化感水稻不同组织水浸提液对稗草的化感作用

本研究利用HG1和HG2两个化感水稻品种和稗草为材料,研究了化感水稻品种的叶、叶鞘、根组织的水浸提液对稗草幼苗的化感作用。结果表明：HG1不论是对稗草幼苗的株高还是对稗草幼苗的根都有极强的化感作用,而HG2只对稗草的根有极强的化感作用。在不同组织之间,叶和叶鞘的水浸提液对稗草的抑制作用显著大于根的水浸提液和对照。两个化感水稻对稗草幼苗根的抑制更强于对苗高的抑制。随着稗草密度的增加,稗草受抑程度减少,这可能与单株吸收化感物质的量减少有关。     

低钾胁迫对水稻(Oryza sativa L.)化感潜力变化的影响

研究以国际公认的化感水稻P1312777和非化感水稻Lemont为供体,稗草（Echinochloa cru-galli L.）为受体,采用稻／稗共培体系,研究低钾胁迫对水稻化感潜力变化的影响及其机制。受体稗草的形态指标分析结果表明,低钾胁迫促使化感水稻P1312777对共培稗草的根长、株高和干重的抑制率均升高,增幅远大于非化感水稻Lemont。受体稗草生理生化指标分析结果表明,低钾胁迫下化感与非化感水稻对受体稗草保护酶系（SOD、POD、CAT）及根系活力的抑制作用增强,但化感水稻P1312777比非化感水稻Lemont的抑制程度大,且达极显著差异。实时荧光定量PCR分析结果表明,低钾胁迫下,化感水稻P1312777根部与叶部中酚类代谢的关键酶——苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸-4-羟化酶、羟化酶、O-甲基转移酶的基因均上调表达,而非化感水稻根部相应酶均下调表达,叶部除苯丙氨酸解氨酶上调,其余酶也下调表达。而萜类代谢途径关键酶——HMG—CoA还原酶、角鲨烯合酶、单萜烯环化酶、倍半萜烯环化酶、二萜烯环化酶的基因,在两种水稻根部中呈现出相同或相似的表达方式（上调或下调）,即HMG—CoA还原酶上调表达,角鲨烯合酶、单萜烯环化酶、倍半萜烯环化酶、二萜烯环化酶下调表达;而在水稻叶部,非化感水稻Lmont相应酶基因表达方式仍然不变,化感水稻P1312777除了角鲨烯合酶下调表达,其余4个酶均上调表达。水稻根系分泌物中酚类物质的HPLC分析结果表明,低钾胁迫下,化感水稻P1312777根系分泌物中,所检出的酚酸类物质总量是正常营养条件下的2．30倍,而非化感水稻Lemont则是正常营养条件下的0．91倍。综合分析认为低钾胁迫下,化感水稻P1312777抑草能力增强主要是由于酚类代谢途径关键酶基因表达上调,导致酚类代谢途径旺盛,分泌出更多的酚类物质,进而破坏受体稗草保护酶系统,抑制了稗草的正常生长。     

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.     

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.     

水稻化感品种根分泌物中非酚酸类化感物质的鉴定与抑草活性

水稻化感品种能从根系分泌释放化感作用物质 ,长期以来 ,酚酸类物质被认为是水稻根分泌的主要化感物质 ,但这一结论常常被质疑。利用连续循环和直接树脂吸收两种方法采集典型的水稻化感品种 PI31 2 777幼苗的根分泌物 ,并用液相色谱 /质谱(L C/ MS)联用技术鉴定了根分泌物中的非酚酸类物质。结果显示 ,水稻 PI31 2 777幼苗根系能分泌释放 7-甲氧基羟基肟酸、羟基肟酸、3-异丙基 - 5 -乙酰氧基环己烯酮 - 1、5 ,7,4′-三羟基 - 3′,5′-二甲氧基黄酮、二萜内酯 A和二萜内酯 B6个非酚酸类化合物。经液相色谱 (HPL C)定量分析 ,这些化合物在水稻生长 1 0 d的根分泌物中的浓度为 5～ 1 9μmol/ L。进一步的生测结果显示 ,这些化合物在其释放的浓度范围能对稻田常见的稗草和异型莎草有抑制活性 ,尤其是这些化合物的等摩尔混合物的抑草活性增加 ,同时水稻根分泌物的抑草活性与土壤载体显著相关。表明羟基肟酸、环己烯酮、黄酮和二萜内酯四类非酚酸类物质是水稻的主要化感物质 ,这与近期愈来愈多的研究结果一致     

不同胁迫条件下化感与非化感水稻PAL多基因家族的差异表达

水稻苯丙氨酸解氨酶(PAL)调控酚酸类化感物质的合成代谢。编码PAL的基因是一个基因家族,包含至少11个基因成员,并受不同环境条件的调控。为了明确PAL基因家族中调控水稻化感作用的特定基因成员,本研究运用实时荧光定量PCR技术分析了低氮及稗草胁迫条件下强化感水稻PI312777与非化感水稻Lemont中根系的11个PAL成员基因的表达差异。结果表明,低氮和稗草胁迫条件下,PI312777和Lemont中的 PAL4和PAL10均不表达,其余9个PAL基因成员发生了不同程度的表达变化。其中,PAL11均上调表达,其分别在低氮处理和稗草胁迫的PI312777中上调3.29倍和1.07倍,而在相同处理下的Lemont中上调3.92倍和1.08倍;PAL3和PAL9则仅在低氮和稗草胁迫条件下的PI312777中上调表达,低氮胁迫分别为1.83倍和2.66倍,稗草胁迫为1.46倍和2.65倍;而这两个基因在相同处理下的Lemont中表达下调,低氮胁迫下调1.05和1.24倍,稗草胁迫下调1.14和1.16倍,推测PAL3和PAL9可能与胁迫初期调控水稻化感作用有关。     

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.     

红汁乳菇醇提物对水稻、稗草的化感影响

研究了红汁乳菇子实体乙醇抽提物对水稻、稗草的化感影响。用不同浓度的红汁乳菇子实体乙醇抽提物处理水稻和稗草种子 ,测量处理后不同时间的水稻和稗草幼苗的根长和苗高 ,按照 Willamson,G.B.的方法计算化感作用效应 (RI)。结果表明 :红汁乳菇乙醇抽提物对稗草幼苗的生长有显著的抑制作用 ,能够导致稗草叶片发黄 ,缩短稗草的根和苗 ,甚至延迟部分种子的萌发。其中 8.5 mg/ ml的乙醇抽提物处理稗草种子后 3d、8d,对根长的化感作用效应分别为 - 0 .98、- 0 .5 8;对苗高的化感作用效应分别为 - 0 .5 0、- 0 .5 1。 6 .5 m g/ ml和 10 .5 mg/ ml处理组的结果与 8.5 mg/ ml处理组的结果在 p=0 .0 5水平上差异不显著。对水稻幼苗的生长表现出一定的调节作用 ,在较低浓度下 (≤ 4 .5 0 mg/ m l)对水稻幼苗有一定促进作用 ,如 4 .5 0 m g/ ml处理水稻种子后 3d、8d,对苗高的化感作用效应分别为 0 .2 5、0 .10 ;在较高浓度下 (如≥ 6 .5 0 mg/ ml)对水稻根长和苗高均为抑制作用 ,6 .5 0 mg/ ml时抑制作用最强 ,处理水稻种子后 3d、8d对幼苗的根长的化感作用效应分别为 - 0 .93、- 0 .4 8;对苗高的化感作用效应分别为 - 0 .5 0、- 0 .2 2 ,在 p=0 .0 5水平上与其它处理组差异显著     

水稻和稗草共生土壤微生物生物量碳及酶活性的变化

以稻田稗草、化感水稻PI312777和普通水稻辽粳9为试材,研究了田间稗草和水稻1∶1共生条件下,土壤微生物生物量碳及脱氢酶、脲酶和转化酶活性的变化.结果表明：在稗草 的干扰下,化感水稻PI312777根区土壤微生物生物量碳含量比单作减少了 50.52％（P<0.01）,而行间土壤微生物生物量碳含量增加;普通水稻辽粳9根区土壤 微生物生物量碳含量比单作减少了38.99％（P<0.01）,但其行间土壤微生物生物量碳含量无明显变化.两个水稻品种根区土壤脱氢酶活性均被显著抑制（P<0.05）,下降率都在20％以上;PI312777根区土壤脲酶和转化酶活性均被显著促进（P<0.01）;而辽粳9根区土壤转化酶活性也被显著抑制（P<0.01）,但脲酶活性无明显变化.化感水稻根区土壤微生物生物量碳含量的显著减少及脲酶、转化酶活性的增加是其化感特性的表现,表明土壤微生物和酶均参与了水稻和稗草的种间作用,化感水稻具有抗稗草干扰的明显优势.     

水稻化感生物测试方法的比较及应用

选用8个化感作用潜力各异的水稻品种(系)：PI312777、Lemont、Moroberekan、IAC25、IACA7、IAC120、Batatais、Iguape Cateto为供试材料,以田间伴生稗草为受体材料,比较分析了目前较为通用的3种生物测试方法：琼脂迟播共培法(RSA)、石英砂迟播共培法(RSS)和根系分泌物培养法(SRE)对水稻化感潜力的测试效果．结果表明,RSA法应用于测试水稻化感作用潜力的效果最好,RSS法和SRE法的测试结果虽较为一致,但两者都存在不足．据此,运用RSA法对57个水稻材料进行了化感抗草种质资源的初步筛选,从中获得5个强化感作用潜力的水稻材料：Iguape Cateto、PI312777、Azucena、Taichung Native 1和IAC25．     

不同水层和密度条件下化感作用水稻对无芒稗的干扰控制作用

不同水层下水稻对无芒稗的干扰控制作用研究表明,水稻化感作用品种吓一跳、谷梅2号和中156对无芒稗的株高抑制作用比无化感作用品种秀水63和春江11呈显著性差异．随盆栽水稻密度增加,水稻对无芒稗的干扰控制作用加大．在每盆4株栽植密度下,水稻化感作用品种鸡早籼、谷梅2号显著抑制无芒稗植株株高;在每盆32株密度时,水稻化感作用品种吓一跳、PI312777、TN1等对受控无芒稗的干扰控制与无化感作用品种春江11相比,呈显著性水平．     

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。     

小蓬草精油的化感效应

小蓬草精油化感作用研究结果表明不同浓度小蓬草精油对青菜、白菜、小麦、稗草和鹅观草的种子最终发芽率、种子发芽指数、幼苗根长、幼苗根系活力、幼苗叶绿素含量、幼苗叶绿素a含量和幼苗叶绿素b含量的化感效应敏感指数均为负值,小蓬草精油对五种植物具有抑制作用,且精油浓度越高抑制作用越强.小蓬草精油主要通过抑制青菜、白菜、小麦、稗草和鹅观草的种子发芽速率、幼苗根系活力和叶绿素含量来抑制受体植物生长.不同浓度小蓬草精油对五种植物种子最终发芽率、种子发芽指数和幼苗根长的影响中,鹅观草对小蓬草精油最为敏感,小蓬草精油对鹅观草种子萌发的半抑制浓度(IC50)为0.42 g L-1.     

盐碱胁迫对海岛棉幼苗生物量分配和根系形态的影响

为探求海岛棉幼苗生物量分配和根系生长对混合盐碱胁迫的响应,探索海岛棉幼苗对混合盐碱胁迫的适应特点,以新疆阿克苏地区主栽海岛棉品种新海31号(XH31)、新海35号(XH35)、新海43号(XH43)及新海48号(XH48)为试材,采用NaCl、Na_2SO_4和NaCl、NaHCO_3以物质的量1∶1混合分别模拟中性盐混合盐(中性盐)和碱性盐混合盐(碱性盐)2种盐类型,总盐浓度(Na~+)0(CK)、120、180、240、300、360 mmol/L,对2种盐胁迫下不同浓度海岛棉幼苗生物量、根系长度、根系体积以及根系表面积等海岛棉幼苗根系形态特征指标变化差异以及不同茎级的根系形态特征进行了分析。结果表明,中性盐下,盐浓度在0—180 mmol/L时,对海岛棉幼苗的根系总长度、总表面积、总体积、总根尖数有显著的促进的作用或不显著的抑制作用,尤其盐浓度为120 mmol/L对海岛棉幼苗细根(0d0.5 mm)的长度有显著的促进作用;大于180 mmol/L后,随着盐浓度的增加各项根系参数均显著减小;碱性盐下,除新海31号的总根尖数、细根及中根根尖数在120 mmol/L的盐浓度下比CK增加,其余处理均随着盐浓度的增加再减小;地上部生物量、根系生物量及根冠比在两种盐下随着盐浓度的增加逐渐减小,减小程度也由小变大。低盐(120 mmol/L)环境能促进细根的伸长,使海岛棉幼苗可以更加多的吸收养分和水分,这是根系接触低盐环境时做出的响应,高盐环境对海岛棉幼苗造成较大的损伤。     

稗草潜在化感物质的排查

针对已报道属于羟基肟酸(丁布)、酚酸和酞酸酯类的稗草潜在的化感物质,本文以水稻、稗草和莴苣为试验材料,对2,4-二叔丁基酚、对羟基扁桃酸2种酚酸以及3种酞酸酯类物质的化感活性进行了研究.采用高效液相色谱法( HPLC)研究了上述5种物质以及丁布在稗草组织、根区土壤和种子萌发液的含量.结果表明:在100μg·ml-1作用浓度下,对羟基扁桃酸对莴苣、水稻以及稗草的种子萌发和幼苗生长的综合抑制活性最弱,2,4-二叔丁基酚化感抑制活性相对最强.酞酸二甲酯、酞酸二异辛酯和2,4-二叔丁基酚这3种物质对稗草的抑制活性大干水稻.通过HPLC只在稗草苗期叶、根和种子萌发液中检测出对羟基扁桃酸,其含量分别为9.72 μg·g-1、7.29 μg·g-1和0.24 μg·ml-1,而其他生长期组织以及根区土壤中均未检出.所有样品均未检测出2,4-二叔丁基酚、丁布和3种酞酸酯类物质.对羟基扁桃酸的浓度-效应试验显示,接近实测浓度(20 μg·g-1)时其对3种受试植物没有显著的化感抑制效应.本研究表明,对羟基扁桃酸不是稗草中主要的化感物质;通过HPLC-标准物质比对方法可以准确分析上述6种化合物,并证实了稗草不含有2,4-二叔丁基酚、丁布和酞酸酯类物质.     

干旱胁迫对不同根型苜蓿根系生长及根际土壤细菌的影响

为明确干旱胁迫对根茎型清水紫花苜蓿、直根型陇东紫花苜蓿、根蘖型公农4号杂花苜蓿根系生长及根际土壤细菌群落的影响,采用盆栽试验,运用16S rRNA基因测序技术,研究了幼苗期干旱胁迫下各根型苜蓿根系生长及根际土壤细菌群落结构的变化。结果表明：干旱胁迫下各根型苜蓿的Chao1和ACE丰富度指数均在中度胁迫下最大,Simpson和Shannon-wiener多样性指数各处理间差异不显著;根际土壤细菌群落均以变形菌门、绿弯菌门、类杆菌门、放线菌门和厚壁菌门为主,干旱胁迫均显著增加了变形菌门和厚壁菌门的相对丰度,显著降低了绿弯菌门的相对丰度,但类杆菌门和放线菌门先提高后下降。统计学分析显示,幼苗期干旱胁迫显著影响各根型苜蓿生长发育,随胁迫程度增加,其株高、地上生物量、地下生物量、根系活力、根体积、根系总长均显著降低,根冠比先增加后下降且在中度胁迫时达到最大值。重度胁迫下,清水苜蓿的株高、根系活力显著大于其他品种,而根冠比、根系干重显著小于其他品种;陇东苜蓿的根长、根尖数均显著大于其他品种;根系平均直径、根系总表面积各根型苜蓿间差异不显著。研究结果为植物的抗干旱胁迫以及提高各根型苜蓿在干旱胁迫下的水分利用提供参考。     

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。     

岩生植物金发草对作物的化感效应

采用生物测定法研究金发草根、茎、叶水浸提液对水稻、小麦、油菜和莴苣等4种受体植物的化感作用。结果表明,金发草根、茎、叶水浸提液对4种受体植物种子萌发和幼苗生长均具化感作用,且随着水浸提液浓度的增高而增强。除水稻外,小麦、油菜、莴苣的发芽速率均受金发草水浸提液的显著抑制,但对最终发芽率影响不显著,说明金发草对植物种子萌发的化感作用主要是延迟种子发芽时间;金发草对作物幼苗生长的化感作用总体上表现为促进地上部分生长而抑制地下部分的生长。受体植物不同发育期对金发草化感作用的敏感程度不同,幼苗期高于萌发期;金发草叶的化感作用最强,其综合效应分别为根与茎的2.14倍和2.56倍。     

不同氮水平下不同种稗草对水稻产量形成的影响

以‘南粳9108’(粳稻)为材料,自移栽至成熟期分别与无芒稗、西来稗和光头稗共培养,以无稗草共培为对照,观察不同种类共培稗草在不同施氮水平下(0、120、240、360 kg N·hm^-2)对水稻产量形成的影响.结果表明:相同氮肥水平下,不同种稗草株高表现为西来稗>无芒稗>光头稗,生育期由长到短为无芒稗>西来稗>光头稗.随着氮肥施用量的增加,不同种稗草的生物量在240 kg N·hm^-2下达到最大值,然后降低,无芒稗和西来稗的生物量均显著高于光头稗.在0 kg N·hm^-2下,不同种稗草对水稻产量无显著影响;在120 kg N·hm^-2下,无芒稗和光头稗处理水稻产量与无稗草处理差异不显著,但西来稗处理产量较无稗草处理显著降低;在240 kg N·hm^-2下,无芒稗、西来稗和光头稗处理显著减产;在360 kg N·hm^-2下,无芒稗和西来稗处理产量较无稗草处理显著降低,光头稗处理与无稗草处理差异不显著.稗草和氮肥对水稻产量形成具有明显的互作效应.120 kg N·hm^-2下,西来稗处理显著降低了水稻灌浆期剑叶硝酸还原酶活性、光合速率和根系氧化力以及成熟期氮积累量和干物质量,其他稗草处理与对照差异不显著;在240和360 kg N·hm^-2下,无芒稗和西来稗处理降低了水稻上述指标;在0 kg N·hm^-2下,各处理的上述指标差异不显著.回归分析表明,稗草表型对水稻产量的影响由大到小的顺序为生物量、株高、生育期和分蘖数,推测稗草较大的生物量造成水稻剑叶光合速率、硝酸还原酶活性、根系氧化力、氮积累量和干物质积累量降低,影响了水稻的生长发育,造成水稻减产.     

化感作用水稻对无芒稗及相关田间杂草的抑制作用评价

对从500份水稻种质资源中用差时播种共培法的改进方法初步筛选出10份水稻化感抑稗材料进行了田间化感抑草评价研究.结果表明,在直播条件下,化感材料谷梅2号、吓一跳、鸡早籼、赣早籼和商糯1号等对无芒稗的抑制作用显著优于水稻无化感作用材料秀水63和春江11.化感材料Milyang54对田间总量杂草的抑制作用最强.在移栽条件下,化感材料谷梅2号、青困2号、吓一跳和鸡早籼对无芒稗的抑制作用与无化感作用材料秀水63和春江11差异及显著性水平.水稻材料间部分农艺性状差异及显著性水平,化感材料吓一跳和鸡早籼的株高较高,分蘖力较强,但顶三叶叶面积较小.