酚酸类物质的化感作用研究进展

酚酸类物质是普遍存在于高等植物组织并与植物生长密切相关的次级代谢产物。几十年来,人们对酚酸类化合物的认识逐渐加深,但关于其在生物学、生态学以及农业上的作用机制仍不是很清楚。因此,进一步了解这些生物分子将有助于生态系统的维持与保护。重点介绍了酚酸类物质的来源及化感作用,微生物对酚酸类物质的降解机理,代谢途径及相应分子水平的研究,指出了酚酸类物质研究中存在的问题,同时展望了酚酸类物质的研究方向与前景。     

环渤海湾地区连作苹果园土壤中酚酸类物质变化

分析了山东昌邑、栖霞、蓬莱,辽宁大连、抚宁、绥远,河北昌黎、青县等地苹果园连作土壤中酚酸物质的组成和含量,结果表明:连作障碍发生的苹果园土壤中酚酸类物质的组成和含量在不同地区、不同土层厚度间存在显著差异。苹果园土壤中酚酸类物质的含量从春季到秋季随时间的延长逐渐减少,但过程缓慢。且非连作园土壤中酚酸类物质含量显著少于连作土。连作土壤中酚酸物质的组成和含量在不同季节间差异显著,尤其春季土壤中酚酸物质的种类与夏季和秋季显著不同。这可能是因为植物在不同季节分泌的酚酸类物质种类和含量有差别.不同土层中酚酸物质的分布因季节不同而有显著差异。夏季土壤中酚酸物质主要分布在浅层土壤中,而秋季则主要分布在深层土壤中。这可能是由于浇水等果园管理措施和自然降水对土壤中的酚酸物质产生的淋溶作用,使得大量的酚酸物质向深层土壤运动,最终造成了秋季果园连作土中随土层加深而酚酸物质含量增加的现象。不同地区苹果园连作土中,对羟基苯甲酸、(+)-儿茶素、咖啡酸、阿魏酸含量与非连作土无显著差异,而焦性没食子酸、绿原酸和根皮苷显著高于非连作土。焦性没食子酸、绿原酸和根皮苷可能是引起山东、辽宁、河北地区苹果园连作障碍的关键酚酸物质。     

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。     

连作大豆植株化感作用的模拟研究

使用组培技术在无菌条件下研究了大豆根系分泌物和大豆组织水浸液对大豆苗的化感作用。结果表明,大豆根系分泌物和大豆组织水浸液对“下茬”大豆苗的生长和某些生理活性均有显着影响。这种影响与大豆苗生长激素代谢紊乱有关。从根系分泌物和植株水浸液中均分离出了已知酚酸类化感物质香草酸、香草醛和对羟基苯甲酸。这类物质的影响对大豆连作障碍有直接关系.     

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。     

人参连作根际土壤中酚酸物质对人参锈腐病菌的化感效应

采用高效液相色谱法对人参连作根际土壤中的酚酸物质进行了分离鉴定,检测发现人参根际土壤中含有没食子酸、水杨酸、3-苯基丙酸、苯甲酸和肉桂酸5种酚酸物质.采用外源添加法研究该5种酚酸物质对人参锈腐病菌的化感效应.结果表明: 5种酚酸对人参锈腐病菌的菌丝生长和孢子萌发都表现出高浓度抑制、低浓度促进的作用.没食子酸、水杨酸和苯甲酸在0.5 mmol·L^-1处理浓度下,3-苯基丙酸和肉桂酸在0.05 mmol·L^-1处理浓度下,均能够显著促进人参锈腐病菌菌丝生长和孢子萌发,并显著加重人参锈腐病病害严重度.     

不同间隔年限地黄土壤的自毒作用和酚酸类物质含量

分别取2、4、6、8年前种植过地黄的土壤进行大田再植生物测试,并采用HPLC检测再植地黄土壤中与化感现象密切相关的5种酚酸（阿魏酸、对羟基苯甲酸、香草酸、香豆酸和丁香酸）的含量。结果表明：随着土壤间隔年限的增加,大田再植地黄的块根干质量、体积和叶片干质量依次增加,且从地黄苗期就开始表现出这种变化趋势;地黄土壤中5种酚酸的含量也依次降低, 间隔2、4、6、8年的再植地黄土壤中5种一元酚酸总含量分别为1.503、1.323、0.700和0.340 μg·g^-1。间隔2、4、6、8年的再植地黄土壤水提液中阿魏酸、对羟基苯甲酸和香豆酸含量与地黄大田生物测试结果呈显著或极显著负相关。从整体看,地黄生育的前期和中期应当是地黄化感作用的重点时期。     

胜红蓟化感作用研究 Ⅷ.植株对花生和相关杂草的田间化感效应

在田间条件下,胜红蓟化感效应与处理植株的方式和时间显相关。覆盖处理对花生出苗和生长不产生化感抑制效应,而是显示一定的促进效应,翻埋处理对花生出苗和生长都产生显的化感抑制效应,然而覆盖处理30d,翻埋处理10d后再播种花生,花生出苗均受显抑制,两种处理都能减少许多杂草的萌发,但对不同种属杂草萌发的抑制作用有差异。进一步用高效液相色谱（HPLC）技术研究证实;覆盖处理条件下,胜红蓟植株直到第14天才向土壤中缓慢释放化感物质胜红蓟素,第30天达到最大值后逐渐减少,而翻埋处理的第2天,植株就向土壤中释放胜红蓟素,第10天达到最大值后缓慢减少,但第26天后土壤中胜红蓟素含量又上升,然后再逐步下降。这些结果显示不同处理条件下,胜红蓟植株对花生和相关杂草的田间化感效应是与胜红蓟植株在不同时间释放的化感物质在土壤中的存在状态和有效作用浓度显相关的。     

地黄对芝麻的化感作用及其化感物质的分离鉴定

通过分离地黄(Rehmannia glutinosa)组织中抑制芝麻(Sesamum indicum)生长发育的化感物质, 以弄清地黄茬种植芝麻造成芝麻严重减产的原因。以芝麻为受体的生物测定为检测跟踪手段, 通过浸提、萃取、硅胶柱层析分离方法及气相色谱-质谱(GC-MS)鉴定方法, 分离鉴定了地黄组织影响芝麻的化感物质。对地黄不同组织的浸提液进行的生物测定结果表明: 影响芝麻生长发育的化感物质在地黄叶中含量高。地黄叶浸提液的不同有机相萃取组分的生物测定结果表明: 乙酸乙酯相化感活性最强, 乙酯乙酯相通过硅胶柱层析分离获得的洗脱组分Fr7化感活性最强。通过GC-MS及验证试验证明: 地黄抑制芝麻生长的化感物质是月桂酸和2,6-二叔丁基苯酚。研究表明地黄他感作用与自毒作用的化感物质是不同的。     

薇甘菊化感物质对土壤氮素矿化的影响及其化感利己作用

【目的】研究入侵植物薇甘菊提取物对土壤氮素矿化的影响及化感利己作用,为薇甘菊通过释放化感物质促进自身生长并排斥本地植物生长提供实验证据,为揭示薇甘菊的入侵机制提供理论依据。【方法】采用经典的化感生测实验、化感物质添加实验以及盆栽控制实验,对比研究薇甘菊及其本地伴生植物水提液和粗提物的化感生测效应、水提液和粗提物添加对土壤氮素的影响以及水提液添加对薇甘菊生长的影响。【结果】与本地伴生种相比,薇甘菊水提液的化感抑制作用较强且促进了土壤硝态氮的生成;而薇甘菊粗提物的化感作用较弱且抑制了土壤铵态氮和硝态氮的生成。水提液盆栽控制实验结果表明,与本地伴生种火炭母相比,薇甘菊水提液具有显著的化感利己作用,这与薇甘菊水提液处理后薇甘菊生长土壤中的蛋白酶活性增强和有效氮含量增加相一致。【结论】薇甘菊可通过水溶性化感物质促进有效氮的生成来实现化感利己作用。     

连作花生田根际土壤优势微生物的分离和鉴定

【目的】从不同连作年限的花生田根际土壤中分离优势微生物并进行鉴定,为研究花生连作后优势微生物的变化奠定基础。【方法】采用土壤稀释分离法从不同连作年限花生根际土壤中分离优势细菌、真菌和放线菌,结合菌株形态特征、培养性状、生理生化特征及16S rDNA序列分析对细菌、放线菌进行鉴定,通过形态特征、培养特征和分子鉴定方法对优势真菌进行鉴定。【结果】从连作花生田根际土壤中分离鉴定出7种优势细菌、7种优势真菌和7种优势放线菌。7种优势细菌分别为Leifsonia xyli、氯酚节杆菌(Arthrobacterchlorophenolicus)、黄色微杆菌(Microbacterium flavescens)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas sp.)、巴斯德菌属(Pasteurella sp.)、简单芽孢杆菌(Bacillus simplex)和巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)。7种优势真菌分别为枝状枝孢菌(Cladosporium cladosporioides)、产紫青霉(Penicillium purpurogenum)、哈茨木霉有性型(Hypocrea lixii)、Exophiala pisciphila、微紫青霉(Penicillium janthinellum)、曲霉(Aspergillus sp.)和大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)。7种优势放线菌分别为紫红链霉菌(Streptomyces violaceoruber)、华丽黄链霉菌(Streptomyces flaveus)、Streptomyces panaciterrae、不产色链霉菌(Streptomyces achromogenes)、假浅灰链霉菌(Streptomyces pseudogriseolus)、纤维素链霉菌(Streptomyces cellulosae)和金色链霉菌(Streptomyces aureus)。【结论】本研究是第一次系统的从连作花生根际土中分离鉴定优势微生物,种植花生后根际土壤中优势微生物的种类发生了明显变化,但变化没有规律。     

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。     

Managament of peanut bud necrosis disease in groundnut by botanical pesticides

In the management of PBND in groundnut neem seed extract (10%), we recorded significantly lower PBND incidence, AUDPC, apparent infection rate (20.41, 19.5% PBND; 956, 756 AUDPC; 0.0026, 0.002 apparent infection rate) followed by neem cake extract 10% spray (2747, 23.36% PBND; 1275, 1316 AUDPC; 0.0034, 0.0025 apparent rate of infection in 2000–2001 and 2001–2002, respectively). Weekly spray of monocrotophos reduced the PBND (26.77%) and recorded significantly higher pod yields (2547, 2465 kg/ha) and lower AUDPC (861, 1373), and apparent infection rate (0.0021, 0.0019 in 2000–2001 and 2001–2002, respectively) compared to other treatments.     

河南省花生农家品种资源农艺和品质性状分析

综合分析河南省花生农家品种资源的农艺和品质性状,为花生的遗传育种提供理论依据。以128个不同地域来源的河南省农家品种为材料,田间调查株型、分枝型和开花习性等植物学性状,收获考种测定主茎高、侧枝长、总分枝数、结果枝数、单株产量、百果重和百仁重农艺性状,并测定蛋白质、脂肪、油酸和亚油酸含量。结果表明,农家品种以密枝型为主,农艺性状中百仁重的变异系数最大,为31.1%,其次为单株产量和总分枝数,分别为27.5%和22.2%,变异系数最小的为侧枝长,为12.5%;品质性状方面,河南农家品种资源的脂肪含量较高,脂肪含量55%以上的有10个花生品种。蛋白质含量偏低,最高仅25.3%,油酸含量中等,平均45.4%,最高的52.4%。本研究表明河南省农家品种的农艺性状表现丰富的遗传多样性,品质方面脂肪含量相对较高,合理利用河南省农家品种资源,可为花生品质改良提供优质性状的亲本。     

连作障碍因素对大豆养分吸收和固氮作用的影响

采用分室装置,利用不同孔径的膜研究大豆连作条件下,化感物质、土壤有害生物和大豆胞囊线虫等因素不断累加对植株生长、生物固氮作用和矿质养分吸收和分配的影响。结果表明,随着各因素不断累加,植株的地上部、根系和根瘤干重逐渐降低;除Ca元素外,植株组织的P、K等矿质元素单位含量下降,吸收总量下降,地上部分配的养分比例下降。在化感物质和土壤有害生物因素的基础上接种线虫,对生物固氮和矿质养 分的吸收和分配影响明显。     

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 (...     

Diversity characterization and association analysis of agronomic traits in a Chinese peanut （Arachis hypogaea L.） mini-core collection

Association mapping is a powerful approach for exploring the molecular basis of phenotypic variations in plants. A peanut （Arachis hypogaea L.） mini-core collection in China comprising 298 accessions was genotyped using lo9 simple sequence repeat （SSR） markers, which identified 554 SSR alleles and phenotyped for 15 agronomic traits in three different environments, exhibiting abundant genetic and phenotypic diversity within the panel. A model-based structure analysis assigned all accessions to three groups. Most of the accessions had the relative kinship of less than o.05, indicating that there were no or weak relationships between accessions of the mini- core collection. For 15 agronomic traits in the peanut panel, generally the Q ＋ K model exhibited the best performance to eliminate the false associated positives compared to the Q model and the general linear model-simple model. In total, 89 SSR alleles were identified to be associated with 15 agronomic traits of three environments by the Q＋K model-based association analysis. Of these, eight alleles were repeatedly detected in two or three environments, and 15 alleles were commonly detected to be associated with multiple agronomic traits. Simple sequence repeat allelic effects confirmed significant differences between different genotypes of these repeatedly detected markers. Our results demonstrate the great potential of integrating the association analysis and marker-assisted breeding by utilizing the peanut mini-core collection.     

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。