水稻人感作用潜力研究初报

6个化感水稻的化感作用潜力试验结果表明，不同品种水稻的化感潜力存在差异，6个供试水稻按其以对稗草生长抑制率的大小依次为“Woo Co Chin Yu”＞“Kouketsumuchi”＞“AC1423”＞“CN－15”＞“Taichung Native 1”＞ “YH－1”。提高化感物质的浓度，可相应增强对稗草生长的抑制作用。试验证实，水稻对稗草的化感作用具有密度依赖效应，表现为杂草密度加大，水稻化感抑制效果降低，这与资源竞争的结果恰好相反。     

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。     

水稻化感物质作用特性的研究

在对水稻化感作用生理生化特性研究的基础上，进行了水稻叶片浸提液的GC-MS分析和相关酶的活性测定。结果表明，水稻叶片中苯丙氨酸裂解酶（PAL）和肉桂酸-4-羟化酶（CA4H）活性的大小与酚的含量密切相关，同时水稻化感作用强度与其肉桂酸含量呈正相关关系。而与其水杨酸含量呈负相关关系，因此水稻化感作用是由许多化感物质共同作用的结果。     

水稻化感作用的研究进展

综述了水稻化感作用的研究进展,包括水稻与其他植物相互间的化感作用、水稻化感物质的分离鉴定及其特征特性、水稻化感育种、水稻化感作用与农业可持续发展等方面进展。     

水稻化感作用的生理生化特性研究

用化感水稻叶片浸提液处理不同萌发阶段的稗草幼苗，8d后测定受体稗草体内各种酶的活性结果表明，对地上部超氧化物岐化酶（SOD）的活性的最大抑制效应达27.7%，对地下部的最大抑制效应达38.4%；对地上部过氧化氢酶活性（CAT）的最大抑制效应达56.4%，对地下部的最大抑效应达62.4%。经分析，水稻的化感作用具有破坏受体植物膜的功能、影响其生长调节系统和破坏其光合作用等生理生化特性。     

水稻化感种质筛选的初步研究

采用砂培法和蒸馏水浸提法对300份水稻品种进行了化感作用初筛，初步发现12份品种分别对稗草或莴苣的幼根、幼苗的生长具有明显的抑制作用，约占总数的4％，主要来源于外国粳稻、籼稻及广西地方晚籼品种；一般情况下，化感物质对稗草幼苗的抑制作用明显强于其对幼根的抑制作用，而对莴苣幼苗的抑制作用则明显弱于其对幼根的抑制作用；对莴苣的化感作用强于对稗草的化感作用，所以初筛时以莴苣为检测植物可提高效率；砂培法和蒸馏水浸提法具有能快速大量测定化感种质的优点，可作为初筛的主要方法，但均需改进，以提高准确性。     

不同化感潜力水稻化感效应与产量的关系

本研究探讨了连续3年5种不同化感潜力水稻田间抑草效应、产量及其之间相互关系。结果表明,不同种植时间,不同化感潜力水稻田间种植过程中伴生杂草总生物量以非化感水稻"Lemont"最大,化感水稻"PI-1"最小。化感潜力分析结果表明,不同化感潜力水稻以化感水稻"PI-1"化感抑草潜力最强,非化感水稻"Lemont"最弱。水稻产量分析结果表明,不除草条件下,不同种植时间均以化感水稻"PI-1"产量最高,非化感水稻"Lemont"产量最低。除草条件下,依然以化感水稻"PI-1"产量最高,化感水稻"IAC47"产量最小。杂草生物量、水稻化感潜力与水稻产量的相关性分析结果表明,不同化感潜力水稻产量的大小与田间杂草生物量存在极显著负相关,与化感潜力大小存在极显著正相关。     

田间旱育条件下不同化感潜力水稻的抑草效应分析

研究了田间旱育条件下, 在土壤水分充足和适度干旱状态时, 化感水稻"PI312777"和非化感水稻"Lemont"的抑草效应差异.结果表明, 在两种供水状态下, 化感水稻"PI312777"对田间杂草的控制效应显著高于非化感水稻"Lemont","PI312777"对各种杂草抑制效应指数的绝对值多在0.5以上, 而"Lemont"对各种杂草抑制效应指数的绝对值则多在0.5以下.进一步分析发现, 适度干旱胁迫下"PI312777"和"Lemont"对杂草的抑制效应都有增强趋势, 且"PI312777"稻田杂草生物量的降低幅度高于"Lemont"稻田; 以与非化感水稻"Lemont"共生下的杂草生物量为对照, 化感水稻"PI312777"对稻田杂草均表现出一定的化感抑制作用, 且适度干旱胁迫诱导下化感作用强度进一步增加.此外, 水稻对不同杂草的生物干扰强度不同, 化感水稻"PI312777"对夏熟稻田阔叶杂草有较强的控制效果, 干旱胁迫诱导"PI312777"对无芒稗(Echinochloa crusgalli L.)的化感潜力明显增强.     

化感水稻6173内生真菌发酵产物对水稻和稗草苗期生长及生理生化特性的影响

为了考察化感水稻品系6173内生真菌的生物学功能,采用6173分离出的12株内生真菌对非化感水稻93067和稗草进行种子萌发和生长试验,以常规萌发生长的水稻及稗草幼苗为对照,研究真菌发酵产物对两者萌发率、茎长、鲜重和相关酶活性变化的影响。结果表明,12株内生真菌中,7株真菌的发酵产物对水稻萌发起促进作用,11株真菌的发酵产物可促进水稻幼苗生长,其中塔宾曲霉和粘红酵母发酵液效果极显著。然而11株真菌的发酵产物对稗草萌发具有抑制作用,燕麦镰刀菌发酵液抑制效果极显著;试验组中塔宾曲霉、粘红酵母发酵产物均显著抑制了稗草的生长。初步筛选促水稻生长和抑制稗草作用明显的燕麦镰刀菌、塔宾曲霉和粘红酵母,其发酵产物都能显著降低稗草种子的脂肪酶活性。与对照相比,萌发24 h时,粘红酵母处理稗草种子可使脂肪酶活性下降82.61%;萌发96 h时,燕麦镰刀菌和粘红酵母菌处理稗草种子可使脂肪酶活性下降30.88%和36.50%。此外,塔宾曲霉和燕麦镰刀菌发酵产物能够不同程度地提高水稻幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性;燕麦镰刀菌能降低稗草幼苗的SOD、POD活性;同时塔宾曲霉能显著降低稗草幼苗POD活性。综上,化感水稻6173中分离出的内生真菌的发酵产物对普通水稻品种促生长和抑制作用并存,但对稗草主要是抑制作用,其作用可能主要通过抑制脂肪酶活性和抗氧化途径实现。本研究结果为农业生产中生物农药和微生物肥料的研发奠定了理论基础。     

低氮胁迫下小麦抑草作用的化感效应与资源竞争分析

化感效应和资源竞争在作物抑草中起重要作用。为区分低氮胁迫下小麦抑草作用的化感效应与资源竞争,以强化感小麦品种‘115/青海麦’、‘92L89’和弱化感小麦‘抗10103’为材料,设置氮水平为25 mg·L-1、50mg·L-1、100 mg·L-1和200 mg·L-1的水培试验,通过小麦与看麦娘共培、应用含小麦根系分泌物的小麦-看麦娘共培液处理看麦娘,分别测定了小麦对看麦娘的生物干扰作用、化感效应及资源竞争效应。结果表明,不同化感潜力的小麦对看麦娘的抑制能力存在显著差异,抑制率大小为‘115/青海麦’(55.1%~73.9%)‘92L89’(48.9%~65.9%)‘抗10103’(15.4%~45.5%),且抑制率随氮水平的降低而增大。在小麦的抑草作用中,化感效应与资源竞争并存。低氮胁迫条件下,强化感小麦抑草能力增强主要通过提高化感效应实现;弱化感小麦抑草能力增强主要通过提高资源竞争实现。不同化感潜力小麦的抑草作用在低氮胁迫下表现出不同的生态策略。小麦抑草作用的化感效应均随氮水平降低而增大,其抑制率随氮水平的变化可用一元二次方程加以拟合。     

田间旱育条件下不同化感潜力水稻根际土壤酚酸类和萜类物质分析

酚酸类和萜类是水稻化感作用研究中研究较多、争议较大的2大类化感物质,但目前有关水稻根系分泌物的研究多在实验室条件下进行。本文以国际公认的强化感水稻‘PI312777’和弱化感水稻‘Lemont’为材料,以未种植水稻的土壤为对照,研究了其在田间旱育条件下,不同土壤水分状态(旱地和湿地)时,根际土壤酚酸类和萜类物质的差异。结果表明,不同水分条件下不同化感潜力水稻品种和对照根际土壤中酚酸类物质和萜类物质的组成较为相似,但各物质含量存在一定差异。适度旱胁迫下,各处理根际土壤中所检测到的咖啡酸、对羟基苯甲酸、香草酸、阿魏酸和肉桂酸5种酚酸类物质及总量均有提高,其中强化感水稻‘PI312777’根际土壤中5种酚酸类物质提高最显著,比CK湿地处理提高2.84倍;在各处理根际土壤共检测到的27种萜类物质中,17种是含氧单萜;干旱胁迫导致各处理根际土壤单萜烯、含氧单萜、含氧倍半萜和总萜变化程度和变化趋势不同,单萜烯相对含量在强化感水稻‘PI312777’根际土壤中明显提高,而在弱化感水稻‘Lemont’和对照根际土壤中则降低。本文在此基础上讨论了由此导致2种水稻田间化感抑草效果差异的原因与机制。     

Differential competitive and allelopathic ability of Cyperus rotundus on Solanum lycopersicum,Solanum melongena and Capsicum annuum

A 2-year greenhouse and laboratory study was conducted to investigate the competition and allelopathy between Cyperus rotundus L. and Solanum lycopersicum L., S. melongena L. and Capsicum annuum L. All crops showed low ability to withstand competition of C. rotundus and this was the reason for the reduction of their total fruit number and fruit yield by 81%–94% and 86%–96%, respectively. The aqueous extracts from C. rotundus plant parts decreased the seed germination and root length of all vegetable cultivars, indicating supplementary allelopathic activity of C. rotundus on all vegetables. The low correlation coefficient between the total fruit yield of the cultivars grown under weed-free conditions and total fruit-yield reduction due to C. rotundus interference indicates clearly that the yielding ability of the cultivars is not related with their tolerance to C. rotundus interference.     

Allelopathic potential and an allelopathic substance in mango leaves

The present study was aimed to determine the allelopathic potential of mango (Mangifera indica L.) leaves and to identify allelopathic substances in the leaves. The aqueous methanol extracts of mango leaves inhibited seedling growth of garden cress, radish, rapeseed, foxtail fescue and crabgrass, and the inhibitory effects increased with the increasing extract concentration, suggesting that mango leaves may contain allelopathic substances. The extract was then purified by several chromatographic runs through a bioassay-directed fractionation, and an growth inhibitory substance was isolated and identified by spectral data as methyl-3,4,5-trihydroxybenzoate (methyl gallate). Methyl gallate at the concentration of 10 mM inhibited 98.6% and 99.8% of root and shoot growth of garden cress relative to the control, respectively, and 94.4% and 49.3% of those of foxtail fescue, respectively. The concentrations of methyl gallate required for 50% growth inhibition (I₅₀) on garden cress roots and shoots were 3.9 and 3.3 mM, and those on foxtail fescue roots and shoots were 1.5 and 9.5 mM, respectively. It is the first report of an allelopathic substance in mango leaves and allelopathic activity of methyl gallate. Therefore, the mango leaves may have potential as a soil additive material for the weed management options.     

田间旱育条件下不同化感潜力水稻的生理特性分析

以国际公认的化感水稻品种“PI312777”和非化感水稻品种“Lemont”为材料, 研究了田间旱育条件下2 种水稻的生长特性及其对水分和杂草胁迫的生理响应。结果表明, 在水分和杂草双重胁迫下, 田间水稻生长势表现为“PI312777”(旱地)＞“Lemont”(湿地)≥“PI312777”(湿地)＞“Lemont”(旱地)。进一步分析发现, 在各处理小区, 以适度干旱小区化感水稻“PI312777”叶片的叶绿素含量、保护酶活性、光合速率、水分利用效率最高,蒸腾速率最低; 以适度干旱小区非化感水稻“Lemont”叶片的光合速率、保护酶活性、可溶性糖、可溶性蛋白和水分利用效率最低, MDA 含量积累最高。与非化感水稻“Lemon”相比, 化感水稻“PI312777”对水分的利用效率更高, 有更强的适应水分缺乏的能力。