地黄自毒物质提取及其生物指标测定

连作障碍在药用植物地黄(Rehmannia glutinosa L.)栽培中尤其明显,同一地块上种植一茬地黄后,须经8-10a后方可再种。从怀地黄主产区河南省焦作地区采集种植1a地黄的茬后土壤,采用不同溶剂提取地黄土壤自毒物质并利用生物测试确定抑制率最强的土壤提取液作温室栽培实验以确定对植物生理指标的影响。利用高效液相色谱法(HPLC)对土壤提取液和根系分泌物进行比较,并利用高效液相色谱、傅立叶转换红外光谱(FTIR)和电喷雾离子阱质谱(ESI-MS)技术鉴定地黄连作自毒物质的化学成分。生物测试结果表明水和甲醇提取的地黄茬后土壤自毒物质对地黄生长具有最强的抑制作用;在培养器中加入浓度0.5g/mL的水和甲醇提取液对地黄胚根的抑制率分别达17%和26%,当浓度增至5.0g/mL时,抑制率增加到70%以上。盆栽结果显示甲醇提取的自毒物质导致地黄地上部叶绿素含量减少,根系活力下降,明显抑制了地黄体内超氧化物歧化酶、过氧化物歧化酶、过氧化物酶的活性,加剧了地黄膜质过氧化,以及引起地黄植体内生长素类激素含量下降。高效液相色谱法显示土壤提取液和根系分泌物具有相似图谱。电喷雾离子阱质谱分析共检测到6个特征物质:香草酸、D-甘露醇、二十六烷酸苯羟基乙酯、毛蕊花糖苷、β-谷甾醇和胡萝卜苷。     

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。     

绿色荧光蛋白标记下镰刀菌侵染地黄的组织学观察

为分析对地黄有较强致病性的尖孢镰刀菌的侵染机制,本研究采用携带有潮霉素抗性标记的强组成型表达载体pCT74,经PEG-CaCl₂介导的原生质体转化法导入镰刀菌,获得荧光信号强烈的sGFP标记菌株,并采用喷施接种和根部灌根接种。研究发现镰刀菌首先在地黄外部聚集繁殖,并通过伤口或气孔等通道侵入地黄维管组织,后逐渐导致周围海绵组织破裂,进而致使地下根茎逐渐变黑腐烂;由于地黄叶部气孔发达,使得镰刀菌由叶部侵入速度要快于根部灌根接种;不同孢子浓度接种实验表明镰刀菌对寄主的致害程度与其在叶部与根部的接种浓度并不呈相关性。进一步在接种处理后采集地黄叶部、茎部和根部组织提取真菌DNA后进行PCR扩增发现：在根部接种60h后即能检测到镰刀菌的侵入,经84h后侵入到地黄茎部组织,经96h后侵入到地黄叶部组织。该标记菌株可为今后探索地黄连作栽培中真菌病害大规模爆发的根际生物学过程提供研究材料。