间作系统根-土互作与连作障碍缓解

现代农业大面积单一作物连作种植和农药化肥的大量施用问题较为严重,造成农田生态系统日趋简单和脆弱,使作物病害发生频繁,病害流行周期越来越短,连作障碍严重发生。间作作为中国传统农业的精髓,具有增产、提高养分资源利用效率的优势。文章旨在明确间作缓解连作障碍的机制,以期为寻求缓解连作障碍的措施奠定基础。从寄主营养及生理变化、诱导寄主抗性、养分高效利用、改善土壤理化性状、抑制病原菌及土壤微生物多样性等方面对间作缓解连作障碍机制的最新进展进行了总结,明确了间作缓解连作障碍的机理,同时展望了间作缓解连作障碍的未来重点研究方向,以期为指导中国农业生产,实现农业的可持续发展提供理论和技术支持。     

药用植物的化感自毒作用与连作障碍

本文阐述了药用植物化感自毒作用的概念、产生机理和作用特点,指出药用植物的药用活性成分与化感自毒物质的同源性是药用植物栽培中连作障碍与化感自毒作用更重要的根本原因.文章分析了连作障碍产生的原因与药用植物化感自毒作用的关系,结合作者运用DGGE和T-RFLP技术对根际土壤微生物区系的系统研究结果,提出综合运用农艺措施减缓连作障碍与化感自毒作用的危害.     

外源水杨酸诱导的部分甜瓜自毒作用相关基因的表达分析

以甜瓜(Cucumis melo)品种‘新银辉’为材料,采取根灌法,以水杨酸(10μmol/L)处理甜瓜幼苗,通过Real-Time PCR对叶片中部分自毒作用相关基因的表达量进行定量分析,以探究外源水杨酸诱导对甜瓜自毒作用的影响。结果显示,经外源水杨酸诱导后:(1)在催化苯丙烷类代谢途径的3个初始反应的蛋白酶编码基因中,PAL和C4H随处理后时间增加,呈逐渐上调趋势,但PAL比C4H更快响应胁迫,而4CL转录水平没有显著变化;(2)在类黄酮生物合成的3个关键酶的基因中,CHI、F3H均显示出不同程度的下调,CHS于处理后1 d略微上调,然后恢复至处理前水平;(3)两个转录因子基因WD40、R2R3-MYB分别在不同处理时间后显著下调;(4)WD40与CHI的表达相关性较高。据上述结果 ,水杨酸诱导后:(Ⅰ)CHI表达可能与转录因子WD40蛋白相关;(Ⅱ)WD40、R2R3-MYB与PAL、C4H、4CL、CHS间不存在简单、明确的调控关系;(Ⅲ)柚皮苷、表儿茶素、芦丁等甜瓜主要化感物质合成减少。     

兰州百合连作土壤水浸液自毒作用研究

【目的】探讨兰州百合(Lilium davidii var.unicolor salisb)连作土壤水浸液对自身幼苗生长的障碍因素及其作用机制。【方法】设置蒸馏水(CK)及正茬、连作2年、连作4年兰州百合根际土壤水浸液各50,100,200,300 mg/mL,共13个处理,以兰州百合种球为受试对象,测定不同条件下兰州百合幼苗生长、抗氧化酶活性、渗透调节物质及细胞膜透性的变化,并利用GC-MS技术分析各处理土壤中存在的主要自毒物质。【结果】正茬、连作2年及连作4年兰州百合根际土壤水浸液对兰州百合幼苗的生长均存在"低促高抑"现象,且抑制作用随连作年限的延长而增强。随水浸液质量浓度的增加,兰州百合幼苗CAT和SOD活性逐渐升高,POD活性先上升后下降,MDA含量、相对电导率、脯氨酸及可溶性糖含量的变化呈不断上升趋势,当水浸液质量浓度上升至300 mg/mL时,3个处理中各指标的上升或下降程度与对照相比均达显著差异水平(P0.05)。兰州百合正茬、连作2年及连作4年根际土壤中分别鉴定出9,15和17种化合物,主要包括2,3-丁二醇、1,2,3-三甲苯、邻苯二甲酸二丁酯、对苯二甲酸二辛酯、抗氧剂2246等化合物,其中大部分为自毒物质。【结论】兰州百合正茬、连作2年及连作4年根际土壤水浸液质量浓度达到300 mg/mL时,对其幼苗的生长会产生显著抑制作用。连作土壤中存在的自毒物质可以改变兰州百合植株体内的抗氧化酶活性,破坏细胞膜结构和功能,抑制兰州百合植株的生长,是导致兰州百合连作障碍发生的重要原因之一。     

药用植物连作障碍研究进展

中医是我国特有的传统文化和产业,优质中药材是关系国计民生的战略性资源.近年来随着国内外对中药材需求的日益增长,人工栽培药用植物的种类和面积大幅增加,由于耕地有限、种植条件及道地性等因素的限制,在药用植物集约化种植过程中,普遍存在严重的连作障碍问题,在以块根类入药的药用植物上表现尤为严重.目前连作障碍已经成为制约中药材产量和品质的关键因素,严重阻碍中药材规范化种植和产业化发展.从药用植物连作障碍危害、形成机理以及调控措施的最新研究进展进行总结,指出连作障碍问题主要是植物-土壤-微生物三者共同作用的结果,分析了当前药用植物连作障碍形成的3个主要原因,包括土壤养分亏缺和失衡、化感自毒作用以及根际微生态破坏导致土传病害加重.提出了连作障碍的调控措施,包括优良品系选育、土壤灭菌、建立合理的耕种制度、施用微生物菌肥,并对未来研究的方向和重点进行了探讨,以期为克服药用植物连作障碍的栽培管理提供科学参考.     

高羊茅腐解物的自毒作用初探

为探明高羊茅草坪逐年退化现象是否与化感作用有关，在室内用生物测定方法测定了高羊茅腐解物对高羊茅自身的化感作用，并探讨了相关的作用机制。结果表明，高羊茅腐解液能抑制高羊茅种子的萌发和幼苗生长，且腐解液质量浓度越大，抑制作用越明显。在腐解液质量浓度为0.06 g/mL时，其对高羊茅种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、根长、苗高、单株鲜质量的抑制率分别达58.64%、81.68%、73.34%、81.63%、37.86%、41.13%、30.43%。随着高羊茅腐解液质量浓度的增加，其幼苗SOD活性先升后降；POD活性与空白对照差异不显著；CAT活性先升后降，在高质量浓度时，与空白对照的差异达到显著水平；膜脂过氧化产物MDA含量持续升高；可溶性蛋白含量下降。可见，高羊茅残体腐解是其草坪逐年退化的原因之一。     

Weed Allelopathy,Its Ecological Impacts and Future Prospects

Summary

The importance, characteristics, positive and negative impacts, and future role of weeds as an integral part of the natural and agroecosystems are evaluated and discussed. Interference between plants in nature and the importance of differentiating between competition and allelopathy are interpreted. Allelopathy as one component of weed/crop interference, allelochemicals from weed species and their possible mechanism of action are listed and discussed. Weed species with inhibitory action against cultivated crops, other weed species, and plant pathogens, as well as self-inhibitory (autopathic) species are reviewed. Stimulatory or inhibitory allelopathic effects of different crop plants, trapping and catching species, and the potential of allelopathic weeds in inhibiting or stimulating certain parasitic weed species are discussed and evaluated. Allelopathy as a mechanism and future strategy for agricultural pest control and farm management and the potential use and development of some allelochemicals as natural pesticides or plant growth regulators are also considered and discussed.     

植物自毒作用及针叶林自毒研究进展

自毒作用是同种植物个体之间的一种化学作用,是植物经过长期适应环境和进化选择而获得的一种避免种内竞争的机制.针叶树是我国重要的用材树种,在对其长期的经营管理过程中发现:天然针叶林经常会出现生产力下降和天然更新障碍等问题.除轮伐期、采伐利用方式不当等原因外,针叶树凋落物和根分泌物长期向环境中释放大量次生代谢物质,而自然生态系统的排毒解毒机制受到人为干扰的影响,导致植物次生代谢物质的过量积累,进而产生了自毒作用,这也是许多作物连作障碍产生的原因.就自毒物质的种类、释放途径、作用特点、作用机理、检测方法、对生态系统的影响及针叶林自毒作用的研究现状等问题进行综述.认为对自毒作用研究的最终目的是要为解决困扰我们的各种生态环境问题提供切实可行的方案,尤其是在实现农林业可持续发展和自然资源与环境保护方面发挥作用.     

柠条锦鸡儿凋落物提取液对自身种子萌发和幼苗生长的影响

为研究柠条锦鸡儿凋落物对其种子萌发和幼苗生长的影响,采用恒温培养法研究了不同质量浓度凋落物提取液对其种子萌发各项指标和幼苗生长中根系活力、细胞膜透性以及抗氧化酶活性等的影响。结果表明:柠条锦鸡儿凋落物提取液对其自身种子萌发有一定的抑制作用,并且质量浓度越高抑制作用越明显。当提取液质量浓度为0.05 g/m L时,种子萌发各指标与空白对照均无显著差异(P0.05);当提取液质量浓度高于0.05 g/m L时,种子发芽率、发芽势、发芽指数、胚根长随提取液质量浓度的增加急剧降低(P0.05),并且柠条锦鸡儿凋落物提取液延长了种子发芽时间,但对幼苗鲜质量和干质量的影响不显著(P0.05);高质量浓度(0.30 g/m L)柠条锦鸡儿凋落物提取液致使种子失活。统计和相关性分析表明,叶片丙二醛含量和细胞膜透性与提取液质量浓度均呈极显著的线性正相关(P0.001),叶绿素含量、根系活力、保护性酶(POD、SOD、CAT)和非保护性酶(PPO、PAL)活性与提取液质量浓度均呈极显著的线性负相关(P0.001)。综上,柠条锦鸡儿凋落物提取液对其种子萌发和幼苗生长有一定程度的自毒作用。     

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。