花生植株和土壤水浸液自毒作用研究及土壤中自毒物质检测

通过盆栽试验及生物测试研究花生植株、土壤水浸液对其种子萌发和幼苗生长的自毒作用,利用单因子方差分析结合多重比较分析各处理组生物活性差异;采用液相色谱法(HPLC)对正茬、连作2、4 a和6 a的花生根际土壤中酚酸类物质进行定性和定量分析。结果表明:花生植株不同部位及根际土壤水浸液对花生种子萌发和幼苗生长均具有不同程度的抑制作用,且抑制作用具有浓度梯度效应,浓度越高抑制作用越强,16 g/10 mL水浸液的抑制作用最大。花生生长受自毒物质的影响,此影响作用强度因自毒物质的来源部位不同而存在差异。种子萌发以茎水浸液的自毒作用最为明显。但针对幼苗生长的不同测定指标其部位差异不一致,其中以茎水浸液对幼苗株高和叶面积的自毒作用最为明显,根际土壤水浸液对幼苗主根长、单株鲜重和单株干重的自毒作用最为明显。在根际土壤水浸液中鉴定到4种酚酸物质,分别为对羟基苯甲酸、香草酸、香豆酸和香豆素,其中香草酸和香豆素含量较高且变化规律性明显,在土壤中的含量随连作年限的增加而上升,连作6 a后土壤中的含量达到0.289μg/g和0.025μg/g干土。     

酚酸物质对黄瓜幼苗及枯萎病菌菌丝生长的影响

研究了不同连作年限大棚土壤中酚酸物质的种类、含量及其对黄瓜幼苗和枯萎病菌菌丝生长的影响。结果表明:土壤中香草酸、对羟基苯甲酸及阿魏酸随黄瓜连作年限增加而呈现积累趋势;在连作7年的大棚土壤中3种酚酸类物质总量达29.8mg.kg-1干土,显著高于连作1年和3年土壤中的含量;酚酸物质可使黄瓜幼苗根长及茎粗显著降低,使株高及干物质量略有下降。与对照相比,酚酸物质使黄瓜幼苗体内过氧化物酶(POD)活性在短期内升高,5d后又呈下降趋势;对超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响也表现出先升高后下降的变化趋势。高浓度酚酸使黄瓜幼苗丙二醛(MDA)含量持续升高。枯萎病菌菌丝生长测定表明:42h内,低浓度(≤50mg.L-1)酚酸对枯萎病菌丝生长有刺激作用;酚酸浓度高于50mg.L-1时,对菌丝生长有抑制作用;随酚酸处理时间延长,枯萎病菌对酚酸物质的耐受性增强,对高浓度酚酸的生长抑制作用表现不明显。     

内生真菌对花生残茬腐解及土壤酚酸含量的影响

土壤中花生残茬是导致连作障碍的原因之一。为了探讨施加内生真菌Phomopsis liquidambari(B3)对加速花生残茬腐解、改善连作花生土壤环境、缓解花生连作障碍的作用及其可能机理,通过向土壤中添加花生(Archis hypogaea)残体,利用盆栽试验探讨了施加B3对花生残茬腐解率、土壤部分酚酸物质和酶活性的影响。结果表明:与CK相比,在萌发期和苗期,添加B3处理显著加快残茬腐解,提高纤维素木质素降解率,增加土壤中对羟基苯甲酸、香草酸和香豆酸的含量;在花生整个生育期,施加B3显著调节了土壤中漆酶、锰过氧化物酶(Manganese peroxidase,Mn P)、木质素过氧化物酶(Lignin peroxidase,Li P)和多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)活性的动态变化,这种变化有利于花生残茬快速腐解和酚酸类化感物质的及时转化。开花期之后施加B3处理土壤酚酸含量显著降低,花生荚果增产19.9%。实时定量PCR结果表明内生真菌B3在土壤中30 d内可以被检测,并对复杂多样的酚酸类物质具有广谱高效的降解能力。由此说明,施加内生真菌B3可以显著加快连作土壤中花生残茬腐解,进而通过减少土壤酚酸含量来缓解由残茬腐解引起的连作障碍。     

滇重楼须根腐解对根际土壤酚酸物质的影响

目的：本研究主要探讨滇重楼须根腐解产物对其根际土壤酚酸物质种类和含量的影响，为滇重楼连作障碍形成机制提供科学依据。方法：采用室温盆栽法，以未栽培过滇重楼的沙壤土为栽培基质，研究滇重楼须根腐解对根际土壤酚酸类物质种类和含量的影响。结果：结果表明，滇重楼根际土壤中主要含有香草酸（VA）、丹参素（DSU）、对香豆酸（PCA）和对羟基苯甲酸（PHA）四种酚酸物质，其中DSU含量最高，PCA含量最低，随着根际土壤中滇重楼须根施用量的增加，同一年生滇重楼幼苗的根际土壤中上述四种酚酸物质含量逐渐升高，且对不同滇重楼年生的影响不同，呈现随着种苗生长年限的增加而根际土壤中四种酚酸物质分量增加的趋势。相关性分析发现，VA与PCA、DSU与PHA、VA与PCA以及PHA与VA和PCA间均呈显著正相关，这说明滇重楼根际土壤中四种酚酸物质的积累相互具有一定的促进作用。结论：滇重楼根际土壤中酚酸物质主要来源于残留须根的腐解，是人工栽培滇重楼连作障碍形成的主要原因之一，故在采摘人工栽培滇重楼时应尽量避免大量须根被遗留在土壤中而影响下一茬植物的生长发育，尤其是滇重楼的生长发育。     

酚酸类物质对三七幼苗的化感影响

该文研究了不同浓度的阿魏酸、对香豆酸、丁香酸、对羟基苯甲酸、香草酸5种酚酸类物质对三七幼苗生长和生理的影响。结果表明:处理后,三七幼苗的苗高、根长、可溶性蛋白质含量、根系活力、CAT以及POD活性均有所降低。其中,阿魏酸各处理组幼苗的苗高及POD活性均显著降低,50、100 mg·L~(-1)的对香豆酸以及100 mg·L~(-1)的香草酸处理组幼苗苗高也分别比对照显著降低16.19%、16.67%和29.29%;对香豆酸、丁香酸以及对羟基苯甲酸各处理组幼苗根长均显著低于对照;香草酸处理组幼苗的根系活力也显著低于对照,且幼苗的CAT活性在10、50、100 mg·L~(-1)丁香酸、对羟基苯甲酸以及香草酸处理下也达到了显著降低水平。此外,1 mg·L~(-1)阿魏酸以及100 mg·L~(-1)香草酸处理组幼苗的叶绿素含量也均显著降低;中高浓度的阿魏酸、对香豆酸、丁香酸、对羟基苯甲酸增加了三七幼苗的MDA含量,而香草酸在0.1、1、10、100 mg·L~(-1)浓度下显著降低幼苗的MDA含量;丁香酸、香草酸、对羟基苯甲酸以及中高浓度的对香豆酸增加了三七幼苗的SOD活性,且香草酸各处理组均达到了显著性水平。综上结果表明,5种酚酸类物质对三七幼苗均具有一定的化感抑制作用,但各酚酸物质的作用方式及强度并不完全一致,阿魏酸的化感影响较大,这为进一步研究三七的化感自毒作用提供了一定的理论参考。     

重茬地黄土壤酚酸的动态积累及其对地黄生长的影响

为了探究酚酸物质与地黄连作障碍之间的关系,检测了重茬地黄土壤中阿魏酸、香草酸、香草醛和对羟基苯甲酸等4种酚酸物质的积累量,并通过水培条件下添加酚酸,研究了4种酚酸对地黄生长的影响。结果表明：阿魏酸、香草酸和香草醛含量在地黄生长期表现为持续增加,而对羟基苯甲酸含量先升高后降低;外加阿魏酸（8 μg·ml^-1）、香草酸（0.8 μg·ml^-1）、香草醛（1.2 μg·ml^-1）和对羟基苯甲酸（3.0 μg·ml^-1）对水培地黄根长、根质量、全株鲜质量和株高有较强的抑制作用;酚酸处理使地黄叶片叶绿素含量降低,除对羟基苯甲酸外差异性极显著;经过酚酸处理的地黄幼苗SOD和POD活性为先升高后下降,丙二醛含量升高,其中阿魏酸的处理使根中酶活性降至最低,根部腐烂死亡。推测4种酚酸可能是造成地黄化感作用的物质。     

连作障碍与根际微生态研究Ⅲ.土壤酚酸物质及其生物学效应

以黑龙江省大豆重茬 5年与正茬土壤和根系为主要研究对象 ,采用高效液相色谱法 ,研究土壤和根系浸提液中的酚酸物质的含量及其生物学效应 .结果表明 ,重茬土壤中对羟基苯甲酸和香草酸的含量 (1mol·L-1NaOH提取 )大于正茬土壤 ,且差异达到极显著水平 ,香草醛含量差异不显著 ;重茬大豆根系水提液中对羟基苯甲酸、香草酸、阿魏酸、香草醛、香豆素含量均高于正茬 .大豆连作条件下土壤多酚氧化酶活性高于正茬土壤 .重茬大豆根系水提液及在水培条件下外加对羟基苯甲酸对大豆幼苗生长发育有一定的抑制作用 ;酚酸物质加入土壤 1周后 ,对羟基苯甲酸、香草酸、香草醛、阿魏酸、苯甲酸、香豆素残留率分别为 10 .4%、15 .3 %、4.1%、2 .3 %、5 .0 %、17.5 % ;且外加酚酸浓度与土壤中真菌数量呈极显著指数相关 .     

有机酸类化感物质对甜瓜的化感效应

以甜瓜种质“新银辉”为材料,用苹果酸、柠檬酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸、阿魏酸、水杨酸和香豆酸等7种有机酸类化感物质处理甜瓜种子和幼苗,探讨其对甜瓜的化感效应及作用机理.结果表明:苹果酸可以促进甜瓜种子发芽和幼苗胚根生长,抑制植株鲜重增加和胚轴生长;柠檬酸促进发芽,对羟基苯甲酸和肉桂酸抑制发芽,但三者均抑制胚根生长,且对鲜重和胚轴生长表现为低促高抑效应,高浓度肉桂酸对种子发芽和胚轴生长的抑制效应最强,可能是甜瓜重要的化感物质;阿魏酸和香豆酸对发芽表现为低促高抑效应,抑制鲜重、胚根和胚轴生长;水杨酸对发芽和胚轴生长表现为低促高抑效应、抑制鲜重和胚根生长.7种有机酸处理后过氧化物酶活性均增强,有机酸类物质对甜瓜的化感效应可能和其体内的过氧化氢水平有较高的相关性;苹果酸、肉桂酸、对羟基苯甲酸和水杨酸处理后甜瓜幼苗体内超氧化物歧化酶的活性基本呈下降趋势,柠檬酸、阿魏酸和香豆酸则表现为低促高抑效应;过氧化物酶活性变化较复杂,但基本随处理浓度升高而上升;丙二醛含量大多低于对照.     

内生真菌重组漆酶rLACB3修复花生连作土壤

土壤中酚酸类物质的积累是导致花生连作障碍的主要原因之一,真菌漆酶可以有效地转化酚酸类物质,但还没有报道将漆酶直接应用于连作土壤的修复。本研究使用盆钵试验研究了不同浓度的漆酶rLACB3对连作土壤修复的效果。处理30 d后,施加500 U·kg-1漆酶处理的修复效果优于20和100 U·kg-1。在花生根际土壤中,500 U·kg-1漆酶处理的可培养细菌、放线菌、固氮菌数量和对照相比分别提高33.0%、37.7%和30.2%。使用变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析根际土壤微生物区系表明,500 U·kg-1漆酶处理的细菌、真菌和固氮菌的Shannon多样性指数比对照分别提高9.0%、17.3%和14.8%。根际土壤中3种酚酸物质香豆酸、4-羟基苯甲酸和香草酸,500 U·kg-1漆酶处理比对照分别减少41.2%、43.8%和35.9%。花生生物量和结瘤数量,500 U·kg-1漆酶处理比对照分别增加17.9%和17.4%。综上表明,内生真菌重组漆酶rLACB3在连作土壤修复中具有较好的应用潜力。     

草莓连作土壤酚酸类物质积累对土壤线虫的影响

通过大田试验和盆栽试验相结合的方式,对不同连作年限草莓土壤酚酸类物质含量、土壤线虫数量和食细菌线虫数量以及外源酚酸类物质对土壤线虫数量和食细菌线虫数量的影响进行了研究。结果表明:随连作年限的增加,草莓连作土壤中酚酸类物质含量明显增加,土壤线虫总数和食细菌线虫总数整体呈现下降趋势,且连作5年的土壤线虫总数和食细菌线虫数量最低,酚酸类物质含量与土壤线虫总数和食细菌线虫数量呈负相关;对羟基苯甲酸和对香豆酸在浓度低于200μg·g-1时使土壤线虫总数和食细菌线虫数量增加,而高于200μg·g-1时起抑制作用;肉桂酸在浓度低于100μg·g-1时增加了土壤线虫总数和食细菌线虫数量,而高于100μg·g-1时起抑制作用;随阿魏酸浓度的增加,线虫数量变化规律不明显,当其浓度高于100μg·g-1时起抑制作用;混合酚酸随浓度增加对土壤线虫总数和食细菌线虫数量的抑制作用增强。     

两种酚酸类物质对花生根部土壤养分、酶活性和产量的影响

为探讨连作花生土壤中酚酸类物质的累积与花生连作障碍的关系,通过大田盆栽试验,研究了对羟基苯甲酸、肉桂酸对花生花针期(出苗后45 d)、结荚初期(出苗后75 d)、结荚末期(出苗后105 d)根部土壤养分、酶活性及产量的影响.结果表明: 经两种酚酸类物质处理后,花生根部土壤养分和酶活性均发生了明显的变化,以在花针期受到的影响最大,土壤碱解氮、有效磷、有效钾和土壤脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性均显著降低;到花生结荚初期和结荚末期,两种物质对土壤养分、酶活性的抑制作用有减弱趋势.初始含量相同时,肉桂酸的化感作用相对较强.高浓度(80 mg·kg^-1干土)对羟基苯甲酸、肉桂酸处理分别使每盆花生荚果产量降低了45.9%、52.8%,单株结果数降低了46.2%、48.9%.     

酚酸物质对红松种子萌发及苗木生长和生理特性的影响

通过室内模拟试验,阐明阔叶红松林中已测得含量较高的3种酚酸物质（苯甲酸、丁香酸和香草酸）对红松种子萌发及苗木生长的影响,为探索阔叶红松林内化感作用机理及解决红松更新障碍问题提供科学依据。采用培养皿培养法及室内盆栽培养法,以红松种子和3年生红松苗为试验对象,设置不同浓度（2、20、200 mg/L）苯甲酸、丁香酸、香草酸处理液,以蒸馏水为对照（CK）,进行红松种子萌发试验及红松苗木生长试验,研究3种酚酸物质对红松种子发芽、苗木生长、光合色素、抗氧化酶活性、膜脂过氧化作用及渗透调节物质的影响。结果表明,（1）不同浓度3种酚酸均抑制红松种子萌发,但酚酸浓度变化仅对红松种子发芽率影响差异显著。（2）3种酚酸对红松苗木生长及物质积累抑制作用显著。浓度变化对红松苗株高及地径影响不显著,对生物量、根干重和茎干重影响显著。（3）针叶叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量变化对酚酸处理反应一致,20 mg/L的3种酚酸均显著抑制光合色素产生,而200 mg/L丁香酸溶液及2 mg/L香草酸溶液均显著促进叶绿素a和类胡萝卜素积累。（4）酚酸处理使红松苗针叶中POD、CAT活性降低,SOD活性增加。针叶中MDA含量显著增加,200 mg/L丁香酸溶液处理组针叶MDA含量高于CK处理组70.51%。（5）不同浓度苯甲酸溶液促进可溶性糖增加,抑制可溶性蛋白增加;不同浓度丁香酸溶液促进可溶性蛋白增加,而不同浓度香草酸溶液抑制可溶性蛋白增加,二者对可溶性糖含量影响受浓度变化影响显著。苯甲酸、丁香酸、香草酸影响红松种子萌发,通过对红松苗光合色素、抗氧化酶活性及渗透调节物质的影响导致其生长受抑制、生物量减少,产生膜脂过氧化伤害。因此,解决阔叶红松林内红松更新障碍问题时,凋落物及土壤中酚酸物质的化感作用不容忽视。     

缓解花生连作障碍的根际促生菌分离及功能鉴定

[目的] 长期连作障碍严重降低花生生产的产量及品质,根际促生菌可有效降解土壤中自毒化感物质、抑制植物病原菌生长及促进植物生长,从而有效缓解连作障碍问题。筛选优化具有缓解花生连作障碍能力的多功能根际益生微生物,验证其益生作用能力,为根际促生菌株在连作障碍中的应用提供理论依据及技术支持。[方法] 采集连作12年地块花生根际土壤,利用以酚酸为唯一碳源的筛选培养基获得具有酚酸自毒化感物质降解及利用能力的根际促生菌,通过16S rRNA基因测序进行系统发育分析,确定根际促生菌菌株的分类地位,并验证其对植物病原菌生长抑制能力及解磷、解钾、产植物激素吲哚乙酸能力。[结果] 从连作12年的花生发病土壤中获得7株可高效降解酚酸类自毒物质且降解底物多样的根际微生物菌株,经16S rRNA测序比对分别为克雷伯氏菌B02 （Klebsiella sp.B02）、克雷伯氏菌B07 （Klebsiella sp.B07）、克雷伯氏菌B15 （Klebsiella sp.B15）、芽孢杆菌B28 （Bacillus sp.B28）、不动杆菌P09 （Acinetobacter sp.P09）、布鲁氏杆菌VA05 （Brucella sp.VA05）、芽孢杆菌CA04 （Bacillus sp.CA04）。促生实验表明,7株高效降解菌株均可以合成吲哚乙酸,3株具有固氮能力,4株菌具有解有机磷及无机磷的能力,2株菌具有解钾的能力。拮抗实验表明,2株菌可以抑制多种植物病原菌的生长,均为芽孢杆菌属。选取Bacillus sp.B28初步验证对花生种子萌发及幼苗生长的影响,结果表明根际促生菌可显著缓解酚酸对花生种子发芽的抑制,并明显促进花生幼苗的生长。[结论] 获得多株具有降解酚酸类自毒化感物质、抑制植物病原菌生长及促进植物生长的多功能花生根际促生菌,更好地为根际促生菌在连作障碍治理中的有效应用提供菌株及技术支持。     

微小杆菌(Exiguobacterium sp.)对肉桂酸降解行为

【目的】为有效缓解自毒物质肉桂酸对西瓜等作物生长的危害,从宁夏中卫硒砂瓜连作土壤中分离筛选得到一株高效降解肉桂酸的菌株,研究其基本降解特性。【方法】分离筛选得到一株能有效利用肉桂酸生长的菌株,采用16S r RNA基因序列分析进行菌株鉴定,运用高效液相色谱法和西瓜幼苗生长毒性实验检测降解特性。【结果】从多年西瓜连作土壤中筛选得到一株高效降解肉桂酸的细菌R30,鉴定为Exiguobacterium sp.,其96 h内对肉桂酸的降解率可达99%以上,最适降解温度和p H分别为30°C、p H 7.0。除肉桂酸外,该菌也能够高效降解香豆酸、阿魏酸、苯甲酸等其他酚酸类物质,表现出一定的底物广谱性;检测96 h降解液对西瓜种子萌发直至幼苗生长阶段的影响表明,该菌株可有效缓解肉桂酸对西瓜幼苗的生长抑制作用。【结论】菌株R30在肉桂酸、香豆酸、阿魏酸、苯甲酸等酚酸类物质导致的农作物连作障碍治理领域具有潜在的开发应用价值。     

黄孢原毛平革菌对黄瓜连作土壤酚酸物质的降解

研究了黄孢原毛平革菌对黄瓜连作土壤中对羟基苯甲酸、香草酸及阿魏酸的降解及连作障碍修复作用.结果表明,在摇瓶条件下,黄孢原毛平革菌在8 d内,对3种酚酸的降解率都达99％以上. 在连续种植7年黄瓜的大棚土壤中,施入黄孢原毛平革菌菌剂后,土壤中3种酚酸的含量都有所降低,降解率为54.46%. 与对照相比,修复土壤真菌数量变化无明显规律. 修复处理后黄瓜株高、茎粗、鲜质量及干质量无明显变化,黄瓜根部病害明显减轻,枯萎病及根结线虫病相对病情指数分别降低10.2%和14.6%.表明施入黄孢原毛平革菌剂对黄瓜连作障碍的解除具有一定的效果.     

盐胁迫对花生种子际细菌菌群结构的调控

盐胁迫影响种子萌发和植株形态建成,提高盐胁迫下花生种子萌发速率和成苗健苗率是盐碱地花生高产高效栽培的重要环节之一,花生种子际土壤细菌菌群结构与种子萌发关系密切。为揭示盐胁迫对花生种子际微生物菌群结构的影响,以耐盐花生品种（花育25号,HY25）和盐敏感花生品种（花育20号,HY20）为试验材料,采用盆栽实验和高通量测序技术,研究不同耐盐性品种种子萌发吸胀吸水阶段种子际细菌菌群结构的变化。结果表明,种子际土壤细菌群落以变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）及芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）等为优势菌门,盐胁迫处理可以不同程度的提高厚壁菌门和放线菌门的相对丰度。在属水平上,盐胁迫可以增加有益菌芽胞杆菌属（Bacillus）的相对丰度,增强盐胁迫下种子存活能力,提高萌发率。细菌功能预测结果显示,信号转导机制、免疫系统和防御机制等相关功能在盐胁迫处理后明显增强,可能是促进花生萌发并增强花生胁迫应答的重要原因之一。种子际优势菌群的鉴定及机理分析可为通过改良种子际土壤微生物环境,提高花生耐盐性和出苗健苗率提供重要的借鉴意义,同时为开发利用盐碱地提供参考。     

三种根系分泌脂肪酸对花生生长和土壤酶活性的影响

为了探讨花生连作后土壤中脂肪酸类物质的累积与花生连作障碍间的关系,为花生连作障碍机理的研究提供新的理论依据,以田间土壤为介质,采用盆栽试验的方法研究了花生根系分泌物中3种长链脂肪酸,即:豆蔻酸、软脂酸和硬脂酸的混合物,对花生植株生长、产量和土壤酶活性的影响。结果表明,当土壤中脂肪酸的初始含量较低时(80 mg/kg土),对花生植株的生长和产量有微弱的促进作用(P>0.05),当土壤中脂肪酸的初始含量较高时(160 mg/kg土和240 mg/kg土),显著抑制了花生植株的生长和产量(P<0.05)。叶片叶绿素含量、根系活力、土壤酶(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶)活性在低脂肪酸含量处理下升高,在高脂肪酸含量处理下显著降低(P<0.001)。光合产物、根际有效养分的减少和根系养分吸收能力的降低,可能是导致花生植株生长和产量降低的原因之一。花生连作土壤中豆蔻酸、软脂酸和硬脂酸的累积与花生的连作障碍有着密切关系。     

Seasonal fluctuations in soil phenolics of a coniferous forest: effects on seed germination of different coniferous species

This study examined seasonal variations in the content of water-soluble phenolics extracted from litter and Ah horizon of forest soil under Pinus laricio Poiret trees. After having identified and quantified different phenolics, the effects of seasonal phenolic extracts, single phenolic acids and synthetic phenol mixtures on seed germination of Pinus laricio Poiret, Pinus pinaster Aiton and Pinus halepensis Mill. were evaluated, and the activity of phenolics on the main enzymes involved in the glyoxylate cycle was tested. The results indicated a seasonal variation of phenol content in soil, with largest concentrations of water-soluble phenolic acids in autumn and smallest concentrations in summer. Addition of phenol extracts to germination medium reduced seed germination showing phytotoxic effects which differed, depending on the species and the fractions tested. Phenols extracted from litter and Ah horizon in autumn and winter, vanillic acid, and synthetic mixtures reproducing phenols extracted from soil in winter inhibited seed germination of Pinus laricio, pinaster and halepensis more than other treatments. A greater inhibitory effect was observed on seed germination of Pinus pinaster and halepensis compared to Pinus laricio. The phenols also had the greatest inhibitory effect on glyoxylic enzyme activities. Section Editor: H. Lambers