自毒作用与连作障碍

自毒作用是连作障碍的发生机制之一,该作用主要是由有机酸、醛类芳香酸、香豆素、醌类、生物碱和类萜等植物次生代谢产物及其分解产物所引起的。其作用机理包括增加细胞膜膜通透性、降低酶活性、抑制植物的养分吸收等。相应的矫治措施主要有合理施肥、施用微生物制剂、嫁接、轮作和间套作等。本文综述了自毒作用在连作障碍中的作用机制以及相应的矫治措施。     

根系提取物对烤烟的自毒作用研究

为了明确连作烤烟的自毒作用,研究了烤烟根系提取物对烤烟种子萌发、烟苗干物质积累、烟苗根系生长发育及烟苗光合参数的影响。结果表明,随着根系提取物浓度的增加,烤烟种子发芽率、烟苗根系总根长、总根面积、总根体积、根尖数、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率逐渐降低;平均根系直径,烟苗地上部干、湿重,地下部干、湿重及总干、湿重,总叶绿素含量,净光合速率均表现为先升高后降低的趋势;气孔限制值逐渐升高。烟草根系提取物对烤烟种子萌发及烟苗生长发育具有明显的抑制作用。     

毛红椿凋落叶水浸液自毒作用研究

为探究毛红椿凋落叶水浸液的自毒作用,采用生物测试法研究毛红椿凋落叶水浸液对自身种子发芽和幼苗生长的影响,并结合气相色谱质谱联用(GC-MS)技术分析凋落叶水浸液石油醚、乙醚、氯仿、甲醇4种不同极性萃取组分中存在的自毒物质。结果表明,凋落叶水浸液对毛红椿种子发芽及幼苗生长、存活率等均有抑制作用,浓度越高抑制作用越强,中浓度溶液(100 g·L^-1)对种子发芽和茎长达到显著抑制水平,对种子发芽率、发芽势、发芽指数、茎长的抑制率分别为18%、31%、31%和17%;低浓度溶液(10 g·L^-1)对根长的抑制达到显著水平,抑制率为25%。毛红椿凋落叶水浸液4种不同极性萃取组分中共鉴定到22种化合物,总体含酰胺类、长链脂肪酸、酚类、苯甲酸衍生物、烷烃类、腈类、二甲苯、松油烯及谷甾醇等物质,其中酰胺类、长链脂肪酸、酚类、苯甲酸衍生物成分可能为毛红椿自毒物质。本研究结果为探索毛红椿的濒危机制,促进毛红椿的实生更新提供了理论依据。     

凹土对辣椒自毒作用修复的生理生化机制研究

采用盆栽试验,在土壤中添加邻苯二甲酸二丁酯(DBP)模拟自毒物质,以凹土为修复剂,通过测定辣椒的生长指标和生理生化指标,研究凹土对DBP的修复效果。结果表明:DBP对辣椒生长和生理代谢有显著自毒作用,添加适量凹土能够修复DBP对辣椒造成的自毒作用;当凹土添加量为20 g/kg时,凹土对DBP的修复效果最好,表现为辣椒根系的丙二醛(MDA)含量最低,过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性最强,根系的总吸收面积、活跃吸收面积和比表面最大,根系活力最强,根系呼吸速率最大,叶绿素含量最高,植株生长和干物质积累最多;当添加量为80 g/kg时,膜脂过氧化加剧,根系吸收能力下降,植株生长和干物质积累减少,凹土对DBP的修复作用消减或消失;凹土添加量应控制在20~40 g/kg。     

植物次生代谢物的自毒作用及其与连作障碍的关系

连作障碍问题的发现已有上千年的历史,但对其发生机理和克服措施还没有取得突破。本文分析了植物次生代谢物的种类及其产生机理、次生代谢物的自毒作用、植物对自产的次生代谢有毒物质的抗性机制及其形成时序等,认为次生代谢物对新生植物的自毒作用是连作障碍发生的关键因素之一,并在此基础上提出了克服连作障碍的几种途径。     

凹土复配剂修复辣椒自毒作用的响应面优化及其机理研究

以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)模拟辣椒连作自毒物质,选择凹土、牛粪、腐植酸为修复剂,采用BoxBehnken试验设计优化了复配参数,探讨了复配剂对辣椒DBP自毒作用的修复机理。结果显示,对DBP修复效果最好的复配剂为凹土20 g/kg+牛粪70 g/kg+腐植酸617 mg/kg,在此条件下,辣椒株高实测值与模型预测值相符。复配剂能显著增强辣椒根际土壤的脲酶、脱氢酶、蛋白酶和蔗糖酶活力,使辣椒根系受DBP毒害减轻,根系过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活力增强,膜脂过氧化程度减弱,丙二醛(MDA)含量降低,根系活力提高。凹土复配剂对辣椒连作中DBP自毒作用有良好的修复作用。     

有机肥对自毒物质胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响

采用砂培试验研究了有机肥对外源自毒物质苯丙烯酸(CA)、对羟基苯甲酸(HA)胁迫下黄瓜光合作用的影响。结果表明,CA、HA胁迫导致黄瓜幼苗叶绿体亚显微结构发生明显的改变:被膜溶解,基粒垛、基质片层减少;Chl.a、Chl.b、Chl(a+b)和Car含量降低,光合速率下降,H2O2含量提高。施用有机肥可显著或极显著提高CA、HA胁迫下黄瓜的光合色素含量和光合速率,降低叶片H2O2含量,促进黄瓜的生长。     

凤丹种胚组培苗的自毒作用研究

利用组织培养技术研究了不同生长时期的凤丹种胚组培苗根系分泌物抑制二茬培养苗生长的自毒作用。结果表明,组培苗根系分泌物对二茬组培苗具有一定的自毒作用。接种于生根培养基和继代生长培养基上的二茬苗具有最明显的自毒抑制现象,其次是接种于初代培养基上的二茬苗,在培养基中添加活性碳可降低二茬苗受到的抑制。二茬苗的根系活力和叶绿素含量明显低于加有活性碳的实验组和对照组,二茬苗的游离脯氨酸含量、SOD和POD酶活性的变化基本与活性碳组和对照组相似,都表现为先升后降的趋势。组培苗根系分泌物可以通过影响二茬苗的抗氧化酶活性变化、根系活力和叶绿素含量来影响其生长,同时,加入的活性碳可以吸附培养基中的有毒物质,从而缓解二茬苗的自毒作用。     

甜瓜化感自毒作用响应基因的cDNA-AFLP分析

本研究以甜瓜种质"新银辉"为试验材料,利用浓度为0.03 g.mL 1的新鲜甜瓜植株水浸提液处理甜瓜幼苗,通过cDNA-AFLP技术分析甜瓜化感自毒作用相关基因及其表达情况。试验中利用82对引物进行扩增,共获得3 600多条差异表达转录衍生片段(TDFs),平均每个引物组合可扩增出30~50条条带,片段大小集中在50~800 bp之间,根据条带强弱和有无的变化,其表达模式可以分为持续表达、瞬时表达、上调表达和下调表达4种情况。选取其中103条TDFs进行回收、测序,共获得75条有效序列,其中上调表达39条,下调表达21条,瞬时表达15条。BLAST结果分析显示其中55条与已知功能基因具有较高的同源性,选取其中10条TDFs,以甜瓜Actin基因为内参照,对其在不同胁迫处理时间的表达情况进行半定量RT-PCR验证,分析结果与cDNA-AFLP结果基本吻合,表明cDNA-AFLP技术是研究甜瓜化感自毒作用相关基因差异表达的有效方法。55条TDFs的BLAST结果显示,甜瓜自毒作用涉及到的基因表达情况较为复杂,与信号转导、能量代谢、蛋白合成、离子运输、逆境响应和转录调控等过程均有关系,这一结果为探讨甜瓜化感自毒作用的分子机理和相关基因的克隆提供了理论依据。     

施用沼肥对茄子田节肢动物群落结构与茄子产量的影响

在等氮、等磷、等钾施肥条件下, 对茄子田分别施用化肥、沼肥加化肥减半、沼肥加饼肥, 研究施用沼肥对茄田节肢动物群落结构及茄子产量的影响。结果表明: 在节肢动物种类与数量上, 沼肥加饼肥处理茄子田的害虫种类为3.67±0.88 种·4m^-2, 显著低于化肥处理和沼肥加化肥减半处理, 且沼肥加化肥减半处理显著低于化肥处理; 害虫个体数量为64.67±4.06 头·4m^-2, 目标害虫桃蚜的数量为31.67±0.56 头·4m^-2、二十八星瓢虫个体数量为8.00±0.15 头·4m^-2, 显著低于化肥处理, 且与沼肥加化肥减半处理差异不显著; 蜘蛛类的个体数量为12.67±1.76 头·4m^-2, 优势种天敌大腹园蛛的个体数量为7.67±0.67 头·4m^-2, 显著高于化肥处理, 且与沼肥加化肥减半处理差异不显著。在节肢动物群落多样性上, 沼肥加饼肥处理茄子田的节肢动物群落多样性指数为1.68±0.04, 均匀度指数为0.53±0.003, 显著高于化肥处理和沼肥加化肥减半处理; 优势集中性指数为0.33±0.02, 显著低于化肥处理, 且与沼肥加化肥减半处理差异不显著。在节肢动物群落稳定性上, 沼肥加饼肥处理Ss/Si 指数为0.112 5±0.001 1, 显著高于化肥处理, 且与沼肥加化肥减半处理差异不显著; Sn/Sp 指数为1.650 0±0.005 5, 显著高于化肥处理和沼肥加化肥减半处理。沼肥加化肥减半、沼肥加饼肥处理的茄子产量与化肥处理相比无显著差异。     

菊花不同部位及根际土壤水浸液处理对光合作用的自毒作用研究

菊花[Dendranthema morifolium(Ramat)Tzvel.]的自毒作用是菊花连作障碍发生机理研究的重要内容之一.本文研究了连作障碍比较明显的菊花栽培种"高压太子"不同部位(枯落物、叶、茎和根系)及根际土壤水浸液处理对盆栽同种菊花光合作用的影响,结果表明:不同部位和根际土壤水浸液处理对叶片叶绿素含量、净光合速率及气孔导度均表现出抑制趋势,而暗呼吸速率却受到促进,尤以地上部水浸液的抑制作用为显著.说明降低自身叶绿素含量、净光合速率及气孔导度,即抑制自身的光合作用,同时促进自身暗呼吸是菊花自毒作用的机制之一.     

缓释复合肥对茄子产量和不同采果期品质的影响

采用田间试验研究缓释复合肥不同施用方式对茄子产量和不同采果期品质的影响,对茄果类蔬菜生产上施用缓释复合肥具有理论和实践意义。在茄子整个采收期统计果实产量和茄子采果期3次采样测定茄子营养品质(维生素C、氨基酸、可溶性糖)、卫生品质(硝酸盐)和保健品质(黄酮、芦丁、茄碱)。结果表明,施用缓释复合肥(SRF)较化肥(CF)和普通复合肥(CCF)显著增加茄子产量(增幅分别为7.3%~29.1%和3.7%~24.8%),各处理产量序列为SRF1SRF4SRF2SRF3CCFCF。缓释复合肥各处理显著增加茄子盛果后期维生素C、氨基酸和可溶性糖含量,且SRF3较化肥和普通复合肥显著降低茄子盛果中、后期硝酸盐含量。对于保健品质,缓释复合肥各处理较化肥显著增加茄子盛果中、后期芦丁含量10.0%~24.0%和10.0%~50.0%,并显著降低茄子整个采果期茄碱含量33.9%~47.7%、36.8%~49.0%和18.7%~35.4%,以SRF1和SRF2效果最好。缓释复合肥各处理以SRF1茄子产量最高、品质最优,SRF2次之;从茄子高产高效看,以SRF2处理为最佳。     

棉花植株水浸提液化感效应的研究

本文采用室内生测和生理试验的研究方法,以多种受体植物为研究对象,探讨棉花的化感作用和作用机理。结果表明:棉花植株水浸提液对萝卜、白菜、莴苣、油菜、稗草、狗尾草、苘麻均具有化感效应,随着作用浓度增加,抑制效应逐渐加强;棉花茎叶和根系水浸提液对棉花种子萌发、幼苗生长、幼苗根系活力、根系酶活性有抑制或促进作用,当茎叶浸提液浓度为0.02 g·mL-1时,棉花根长、苗高、侧根数、干重分别比对照增加10.3%、3.1%、22.9%和2.4%,当浓度为0.1 g·mL-1时,上述指标与对照相比分别降低34.4%、39.2%、40.6%和19.0%,而根系活力、SOD活性比对照降低38.2%、36.7%,POD活性、MDA含量较对照增加52.3%和36.5%,不同浓度棉花植株水浸提液对棉花生长呈现"低促高抑"的规律,且茎叶浸提液作用效应大于根系浸提液。结果表明棉花具有较强的自毒作用,可能是棉花连作障碍的重要原因之一,通过建立合理的耕作制度,可提高棉花经济产量。     

化感水稻苗期不同器官水浸提液及根系分泌物对稗草的化感作用

在自然种植条件下研究了强化感水稻品种“P1312777”不同叶期(3～6叶)、不同器官(根、茎、叶)水浸提液对稗草根长的抑制率,比较了不同极性树脂处理后水稻根系分泌物水溶液的抑制率变化。结果表明:在3～6叶期相同水稻器官比较,均以5叶期浸提液抑制率最高;5叶期水稻不同器官比较,以叶的浸提液抑制率最高;土培至6叶期的水稻根系分泌物水溶液的抑制率为47．06％,经极性树脂ADS-21处理后抑制率增强为64．71％,经非极性树脂ADS-5处理后抑制率减弱为26．47％;水培至6叶期的水稻根系分泌物水溶液的抑制率为38．24％,经ADS- 21处理后抑制率增强为58．82％,经ADS-5处理后抑制率减弱为20．59％。因此水稻“P1312777”根系分泌物中化感物质以非(弱)极性物质为主,极性物质减弱了非(弱)极性物质的化感抑草作用。     

拮抗菌发酵的生物有机肥对茄子生长和青枯病的防治效果

采用盆栽试验研究了拮抗菌发酵的生物有机肥(BIO-36和BIO-23)对茄子植株的生长以及青枯病防治效果的影响。结果表明:①苗期茄子植株生长30天时,施用BIO-36和BIO-23的处理鲜重显著增加,尤其BIO-36处理的茄子根系的总长、总表面积和总体积提高8.58倍、2.74倍和16.57倍;②茄子苗移栽35天时,施用BIO-36和BIO-23的处理株高、地上部和地下部生物量都有显著提高,青枯病的发病率低,分别为4.1%和8.3%;③施用BIO-36和BIO-23的处理的茄子根际的真菌数量比对照CK增加了4.1~4.6倍和3.89~4.64倍,放线菌数量增加了3.38~3.78倍和3.08~3.47倍,根际茄科劳尔氏菌的数量分别为1.5×105cfu/g、2.1×105cfu/g,都控制在106cfu/g数量级以下,而对照处理数量级达到了1.23×106cfu/g。施用拮抗菌发酵的生物有机肥能显著促进茄子植株的生长,有效地降低茄子青枯病的发病率。     

RFLP analysis of mitochondrial DNA in eggplant and related Solanum species

RFLP analysis of mitochondrial DNA (mtDNA) was performed by the Southern hybridization method using total DNA extracted from eggplant, Solanum melongena L., and six related Solanum species, S. surattense Burm. (i.e. S. virginianum L.), S. torvum Swartz, S. gilo Raddi (i.e. S. aethiopicum), S. integrifolium Poir. (i.e. S. aethiopicum), S. indicum auct. non L. (i.e. S. violaceum Ort.) and S. sanitwongsei Craib. Forty-one fragments were detected by the analysis using 12 combinations of four restriction enzymes and three probes of mtDNA clones from rice. Thirty-four out of the 41 fragments were polymorphic among the species, whereas the other seven were monomorphic. This RFLP analysis of mtDNA is demonstrated to be appropriate for assessing phylogenetic relationships in eggplant and related Solanum species at the interspecific level.     

植烟土壤提取物质对烟株生长及根际土壤细菌多样性的影响

对盆栽烟草外源添加不同浓度植烟土壤提取物质(T1:40μg·mL-1;T2:120μg·mL-1;CK:蒸馏水对照),探讨植烟土壤提取物质对烟草生长及土壤细菌多样性的影响。结果表明,植烟土壤提取物处理使烟株生长受抑制,且随处理浓度的增加受抑制程度显著提高,具体表现为烟株变矮,叶面积变小,光合作用能力降低,且烟草的保护酶系统受到破坏,丙二醛含量随处理浓度加大而增加,T2处理的丙二醛含量是对照的3.44倍。对外源添加物质处理后烟草根际土壤微生物T-RFs分析发现,在对照检测到17个门24个纲,T1处理有14个门21个纲,T2有10个门17个纲;丰富度指数的变化也和门纲的变化一致,随着处理浓度的增加而显著降低。可见外源添加物质处理后,根际土壤细菌群落减少,多样性水平下降。对各处理的根际土壤微生物T-RFs变化与烟株生长变化进行相关性分析表明,在外源添加物质处理的土壤中存在较多的负相关T-RFs片段,且这些片段中较多为病原菌;而正相关的T-RFs片段主要存在于对照土壤中,其中有较多与土壤营养元素循环相关的微生物。本研究结果显示,在外源添加植烟土壤提取物质处理下,烟草的生长受抑制,烟草根际土壤的微生态受到破坏,且随浓度的提升而加重。因此,连作土壤中自毒物质的富集是造成烟草连作障碍的主要原因。关键词烟草连作障碍根际细菌自毒作用T-RFLP     

茄子渗透脱水及渗后干燥的研究

本文对茄子进行了不同厚度下的高浓度糖盐溶液(60％重量比浓度)中浸泡试验,得出其失重率随时间变化的失重曲线;过30h改成热风干燥,得出其干燥曲线;并与未渗直接干燥的物料相比较,在相同安全贮藏水分活度α_w=0。7下,节省干燥时间约一半;讨论了厚度对渗透脱水及渗后干燥的影响,渗液浓度对渗透脱水的影响以及水分活度对安全贮藏的影响。     

Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds

Residues of the oil-extracting process of oilseeds contain bioactive substances such as phenolic compounds, which could be used as natural antioxidants for the protection of fats and oils against oxidative deterioration. Thus, the extraction of such constituents from residual material can be considered to contribute to the added value of these residues, which could justify their isolation. In the present work the fat-free residues of eight different oilseeds whose oils are usable for nutritional applications, and also as renewable resources, were extracted with 70% methanol, 70% acetone, water, and ethyl acetate/water, respectively. The resulting extracts were investigated regarding their content of total phenolic compounds by the Folin-Ciocalteau assay, sinapine, flavanoids, and the UV-absorption spectra. Further, the antioxidant activity of the extracts was characterized by the DPPH method, the beta-carotene-linoleic acid assay, and ESR investigations. The fat-free residues of the different oilseeds contained considerable amounts of extractable substances. The yields decreased with decreasing polarity of the solvent in the order water, 70% methanol, 70% acetone, and ethyl acetate. The ratio of total phenolic compounds to the extractable compounds ranged from 3 to 19%. There was no significant correlation between the amount of total extractable compounds and the total phenolic compounds (p < 0.001). All extracts showed remarkable antioxidant activities determined with the different methods. The effects depended strongly on the solvent used for the extraction as well as on the extracted residue. A correlation between the methods used for the characterization of the antioxidant activity and the composition of the residues could not be shown.