信号分子活性氧和NO在土荆芥化感胁迫诱导蚕豆根边缘细胞死亡中的调控

为了探讨入侵植物土荆芥(Chenopodium ambrosioides L.)化感作用如何干扰受体植物的防御功能,以蚕豆(Vicia faba L.)为受体,研究了土荆芥挥发油及其主要成分ρ-对伞花素和α-萜品烯对根边缘细胞活性及其胞外诱捕网厚度的影响,并测定了细胞内信号分子活性氧(Reactive oxygen species, ROS)和NO水平的变化。结果表明:在土荆芥挥发油、ρ-对伞花素和α-萜品烯作用下,蚕豆根边缘细胞粘胶层厚度增加,细胞活性下降,而ROS和NO水平升高,且表现为浓度依赖效应,细胞死亡率、ROS水平和NO水平三者之间存在着显著的正相关(P<0.05)。ROS清除剂抗坏血酸(AsA)、硝酸还原酶抑制剂(NaN₃)和泛Caspase抑制剂Z-VAD-FMK均可有效缓解挥发性物质的细胞致死效应,表明ROS和NO诱导根边缘细胞发生了Caspase依赖性细胞凋亡。上述结果表明土荆芥挥发性化感物质诱导蚕豆根边缘细胞内NO和ROS的水平上升,二者协同作用导致细胞凋亡,引起受体防御功能障碍,从而抑制了植物根系的生长。     

土荆芥挥发油对蚕豆根尖细胞的化感潜力

化感作用是外来植物成功入侵的机制之一。本研究以蚕豆根尖为材料,采用DNA Ladder分析技术和蚕豆根尖微核技术,分析了入侵植物土荆芥挥发油经土壤载体诱导的细胞凋亡以及对细胞的遗传损伤。结果表明：（1）经挥发油处理24 h和48 h,低剂量（＜5 μL）挥发油对蚕豆根的生长与根尖细胞有丝分裂具有显著的促进作用,但随着处理剂量增大（＞5 μL）和处理时间延长,根的生长与细胞有丝分裂过程明显受到抑制。（2）挥发油具有诱导染色体畸变的效应,根尖细胞微核率随处理剂量增加和时间延长而增大,但当挥发油剂量大于15 μL,这种诱导效应降低。（3）通过DNA Ladder分析,经挥发油处理后根尖细胞发生了凋亡,其中24 h处理组DNA未发生特异性降解,当剂量大于15 μL处理48 h和剂量大于10 μL处理72 h后,DNA开始发生特异性降解,形成DNA Ladder,表明随着挥发油剂量增大和作用时间延长,细胞凋亡过程加剧。本研究结果表明土荆芥释放的挥发性化感物质能以土壤为载体对根细胞产生影响。     

外源NO缓解紫茎泽兰提取物对黄瓜根边缘细胞的化感胁迫

以津优35号黄瓜为材料,采用根尖悬空气培养的方法,研究了紫茎泽兰提取物对黄瓜根边缘细胞的化感胁迫,以及外源NO缓解化感胁迫的效应.结果表明: 1000 mg·L^-1紫茎泽兰提取物对黄瓜根尖有明显的伤害作用,根尖组织结构被破坏,根尖表层细胞脱落,细胞排列混乱且疏松;这些伤害能够被外源NO有效缓解.与对照相比,紫茎泽兰提取物处理黄瓜幼苗根尖根边缘细胞(RBC)的数量和细胞活率被显著抑制,分别降低54.5%和97.2%,细胞凋亡率升高12.3倍,RBC的黏胶层厚度增加31.4%,根边缘细胞根冠果胶甲基酯酶(PME)活性显著增加.与紫茎泽兰提取物处理相比,提取物胁迫下添加外源NO处理的RBC数量和细胞活率分别增加72.4%和146.0%,细胞凋亡率和RBC黏胶层厚度分别降低30.7%和15.0%,PME活性在处理72 h时降低了14.3%.紫茎泽兰提取物对黄瓜RBC产生细胞毒性,诱导细胞发生凋亡和死亡,破坏RBC对根尖的保护,提取物进一步对根尖产生胁迫伤害,破坏根尖的组织结构.外源NO可以在一定程度上缓解提取物对黄瓜根尖及RBC的化感胁迫伤害.     

土荆芥挥发性化感物质对蚕豆叶表皮保卫细胞的影响

化感作用是外来植物土荆芥( Chenopodium ambrosioides)成功入侵的机制之一。为了探讨土荆芥挥发油的化感作用机制,该文以蚕豆( Vicia faba)叶的下表皮为材料,将表皮条孵育在分别含土荆芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素的MES [2-( N-morpholino) ethanesulfonic acid]缓冲液中,25℃下光照培养30 min,采用吖啶橙/溴乙锭( AO/EB)双荧光染色法和Feulgen染色法,研究土荆芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素对保卫细胞活性和细胞核形态的影响。结果表明：在土荆芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素的作用下,蚕豆气孔保卫细胞活性降低,细胞核出现固缩、畸形或降解等细胞凋亡特征。随着处理剂量增加,保卫细胞活性显著下降,核异常率显著增加,表明土荆芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素均对蚕豆保卫细胞具有细胞毒性,其中,挥发油毒性最大,α-萜品烯的毒性次之,对伞花素的毒性最小;Caspase抑制剂Z-VAD-FMK可缓解挥发油、α-萜品烯和对伞花素对保卫细胞的毒性,提高细胞活性,这种缓解效应随着抑制剂浓度的增加而增大。由此可见,土荆芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素诱导蚕豆保卫细胞发生了Caspase依赖性的细胞凋亡。     

连作大豆根分泌物对根腐病病原菌的化感作用

采用砂培,水培和室内培养等试验方法研究了连作大豆根分泌物对根腐病病原菌的化感作用。结果表明,与对照相比,连作和轮作大豆根分泌物对半镰孢菌,粉红粘帚功和尖镰孢菌尤其是对半裸镰孢菌的生长有明显的化感促进作用,差异达显著或极显著水平,低浓度时,连作大豆根分泌物对半裸镰孢菌和粉红粘帚菌生长的化感促进作用明显大于轮作大豆,差异达显著水平,同一茬口,高浓度根分泌物半裸镰孢菌生长的化感促进作用小于低浓度,而且在连作大豆中差异达显著水平。与对照相比,高浓度的邻苯二甲酸和丙二酸（L5和B5）对半裸镰孢菌,粉红粘帚菌和尖镰孢菌尤其是对半裸镰孢菌的生长有化感抑制作用,差异达显著或极显著水平,而低浓诬的邻苯二甲酸和丙二酸对半裸镰孢菌,粉红粘帚菌和尖镰孢菌的生长有化感促进,部分差异达显著水平。     

土荆芥挥发性化感物质诱导蚕豆保卫细胞死亡及信号调节

为了探讨入侵植物土荆芥的化感作用机制,以其入侵地广泛种植的农作物蚕豆叶片下表皮为受试材料,通过对保卫细胞的活性分析,研究了土荆芥挥发油及其两种主要成分α-萜品烯和对伞花素诱导保卫细胞死亡及其信号调节的机制。结果表明:土荆芥挥发油、α-萜品烯、对伞花素具有显著的细胞毒性,随着处理剂量增加,保卫细胞存活率显著下降,细胞核出现了畸形、碎裂和降解等程序性细胞死亡的典型特征;活性氧(Reactive oxygen species,ROS)、一氧化氮合酶(Nitric oxide synthetase,NOS)和Ca~(2+)的组织化学定位显示,在土芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素作用下,保卫细胞内ROS、NOS和Ca~(2+)的水平明显高于对照组;活性氧清除剂(AsA)、Ca~(2+)螯合剂(EGTA)和硝酸还原酶抑制剂(NaN——3)均可有效缓解土荆芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素的细胞毒性,显著提高了保卫细胞的存活率(P0.05)。上述结果表明,ROS、NO和Ca~(2+)参与了土荆芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素诱导蚕豆保卫细胞死亡的信号调节过程。土荆芥挥发油、α-萜品烯和对伞花素诱导的保卫细胞死亡,可能是通过ROS和NO调控保卫细胞内Ca~(2+)水平的变化而引起的。     

不同发育期反枝苋对黄瓜根缘细胞的化感作用

以黄瓜为实验材料,采用悬空气培养法研究了不同发育期反枝苋水浸提液对根缘细胞的化感效应.结果表明:在反枝苋水浸提液作用下,黄瓜根果胶甲基酯酶(PME)活性升高,但随着水浸提液浓度的升高,这种促进效应逐渐降低;而黄瓜根缘细胞存活率随着水浸提液浓度的升高而下降.相同发育期反枝苋不同部位的化感作用差异不显著,不同发育时期反枝苋化感作用差异较为明显,其化感作用以幼苗期最强,现蕾期次之,成熟期最弱.推测化感作用是反枝苋发育初期取得竞争优势,迅速占领生态位的原因之一.     

紫茎泽兰提取物对3种杂草的化感胁迫作用

为探讨紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)提取物对植物种子萌发和早期幼苗生长的影响及其生理机理,以稗草(Echinochloa crusgalli)、灰绿藜(Chenopodium glaucum)和反枝苋(Amaranthus retroflexus)3种常见的田间杂草为材料,采用根悬空培养等方法,研究了不同浓度紫茎泽兰提取物对3种杂草种子萌发和幼苗生长、根尖组织结构、根系边缘细胞(root border cell,RBC)生理特性和根冠果胶甲基酯酶(pectin methyl esterase,PME)活性的影响。结果发现:紫茎泽兰提取物对3种植物种子萌发均具有明显的抑制作用;1000 mg/L紫茎泽兰提取物处理后,3种杂草幼苗的根尖均有不同程度的伤害,如根尖肿胀、抽缩或变形;根尖表层细胞脱落、内层细胞排列混乱。紫茎泽兰提取物处理能显著抑制3种杂草幼苗根尖RBC的数量(分别比对照降低了44.5%、48.3%和64.0%);诱导RBC凋亡(凋亡率分别达到81.7%、91.3%和97.1%)并显著增加RBC的黏胶层厚度(分别比对照增加了99.0%、65.5%和61.1%)及诱导PME活性升高。这些结果表明:紫茎泽兰提取物抑制了3种杂草根边缘细胞的产生,并诱导了根尖边缘细胞凋亡,因而破坏了根边缘细胞对根尖的保护系统,最终抑制了根系的生长发育。研究为将紫茎泽兰提取物用于植物源除草剂的开发提供了理论依据。     

两种基因型大豆根分泌物对大豆根腐病菌的化感作用

采用生物模拟试验、化学分析等方法,研究了两种大豆基因型(9536、吉林30)的根分泌物中的糖、氨基酸、有机酸组分对大豆根腐病菌的化感作用.结果表明,两种大豆基因型(9536、吉林30)根分泌物糖组分表现出低浓度显著促进、高浓度显著抑制半裸镰孢菌、尖镰孢菌生长的规律,对粉红粘帚菌的生长影响不明显;氨基酸组分对上述三种病原菌所表现出的促进、抑制规律不同,9536基因型根分泌物氨基酸组分的中、高浓度处理对半裸镰孢菌、粉红粘帚菌、尖镰孢菌的生长表现出显著的抑制作用,而吉林30多表现出显著的促进作用;有机酸组分对半裸镰孢菌、粉红粘帚菌、尖镰孢菌生长都有显著的抑制作用.两种基因型大豆根分泌物(糖、氨基酸、有机酸组分)与根腐病害发生密切相关,大豆基因型不同,根分泌物对根腐病菌的化感促进或抑制作用有差异.     

土荆芥挥发油化感胁迫对土壤胞外酶活性和微生物多样性的影响

入侵植物释放的化感物质可改变土壤理化性状和微生物群落结构,通过与土壤微生物的互作抑制本土植物生长。为了进一步诠释土荆芥化感作用机制,采用温室培养瓶法,探讨了其挥发油对土壤胞外酶活性和微生物多样性的影响。结果表明:土荆芥挥发油不同程度降低了脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和硝酸还原酶的活性(P0.05);较高剂量的挥发油处理组显著促进了过氧化氢酶活性(P0.05)。处理初期挥发油对土壤胞外酶活性影响较大,但随着处理时间延长,其影响逐渐减弱;处理16 d后,较高剂量(20μL和50μL)的挥发油处理组细菌数量显著高于对照(P0.05)。挥发油对土壤放线菌数量的影响表现为低剂量促进,高剂量抑制的效应;PCR-DGGE分析表明,随着挥发油处理剂量增加和处理时间延长,土壤中细菌和真菌的Shannonwiener多样性指数和丰富度指数均增大。结论:土荆芥挥发油可改变土壤微生物群落结构和胞外酶活性,增加土壤微生物多样性。     

六种农作物叶保卫细胞形态特征对不同入侵地土荆芥挥发物胁迫的响应

选择两个环境条件差异明显的土荆芥(Chenopodium ambrosioides L.)入侵地(四川成都和贵州安顺)为对象,以其入侵农田中6种农作物为受体,分析了两地土荆芥挥发油及其主要成分α-萜品烯和对伞花素对叶表皮保卫细胞活性和核结构的影响差异。结果表明:两地挥发油成分中,含量最多的成分均为α-萜品烯和对伞花素,成都植株二者的含量分别为21.07%和25.88%,安顺的分别为42.11%和24.04%;经挥发油、对伞花素、α-萜品烯、对伞花素+α-萜品烯处理后,保卫细胞活性下降,细胞核形态发生变化,除个别低剂量组(2μL)对保卫细胞无显著毒性外,各处理组毒性效应随处理浓度增加而显著升高(P0.05),当剂量为10μL时毒性效应最大,保卫细胞的最高死亡率达到93.85%,最高核畸变率达到81.16%;6种农作物保卫细胞对土荆芥挥发物的敏感程度由大到小依次为荞麦(Fagopyrum esculentum Moench.)、豌豆(Pisum sativum Linn.)、蚕豆(Vicia faba L.)、韭(Allium tuberosum Rottl.ex Spreng.)、花生(Arachis hypogaea Linn.)、白菜(Brassica campestris L.);细胞毒性表现为安顺挥发油大于成都挥发油、α-萜品烯大于对伞花素,对伞花素+α-萜品烯混合物的细胞毒性与α-萜品烯所占比例呈正相关。上述结果表明,土荆芥挥发物破坏了保卫细胞结构。入侵地环境较差时,土荆芥增加释放细胞毒性较大的化感物质。     

浮游植物的化感作用

生物化感作用研究是近年来兴起的交叉学科,是化学生态学研究的重要领域。研究水域浮游植物化感作用对了解浮游植物之间、浮游植物与其他生物之间的相互作用及作用机理具有重要意义,对了解赤潮和水华的发生机制及其生态控制等具有非常重要的作用。综述了海洋和湖泊浮游植物化感作用和化感物质的内涵,讨论了水体浮游植物化感作用的特点、研究化感作用的基本方法、化感物质的种类以及影响化感物质作用的生物和非生物因素,详细介绍了浮游植物化感物质的作用机理以及逃避和拈抗化感作用的方式,同时对目前研究的热点问题及未来研究的方向做了简要概述。     

生物化感作用的途径与机制

生物的化感作用广泛存在于自然生态系统中,研究并合理利用生物间的化感作用是保持生态平衡．创造农业生产经济效益的关键所在。分析了生物化感作用的途径和机制,为初、高中生物学教学提供参考资料。     

水稻化感作用的机制与应用的研究进展

水稻是我国的主要粮食作物,其与周围植物的相生相克作用（化感作用）得到越来越多的重视.简要介绍了近来国内外对水稻对高等植物的化感作用的研究成果,介绍其化感作用途径、化感物质的分离、鉴定、可能的作用原理及在生产实践中的应用.     

浮游藻类的化感作用研究进展

化感作用由于在水产上有着巨大的潜力,成为近年来各国的研究热点。本文综述了藻类化感作用的定义、研究方法、化感物质的作用机制、影响因素、化感作用的应用等,并对今后研究方向以及应用前景进行了展望。     

环境胁迫下植物的化感作用及其诱导机制

植物化感作用是生态学研究中一个十分活跃的领域,对植物为什么和在什么条件下释放化感物质这一重要问题有不同的认识。在对环境胁迫下植物化感作用的变化及环境胁迫因子对化感物质听诱导机制等方面进行了评述后,指出植物化感化质的产生和释放是植物在环境胁迫的选择压力下形成的,植物化感作用是植物在进化过程中产生的一种对环境的适应性机制。     

重迎茬大豆根际土壤有机化合物的初步鉴定及对大豆种子萌发的化感作用

采用气相色谱－质谱联用技术（ＧＣ－ＭＳ）鉴定了用无水乙醇浸提的结荚期重迎茬大豆根际土壤有机化合物,并对其化感作用进行了初步研究,结果表明,重迎茬大豆根土壤中主要含有有机酸类、酯类、醇类、酮类、醛类、苯类、酚类、烃类及萘、呋喃类等有机化合物;其中包含很多普被报道过的化感物质,在本试验的根本土壤用量条件下,其醇提液对大豆种子萌发及胚根生长未表现出化感作用,这可能与其致害浓度有关,此外,本文还探讨了化感     

大豆根茬木霉腐解产物的鉴定及其化感作用的研究

采用不同极性溶剂环己烷、乙酸乙酯、正丁醇连续提取及XAD 4树脂提取大豆根茬木霉腐解产物 ,并对各提取组分进行了化感作用研究 ,对化感作用明显的组分用GC MS进行了化学成分分析 .结果表明 ,大豆根茬木酶腐解产物的 2周、4周环己烷、乙酸乙酯、XAD 4树脂提取组分能显著抑制初期大豆种子萌发 (2 1h) ,随大豆种子萌发时间的延长 ,抑制作用减弱 .2周、4周根茬各提取组分对大豆种子萌发中的胚根生长 ,所表现出的化感抑制作用规律是 :0 .5 0、1.0 0gDW·ml-1乙酸乙酯、XAD 4树脂提取组分与 0 .10、0 .2 5 gDW·ml-1乙酸乙酯、XAD 4树脂组分及环己烷提取组分胚根长的RI值 (化感作用效应指数 )差异达显著或极显著水平 .乙酸乙酯、正丁醇、XAD 4树脂提取组分中的有机化合物种类有 :有机酸、酚、醛、酮、苯、胺、腈、酯等 ,其中大多为化感物质 .     

大豆根茬腐解产物的鉴定及化感作用的初步研究

采用ＧＣ－ＭＳ分析法鉴定了培养试验获得的大豆茬腐解２周、４周产生的有机化合物的酸、碱性组分产物,并对腐解２周、４周、８周各组分产物进行了化感作用的研究。结果表明：大豆根茬腐解产物（含微生物菌源根际土中的有机化合物）十分丰富,有酸类、酯类、醇类、醛类、酚类、烃类等物质,其中有些有机化合物已被研究证明是化感物质,还有些未见报道;不同腐解时间产生的有机化合物有一定差异;对腐解决物进行生物检测试验,发现大     

不同处理的豚草残留物对小麦的化感作用

豚草是一种危害性恶性入侵杂草,对农业生态系统造成了严重危害。本实验主要研究了燃烧及未燃烧的豚草残留物及其水浸提液对小麦的化感作用,探讨了是否可用燃烧的方法来消除或减弱豚草残留物的化感作用。结果表明:豚草的残留物及其水浸提液均对小麦的早期生长有抑制作用,且残留物水浸提液对苗长的影响较残留物大,说明豚草残留物的化感物质可能是一些水溶性的物质,水的浸提使植物体中的一些化感物质得到了较完全的释放;混有豚草残留物的土壤的理化性质也发生变化,且随着土壤中豚草残留物浓度的增加,土壤的pH、电导率、有机碳含量及酚酸含量均有不同程度的升高,这些因素的综合作用抑制了小麦幼苗的生长,其中酚酸是其主要化感组分之一;通过对燃烧和未燃烧的豚草残留物的化感作用比较研究发现,燃烧过的残留物与未燃烧的残留物对苗长均有显著的抑制作用,但二者之间的差异不显著,因此不能用燃烧的方法消除豚草残留物对本地植物的影响。