套作不同化感潜力分蘖洋葱对黄瓜生长及土壤微环境的影响

盆栽试验以黄瓜为主栽作物,分蘖洋葱为套作作物,研究了套作不同化感潜力分蘖洋葱对黄瓜生长及土壤微环境的影响.结果表明:与化感潜力强的分蘖洋葱套作,黄瓜根际土壤电导率降低、pH值提高;根际土壤过氧化氢酶和转化酶活性提高,过氧化物酶活性降低;根际土壤细菌丰富度增加.DGGE条带测序显示,黄瓜根际土壤细菌大多与不可培养的细菌种属具有较高的同源性,共有条带的测序比对推测为放线菌纲和变形菌纲,差异条带的测序比对推测为变形菌纲和酸杆菌纲,红螺旋菌目、酸杆菌属只出现在与化感潜力弱的分蘖洋葱套作的黄瓜根际土壤中.相关分析表明,土壤脲酶与黄瓜幼苗株高、全株干质量、叶面积、DGGE条带数呈显著正相关.综上,与化感潜力强的分蘖洋葱套作,可为黄瓜生长创造良好的根际微环境,显著促进黄瓜幼苗生长.     

分蘖洋葱根系分泌物对黄瓜幼苗生长及根际土壤微生物的影响

以不同化感潜力分蘖洋葱为供体,黄瓜为受体,研究了分蘖洋葱根系分泌物对黄瓜幼苗生长、根际土壤微生物数量及细菌群落结构的影响.结果表明:不同化感潜力分蘖洋葱根系分泌物对黄瓜幼苗生长均具有促进作用,且随着浓度的升高,促进作用增强,相同浓度下,化感潜力强、弱供体之间差异不显著;不同化感潜力分蘖洋葱根系分泌物均增加了黄瓜根际土壤细菌和放线菌数量,降低了真菌和尖镰孢菌数量,化感潜力强的品种(L-06)效果更显著;不同化感潜力分蘖洋葱根系分泌物均能提高黄瓜根际土壤细菌群落丰富度,差异条带的序列片段经比对推测为3大细菌类群:Actinobacteria(放线菌纲)、Proteobacteria(变形菌纲)和Anaerolineaceae(厌氧绳菌纲),其中厌氧绳菌只出现在化感潜力强(L-06)的处理中.化感潜力强(L-06)、浓度高(10 mL·株-1)的分蘖洋葱根系分泌物更有利于黄瓜根际土壤细菌群落丰富度的提高.     

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。     

黄瓜种子及其萌发期的化感作用研究

以大白菜、萝卜、番茄和黄瓜种子为受体,采用实验室培养皿种子发芽生物测试法研究了黄瓜种子浸提液、种子萌发、胚根和芽苗分泌物、芽苗腐解物和芽苗浸提液的化感效应。结果表明:(1)黄瓜种子浸提液对大白菜、萝卜、番茄和黄瓜种子萌发均有化感抑制作用,即黄瓜种子内含有某些化感抑制物质。(2)在水浸提过的黄瓜种子萌发过程中,它不仅对其近邻套种的大白菜、萝卜和番茄种子萌发产生化感抑制作用,而且其胚根和芽苗分泌物对后茬播种的4种蔬菜种子发芽也表现出不同程度的化感抑制作用;黄瓜芽苗腐解物和芽苗水浸提液也对各受体蔬菜种子发芽与生长产生不同程度的化感抑制作用,且随着腐解芽苗量的增加或浸提液浓度的升高,各受体蔬菜种子的发芽指标值、化感效应指数值和综合效应值随之降低。(3)黄瓜种子浸提液及芽苗各器官的化感物质对黄瓜种子的萌发与生长产生了自毒作用,且黄瓜芽苗腐解物、芽苗浸提液、胚根及芽苗分泌物对受体黄瓜的自毒作用均为最大。研究发现,黄瓜种子浸提液、种子萌发时期以及芽苗各器官的化感物质主要是通过抑制受体胚根的生长而起化感抑制作用,即受体蔬菜种子胚根对化感效应最为敏感;因黄瓜种子及萌发期释放化感物质的途径有所不同,导致受体大白菜、萝卜、黄瓜和番茄的化感响应也不相同;在黄瓜种子萌发和芽苗生长的早期,化感物质即开始在芽苗体内进行合成与积累,一部分可通过胚根和芽苗分泌途径释放到环境中,另一部分可通过芽苗腐解途径释放化感物质,并对受体蔬菜种子萌发与生长表现出较强的化感抑制作用。     

栗与美国板栗化感作用的比较

以种子发芽率和发芽势为种子萌发参数, 以胚根、胚芽长度和鲜重变化为幼苗生长参数, 研究了栗(Castanea mollissima)叶水提取物对双子叶植物莴苣(Lactuca sativa)、萝卜(Raphanus sativus)、黄瓜(Cucumis sativus), 和单子叶植物洋葱(Allium cepa)、水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)的化感作用; 比较了美国板栗(Castanea dentata)与栗叶水提取物及经X-5大孔树脂分离获得的11个洗脱组分间的化感作用强弱; 利用液相色谱-质谱联用技术结合标准物质的反证实验, 解析了美国板栗与栗化感作用最强分离组分的物质结构。研究结果表明, 栗叶化感效应强于美国板栗; 美国板栗与栗化感作用最强分离组分中(5:5洗脱组分)存在绿原酸、对羟基苯甲酸、原儿茶酸和没食子酸等物质。在利用栗基因恢复美国板栗种群时, 有必要考虑美国板栗与栗植物化学生态特性的差异。     

关于脂溶性化感物质研究方法的商榷

在有关化感物质的研究中,由于一些观念和实验方法的限制,对于脂溶性物质在自然生态环境中是否有化感作用存在争议.在化感物质的生物检测中,脂溶性成分的实验方法比较混乱,并存在很多问题,直接影响到实验的准确性和有效性,不能客观科学地进行定性及定量测定.植物的化感作用是在一个复杂的生态体系中发生的,不应主观排除脂溶性物质在自然界中的化感作用,尤其是现在化感作用机理研究越来越成为研究的热点和重点,要阐明化感作用的分子化学、酶调控和基因调节机制,迫切需要建立一个目标植物全成分化感活性筛选的基础平台,并建立定量化感活性生物检测方法.     

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.     

离体蒜苗挥发物的化感作用及其成分分析

采用半密闭容器法研究了离体蒜苗挥发物对黄瓜、番茄、萝卜的化感作用,并对其成分进行了GC-MS分析。结果表明:蒜苗挥发物对黄瓜的种子萌发及幼苗生长表现为低促高抑的双重浓度效应,对番茄和萝卜则表现出抑制作用,并且随供体蒜苗质量的增大,抑制作用增强;供体蒜苗质量低于400g时,受体植株SOD、POD、CAT、PPO、PAL等活性增强,供体质量为400g时,受体作物上述酶活性均降低;离体蒜苗挥发物的主要化学成分为二烯丙基二硫化物(23.33%)、1,3-二噻烷(18.34%)和邻苯二甲酸二丁酯(6.30%)。     

黄花蒿对4种受体植物的化感作用研究

采用室内生物测定法,以小麦、燕麦、黄瓜和萝卜为受体,研究了黄花蒿对受体植物的化感作用,结果显示:黄花蒿水浸提液对小麦、燕麦的化感综合效应(SE)为56.29、57.17;其地上部淋溶物对小麦和黄瓜表现为抑制作用,对燕麦和萝卜表现为促进作用;其茎叶挥发物对4种受体植物根长生长有较强的抑制作用;其残体分解物前10d对受体有很强的抑制作用,根系分泌物对小麦和燕麦抑制作用较强,对萝卜和黄瓜表现为促进作用。结果表明,黄花蒿5种不同途径来源的化感物质对4种受体植物都有不同程度的化感作用,且黄花蒿主要是通过地上部淋溶、挥发向环境中释放化感物质,其次是通过根系分泌物对授体植物产生化感作用。     

黄瓜苦味物质的代谢调控与合成生物学

苦味是影响蔬菜品质的不良性状。然而,苦味物质对植物是"天然农药",可用以抵御虫害侵入;对人类是消炎、保肝药,同时还具有抗癌药物开发潜力。通过整合黄瓜基因组大数据及传统生物学研究手段,共发现11个基因控制着黄瓜苦味形成。其中9个基因参与苦味合成,2个是调控苦味合成的"开关"基因。黄瓜苦味合成、调控及驯化分子机制的解析为综合利用及改良苦味物质创造了条件:(1)通过精细调控叶片和果实中的苦味"开关"基因,可培育叶苦果不苦的黄瓜,既可利用苦味保护植物不受害虫侵害,减少农药使用,又可保障黄瓜优良的商品品质;(2)利用合成生物学的方法体外大规模、快速合成和改良苦味物质,为后期新型药物研发创造条件。     

黄瓜霜霉病抗性遗传分析

通过2个抗感杂交组合,采用多世代联合的分离分析方法研究了黄瓜霜霉病抗性的遗传机制.结果显示,2个组合的最适遗传模型分别是2对加性-显性-上位性主基因 加性-显性-上位性多基因模型和2对等加性主基因 加性-显性多基因模型.组合I最优模型的主基因遗传率是56.84%~87.16%,多基因遗传率是0~34.93%;2个主基因的加性效应均为-15.191,加性效应较强,显性效应较弱,它们之间的加性与加性和加性与显性上位性效应较强.组合Ⅱ最优模型的主基因和多基因遗传率分别为48.92%和42.11%;2个主基因的加性效应皆为-13.505,显性效性均为0,它们之间不存在互作效应.结果表明,黄瓜霜霉病抗性,以加性效应为主,主基因遗传力较高,但是微效多基因效应也占相当的比重,所以,在霜霉病抗性育种中,要重视主基因,同时兼顾多基因效应.     

水稻化感物质抑草作用机理的分子生物学研究

水稻化感作用是通过水稻植株体向环境中释放化感物质来实现的．水稻化感物质的主要抑草作用机理有：抑制杂草种子的发芽,影响激素平衡,破坏细胞膜系统的完整性,影响光合作用和呼吸作用,干扰对营养和水分的吸收,影响蛋白质合成和基因表达等．水稻化感作用是由多基因控制的,表现为数量性状．利用分子生物学技术和化感生物检测技术等研究手段检测到了多个水稻化感作用的主效应(QTLs)位点,但不同水稻化感种质其主效应QTLs位点明显不同．通过分子辅助选择和建立近等基因系的方法对检测到的QTLs作进一步的精细定位,最终实现水稻化感抑草有利基因的克隆是今后研究的重要方向。     

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。     

应用基因芯片技术研究日本曲霉(Aspergillus japonicus)化感物质SAF抑制植物生长的分子机理

利用基因芯片技术研究日本曲霉的化感物质SAF化感作用的分子机理,结果表明, SAF具有浓度效应,能诱导受体植物-拟南芥的多种调控细胞死亡相关基因的上调表达,高浓度处理表达的基因数量和倍数均高于低浓度处理的.此外,SAF也能诱导与防御反应相关基因的上调表达,高浓度处理表达的基因种类和倍数均低于低浓度处理的.SAF能诱导生长素响应基因、编码乙烯反应敏感蛋白等基因的上调表达.由实验结果推测,SAF具有生长素的性质,高浓度处理可以导致受体细胞中乙烯的积累,并引起对维持细胞正常稳态起重要作用的物质-神经酰胺水平的改变,从而产生受体植物叶片的衰老和死亡的结果,这是SAF具有化感作用的主要原因.研究对于揭示SAF化感作用的分子机理具有重要的意义,对于阐明寄主非选择性毒素作用的分子机理也提供参考依据.     

菊科植物化感作用研究进展

对菊科植物化感作用的研究进展进行了综述。菊科植物中至少有 39个属存在化感作用 ,特别是一枝黄花属、向日葵属、胜红蓟属、银胶菊属、蒿属植物等有较多的研究报道。鉴定出的化感物质多为萜类、聚乙炔类、酚类、有机酸类等 ,这些化感物质对多种受体植物表现出程度不同的抑制或促进的效应。其化感作用机理表现在破坏受体膜系统的稳定性及水分平衡关系、抑制氧化磷酸化、促进或阻滞叶绿素的合成、影响矿质元素的吸收利用等。并对菊科植物化感物质在植物生长调节剂、天然除草剂和生物杀虫剂 ,或人工合成除草剂和杀虫剂上应用的前景进行了探讨。本文显示菊科植物的化感作用将在控制外来恶性杂草及维护生态平衡上扮演重要的角色。在当前菊科植物化感作用研究的基础上 ,提出了进一步研究的 6个方向 :(1)化感物质的生物合成途径与关键酶的特性研究 ;(2 )具化感潜势物种资源的调查评价及利用研究 ;(3)化感作用在自然生态系统中的演变规律 ;(4 )菊科重要作物自毒的生化机制及克服途径 ;(5 )具应用前景的菊科植物化感关键酶的基因克隆和转基因 ,并对受体植物基因的表达与调控进行研究 ;(6 )化感作用在可持续发展农业应用上的研究与开发 ,特别是作为天然除草剂及杀虫剂     

植物苯丙氨酸解氨酶基因的研究进展

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonia-lyase,PAL)是连接植物初级代谢和苯丙烷类代谢、催化苯丙烷类代谢第一步反应的酶。综述植物PAL基因的研究进展,主要包括PAL基因的结构特点、表达特点和PAL基因表达的调控机制,并指出今后对PAL基因的研究方向。     

淡水水生植物化感作用研究进展

水生植物的化感作用对淡水生态系统中水草的可持续管理和湖泊富营养化的生态控制具有非常重要的意义。本文综述了淡水水生植物化感作用的发展历史和研究现状,讨论了水生植物化感作用研究过程中所涉及的实验方法、生物测试方法、化感物质分离方法以及影响水生植物化感研究的环境因素。抑藻圈试验、藻类生长试验和浮萍生长试验是常用的生物测试方法;采用共生培养或单独培养的方法,从种植水中分离、鉴定化感物质,对证实复杂水环境中水生植物化感作用的存在,研究它们化感物质的释放途径和作用机理都具有十分重要的作用。     

禾本科植物分蘖为茎的分枝研究提供新视角

分蘖(或分枝)是作物产量的一个主要决定因素,受植物激素、自身生长发育和环境等因素的调控。近年报道的单子叶植物新的分蘖(或分枝)基因和调控机制深化了对植物分蘖的认知。对以禾本科植物为代表的单子叶植物的分蘖(或分枝)相关基因和调控机制进行了综述,从激素、基因、转录等几方面比较了单子叶植物分蘖和双子叶植物分枝调控机制的异同,为植物产量形成、适应环境及提高生存竞争能力的研究提供理论依据。     

葎草挥发性物质化感作用及其化感物质的分析研究

以小麦、生菜、萝卜、黄瓜4种作物为受体,检测了葎草[Humulus scandens（Lour.）Merr]挥发性物质的化感潜势,并采用气相色谱-质谱联用仪对其化感物质进行了初步鉴定.结果表明：新鲜葎草茎叶在密闭系统中释放的挥发性物质对4种受试植物幼苗的生长有极显著的抑制作用（P＜0.01）;用石油醚提取风干葎草茎叶,得到的挥发性物质在密闭系统中对4种受试植物幼苗的生长也具有极显著的抑制作用（P＜0.01）;提取物在2、5、10、20、40、100、200mg/mL等7个不同浓度下,对受试植物生长和种子萌发表现为＂低促高抑＂的化感潜势,且随提取液浓度增大抑制作用增强;GC-MS鉴定出26种有机化合物,主要包括脂肪酸、甾体、萜类及其含氧化合物,均属前人研究较多的生物活性物质.这些结论为利用野生葎草资源挥发物开发新型除草剂等提供依据.     

西芹根物质四次酮层物对黄瓜枯萎病菌细胞壁降解酶活性及镰刀菌酸含量的影响

为了探讨西芹根物质中化感物质对黄瓜枯萎病菌生理生化的作用,本研究对西芹根物质丙酮浸提液进行4次柱层析,每次层析后均进行化感效果测定,以化感抑制效果筛选每次层析最佳流分;然后将最佳流分和黄瓜枯萎病菌在液体培养基条件下进行共培养,144 h后测定黄瓜枯萎病菌分泌的3种细胞壁降解酶活性以及镰刀菌酸的含量。结果表明:西芹鲜根及根际土丙酮浸提液4次层析物每次层析获得的最佳流分均能抑制黄瓜枯萎病菌的生长;随层析次数的增加细胞壁降解酶活性和镰刀菌酸含量呈下降趋势,且细胞壁降解酶活性和镰刀菌酸含量较对照差异显著;相关性分析结果显示,各层析物化感抑制效果与果胶酶和β-葡萄糖苷酶的活性呈显著负相关,与镰刀菌酸含量无显著相关关系。