三种酚酸类化合物对莴苣幼苗的化感作用及机理初探

化感物质通过植物体释放到农田土壤中,可对作物生长造成严重影响。酚酸是一类重要的化感物质,由于其相对分子质量小,结构稳定,因而不易降解而累积在土壤中,进而影响作物生长,是引起连作障碍问题的一类主要化合物。为了明确酚酸类物质对植物生长影响的途径,探讨其化感作用机理,以3种结构相似的化合物——苯甲酸、水杨酸和对羟基苯甲酸为研究对象,以莴苣幼苗为活性受体,通过测定化合物对莴苣幼苗根、茎生长的影响,评价了其对植物的毒活性;并借助于荧光显微镜,通过FDA/PI双染色法和DHE染色法,分别研究了3种酚酸类化合物对受体植物根尖细胞活力和活性氧积累的影响。结果表明:3种酚酸类化合物对莴苣幼苗根、茎的生长均表现出低浓度促进、高浓度抑制的作用模式;莴苣幼苗在高浓度酚酸的胁迫下,其体内活性氧大量积累,高浓度的活性氧对莴苣幼苗细胞膜结构等具有显著的破坏作用,进而导致细胞活力降低甚至凋亡,最终抑制植物生长。     

17个玉米品种的不同器官对生菜幼苗生长的抑制作用

为明确玉米不同品种之间植物化感活性的差异,以生菜为受体植物,采用琼脂混粉法测定17个玉米品种的不同器官对生菜幼苗生长的影响。结果表明,供试玉米品种的根、茎、叶、雄花、果皮均对生菜幼苗的生长有良好的抑制作用,但品种及器官之间差异较大。在10 g/L处理浓度下,多数品种的茎、叶、果皮对生菜胚根生长的抑制率达到80%以上,但对生菜胚轴生长的抑制效果相对较差。综合不同器官对生菜胚根和胚轴生长的抑制率,以费玉3号、青农0902、鉴102、三北17、齐单1号、210×205、浚单20、郑单958、五岳288、东单13等品种的抑制活性相对较高。     

紫茎泽兰五种挥发性物质对木霉和灰霉的化感作用

紫茎泽兰Eupatorium adenophorum Spreng是一种世界性恶性入侵杂草[1-2],化感作用是其种群竞争扩张的重要策略[3].次生物质通过器官表面的挥发是化感物质释放的主要途径之一,3-己烯-1-醇、水芹烯、2-蒈烯、α-蒎烯、莰烯是紫茎泽兰的挥发性化感组分[4-5].植物挥发物不仅影响本地植物的生长,而且也影响微生物的生长和发育.为从微生物学的角度进一步探讨紫茎泽兰的入侵机制,本试验以木霉Trichoderma harzianum和灰霉Botrytis cinerea为研究对象,研究了紫茎泽兰的5种挥发物对木霉和灰霉孢子萌发和菌丝生长的影响.     

0．136％赤·吲乙·芸可湿性粉剂（碧护）——水稻增产的秘密武器

0．136％赤．吲乙．芸可湿性粉剂是德国科学家根据“植物化感作用”原理研究开发的植物源植保产品。该产品内含芸薹素内酯、吲哚乙酸、赤霉素、茉莉酸酮等30多种植物活性物质,它是纯天然的植物内源生长强壮剂,其具有如下特点：     

水稻化感物质的代谢途径及基因调控

水稻化感作用和竞争作用是水稻抑草的两个方面,化感作用是通过水稻植株向环境中释放化感物质实现对杂草的生长抑制作用。水稻化感作用的物质主要有4大类:酚类、萜类、含氮化合物和其他化感物质。水稻酚类化感物质的代谢物质为莽草酸和乙酸-丙二酸;类萜是由乙酰CoA经甲羟戊酸和异戊二烯焦磷酸(IPP)转化而来的,类萜生物合成中起作用的是IPP;含氮化感物质是由不同的氯基酸衍生来的。很多植物次生物质产生的酶基因已得到了克隆。紫外光处理水稻化感材料后12 h和24 h,被诱导的苯丙氨酸氨基裂合酶(PAL)、肉桂酸-4-羟化酶(CA4H)和二萜环化酶的酶活力比紫外光处理的无化感作用水稻中的要高2-4倍。用胁迫相关酶的编码基因对水稻的化感作用进行基因调控研究是探明产生水稻化感物质基因的重要策略。     

野老鹳草水提取物对大豆、玉米、花生的化感作用

采用室内生物测定法研究野老鹳草(Geranium carolinianumL.)不同浓度(0、0.100 00、0.050 00、0.025 00、0.012 50、0.006 25 g/mL)茎水浸液对3种植物的化感作用。结果表明,野老鹳草水浸提液对3种受体植物种子萌发和幼苗生长均存在化感作用,且化感作用大小与水浸液浓度呈正相关;所有浓度的野老鹳草茎水浸提液对大豆、玉米的化感综合效应均为负值;0.10、0.05 g/mL野老鹳草茎水浸提液对花生的化感综合效应为负值,即表现为抑制作用;0.025 00、0.012 50、0.006 25 g/mL野老鹳草茎水浸提液对花生的化感综合效应为正值,即表现为促进作用;3种受体植物对野老鹳草的化感作用敏感程度不同,玉米对野老鹳草茎水浸液较敏感,而花生、大豆对野老鹳草茎水浸液较不敏感。     

斜纹夜蛾对番茄挥发物的诱导作用及其对萝卜幼苗生长的抑制作用

采用Tenax-TA吸附剂吸附法结合气相色谱和气质联用仪,在不同处理的番茄中共分离鉴定了15种挥发性化合物.这些挥发物主要由绿叶性气味物质、萜烯类物质（包括单萜、倍半萜及其衍生物）和水杨酸甲酯等成分组成.并发现斜纹夜蛾危害与机械损伤对绿叶性气味物质具有相似的诱导作用,而萜烯类物质和水杨酸甲酯等物质在斜纹夜蛾危害植株中的含量显著高于其在健康植株与机械损伤植株中的含量.斜纹夜蛾诱导植物释放的几种挥发物,以及（E）-2-己烯-1-醇和茉莉酸甲酯对萝卜幼苗具有化感作用,表现为对萝卜幼苗生长的抑制作用.其中绿叶性气味物质（（E）-2-己烯醛,（Z）-3-己烯-1-醇,（E）-2-己烯-1-醇）和茉莉酸甲酯对萝卜幼苗生长的抑制作用较强,其次为水杨酸甲酯,而芳樟醇和子丁香烯两种萜类物质的抑制作用相对较小.同时证实这些挥发物的化感活性有明显的浓度效应.     

木薯对伴生杂草化感作用的初步研究

以白菜和木薯园伴生杂草(假臭草、三叶鬼针草)为受体植物,采用生物测定的方法研究了新鲜木薯叶片4种浸提液的化感作用.结果表明,4种浸提液对受体植物种子萌发率、根长和茎长的生长发育均有不同程度的抑制作用,且浓度越大抑制作用越强;其中乙酸乙酯和水浸提液的抑制作用较强,甲醇和氯仿浸提液的抑制作用相对较弱.研究表明,木薯叶浸提液中含有抑制伴生杂草(假臭草和三叶鬼针草)种子萌发和幼苗生长的化感物质,为进一步开展具有化感潜力木薯品种的研究提供了理论基础.     

玉米秸秆对4种农田杂草生长的抑制作用

通过室内试验研究了玉米秸秆不同部位对鳢肠、反枝苋、马唐、稗等农田杂草幼苗生长的影响,并通过盆栽试验研究了玉米茎粉末对供试杂草的防治潜力。结果表明,玉米秸秆根、茎、叶均可显著抑制供试杂草胚根(种子根)的生长,但对供试杂草胚轴(胚芽鞘)生长的作用不一。在不同的部位中,以玉米茎的活性更高。盆栽试验结果表明,玉米茎粉末对供试杂草有较好的防治效果,用量为10g/kg时对4种供试杂草的株高抑制率和鲜重防效均高于80%。     

草原毒害草白喉乌头的化感作用

采用培养皿滤纸法,研究白喉乌头根、茎、叶的粉末,三氯甲烷提取物及水提取物在不同浓度下(0.01、0.02、0.05、0.10 g/m L)对受体植物高羊茅、草地早熟禾、垂穗披碱草和蒲公英幼苗生长的影响。结果表明,白喉乌头根、茎、叶的不同处理对受体植物的根长和苗高均具有抑制作用,其中三氯甲烷提取物的作用最弱,粉末次之,水提取物的抑制作用最强,说明其主效化感物质为水溶性化合物。白喉乌头各部位的化感作用强度无本质差异,表明其化感物质在植株各部位均有分布。     

中华真地鳖抗菌物质的抑菌活性测定

以研磨法从中华真地鳖五龄若虫体内提取得到抗菌物质,分别采用比浊法和菌碟法测定了其对多种细菌和植物病原真菌的抑菌活性。结果表明,该抗菌物质对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白菜软腐菌和枯草芽孢杆菌等4种细菌生长均有一定的抑制作用,对数期延迟1~4h,菌的浓度、繁殖速度减缓。对7种植物病原真菌的抑菌试验表明,该抗菌物质对玉米茎基腐病菌、小麦根腐病菌、棉花枯萎病菌抑制效果较好,抑制率分别为50.0%、49.2%、45.2%;而对白菜黑斑病菌和玉米大斑病菌活性较差,抑制率仅为28.3%和24.5%。     

4种菊科入侵植物对莴苣种子萌发和幼苗生长的单一与复合化感作用

通过室内培养法分析4种菊科入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)、小飞蓬[Erigeron canadensis(L.) Cronq.]、鬼针草(Bidens pilosa L.)和钻叶紫菀[Symphyotrichum subulatum(Michx.) G. L. Nesom]对受试植物莴苣(Lactuca sativa L.)种子萌发和幼苗生长的单一化感作用与复合化感作用及其驱动机制。结果表明,这4种菊科入侵植物的化感溶液,不管是单一化感溶液,还是复合化感溶液,均显著抑制了莴苣的种子萌发和幼苗生长,特别是莴苣的种子萌发。更为重要的是,与单一化感作用相比,这4种菊科入侵植物对莴苣幼苗生长的复合化感作用存在一定程度的叠加效应。因此,随着入侵植物种类数量的增多,入侵植物可能通过更强的化感作用抑制其他植物的幼苗生长,从而有利于其进一步的入侵进程。     

化感作用与资源竞争对假臭草入侵的影响

化感作用和资源竞争是植物之间普遍存在的一种种间相互作用,也是入侵植物成功入侵的重要"武器"。假臭草的成功入侵除了与其他植物争夺资源外,还通过化感作用抑制其他植物的生长。本研究以假臭草为供体,热研2号柱花草为受体,以植物的化感作用和资源竞争为切入点,应用化感-竞争分离法构建共生群落研究化感作用和资源竞争。结果表明,地上竞争对假臭草入侵的促进作用达到20%以上,而地上化感作用、地下化感和地下竞争对假臭草入侵的影响不明显。地上竞争促进假臭草成功入侵,地上化感作用、地下化感作用和地下竞争可能在入侵后期才发挥作用。     

油菜对千金子的化感作用及其化感物质分离鉴定

研究了油菜茎根水提液对后茬稻田中恶性杂草千金子的化感作用,并分离鉴定了化感物质。结果表明,不同品种油菜的水提液对千金子种子萌发有抑制作用,对幼苗生长无影响,同时对水稻种子萌发及幼苗生长安全。利用室内生测及GC-MS方法鉴定抑制千金子种子萌发的化感物质为有机酸,抑制率达100%。其主要成分为油酸、棕榈酸、芥酸、亚油酸、硬脂酸、二十碳烯酸及山嵛酸。     

银胶菊的花对稗草的化感作用及其化感物质分离与鉴定

为明确银胶菊的花组织对稗草的化感作用及其活性物质成分,采用培养皿法和室内盆栽法,研究了其水浸提液的乙酸乙酯相、正丁醇相和剩余水相对稗草生长的影响。结果表明,乙酸乙酯相的化感抑制活性最高,其中,温室盆栽试验中对稗草萌发、株高、鲜重的抑制率分别为11.1%、10.2%和14.6%。采用GC-MS技术,从乙酸乙酯相较高活性组分中分离鉴定了15种主要化合物,分别为烃类及其衍生物、萘类、醇类、苯类、酸类、酮类和酯类。     

玉米蛋白粉的芽前除草活性机制

通过比较玉米蛋白粉在无菌及带菌条件下的芽前除草活性和玉米蛋白粉培养液在除草活性试验前后游离氨含量的变化,探讨玉米蛋白粉的芽前除草活性机制。结果显示:在带菌条件下,玉米蛋白粉能有效抑制8种植物种子萌发时胚根的生长,当玉米蛋白粉中蛋白质含量为14mg/mL时,供试植物胚根的发育完全被抑制,但无菌条件下玉米蛋白粉的胚根生长抑制活性显著降低,对2种供试植物的胚根生长抑制率均低于34%;除草活性试验前各处理组玉米蛋白粉培养液中的游离氨含量小于0.01mg/L,除草活性试验后,在带菌条件下的玉米蛋白粉培养液游离氨含量显著上升,达到3.78～40.52mg/L,而在无菌条件下则保持不变。这表明玉米蛋白粉的芽前除草活性源于其产生的游离氨对种子萌发的抑制作用。     

入侵植物小飞蓬化感作用及有效成分分析

用正己烷、三氯甲烷和乙酸乙酯对入侵植物小飞蓬(Conyza canadensis)的水提液进行萃取,并检测所得的萃取液对剪股颖(Agrostis gigantean Roth)和莴苣(Lactvac saiva L.)种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,小飞蓬的乙酸乙酯萃取液对剪股颖和莴苣种子萌发和幼苗生长的化感抑制作用最强,说明小飞蓬的乙酸乙酯萃取液可能含有主效化感物质。利用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)鉴定出乙酸乙酯萃取液中的主要物质有棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯、苯甲酸和4-乙基儿茶酚等,该研究为小飞蓬化感作用的机理研究奠定了初步基础。     

13种木本植物不同器官和浒苔对生菜幼苗生长的影响

为了明确13种常见的木本植物不同器官及浒苔的化感活性,为其有效利用提供依据,以生菜为受体,采用琼脂混粉法测定了它们在0.005～0.5 g/L供试浓度下对生菜幼苗生长的影响.结果表明,在上述供试浓度下,13种木本植物不同器官及海洋藻类浒苔对生菜幼苗的生长均具有不同程度的影响,其中,在0.005 ～0.1 g/L的供试浓度下,金叶千头柏与碧桃的枝、紫丁香与紫荆的叶等器官均表现出了相对较高的刺激根系生长活性.其他植物器官刺激生长的活性相对较低,或表现为抑制活性.     

芦苇提取物对5种植物的化感作用

采用培养皿滤纸法,测定了芦苇提取物对小麦、萝卜、黄瓜、稗草和反枝苋5种受体植物的化感作用。结果表明,在0. 08 g/mL浓度时,对除黄瓜外的受体植物种子萌发抑制率为69. 2%～75. 1%,EC50值分别为0. 044、0. 046、0. 033和0. 042 g/mL,对黄瓜种子萌发的抑制作用较差,抑制率为10. 6%。在0. 16 mg/L浓度时,对5种受体植物幼苗茎生长的抑制率为69. 3%～93. 2%,EC50值0. 042～0. 100 g/mL;对幼苗根生长的抑制率为75. 3%～97. 7%,EC50值0. 024～0. 079 g/mL。试验结果丰富了芦苇化感作用范围,从中可能发现新的除草活性化合物。     

水稻化感作用与杂草的生物防治

自20世纪70年代不同作物化感抗(耐)杂草相继报道后,水稻作为模式植物和全世界最主要的粮食作物,在化感抗杂草以减少除草剂应用的杂草综合治理方面进行了广泛研究。各国科学家评价确定了一系列具有化感抗(耐)杂草的水稻种质材料以及化感活性物质,在此基础上开展了化感抗草生理生化机理、遗传学、新品种培育等的研究。水稻的化感抗(耐)杂草是水稻植株向环境释放化学物质从而抑制或影响周围杂草生长的作用,以化感作用控制有害生物是利用植物体的自身防御或抗逆能力,是一种资源节约、环境友好的杂草生物防治方法,有助于促进农业的可持续发展。本文就化感作用、水稻化感抗性评价、抗性机理、化感作用抗(耐)杂草的进展进行概述。