、25、50、100、200 mg·L~(-1)GSH,进行黄瓜、南瓜种子萌发试验,分别测定发芽率、主根长度、根系表面积、根尖数、α-淀粉酶活性、淀粉酶总活性和脯氨酸含量等指标。结果表明,土壤浸提液处理后,黄瓜和南瓜种子的发芽率、发芽指数、活力指数、主根长度、根尖数、根系表面积、α-淀粉酶活性、淀粉酶总活性得到显著抑制,脯氨酸含量升高。在自毒作用下,外施不同浓度GSH,可不同程度地提高种子发芽率、发芽指数、活力指数、主根长度、根系表面积、α-淀粉酶活性、淀粉酶总活性,降低脯氨酸含量。土壤浸提液能对黄瓜、南瓜种子产生自毒作用,添加外源GSH能诱导黄瓜和南瓜种子内淀粉酶活性增强,有效缓解自毒作用对黄瓜、南瓜种子萌发和幼苗生长的抑制作用,并且以100 mg·L~(-1)GSH缓解效果最显著。本研究结果为制定缓解嫁接黄瓜连作障碍措施提供了理论依据。