加拿大一枝黄花对土壤微生物区系的影响研究

以外来入侵杂草加拿大一枝黄花和土著种一枝黄花为研究材料,检测了这两种植物的根部土壤中微生物区系和微生物生理类群的变化。结果表明,具化感作用潜力的加拿大一枝黄花明显影响了土壤中根部微生物群落多样性。具体表现在加拿大一枝黄花根部土壤中的真菌数量低于对照土,而细菌和放线菌的数量则有增多。土著种一枝黄花对根部土壤中微生物的生长均为抑制效应。进一步分析显示,加拿大一枝黄花的根系分泌物对土壤的亚硝酸细菌、好气性自生固氮菌、硫化细菌、氨化细菌和好气性纤维素分解菌的数量具有促进作用,而对反硝化细菌、嫌气性纤维素分解菌和反硫化细菌的生长有抑制效应。据此,文中还探讨了影响外来入侵植物扩散力的生态机制。

不同供氮水平下加拿大一枝黄花的化感作用与资源竞争分析

为探讨加拿大一枝黄花在入侵过程中的化感作用与资源竞争之间的关系,采用化感-竞争分离法,分析了加拿大一枝黄花在入侵过程中其化感作用与资源竞争及在不同氮水平下的反应特性。结果表明,外来入侵杂草加拿大一枝黄花具有较强的生物干扰能力,在不同氮素水平下,其资源竞争能力较强且表现稳定,但化感作用潜力则随供氮水平的下降而明显增强,土著植物一枝黄花不具化感作用潜力,在供氮水平充足下,其资源竞争能力减弱,但氮胁迫下却明显增强,这被认为是在环境资源匮乏时生态位之间竞争加剧的结果。

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 ) :PI312 777、Lemont、Moroberekan、IAC2 5、IAC4 7、IAC12 0、Batatais、IguapeCateto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 5 7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 :IguapeCateto、PI312 777、Azucena、TaichungNative 1和IAC2 5 .

OsMYB调控化感水稻酚酸类物质合成及其抑草作用

基因表达调控是水稻化感作用形成的重要基础。本研究对化感水稻PI312777(Oryza sativa L.)的Os MYB(CT829537)基因分别进行过表达(overexpression,OE)和RNA干扰(RNAi),再与稗草(Echinochloa crusgalli,BYG)共培养,以野生型PI312777为对照。结果发现,与稗草共培养下CT829537-OEPI312777的酚类代谢关键酶基因表达上调,根系及其水培液中的总酚酸浓度增加,抑草能力增强;相同处理下CT829537-RNAi PI312777则相反,其酚类代谢关键酶基因较野生型植株表达下调,总酚酸浓度降低,抑草能力下降。这表明Os MYB(CT829537)通过调节化感水稻的酚酸类物质合成进而影响其抑草能力。

入侵植物加拿大一枝黄花对小麦光合生理的影响

以入侵植物加拿大一枝黄花和土著植物一枝黄花为供体材料,并以小麦为受体植物,分析两种供体的浸提培养液对小麦叶片光合生理的影响。结果表明加拿大一枝黄花和对照一枝黄花的浸提培养液中麦苗叶片总叶绿素含量下降,叶绿素a荧光诱导动力学参数改变,光系统Ⅱ活性受抑制,光合作用效率降低,其中具化感作用潜力的加拿大一枝黄花浸提培养液对小麦叶片光合生理抑制的程度较一枝黄花大。

间作隔根对玉米/大豆光合、产量及土壤理化性质的影响

【目的】了解间作系统中地下部分的根间互作对光合特性、产量及土壤理化性质的影响,探究间作增产的机制,为玉米大豆间作栽培技术提供理论依据和技术支撑。【方法】采用大田栽培的方式对玉米/大豆的根系分别采取塑料膜隔离(全隔,Q)处理、尼龙网隔离(网隔,W)处理和无隔离(无隔,N)处理,开展3种根系隔离处理对间作作物的SPAD值、光合特性、产量及土壤理化性质的影响研究。【结果】与单作相比,不隔根处理下间作玉米、大豆功能叶的叶绿素含量分别提高了10.36%、9.65%。玉米和大豆的净光合速度、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率基本上表现为:无隔>网隔>全隔>单作。根间完全或部分互作均提高了间作作物的产量。无隔根处理下土地当量比(LER)为1.39、尼龙网隔根的为1.13。根间完全或部分互作也增加了玉米和大豆根际土壤全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和速效钾的含量。无隔根处理和尼龙网隔根处理下玉米和大豆根际土壤过氧化氢酶、酸性磷酸单酯酶、脲酶、蔗糖酶和过氧化物酶的活性均有所提高。部分土壤酶活性与土壤养分含量之间存在着显著相关。【结论】根间互作能够活化土壤营养库,增强土壤酶活性,增加间作作物的叶绿素含量,提升系统的光合作用能力,从而促进间作系统产出。

应用酯酶同工酶研究加拿大一枝黄花和栽培品种黄莺的亲缘关系(英文)

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳法(PAGE)对来自6处不同生境的加拿大一枝黄花(Solidago canadensisL.)和栽培品种黄莺(Solidago goldenwings)进行了酯酶同工酶测试、分析;并通过对酶谱特征进行数量化分级,根据欧氏距离及类平均法(UP-GMA)对6个供试样品进行聚类分析.结果表明:(1)6个样品都具有2条迁移率分别为0.62和0.66的酶带;(2)供试样品间共出现8种不同带型的酶谱表型差异显著,其中不同生境加拿大一枝黄花均聚成一组,显示其酶谱表型与生态型也一致,而栽培品种黄莺则单独成为1组.(3)加拿大一枝黄花与园艺栽培品种黄莺的亲缘关系较远.因此,采用酯酶同工酶测试方法,可以鉴别来自不同生境的加拿大一枝黄花及栽培品种黄莺.

入侵植物加拿大一枝黄花对小麦生理生化及显微结构的影响

以入侵植物加拿大一枝黄花和土著植物一枝黄花为供体材料,并以小麦为受体植物,分析两种供体的浸提培养液对小麦生理生化及其根尖显微结构的影响。结果表明,与对照相比,加拿大一枝黄花和对照一枝黄花的浸提培养液中麦苗的生长受到抑制,保护酶SOD、POD和CAT活性增强,根尖结构受破坏,导致麦苗根系活力减弱,对N、P、K的吸收能力下降,并最终使得麦苗鲜干重减少。其中具化感作用潜力的加拿大一枝黄花浸提培养液对小麦生理生化和根尖显微结构的影响程度较一枝黄花大。

水稻化感作用及其分子生态学研究进展

综述了近年来国际上研究水稻化感作用的新进展,比较分析了当前常用于室内评价水稻化感作用潜力的几种生物测试法的优缺点,指出了琼脂迟播共培法是较为理想的室内生物测试法并已广泛应用于化感作用研究中。在此基础上,分析了水稻化感作用的数量遗传特性及其QTL定位的研究现状;阐明了水稻化感作用的遗传多样性及其分子生态特性;并就当前普遍关注的焦点问题:逆境条件(如低氮或高伴生杂草密度胁迫)常引起水稻化感作用潜力增大的生理过程与分子机制作了阐述。结合近年来应用差异蛋白组学和生物信息学的研究实例,阐明了逆境引起水稻化感作用增强与其酚类合成代谢相关酶蛋白表达丰度增加,萜类合成代谢相关酶蛋白表达丰度下降有关。就究竟什么是水稻的化感物质及其作用方式等问题作了分析与讨论,指出水稻的化感抑草效应是其众多化感物质综合作用的结果,应重视区分化感物质对靶标杂草的原生作用和进入土壤生态系统中经生物转化后的次生作用。根据当前植物化感作用研究的发展趋势,阐明了进一步研究水稻化感作用的焦点问题,提出了水稻化感作用的根际生物学特性与分子生态学机制,是未来国际上竞相角逐的重点研究领域,并认为以现代系统生物学理论为指导,运用基因组学、蛋白质组学和代谢组学等技术方法,是揭示这一分子生态学过程与机制的重要技术选择和优先研究领域。

不同化感水稻品种根系分泌物中萜类化合物的差异分析

以强化感水稻品种PI312 777和弱化感水稻品种Lemont为供试材料,运用“循环法”收集供试水稻经土壤和石英沙介质后的根系分泌物,并经乙醚萃取,所获萃取物经气相色谱 质谱联用仪(GC MS)测试,检索谱图库确定化合物.结果表明,乙醚萃取物中检测到含氧萜类化合物,如柠檬烯氧化物、柠檬烯二氧化物、香芹酮氧化物、香芹醇、雪松醇等,不同品种间含氧萜类化合物种类相似,但在不同介质中的存留方式和数量存在差异.文中还就不同培养方式和品种间萜类化合物的差异作了进一步讨论.

化感植物根际生物学特性研究现状与展望

植物的根际是一个复杂的微生态系统,植物的根必须与入侵的邻近植物根及大量以有机物质为营养的细菌、真菌、土存害虫相互竞争空间、水分、矿质营养等。在土壤中,根与根际生物体的相互作用相当复杂且受到许多土壤因素的影响,地下根际生物体以根分泌物为媒介相互作用的机制比发生在地表的生物体的相互作用复杂的多。越来越多的试验表明,根分泌物在根与根、根与根际微生物间起着重要作用,并以其为媒介在植物与环境的相互作用中起着传递信息的作用。本文在简要综述前人研究的基础上,深入探讨了化感植物根际生物学问题及攻克途径,以期为深入研究植物化感作用提供依据。

化感水稻PI312777苗期根系分泌物中化学成分分析

在接近自然栽培的田间土壤条件下,以无种植水稻秧苗的田间土壤为对照,采用循环法分别收集化感水稻品种PI312777(PI)苗期(3～4叶)根系分泌物和对照土壤溶液,经乙醚萃取,GC-MS分析和仪器谱图库(NIST98&WILEY)检索.结果表明,在水稻PI根系分泌物的乙醚萃取物中检测到36个化合物,其中萜类9个(峰面积10.97%)、酚醌类8个(5.87%)、酯类6个(10.68%)、醛酮类3个(1.44%)、杂环类4个(68.04%)、醇类2个(1.23%)、醚类2个(0.57%)和其他物质2个(1.20%),萜类之间、酚醌类之间的化合物结构具有明显的相似性.在对照土壤溶液的乙醚萃取物中检测到39个化合物,其中有7个化合物与水稻PI根系分泌物中化合物相同.此外,还讨论了水稻根系分泌物与对照土壤溶液之间物质的差异和各类物质的化感作用机理.

水稻对受体植物化感作用的遗传生态学研究

选用化感作用潜力差异较大的 5个水稻品种 (系 ) ,按不完全双列杂交设计 (4× 5 )配制成一套包括亲本、F1两个世代的遗传材料 ,在不同环境条件下 ,测定其不同叶龄时期对受体植物莴苣幼苗茎长的抑制作用 .采用包括基因型与环境互作的数量性状加性 显性发育遗传模型 ,分析了水稻化感作用的动态遗传及与环境互作效应 .结果表明 ,水稻叶龄在 7叶期对莴苣茎长的化感作用受加性效应的影响 ,在 3叶期和 6叶期由显性效应控制 ,在 5叶期和 8叶期加性和显性效应均有作用 ,以显性效应为主 ,呈现间断表达的遗传特点 .普通狭义遗传率在 5叶期、7叶期和 8叶期达显著水平 ,随叶龄增大趋于下降 .水稻化感作用受基因型与环境互作效应的影响较大 ,应注意控制水稻生长发育的环境 ,以达到最佳利用水稻化感作用潜力的目的 .

几种化感物质替代物间的互作效应分析

运用正交旋转回归试验设计分析5种常见的化感物质替代物水杨酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸、香草酸和阿魏酸间对稗草根长的互作效应,以探明化感物质抑草作用机理.结果表明,水杨酸和对羟基苯甲酸、水杨酸和肉桂酸间增效或拮抗的互作效应与各因子在化合物中浓度水平密切相关.水杨酸在浓度<0.14mmol·L-1时,对对羟基苯甲酸表现为增效作用;当浓度>0.14mmol·L-1时,则表现为拮抗作用.而对羟基苯甲酸在浓度为0.425mmol·L-1时,对水杨酸表现为拮抗作用.在所考察的浓度范围内,水杨酸对肉桂酸都具有拮抗作用,而肉桂酸在浓度为0.14mmol·L-1时对水杨酸表现出拮抗作用.在所考察的浓度范围中,香草酸与肉桂酸的作用效果都是增效的.

不同环境下水稻对受体植物化感作用的动态遗传研究

采用包括基因型与环境互作的数量性状加性 显性发育遗传模型 ,研究了按双列杂交设计 (5× 6 ) 2配制的 1套包括亲本、F1 2个世代的水稻遗传材料对受体植物莴苣幼苗根长化感作用的动态遗传及与环境互作效应。遗传方差分析表明 ,控制水稻不同叶龄期化感作用的加性效应与显性效应呈交替表达趋势 ,叶龄在 7叶期受加性效应控制 ,在 3叶期和 6叶期由显性效应控制 ,在 5叶期和 8叶期加性和显性效应共同作用 ,以显性效应为主。这解释了在化感作用研究过程中发现的间断性表型表现的遗传原因。普通狭义遗传率随叶龄增大趋于下降。基因型与环境互作效应对水稻化感作用的影响较大 ,据此讨论了如何结合应用水稻化感作用的加性和显性遗传效应 。

低磷胁迫下不同品种水稻秧苗生长的分子生理特性

以国际上公认的化感水稻PI312777和非化感水稻Lemont(均引自美国)为材料,采用水培方法研究了不同水稻品种响应低磷(0.5mg/L,以P计)胁迫的分子生理特性.结果表明,低磷胁迫促进PI312777根的生长,对株高和干重具有微弱的抑制作用.而Lemont相应形态指标均受到较大的抑制,与PI312777相比,均达到极显著差异.低磷胁迫对PI312777相应生理生化指标的影响均低于Lemont,且达极显著水平.此外,低磷胁迫下,PI312777植株氮(N)、磷(P)、钾(K)含量均不同程度高于Lemont,具体表现为两种水稻植株N含量差异不显著,而P、K含量差异达极显著水平.N、P、K吸收利用相关的12个关键酶的基因差异表达进一步证明了前述结论.研究显示,低磷胁迫下,PI312777比Lemont具有更强的适应性能力.

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,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。

麦类作物化感作用及其分子生态学研究

本文综述了近年来国际上研究麦类作物化感作用的新进展,着重介绍了小麦和大麦的化感作用种质资源的筛选与评价。在此基础上运用现代分子生物标记技术ISSR,分析了麦类化感作用的遗传多样性,并进一步阐明了小麦和大麦化感物质的研究现状。最后根据当前植物化感作用研究的发展趋势,提出化感作用基因表达与信号调控的分子生态学及根际生物学过程是未来麦类作物化感作用的重点领域。

玉米与大豆种间互作对根际细菌群落结构及多样性的影响

研究玉米||大豆种间互作对根际微生物群落结构的影响及其与产量的关系,对于深入理解特定作物间套作模式的产量效应有重要理论与实际意义。本研究应用随机区组试验设计方法,在玉米与大豆以最佳间作比例(2∶3)条件下,采用无隔(无隔离)、网隔(尼龙网分隔)、全隔(塑料薄膜分隔)3种种间根系间隔处理,并以两作物的单作为对照,借助BIOLOG和T-RFLP技术对不同处理下间作玉米与大豆的根际微生物多样性进行分析,探究不同种间互作对微生物结构和功能的影响及其与复合作物群体产量的关系。结果表明,玉米||大豆间作下,无隔、网隔和全隔的根际土壤阻断处理的土地当量比分别为1.39、1.13和0.98,同一间作模式下种间根系互作加强,土地当量比随之提高。进一步分析表明,无论是间作玉米还是间作大豆,其根际土壤微生物多样性和均匀度指数均随根系互作加强而明显提高。AWCD分析根际微生物生理种群差异的结果显示,在玉米与大豆间作体系中,无隔和网隔处理的根际微生物对底物碳源利用能力分别占据第1和第2位;全隔和单作下,根际微生物对底物的利用能力相应降低;而加强种间根系互作(即从网隔到无隔),大豆根际微生物对6大类碳源底物中酚类碳源和羧酸类碳源利用能力有所下降,对胺类碳源、聚合物类碳源、氨基酸类碳源和碳水化合物底物的利用能力分别提高181.01%、32.6%、37.84%和78.28%;而玉米根际微生物对酚类碳源、聚合物类碳源和氨基酸类利用能力有所下降外,对羧酸类碳源、碳水化合物类碳源和胺类碳源等底物利用能力分别提高46.26%、6.54%和15.84%。T-RFLP分析结果发现,与全隔处理比较,无隔处理的大豆根际红球菌属和喜盐芽孢杆菌属等优势菌群丰度明显增多。而玉米根际微生物中也发现相似生理功能红球菌属和芽孢杆菌属等有益优势菌群的丰度增多现象,最终导致间作作物地上部产量和土地当量比提高。

低磷诱导水稻化感抑草能力增强的分子生理特性

以化感水稻PI312777和非化感水稻Lemont为供体,以无芒稗(Echinochloa crusgalli L.)为受体,采用水培的方法研究低磷(P,0.5mg L-1)胁迫下稻/稗共培体系中水稻化感抑草作用的分子生理机制.结果表明,低磷条件下,化感水稻PI312777抑草效应增强,对稗草的保护酶活性及其它生理生化指标呈明显的抑制作用.进一步分析发现,低磷条件下,化感水稻PI312777根和叶组织中苯丙氨酸解氨酶活性及总酚含量上升,且明显高于非化感水稻Lemont.对水稻根系分泌物中酚类物质的HPLC分析结果表明,低磷条件下,从化感水稻PI312777根系分泌物中检出的酚酸类物质总量是正常磷素条件下的2.89倍,而非化感水稻Lemont中的则是正常磷素条件下的1.17倍.两个水稻品种根部和叶部酚酸代谢途径关键酶基因的差异表达分析结果表明,化感水稻PI312777酚酸代谢途径的4个关键酶基因均上调表达,而非化感水稻Lemont中只有苯丙氨酸解氨酶基因上调,其余均下调.可见,低磷条件下,化感水稻PI312777化感抑草能力增强与其酚酸代谢途径关键酶基因增强表达,代谢途径旺盛,进而导致酚酸类物质含量增加有关.