水稻品种化感特性与农艺性状的关系

选用9个华南地区主栽水稻品种,用特征次生物质标记方法测定它们的化感指数,并通过田间实验确定这些水稻品种的抑草效应及主要农艺性状,在此基础上分析这些水稻品种的化感特性、抑草效应和农艺性状的关系.结果表明,具有化感特性的水稻品种并不都能在田间表现出抑草效应,化感特性与主要农艺性状均无显著的相关性,但同时具有化感特性和有利竞争农艺性状的水稻品种均能在田间显示抑草效应.水稻化感特性和农艺性状的不相关显示化感特性转入相关的水稻品种将不影响它们的农艺性状,这意味着能培育出各种农艺性状的水稻化感新品种.     

相同遗传背景不同植株形态水稻等基因系与杂草的竞争及化感作用

利用相同遗传背景不同株形水稻浙辐802等基因系为材料,研究了IG1、IG4、IG25和IG26与无芒稗的竞争和化感作用潜力,探索了二者之间的相互关系.结果表明,IG1和IG4的植株高度和分蘖角度显著大于IG25和IG26,但它们的根系活力却显著小于IG25和IG26.IG1和IG4对无芒稗生物量干重抑制率分别达到15%和17%,显著高于IG26的64%,表明水稻与无芒稗竞争力与水稻植株高度和分蘖角度成正比,而与水稻根系活力成反比.IG1叶片水浸提液对无芒稗根长抑制率为77.6%,显著高于非化感对照品种秀水63,而植株形态相近的IG4的化感作用却未达到显著水平,显示在相同遗传背景下水稻化感作用强弱与水稻株型无相关性.     

太湖地区稻种资源的化感特性鉴定

从江苏省农业科学院粮食作物研究所保存的近万份稻种资源中,取出太湖流域地方品种1670份,测定它们的化感作用,从中发现对油菜(Brassica campestris L.)生长有轻微影响的品种35份,对油菜生长有抑制作用的品种68份,对油菜生长有致死作用的品种49份。这种抑制作用是否可以作用于水田杂草,还需要进一步的实验证据,但已可以证明水稻种质资源中确实存在着具有化感作用潜质的品种。     

太湖地区稻种资源的化感特性鉴定

从江苏省农业科学院粮食作物研究所保存的近万份稻种资源中,取出太湖流域地方品种1670份,测定它们的化感作用,从中发现对油菜(Brassicacampestris L,)生长有轻微影响的品种35份,对油菜生长有抑制作用的品种68份,对油菜生长有致死作用的品种49份。这种抑制作用是否可以作用于水田杂草,还需要进一步的实验证据,但已可以证明水稻种质资源中确实存在着具有化感作用潜质的品种。     

低磷营养胁迫下水稻化感抑草潜力的变化特性及其作用机理

在低磷(0.5 mg·L^-1) 营养胁迫下,运用生理生化方法分析了化感水稻PI312777（PI）与非化感水稻Lemont (Le) 对稗草抑制作用潜力的变化特性及其内在机理.结果表明,在低磷营养胁迫下,化感水稻品种PI对受体稗草根干重的抑制能力明显提高,在处理后的5 、10和15 d,其对稗草地下部干重的抑制率分别增加了5.64%、3.89%和12.13%,增加幅度比非化感水稻品种Le显著.生理生化分析结果表明,与正常营养条件相比,用低磷营养下生长的化感水稻PI的根系分泌物处理稗草5、10和15 d,受体稗草叶片中POD活性的促进率分别提高了20.19%、15.47%和6.68%,吲哚乙酸氧化酶活性的促进率分别提高了18.08%、17.71%和12.50%,硝酸还原酶活性的抑制率分别增加了13.89%、18.60%和2.10%. 在低磷营养胁迫下,化感水稻通过抑制受体植物的硝酸还原酶活性,影响其对氮营养的吸收,同时显著提高了吲哚乙酸氧化酶活性,减缓了受体稗草的生长速度,提高了其抑草作用潜力.     

巴茅草水浸提液对3种作物种子萌发及幼苗生长的化感作用

本文以发芽率、发芽速度指数、发芽指数、根长、茎长和生物量为种子萌发和幼苗生长参数,研究不同生长时期巴茅草叶片和茎秆水浸提液对白菜、生菜、水稻的化感作用。结果表明: 巴茅草叶水浸提液化感作用强于茎秆水浸提液,叶水浸提液处理后受体植物的发芽指数和生物量均显著低于茎水浸提液。枯萎期巴茅草的化感作用强于生长旺盛期。不同浓度巴茅草叶水浸提液对3种作物的化感作用存在明显的量效关系,浸提液浓度越高,巴茅草的化感抑制作用越强。巴茅草叶水浸提液对白菜和生菜各萌发指标100%抑制的浓度分别为0.075和0.10 g·mL^-1;而0.10 g·mL^-1巴茅草叶水浸提液对水稻发芽率、发芽速度指数、发芽指数的抑制率分别为13.8%、27.2%、19.3%。巴茅草叶水浸提液对白菜和生菜各生长指标100%抑制的浓度分别为0.05和0.10 g·mL^-1;而0.10 g·mL^-1巴茅草叶水浸提液对水稻根长、茎长、生物量的抑制率分别为64.6%、92.9%、21.8%。结合种子萌发和幼苗生长的综合化感指数,3种供试作物对巴茅草化感作用的敏感程度为白菜>生菜>水稻。     

旱直播条件下强弱化感潜力水稻根际微生物的群落结构

运用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术,以强化感水稻品种PI312777和弱化感水稻品种Lemont为材料,研究了旱直播模式下5叶期和7叶期化感水稻根际土壤微生物的组成和结构。结果显示:HaeⅢ和MspⅠ2种内切酶分别检测到9—87个TRFs、15—89个TRFs,各个样本的TRFs排序间存在极显著差异,表明各样本的微生物的相对丰富度存在极显著差异。用物种丰富度(S)、香隆指数(H)、Simpson多样性指数(D)、均匀度指数(E)评价了6个样本中TRFs的多样性,香隆指数最能体现2个酶切片断中TRFs的多样性,PI7中TRFs多样性最高。聚类分析和主成分分析表明旱作条件下强弱化感潜力水稻在生育前期(5叶期以前)根际微生物群落的组成与结构相似性较大,而7叶期强弱化感水稻及对照之间微生物群落差异较大,表明水稻根际微生物的组成既受生育期的影响又受水稻品种的影响。7叶期的化感水稻根际微生物呈现最大物种丰富度和香隆-威尔指数多样性,在其特有的34个菌中有7个属于粘细菌目,另外还有一些滑行菌和一些与氮循环相关的细菌等。粘细菌可能通过次生代谢产物抑制伴生杂草种子的萌发,降低杂草的密度从而提高化感水稻的化感作用潜力。     

苗期化感水稻对根际土壤微生物群落及其功能多样性的影响

水稻化感潜力的田间表现受根际微生物间接调控。以不种水稻的土壤为对照,通过平板计数法、氯仿熏蒸法和BIOLOG分析,探讨了水稻PI312777、IAC47Iguape Cateto和Lemont苗期根际土壤微生物的群落特征及其功能多样性。结果表明,水稻品种显著地影响其根际微生物生物量碳,不同品种水稻根际微生物生物量碳大小为:Iguape Cateto(441.0mg.kg-1)>IAC47(389.7mg.kg-1)>PI312777(333.2mg.kg-1)>Lemont(283.8mg.kg-1),对照土壤为129.3mg.kg-1;PI312777、IguapeCateto、IAC47、Lemont土壤的呼吸作用强度依次为1.404、1.019、0.671、0.488μgC.g-.1h-1,对照土壤仅为0.304μgC.g-.1h-1。不同品种水稻根际土壤微生物均以细菌占优势,占微生物总数的58.4%~65.6%,放线菌占32.2%~39.4%,占2.2%~2.8%。BIOLOG分析显示,不同水稻根际土壤的平均颜色变化率(AWCD)显著不同,总以强化感水稻PI312777最高,弱化感水稻Lemont最小,各土壤的AWCD值在培养144h时均达到最大值,此时PI312777、IAC47、Iguape Cateto和Lemont的AWCD值依次为对照土壤的1.89、1.79、1.60倍和1.43倍。主成分分析表明,从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1、主成分2和主成分3依次能够解释变量方差的70.08%、11.33%和7.02%;与3个主成分显著正相关的碳源有19种,其中与主成分1显著相关的是酚酸、糖类、氨基酸和胺类,与主成分2显著相关的是酚酸、糖类和脂肪酸类,而与主成分3显著相关的是糖类和羟基酸,对各主成分起分异作用的主要碳源分别是胺类和氨基酸。相关分析表明,土壤微生物总量与细菌数量、莴苣根长抑制率IR、AWCD、MBC、MBR及Shannon指数间存在显著的正相关;土壤微生物总量与莴苣根长抑制率IR间的显著正相关与水稻品种有关。可见,水稻根际土壤微生物群落、活性和功能多样性与水稻品种密切相关,这些变化可能对水稻田间化感潜力起到重要的调节作用。     

水稻化感品种对土壤微生物的影响

通过盆栽实验研究三叶期水稻化感品种对土壤微生物种群数量的影响。结果显示,土壤细菌、放线菌、真菌、氨化细菌和好气性自生固氮菌数量在水稻化感品种P1312777和水稻非化感品种“辽粳九”、“秋光”的土壤中存在显著差异,土壤中大多数微生物被水稻化感品种所抑制,但化感品种土壤中的放线菌和好气性纤维素分解菌数量则介于两种非化感品种之间。这一研究表明,水稻化感品种能显著地影响土壤微生物种群数量。     

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.     

Allelopathy in wheat (Triticum aestivum)

Wheat (Triticum aestivum) allelopathy has potential for the management of weeds, pests and diseases. Both wheat residue allelopathy and wheat seedling allelopathy can be exploited for managing weeds, including resistant biotypes. Wheat varieties differ in allelopathic potential against weeds, indicating that selection of allelopathic varieties might be a useful strategy in integrated weed management. Several categories of allelochemicals for wheat allelopathy have been identified, namely, phenolic acids, hydroxamic acids and short‐chain fatty acids. Wheat allelopathic activity is genetically controlled and a multigenic model has been proposed. Research is underway to identify genetic markers associated with wheat allelopathy. Once allelopathic genes have been located, a breeding programme could be initiated to transfer the genes into modern varieties for weed suppression. The negative impacts of wheat autotoxicity on agricultural production systems have also been identified when wheat straws are retained on the soil surface for conservation farming purposes. A management package to avoid such deleterious effects is discussed. Wheat allelopathy requires further study in order to maximise its allelopathic potential for the control of weeds, pests and diseases, and to minimise its detrimental effects on the growth of wheat and other crops.     

Genomic analysis of allelopathic response to low nitrogen and barnyardgrass competition in rice (<Emphasis Type="Italic">Oryza sativa</Emphasis> L.)

To explore the molecular mechanism of allelopathic rice in response to low nitrogen (N) supply or accompanying weed stress, allelopathic rice PI 312777 and its counterpart Lemont were grown under low N supply or co-cultured with barnyardgrass [Echinochloa crus-galli (L.) Beauv.] in hydroponics. The suppression subtractive hybridization (SSH) technique was employed to isolate the up-regulated genes in the treated rice accession. The results indicated that the expression of the genes associated with N utilization was significantly up-regulated in allelopathic rice PI 312777, and the higher efficiency of N uptake and its utilization were also detected in PI 312777 than that in Lemont when the two rice accessions were exposed to low N supply. This result suggested that the allelopathic rice had higher ability to adapt to low N stress than its non-allelopathic counterpart. However, a different response was observed when the allelopathic rice was exposed to accompanying weed (barnyardgrass) co-cultured in full Hoagland solution (normal N supply). It showed that the expression of the genes associated with allelochemical synthesis and its detoxification were all up-regulated in the allelopathic rice when co-cultured with the target weed under normal N supply. The results suggested that the allelopathic rice should be a better competitor in the rice-weed co-culture system, which could be attributed to increasing de novo biosynthesis and detoxification of allelochemicals in rice, consequently resulting in enhanced allelopathic effect on the target and preventing the autotoxicity in this process. These findings suggested that the accompanying weed, barnyardgrass is not only the stressful factor, but also one of the triggers in activating allelopathy in rice. This implies that the allelopathic rice is sensible of the existing target in chemical communication.     

化感水稻种质资源鉴定及基因定位研究进展与展望

稻种资源化感作用的鉴定评价与深入研究是化感水稻品种选育的基础.本文概要介绍了化感水稻种质资源鉴定评价方法、化感作用生理生化机理以及化感特性遗传与基因定位方面的主要研究进展,并进一步讨论了水稻化感作用研究与利用的发展方向.     

外源水杨酸调控水稻化感抑草作用及其分子生理特性

为了探讨外源水杨酸（SA）调控水稻化感抑草效应的可行性,研究了不同浓度的外源SA对强化感水稻PI312777抑草效应的影响及其生理生化特性,并运用实时定量RT-PCR(FQ-PCR)技术检测SA介导的关键酶苯丙氨酸解氨酶基因（ZB8）的相对表达量.结果表明：外源SA能够诱导水稻化感抑草效应增强,而且这种诱导效应与SA的浓度和处理时间相关.叶面喷施SA后,PI312777对稗草的抑制率显著提高,其根系活力、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性增强,过氧化氢酶（CAT）活性降低;而伴生杂草稗草的相应生理指标的变化趋势则相反.PI312777植株中的苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性增强,总酚含量升高.0.2 mmol·L^-1的SA诱导水稻化感抑草效应最显著,该浓度下目的基因ZB8的相对表达丰度随处理时间先上调后下调,在24 h达到表达高峰.     

水稻对稗草的化感作用研究

用差时播种共培法的改进方法对138份稻种资源进行了化感作用抑稗评价。结果表明,江西的青困二号、江苏的吓一跳、安徽的鸡早籼、江西的赣早籼37、陕西的商糯1号、IRRI的1R68465-2-3-2、韩国的水原92对稗草表现出较强的化感抑制作用。盆栽研究表明,谷梅2号、中156对稗草的抑制作用显著大于对照,而化感作用材料TN1对稗草的抑制作用与无化感作用材料秀水63无显著差异,中156的抑制作用强与其株高与秀水63有显著差异有关,而谷梅2号对稗草的抑制作用强主要在于其本身具有化感作用特性。     

Interference of allelopathic rice with paddy weeds at the root level

• Despite increasing knowledge of the involvement of allelopathy in negative interactions among plants, relatively little is known about its action at the root level. This study aims to enhance understanding of interactions of roots between a crop and associated weeds via allelopathy.
• Based on a series of experiments with window rhizoboxes and root segregation methods, we examined root placement patterns and root interactions between allelopathic rice and major paddy weeds Cyperus difformis, Echinochloa crus‐galli, Eclipta prostrata, Leptochloa chinensis and Oryza sativa (weedy rice).
• Allelopathic rice inhibited growth of paddy weed roots more than shoots regardless of species. Furthermore, allelopathic rice significantly reduced total root length, total root area, maximum root width and maximum root depth of paddy weeds, while the weeds adjusted horizontal and vertical placement of their roots in response to the presence of allelopathic rice. With the exception of O. sativa (weedy rice), root growth of weeds avoided expanding towards allelopathic rice. Compared with root contact, root segregation significantly increased inhibition of E. crus‐galli, E. prostrata and L. chinensis through an increase in rice allelochemicals. In particular, their root exudates induced production of rice allelochemicals. However, similar results were not observed in C. difformis and O. sativa (weedy rice) with either root segregation or root exudate application.
• The results demonstrate that allelopathic rice interferes with paddy weeds by altering root placement patterns and root interactions. This is the first case of a root behavioural strategy in crop–weed allelopathic interaction.

     

水稻化感作用及其生理生化特性的研究

选用具有强化感作用的6个水稻品种为供体,大田稗草为受体,研究了水稻化感作用及生理生化特性,结果表明,提高水稻叶片浸提液浓度,可以相应增强对稗草生长的抑制效果,这种抑制效果与杂草的种植密度呈负相关;化感水稻叶片浸提液能显著抑制物质稗草体内超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性,从而影响其生长;苯丙氨酸氨解酶（PAL）的活性大小与酚类物质的含量吴正相关;多种酚类物质的化感作用之间可能是增效的,也可能是拮抗的。     

水稻化感材料控制稗草的基因定位研究

利用中156／谷梅2号建立的重组自交系(RILs)所构建的包括168个DNA标记,全长为1447．9cM。基本覆盖水稻基因组12条染色体的连锁图,用差时播种共培法的改进方法对134个该群体的株系及其亲本对无芒稗进行了化感作用评价,用无芒稗的植株干重作为表型定位水稻化感控制稗草的基因,用QTL Mapper 1．01b软件进行区间作图,检测到1个与化感作用有关的主效应QTL。该QTL位于第7条染色体上,解释了32．30％的表型变化;检测到6对上位QTL,解释了47．83％的无芒稗干重抑制的变化,主效应和上位效应QTL共解释了80．13％的表型变化。     

水稻化感作用研究综述

主要对水稻化感现象发现,化感生物检测,化感物质分离和鉴定,化感种质资源等方面的研究进展了系统的综合论述,在此基础上,进一步对化感作用研究中的主要问题,例如;生物检测手段,化感作用利用途径等进行了分析。并对我国的化感作用研究的存在问题及发展方向作出了论述。     

不同类型稻种资源对稗草化感潜力差异评价

以120份不同类型稻种资源为研究对象,将田间鉴定和室内叶浸提液处理鉴定方法相结合,对其化感作用差异进行了鉴定评价.结果表明,在田间不同类型稻种资源对稗草生长的抑制效果大小趋势为地方品种＞选育品种(系)＞引进品种(系)＞杂交水稻(恢复系和不育系),对稗草苗鲜重和苗干重的抑制效果大于对苗高的抑制效果.室内叶浸提液处理鉴定结果,不同类型稻种资源间化感作用差异相对较小,但仍以地方品种较强,并对稗草根长的抑制效果大于对稗草苗高的抑制效果.地方品种中具有较强化感作用的种质资源频率高于其他类型品种,今后要加强对地方品种资源的化感潜力鉴定和评价.