The Use of Allelopathic Studies in the Search for Natural Herbicides

Summary

The use of herbicides is claimed to negatively affect the environment and actually it does not represent an appropriate tool for the control of some weeds developing resistance. Allelopathic studies offer a challenge for discovering new lead compounds with new target sites. Then, they might be able to control the actual resistant weeds. A Standard Bioassay with selected Standard Target Species (belonging to both monocotyledonous and dicotyledonous species) is proposed to overcome the low reproducibility and the difficulties in comparing results from different research groups. This bioassay includes a commercial herbicide of known levels of activity. Herein, we illustrate this procedure with the results of studies performed with different plants belonging to wild and agricultural ecosystems that have rendered many allelochemicals belonging mainly to several terpene families.     

化感物质对玉米种子及苗期生长特性的影响

为研究秸秆中化感物质对玉米种子萌芽和苗期生长特性的影响,设置不同浓度对羟基苯甲酸、邻苯二甲酸、苯甲酸、丁香酸和香草酸混酸液为处理,以蒸馏水为对照(CK),培养玉米种子及幼苗并测定其生理指标。结果表明：混酸液处理显著降低玉米种子发芽率和胚根长;100 mg/L、200 mg/L和500 mg/L混酸液处理极显著降低胚轴长和玉米苗期根系活力。混酸处理过氧化氢酶活性均高于CK,无显著差异。随混酸液浓度升高,玉米叶片丙二醛含量逐渐增加。50 mg/L以上浓度混酸液对玉米种子及苗期生长均有抑制作用。     

胡颓子根系分泌物中潜在化感物质分析

【目的】植物根-土界面的物理化学环境的变化很大程度上受到植物根系分泌物的影响,其对土壤中养分的有效性产生极大影响,但某些有机物之间有些相促或相克作用,有研究表明胡颓子植物对其根域土壤具有很强的影响效力。【方法】以3年生胡颓子根系为试验材料,通过GC-MS分析根系分泌物中的组分,同时结合相关报道分析哪些有机物组分可能具有化感作用,为后续研究提供依据。【结果】胡颓子根系分泌物中含有的有机组分有33种,分属酸、酯、醇、烃、酰胺、胡颓子碱和其他共7大类,总相对含量约占总峰面积的95%以上。其中,胡颓子碱、邻苯二甲酸等8种成分中相对分量大于3%,共占到总组分的64.5%;组分中相对分量介于1%~3%的有12种化合物,而相对分量小于1%的有13种化合物。根系分泌物的酸性物质含量较少,且影响胡颓子生长较大的根系分泌物组分(组分比例是40.6%)是胡颓子碱、邻苯二甲酸。【结论】测定出的根系分泌物组分中有21种化合物已经被证实是具有化感作用的物质,可见胡颓子植物具有一定化感效应。可以在林地的生态抑草栽培方面有所应用。     

5种化感物质对广藿香幼苗生长及抗氧化酶活性的影响

分别采用苯甲酸、香草酸、水杨酸、对羟基苯甲酸、丙二酸等5种化感物质溶液浇灌盆栽广藿香幼苗,研究其对幼苗的生长、超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和膜脂过氧化产物(MDA)的影响。结果表明,5种化感物质对广藿香幼苗生长有明显的影响,总体表现出"低促高抑"的变化趋势。这5种化感物质处理的广藿香幼苗,其叶片MDA含量和POD活性均随处理浓度的增加而升高,SOD活性则表现出"先上升后下降"的趋势,广藿香幼苗生长对化感物质种类和浓度具有双重依赖性,10.0 mmol·L-1对羟基苯甲酸能显著抑制广藿香幼苗的生长。     

害虫的化学防治与作物抗虫性

从作物－昆虫－杀虫药剂三者之间的有机关系讨论了害虫的化学防治与作物抗虫性的相互关系。植物体内的某些次生性物质常是抗虫性利用的重要机制之一,这些次生性特可以诱导昆虫体内的解毒酶系,而该酶系又能降解化学防治施用的杀虫药剂,从而加强害虫的抗药性。     

卷叶黄精根不同极性化感物质的化感作用

化感作用是植物通过淋溶、挥发、残茬降解和根系分泌向环境中释放化学物质,从而对自身或周围其他植物的生长产生影响的现象(孔垂华等,2001;董卓杭等,2001;翟明普等,1993;林文雄等,2001;马茂华等,1999;彭少麟等,2001).化感作用普遍存在于自然界,对其深入研究将有利于复合系统中植物配置、耕作制度和栽培措施的科学化,在植物间加强促进作用,降低抑制作用,促进生物多样性和农业可持续发展.     

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。     

刚果12号桉叶片化感物质的初步分离分析

对刚果12号桉鲜叶中的化感物质采用水蒸气蒸馏和超临界二氧化碳萃取2种方法进行提取分离，并运用GC／MS分析技术对提取物进行分析鉴定。2种方法共分离鉴定出119个化学组分，其中20个组分完全相同，其它的完全不同，主要成分有α—桉叶油醇(α-eudesmol)、β—桉叶油醇(β—eudesm01)、对伞花烃(p—cymene)、香树烯(aromadendrene)、水芹烯(phellandrene)、4-萜品醇(4-terpineol)、苍术醇(hinesol)、反式石竹烯(trans—caryophellene)等。其中桉叶油醇类的含量在这2种提取方法中分别占了34．36％和31．40％。因此，桉叶油醇在刚果12号桉的化感作用中可能处于举足轻重的地位。是否如此有待今后进一步的研究。     

Beneficial rhizobacterium provides positive plant–soil feedback effects to Ageratina adenophora

Rhizosphere microbial communities play important roles in facilitating or inhibiting the establishment of exotic species. Since some invasive plants interact with soil microbial communities such as rhizosphere bacteria, changes triggered by rhizosphere bacteria may alter competitive interactions between exotic and native plants. This study compared the Bacillus cereus content in soils with different degrees of Ageratina adenophora invasion, and investigated the effects of A. adenophora allelochemicals on B. cereus growth and soil characteristics and the feedback effects of B. cereus on A. adenophora growth. Bacillus cereus content in the rhizosphere of A. adenophora increased with intensification of the invasion process, and newly invaded soil contained almost twice as much bacteria as noninvaded soil. When rhizosphere soil was added to the root exudates of A. adenophora, the contents of B. cereus were twice as much as the control, except on the first day. Certain soil parameters increased significantly, such as ammonium nitrogen(NH_4~+-N) and available phosphorus(AP), which were increased by 41 and 27%, respectively. Soil treatment with B. cereus promoted the degradation of two allelochemicals from the rhizosphere of A. adenophora, amorpha-4,7(11)-dien-8-one and 6-hydroxy-5-isopropy1-3,8-dimethyl-4 a,5,6,7,8,8 ahexahydraphthalen-2(1 H)-one, to varying degrees; and increased the germination rate by 50%, root length by 117%, shoot length by 48% and fresh weight by 81% for A. adenophora compared to those of untreated soil. Our results confirmed that the invasion of A. adenophora will promote an increase of B. cereus, a beneficial rhizosphere bacterium, which in turn induces a positive feedback effect on A. adenophora.     

水生植物释放的酚酸类化感物质抑藻研究进展

修复富营养化水体是当今社会亟待解决的重大环境问题。利用水生植物释放的化感物质抑制水华藻类的生长是一种生态安全性好的抑藻手段。酚酸类化感物质作为目前已鉴定并应用的主要化感物质之一,得到了学者广泛的关注与研究。本文归纳了不同生活型水生植物释放的酚酸种类,并从选择性抑制、单一作用与联合作用、构效关系和有效抑藻剂量等角度出发,阐述了酚酸类化感物质的抑藻特性;从生理生化的角度总结了酚酸类化感物质可能的抑藻机制,主要包括：破坏藻细胞光合系统、破坏藻细胞膜及形态结构、产生活性氧对藻细胞造成氧化损伤、抑制藻细胞蛋白质合成、导致藻细胞程序性死亡等。未来可从酚酸类化感物质在水体和生物体中的降解特性及迁移转化规律、联合作用和持续作用、高效化感抑藻剂开发和抑藻机理等方向开展深入研究。