不同来源地黄化感物质对土壤微生物 功能多样性的影响

地黄连作障碍严重制约了地黄的产量和品质、化感自毒作用是植物连作障碍形成的重要原因之一、研 究地黄化感物质的来源（根尧叶尧根系分泌物）显得尤为重要。通过在土壤中添加地黄化感物质的不同载体（根尧叶尧根 系分泌物）、对一段时期内土壤微生物功能多样性发生的变化进行分析、基于BIOLOG 平板法分析不同时期各个处 理以酚酸类物质为碳源及以其他碳源为底物的微生物生长情况、研究化感物质的主要来源。结果表明院处理1 d、根 处理最有利于以多聚物尧氨基酸尧糖类尧胺类尧羧酸为碳源的微生物生长、叶处理最有利于以酚酸为碳源的微生物生 长、根系分泌物处理微生物生长情况仅好于对照。处理30尧60尧90尧180 d、根处理最有利于以酚酸为碳源的微生物生 长、叶处理最有利于以多聚物尧氨基酸为碳源的微生物生长、根系分泌物处理微生物多样性最差、不利于以各类碳源 为底物的微生物生长。     

酚酸类物质导致植物连作障碍的研究进展

酚酸类物质是导致植物连作障碍的主要物质。酚酸类物质的自毒作用影响植物的膜系统、光合作用、酶活性、土壤微生物活性、土壤理化性质和内源激素等,对植物生长产生抑制作用。针对酚酸类物质的来源,酚酸类物质对土壤养分、土壤酶活性、土壤微生物和植物生理生化指标的影响的研究状况,以及如何减轻酚酸类物质连作障碍方法的研究进展进行了综述。     

连作对不同抗性芝麻根系分泌物中酚酸类物质含量的影响及其化感作用

通过对芝麻花期根系分泌物中酚酸类物质含量在正茬和连作条件下的变化及其自毒作用的研究,初步探讨了3个不同连作抗性芝麻品种根系分泌物中具有化感作用的酚酸类物质。结果表明:水杨酸、柠檬酸和对羟基苯甲酸在3个芝麻品种根系分泌物中含量均较高;苯丙酸、苯甲酸和香豆酸分别在赣芝9号、金黄麻和玉山黑芝麻根系分泌物中含量也较高。与正茬条件下相比,在连作条件下,赣芝9号根系分泌物新检测到香草酸,金黄麻和玉山黑芝麻根系分泌物均新检测到丁香酸和苯丙酸;赣芝9号根系分泌物中柠檬酸、香豆酸、苯甲酸和丁香酸含量显著上升,金黄麻根系分泌物中水杨酸、对羟基苯甲酸、绿原酸、香草酸、柠檬酸、苯甲酸和香豆酸含量显著升高,玉山黑芝麻根系分泌物中阿魏酸、苯甲酸、水杨酸和绿原酸含量显著升高。对酚酸类物质的自毒作用进行生物检测,发现绝大多数酚酸对芝麻发芽表现出"低促高抑"现象。结合酚酸类物质在芝麻根系分泌物中的含量,认为香豆酸、柠檬酸和丁香酸是导致赣芝9号连作障碍的化感物质,苯丙酸、苯甲酸、水杨酸和丁香酸是导致金黄麻连作障碍的化感物质,水杨酸、苯丙酸和丁香酸是导致玉山黑芝麻连作障碍的化感物质。     

连作对不同抗性芝麻根系分泌物中酚酸类物质含量的影响及其化感作用

通过对芝麻花期根系分泌物中酚酸类物质含量在正茬和连作条件下的变化及其自毒作用的研究,初步探讨了3个不同连作抗性芝麻品种根系分泌物中具有化感作用的酚酸类物质。结果表明:水杨酸、柠檬酸和对羟基苯甲酸在3个芝麻品种根系分泌物中含量均较高;苯丙酸、苯甲酸和香豆酸分别在赣芝9号、金黄麻和玉山黑芝麻根系分泌物中含量也较高。与正茬条件下相比,在连作条件下,赣芝9号根系分泌物新检测到香草酸,金黄麻和玉山黑芝麻根系分泌物均新检测到丁香酸和苯丙酸;赣芝9号根系分泌物中柠檬酸、香豆酸、苯甲酸和丁香酸含量显著上升,金黄麻根系分泌物中水杨酸、对羟基苯甲酸、绿原酸、香草酸、柠檬酸、苯甲酸和香豆酸含量显著升高,玉山黑芝麻根系分泌物中阿魏酸、苯甲酸、水杨酸和绿原酸含量显著升高。对酚酸类物质的自毒作用进行生物检测,发现绝大多数酚酸对芝麻发芽表现出"低促高抑"现象。结合酚酸类物质在芝麻根系分泌物中的含量,认为香豆酸、柠檬酸和丁香酸是导致赣芝9号连作障碍的化感物质,苯丙酸、苯甲酸、水杨酸和丁香酸是导致金黄麻连作障碍的化感物质,水杨酸、苯丙酸和丁香酸是导致玉山黑芝麻连作障碍的化感物质。     

植物根系分泌物在植物中的作用

论述了根系分泌物的种类及根系分泌物在植物中的重要作用。根系分泌物对植物营养有调节作用。在所有的根分泌物中,专一性分泌物对植物营养的调节作用尤为显著。根系分泌物的化感作用对抑制杂草生长有一定作用。根系分泌物中自毒成分的积累可能是引起连作障碍的重要因素。同时,根系分泌物使根际微生物的数量远远超过非根际微生物的数量,从而间接影响了植物的生长。     

土壤连作障碍发生的原因及其调控研究进展

连作障碍是在农业生产中常见的现象。研究发现,发生连作障碍的土壤主要是因为植物根系微生物生态结构失调,产生并积累了病原微生物,且这种病原微生物大大抑制了有益根系微生物的生长,并进一步导致土壤养分丢失、土壤pH值失调,最终导致植物病虫害增加,作物产量和质量下降。通过施用根际促生菌、有机肥、嫁接和生物质炭等方法,能明显减少植物自毒物质,增加有益土壤微生物,并改善根际土壤微生物生态结构,从而减轻植物连作障碍的问题。     

玉米根系分泌物对连作花生土壤酚酸类物质化感作用的影响

为探究玉米花生间作系统中玉米根系分泌物对连作花生土壤的酚酸类物质化感作用的影响机制,利用CH2Cl2提取了玉米抽雄期根系分泌物,通过室内模拟培养法,研究了玉米根系分泌物对含有不同浓度肉桂酸、邻苯二甲酸及对羟基苯甲酸3种酚酸类物质土壤的微生态环境的影响。结果表明,酚酸类物质均显著降低了土壤微生物量碳和氮的含量,抑制了土壤微生物活性,土壤酶（脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶）活性和养分含量（碱解氮、有效磷和有效钾）亦显著降低,且浓度越高化感抑制作用（RI＜0）越强（P＜0.05）。玉米根系分泌物可降低酚酸类物质对土壤微生物活性、微生物量、酶活性及养分含量的化感指数,以低浓度处理的降幅较大,且在处理第5 d和10 d显著增加了3种酚酸类物质处理的土壤呼吸强度、酶活性、微生物量及养分含量（P＜0.05）;不同酚酸类物质中,以邻苯二甲酸所受影响最大。整个培养时期,玉米根系分泌物对酚酸类物质化感作用的影响以处理第5 d最强,随后呈减弱趋势。3次取样,土壤微生物量、微生物活性、酶活性和养分含量的化感指数分别降低10.03%~64.13%、9.72%~57.51%、13.16%~78.85%和5.88%~59.71%。玉米根系分泌物可通过提高土壤微生物量、微生物活性及养分含量,来降低肉桂酸、邻苯二甲酸和对羟基苯甲酸对土壤微生态环境的化感作用。结果为玉米花生间作缓解花生连作障碍技术提供一定的理论依据。     

根际微生态视角下药用植物连作障碍机制和缓解措施研究进展

“植物-土壤-微生物”系统中各种量效关系在连作过程中发生变化,导致根际微生态系统抵御病原微生物的能力降低,已成为制约药用植物品质和产量的关键因素。本文从根际微生态的角度综述了药用植物连作障碍产生的原因及缓解对策,概述该领域存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望。连作后,药用植物根系及其分泌物与微生物数量、群落结构之间的复杂相互作用发生改变,导致原有根际微生态系统失衡并有利于土传病害的发生。采用植物育种、微生物群落组装等缓解措施协调植物-土壤-微生物组的互作关系,以达到维持土壤生态系统平衡和植物健康的目的,最终提升药用植物的产量与品质。本文建议药用植物连作障碍研究应该重视以植物-病原体关系为主导的根际微生态综合作用过程与机制,为未来药用植物的连作障碍治理和健康发展提供参考。     

设施土壤连作障碍产生原因及防治方法综述

连作障碍是世界性难题,作物长期连作导致土传病害发生严重,影响作物的产量和品质,已成为制约现代农业可持续发展的重要限制因子。近年来,国内外学者对土壤连作障碍的产生机制和防治措施从多方面、多角度进行了研究。然而,受研究条件和研究基础限制,未能深入揭示连作障碍发生的真正原因。本文从土壤养分失衡、土传病虫害积聚、植物自毒和根际微生态系统失衡等方面系统阐述了连作障碍发生机制,从间作、轮作、嫁接和增施微生物肥料等方面系统总结了当前生产中连作障碍的防治措施,并提出土壤连作障碍的发生是由于连作作物的根系分泌物影响土壤微生物的群落结构和根际土壤微环境,根际土壤微生物群落结构和土壤微环境的改变造成土壤供应养分和水分能力的降低,最终造成作物产量降低、产品品质下降。     

马铃薯连作的危害性

<正>植株问题:马铃薯的残体在微生物的作用下,其降解过程中可能会产生一些对同一种或同一科作物生长发育不利的物质,或者作物残体的病原菌积累等,这也是造成连作障碍的一个重要因素。化感物质与连作障碍有研究表明,马铃薯在连作后,根系分泌物中主要以酚酸类物质为主,而酚酸类物质已是公认的化感物质,对植物的生长有严重的抑制作用。此外,     

植物病原性连作障碍研究进展

作物连作障碍日趋成为影响我国农业可持续发展的重要因素。简要介绍病原性连作障碍的概念,概述了连作栽培条件下根际微生物种群结构变化和根分泌物中碳水化合物及其诱导病原菌种群数量增殖的功能,总结了根分泌物中某些化感物质在增强病原物种群数量中的作用和土壤微生物间的化学通讯分子,展望了今后研究的方向与重点。     

烟草连作障碍的症状·机理及防治措施

从土壤养分、土壤酶活性、土壤微生物和根系分泌物等的变化探讨了连作障碍的产生机理,综述了国内外对烟草连作障碍的研究进展,并在此基础上提出了一些解决烟草连作障碍问题的措施,展望了后续研究方向。     

连作对马铃薯酚酸类自毒物质及根际真菌群落的影响

为研究连作对马铃薯根际土壤中酚酸类自毒物质及真菌群落的影响,通过收集不同连作季(1季、3季、5季)马铃薯根际土壤,利用高效液相色谱法测定酚酸类物质及Illumina高通量测序技术测定真菌ITS序列,结果表明:(1)连作土壤中检测出丁香酸、香豆酸、对羟基苯甲酸、阿魏酸,连作增强后,pH不断下降,对羟基苯甲酸、阿魏酸含量不...     

香草兰酚酸类自毒物质降解菌的筛选和鉴定及其抑菌效果

为了探讨利用有益微生物降解根系自毒物质、缓解香草兰连作生物障碍,并储备有益菌种资源,采用传统分离培养方法筛选香草兰根际土壤酚酸类自毒物质降解菌株,并测定其在液体培养基和连作土壤中对酚酸类物质的降解效果及其对病原菌的平板抑制能力。结果表明：从香草兰连作种植园根际土壤筛选到6株可降解酚酸类自毒物质的菌株,分别为真菌BM-5、FD-21、BD-8和细菌ZD-4、ZH-19、ZH-20。菌株FD-21在摇瓶培养72 h时对苯甲酸、对羟基苯甲酸和水杨酸的降解率分别为78.87%、89.5%和93.62%;但在香草兰连作土壤中接种该菌株恒温培养7 d后降解率分别为43.5%、34.2%和67.28%。平板抑菌效果试验表明,该6株菌对香草兰土传枯萎病致病菌尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum f. sp. vanillae）具有一定拮抗作用,其中菌株ZH-19、ZH-20对尖孢镰刀菌的抑制率最高,分别达82.87%和82.94%;FD-21对尖孢镰刀菌的抑制率为45.49%。16S rRNA和ITS序列比对结果表明,ZD-4为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、ZH-19...     

熏蒸灭菌对连作马铃薯生长发育及土壤微生物的影响

采用土壤熏蒸灭菌的方法,分析了连作土壤灭菌对盆栽马铃薯生长发育及根际土壤微生物功能多样性的影响.结果表明：土壤熏蒸灭菌对马铃薯主要光合特征参数影响规律较复杂,连作时间长短对叶片光合能力有显著影响;连作土壤熏蒸灭菌后,马铃薯具有较低的光合强度、蒸腾速率、气孔导度和较高的胞间CO2浓度.熏蒸土壤马铃薯光合作用的影响是由非气孔限制引起,水分因子可能是影响马铃薯叶片气孔导度下降的主要原因.连作提高了植物超氧化物歧化酶（SOD）活性,降低了马铃薯叶片抗坏血酸过氧化物酶（POD）活性.熏蒸灭菌在一定程度上缓解了不利马铃薯生长的环境因素,但马铃薯连作栽培障碍引起的过氧化反应没有完全消除.连作5年、10年土壤熏蒸灭菌提高了Biolog Eco板平均颜色变化率（AWCD）;与未灭菌相比,培养96h时AWCD分别提高30.9%～41.6%和2.7%～12.8%.连作土壤微生物对单一碳源底物利用能力一直较高,土壤微生物群落利用碳源的功能多样性也较高,但持续连作土壤微生物对碳源利用有趋于微生物功能多样性单一的趋势.     

草莓根系线粒体对外源酚酸胁迫的生理响应

【目的】连作障碍是设施草莓（Fragaria×ananassa Duch.）生产中遇到的严重问题,根系分泌的酚酸类物质是引起连作障碍的因素之一。本研究旨在探讨连作草莓植株的根系线粒体功能对自毒酚酸物质胁迫的生理响应,为进一步研究草莓连作障碍的生理适应机制奠定基础。【方法】本研究以草莓为试材,分别外源施加27.0 μg·g^-1丁香酸、邻苯二甲酸及两者混合溶液,借助电子显微成像、组织化学染色、液相氧电极等技术,观察根系活性氧含量变化,测定线粒体氧化磷酸化水平、呼吸途径及呼吸关键酶活性等指标的变化,研究自毒酚酸物质诱导的活性氧对根系线粒体功能的影响,探究根系线粒体参与的呼吸复合体代谢和能量代谢等生理功能的影响。【结果】施加2种外源酚酸及混合溶液处理均能导致草莓根系活力明显下降,显著影响根系总根长、总表面积、根系总体积和平均直径,抑制根系的发生和生长,抑制作用表现为丁香酸处理（D）>两种溶液混合处理（D+L）>邻苯二甲酸处理（L）>CK。在草莓根系受到外界酚酸胁迫时,随着胁迫时间的延长,H⁺-ATPase活性前期呈现显著下降趋势,处理第3天时下降幅度最大,处理D、处理L、处理D+L分别比对照下降了38.8%、28.8%、33.7%,阻碍根细胞内外离子的运转能力,后期变化趋于平稳。根系K⁺Na⁺-ATPase及Ca²⁺Mg²⁺-ATPase活性也一定程度降低,变化规律相似。随着处理时间的延长,根系中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）及抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性均呈现显著下降趋势,H₂O₂和$ \mathrm{O}_{2}^{\mathop{}_{.}^{-}}$含量逐渐升高,根系线粒体MPT增大,降低Δψm及根系线粒体内膜上细胞色素Cyt c/a含量,破坏线粒体内膜细胞完整性和电子传递链,其中D处理效果最为显著。在草莓植株受到外源酚酸胁迫后,根系呼吸途径虽仍以EMP-TCA途径为主,但贡献率却显著降低,而PPP途径呈现出明显的增强趋势。外源酚酸处理后期,随着胁迫时间的延长,各呼吸关键酶活性均受到抑制作用,呼吸途径比例发生改变,进而导致各呼吸途径受阻,变化程度表现为D>D+L>L>CK。【结论】外源酚酸处理可导致植株根系活力降低,阻碍细胞内外各离子的运转能力,降低根系抗氧化酶活性及根系线粒体功能,各呼吸途径关键酶活性均降低,最终导致各呼吸途径受阻。     

专用微生物肥对不同连作障碍土壤根际微生物区系的影响

为探究专用微生物肥对不同连作障碍程度土壤根际微生物区系的影响,采用不同连作障碍程度的土壤为栽培介质,施用2%的专用微生物肥后进行辣椒土培盆栽试验,取根际土壤进行稀释平板计数和PCR-DGGE分析。结果表明:随着土壤连作障碍程度的增加,根际土壤细菌和放线菌数量减少,真菌数量增加;施用专用微生物肥后,土壤微生物种群密度发生显著性变化,其中土壤连作障碍程度轻、中、重组细菌数目分别增加了78.6%、66.7%、54.5%,真菌数目分别减少了5.0%、12.5%、7.5%,放线菌数目分别增加了18.2%、9.1%、23.5%。通过分析PCR-DGGE指纹图谱发现,随着生理性土壤连作障碍程度的加剧,根际土壤微生物的丰富度和多样性指数降低,施用专用微生物肥后,微生物种群数目和种群结构发生改变,多样性指数升高。说明专用微生物肥对根际土壤微生物种群密度和种群结构有显著性影响,但是由于土壤连作障碍程度的不同产生效果不同。     

连作棉田间作洋葱、孜然对棉花光合特性及根系生长的影响

为探讨棉花间作模式调节农田生态环境、缓解棉花连作障碍的作用,以棉花连作30年土壤为对象,设置棉花间作洋葱、间作孜然处理,研究两种间作模式对棉花地上部光合特性、根系生长发育及土壤酚酸类化感物质含量的影响。结果表明,与对照相比,间作洋葱和间作孜然处理的棉花根长、根质量、比表面积分别增加54.5%、45.7%、16.3%和22.8%、15.7%、4.9%,初花期叶绿素含量、净光合速率比对照分别增加12.7%、12.2%和20.7%、7.2%。间作洋葱、孜然处理棉花根际土壤中3种主要酚酸类化感物质总量分别降低67.9%和57.8%,与单作相比差异显著。研究表明,长期连作棉田间作洋葱、孜然降低了棉田土壤中化感物质含量,改良土壤环境,促进棉花根系生长发育,提高棉花叶片光合能力及生物量,并且间作洋葱对连作棉花生长发育的调节效果优于间作孜然,可作为缓解棉花连作障碍的种植方式。     

不同植烟条件下烤烟根际微生物区系的差异

[目的]为了探讨不同植烟条件对烤烟根际土壤微生物的影响。[方法]通过大田试验,研究了土壤类型、连作与轮作和茬口对烤烟根际微生物区系的影响。[结果]褐土烤烟根际土壤细菌、固氮菌、真菌数量均高于黄棕壤;随着连作年限的增加,连作土壤微生物数量有减少趋势,连作4年后降低明显;冬闲和小麦茬种植烤烟根际土壤微生物量均高于油菜茬。[结论]通过改变土壤类型、茬口和轮作,可以充分发挥土壤微生物的积极作用,保护和培育植烟土壤。