化感物质对枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)在厌氧条件下的生长及反硝化作用的影响

研究由秸秆腐解产生的化感物质 :阿魏酸 ( t-FA)、对羟基苯甲酸 ( p-HA)和苯甲酸 ( BA)在不同浓度下对厌氧培养的枯草芽孢杆菌 ( Bacillussubtilis)的生长及其反硝化活性的影响。结果表明 ,3种浓度的阿魏酸 ( 5.1 5、2 .58、0 .2 6mmol/L)均表现出对枯草芽孢杆菌的生长有抑制作用。对羟基苯甲酸 ( 0 .3 6、3 .62、7.2 4 mmol/L )对生长影响不明显。 8.1 9mmol/L和 4 .0 9mmol/L的苯甲酸有一定的刺激作用 ,而 0 .4 1 mmol/L的苯甲酸与对照无差别。实验表明枯草芽孢秆菌不仅能转化 NO- 3生成 NO- 2 ,而且还能转化 NO- 2 生成 N2 O。 3种化感物质对 NO- 3的转化均表现抑制作用 ,其抑制作用强弱依次为阿魏酸 >对羟基苯甲酸 >苯甲酸。高浓度的抑制作用强于低浓度。阿魏酸在 5.1 5mmol/L和 2 .58mmol/L浓度下 ,其抑制作用的差异显著性分别为 P<0 .0 1 ,P<0 .0 5。 NO- 2 的生成与 NO- 3的减少相互有关联 ,第 3天测定时 ,各处理中NO- 3急剧减少 ,而 NO- 2 急剧增加。在阿魏酸、苯甲酸处理中的 NO- 2 积累高峰在第 3天、第 4天 ,然后下降。而在对羟基苯甲酸的处理中 NO- 2 的积累一直上升 ,在第 6天的观察中仍未出现下降趋势。 3种化感物质均能抑制 N2 O的生成 ,至于在田间的抑制效果尚需进一步试验     

邻苯二甲酸对萝卜种子萌发、幼苗叶片膜脂过氧化及渗透调节物质的影响

华北地区是我国玉米的主产区,玉米秸秆还田不仅可有效改善土壤理化性状、提高土壤生物有效性,还会在腐解过程中释放出目前公认的化感物质——酚酸类物质,邻苯二甲酸是玉米秸秆腐解液中的主要酚酸类物质。从玉米秸秆还田过程中主要腐解产物(邻苯二甲酸)对蔬菜作物的化感效应角度进行了研究,为量化秸秆还田量及构建粮-菜轮作制度探寻化感效应依据。试验以萝卜为蔬菜材料,通过配置4个浓度(0.05、0.5、1.0、2.0 mmol/L)的邻苯二甲酸溶液,模拟玉米秸秆还田条件,以清水为对照,研究主要腐解产物邻苯二甲酸对萝卜种子萌发、幼苗生长、膜脂过氧化作用及渗透调节物质的影响。结果表明:(1)萝卜不同生育期对邻苯二甲酸化感效应的响应程度不同。在0.05-1 mmol/L浓度范围内,邻苯二甲酸处理促进了萝卜种子萌发,但随着处理浓度的增大,促进作用减弱;浓度达到2 mmol/L时对萝卜种子萌发具有抑制效果。(2)邻苯二甲酸0.05mmol/L处理,促进了萝卜幼苗干鲜物质积累,幼苗根系生长,其中根系长度和根系表面积分别比对照提高42.03%、38.36%,显著高于清水对照;植株体内超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)活性增大,过氧化物酶(Peroxidase, POD)、过氧化氢酶(Catalase, CAT)活性降低,膜脂过氧化产物丙二醛(Malonaldehyde, MDA)含量与对照无显著差异。(3)当邻苯二甲酸浓度超过0.5 mmol/L时,萝卜幼苗脂质过氧化伤害加剧,体内MDA含量急剧增加,代谢与生理功能出现紊乱,正常生长及干鲜物质积累受到显著抑制。邻苯二甲酸浓度达到2 mmol/L时,叶片数较对照降低了36.51%;根系长度、根系表面积及根尖数降幅分别为64.46%、40.20%、41.28%。(4)对于渗透调节物质的影响,邻苯二甲酸处理促进了萝卜幼苗叶片可溶性糖含量的增加,但随着处理浓度的升高其促进作用逐渐减弱;可溶性蛋白含量随着邻苯二甲酸处理浓度的升高表现出逐渐减少的趋势,分别较对照降低了12.82%、14.88%、21.58%、24.73%。因此,华北地区实施玉米-萝卜轮作模式,从化感效应角度研究玉米秸秆量化还田,应将土壤中邻苯二甲酸浓度控制在0.5 mmol/L范围以内,以防止邻苯二甲酸浓度过高对萝卜幼苗生长的抑制作用。     

强壮前沟藻化感物质分析

微藻化感作用是一种极其复杂的生理、生态学现象。选取强壮前沟藻指数生长初期Ⅰ和平台生长初期Ⅱ两个阶段的滤液对中肋骨条藻、海洋原甲藻、锥状斯氏藻及球等鞭金藻生长的影响进行了研究,并萃取了阶段Ⅱ的粗提物,抑藻检测表明其具有"杀藻"效应,通过GC/MS分析该粗提物中具有潜在化感作用的物质种类。研究发现强壮前沟藻两个生长阶段的滤液对中肋骨条藻均产生强烈致死效应(phaseⅠ:F=15.18475,P=0.00298<0.05;phaseⅡ:F=6.24559,P=0.03149<0.05);锥状斯氏藻在强壮前沟藻滤液中生长,实验结束时两个阶段中的细胞密度分别是对照组的79.3%和68.9%;海洋原甲藻在强壮前沟藻生长阶段Ⅱ滤液实验的最后3d,其生长受到显著抑制(F=4.84438,P=0.04925<0.05);而等鞭金藻在强壮前沟藻两个生长阶段滤液中被抑制现象不明显(P>0.05)。强壮前沟藻滤液实验表明,强壮前沟藻能够向微环境中分泌代谢产物来抑制中肋骨条藻和海洋原甲藻的生长,并且这种抑制效应具有种类特殊对应性。上述实验结果还表明,强壮前沟藻生长阶段Ⅱ的滤液具有的生长抑制作用较为明显。采用乙酸乙酯萃取强壮前沟藻生长阶段Ⅱ滤液中的代谢产物,检测发现其代谢粗提物具有溶藻效应,GC/MS分析结果表明粗提物中存在4种可能产生化感抑制作用的物质,其中二丁基羟基甲苯(Butylated Hydroxytoluene BHT)被认为具有抗滤过性病原体和抗微生物活性。     

苗期紫花苜蓿株体对不同地区垂穗披碱草种子萌发生长的化感作用

以发芽率、苗长、根长、苗干重、根干重变化为种子萌发和幼苗生长参数,研究苗期紫花苜蓿(Medicago sativa)植株浸提液对不同地区垂穗披碱草(Elymus nutans)种子萌发生长的化感作用。结果表明:地上部浸提液对LS、DX垂穗披碱草种子发芽率具有明显的促进作用,而对GS、KMX、LKZ、LZ地区垂穗披碱草种子发芽率均表现为抑制作用,其中对GS垂穗披碱草种子发芽率的抑制作用最强,在14.5%和5.5%浓度处理时抑制率分别为57.89%、55.26%;苗长方面,浸提液5.5%浓度对垂穗披碱草苗长的抑制率顺序为:LZNQDXLSKMXQHGSLKZ,14.5%处理时抑制率顺序为:LZKMXLKZNQGSQHDXLS,其中抑制率最高的为LZ垂穗披碱草,在14.5%和5.5%浓度处理时抑制率分别为33.03%、28.97%;根长方面,5.5%处理对垂穗披碱草根长的抑制率顺序为:QHNQLZKMX、GSLKZDX、LS,14.5%处理时抑制率顺序为:GSQH、NQLZLSKMXDXLKZ,其中在高浓度下抑制率最高的为GS垂穗披碱草,抑制率为57.69%;地上部浸提液对LKZ、LZ垂穗披碱草苗干重均具有促进作用,高浓度浸提液对NQ垂穗披碱草苗干重产生促进作用(RI0),而对KMX、DX垂穗披碱草苗干重均表现为抑制作用;根干重方面,浸提液对LS、QH、GS、NQ、LKZ垂穗披碱草根干重均有明显的抑制作用,而对KMX、DX垂穗披碱草根干重产生促进作用,高浓度浸提液对LZ垂穗披碱草的根干重产生促进作用。从根浸提液的作用来看,根浸提液除对LS、DX垂穗披碱草种子发芽率和根干重、GS垂穗披碱草种子发芽率和苗干重及NQ垂穗披碱草根干重具有促进作用外(P 0.05),对其余地区垂穗披碱草的各项指标均有明显的抑制作用(RI0)。所有以上结果表明,紫花苜蓿植株浸提液对垂穗披碱草种子萌发生长的作用具有一定的浓度效应。不同地区垂穗披碱草对紫花苜蓿地上部浸提液的敏感性趋势总体为:GSQHLSKMXNQLKZLZ,最不敏感或有促进作用的是DX垂穗披碱草;对根浸提液的敏感性趋势总体为:QHNQLZKMX,根浸提液对LS、GS、LKZ、DX垂穗披碱草种子萌发生长具有促进作用。紫花苜蓿植株不同部位浸提液对垂穗披碱草种子萌发生长的化感效应顺序为:地上部根。     

体外重构STUB1介导α-1抗胰蛋白酶突变体Z蛋白泛素化修饰反应体系

α-1抗胰蛋白酶Z型突变体蛋白(α-1 antitrypsin Z-mutant protein, ATZ)是引发α-1抗胰蛋白酶缺陷症(α-1 antitrypsin deficiency, AATD)的主要原因,研究ATZ蛋白的泛素化修饰和降解对于治疗AATD具有重要意义。STUB1是一种重要的E3泛素连接酶,参与调节多种蛋白质的泛素化修饰。然而,STUB1是否参与ATZ的泛素化修饰尚未明确。本研究首先将ATZ和STUB1的编码基因克隆到pET28a质粒,构建了这2个蛋白的表达质粒。随后,将重组质粒转入大肠杆菌表达系统,在优化诱导条件实现了重组蛋白的异源表达。通过金属螯合亲和层析技术纯化得到目的蛋白,并通过蛋白质谱分析验证了其氨基酸序列的准确性。利用纯化的ATZ和STUB1重组蛋白,构建了一个体外泛素化修饰反应体系。实验结果显示,在ATP、E1泛素激活酶和E2泛素结合酶的协同作用下,STUB1成功催化了ATZ的泛素化修饰。本研究提供了一种体外获得Z型突变体ATZ纯化蛋白的方法,并确认了STUB1介导ATZ的泛素化修饰功能,推进了对α-1抗胰蛋白酶Z型突变体蛋白在细胞内降解过程的调控机制的理解。     

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     

间甲酚及施磷对小麦间作蚕豆土壤微生物和酶活性的影响

通过盆栽试验,研究了不同磷水平下化感物质间甲酚对小麦间作蚕豆和单作小麦、单作蚕豆土壤微生物和酶活性的影响。结果表明,间甲酚对不同模式生长盛期细菌和微生物总数表现为化感促进作用,对真菌表现为化感抑制作用,随施磷量的增加间甲酚对土壤微生物的化感促进作用降低;不同模式生长盛期土壤微生物数量在施磷量为100mg／kg土的处理中最高,但成熟期施磷量为200mg／kg土的处理最高;间作较单作具有保持较高土壤细菌和微生物总数的作用,施磷水平越高间作增大微生物数量的效果越大;间甲酚对土壤微生物多样性具有明显降低作用,间作土壤的微生物多样性低于单作。间作具有较高的弱化间甲酚对土壤过氧化氢酶化感负效应的作用,施磷可增强土壤过氧化氢酶活性;磷素作用下土壤脲酶活性增强,间甲酚对单作蚕豆和间作土壤脲酶活性具有促进作用,但弱化了施磷对脲酶活性的增强作用;增施磷肥可弱化间甲酚对单作蚕豆和间作土壤酸性磷酸酶的化感负效应,对单作小麦土壤酸性磷酸酶活性的影响相反。间甲酚对不同模式土壤微生物和酶活性的影响在作物成熟期显著下降,说明随时间的推移土壤中间甲酚的作用力在不断弱化。     

人工群落中苗期紫茎泽兰的化感作用和对光环境的适应

在有、无活性炭的条件下分别构建紫茎泽兰（Ageratinaa denophora）与4种受体植物——飞机草（Chromolaena odorata）、鬼针草（Bidenspilosa）、胜红蓟（Ageratum conyzoides）和兰花菊三七（Gynura sp.）混种的人工群落,研究了群落中紫茎泽兰的化感作用和对群落光环境的适应,探讨了化感作用和光适应特性与其入侵性的关系。结果表明,活性炭处理对4种受体植物的生长、生理特性影响不显著,说明苗期紫茎泽兰化感作用不明显,推测入侵初期化感作用不是紫茎泽兰排挤本地种的主要原因。4种受体植物可以通过化感作用对紫茎泽兰产生某些影响,但群落的光环境对其影响更大。紫茎泽兰能很好地适应群落中不同的光环境。苗期紫茎泽兰处于群落下层,叶片受光指数低,此时它能长期忍耐并缓慢生长;随着叶片受光指数的升高,其最大净光合速率、超氧化物歧化酶活性、叶绿素a／b比、总生物量、总叶面积、地茎、叶片数和分支数升高,比叶面积和比茎长降低,这有利于它维持叶片能量平衡并导致对邻近植物的严重遮荫。紫茎泽兰强的光适应能力、强光下对其它物种的遮荫效应与其入侵性密切相关。     

水稻化感品种对土壤微生物的影响

通过盆栽实验研究三叶期水稻化感品种对土壤微生物种群数量的影响。结果显示,土壤细菌、放线菌、真菌、氨化细菌和好气性自生固氮菌数量在水稻化感品种P1312777和水稻非化感品种“辽粳九”、“秋光”的土壤中存在显著差异,土壤中大多数微生物被水稻化感品种所抑制,但化感品种土壤中的放线菌和好气性纤维素分解菌数量则介于两种非化感品种之间。这一研究表明,水稻化感品种能显著地影响土壤微生物种群数量。     

土荆芥挥发油化感胁迫对土壤胞外酶活性和微生物多样性的影响

入侵植物释放的化感物质可改变土壤理化性状和微生物群落结构,通过与土壤微生物的互作抑制本土植物生长。为了进一步诠释土荆芥化感作用机制,采用温室培养瓶法,探讨了其挥发油对土壤胞外酶活性和微生物多样性的影响。结果表明:土荆芥挥发油不同程度降低了脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和硝酸还原酶的活性(P0.05);较高剂量的挥发油处理组显著促进了过氧化氢酶活性(P0.05)。处理初期挥发油对土壤胞外酶活性影响较大,但随着处理时间延长,其影响逐渐减弱;处理16 d后,较高剂量(20μL和50μL)的挥发油处理组细菌数量显著高于对照(P0.05)。挥发油对土壤放线菌数量的影响表现为低剂量促进,高剂量抑制的效应;PCR-DGGE分析表明,随着挥发油处理剂量增加和处理时间延长,土壤中细菌和真菌的Shannonwiener多样性指数和丰富度指数均增大。结论:土荆芥挥发油可改变土壤微生物群落结构和胞外酶活性,增加土壤微生物多样性。