枸杞叶片酚酸类物质的自毒作用分析

自毒作用是植物连作障碍形成的主要原因之一,严重影响植物生长和粮食生产。前期研究结果表明,土壤微生物多样性下降、土传病害加重是枸杞园连作障碍形成的重要原因,但枸杞残体的自毒作用及其物质基础目前仍不明确。为探讨自毒物质的主要来源,本研究对比分析了枸杞(Lycium barbarum L.)叶、茎、根等组织浸提液对枸杞幼苗生长的影响。浓度梯度试验结果表明,叶片浸提液的抑制效应高于根、老根皮及茎浸提液。向无枸杞种植历史的农田土壤中添加枸杞叶片干粉能够显著抑制枸杞幼苗生长及叶片光合作用,证实了枸杞叶片具有自毒作用。联合UPLC-QTOF-MS和GC-TOF-MS技术对生长季末期枸杞叶片进行代谢组分析,共鉴定出有机酸112种、醇类41种、氨基酸37种、醛酮类28种和糖类48种。对其中24种有机酸及衍生物的分析发现,20种有机物能够不同程度抑制枸杞幼苗初生根生长。其中水杨酸、邻苯二甲酸、对羟基苯甲酸和香豆素在浓度低至10μmol/L时仍具显著抑制效应。UPLC结果进一步显示,长期连作导致枸杞园土壤香豆素、水杨酸、苯甲酸、阿魏酸和香豆酸积累。此外,土壤总酚酸含量也随种植年限增加显著增加。这些结果表明土壤中枸杞叶片酚酸能够在长期连作下积累并诱发自毒作用,这为进一步探索枸杞连作障碍形成机制提供了研究基础。

设施番茄土壤障碍综合防控研究进展

番茄适应性强,消费量大,经济效益高,是设施栽培中进行专业化和规模化生产首选的蔬菜作物,而连续多茬单一种植导致的土壤障碍是困扰设施番茄生产的世界性难题之一。本文从设施番茄土壤障碍产生原因、危害及防控对策等方面进行综述,以期为缓解设施番茄土壤障碍机理研究和指导番茄生产实践提供有益借鉴。

豌豆土壤中潜在自毒物质的鉴定及自毒效应研究

自毒作用是引发连作障碍的重要原因之一。为明确大田种植豌豆土壤中潜在自毒物质并探究其自毒效应,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)鉴定大田种植的2种基因型豌豆(定豌10号、云豌8号)根际土壤中潜在的自毒物质。并通过水培的方式,研究了不同浓度的潜在自毒物质对豌豆(定豌10号、云豌8号)种子萌发、幼苗生长及生理指标的影响,以期为豌豆连作障碍的发生提供参考依据。结果表明,芥酸酰胺是2种基因型豌豆中共有的潜在自毒物质。0.1 mmol·L^(-1)的芥酸酰胺可促进定豌10号种子的萌发,0.10、0.25、0.50 mmol·L^(-1)的芥酸酰胺均可促进云豌8号种子的萌发。不同浓度芥酸酰胺显著降低了定豌10号植株体内超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性,增加了丙二醛(MDA)含量。高浓度的芥酸酰胺显著增加了云豌8号MDA含量,降低了脯氨酸(Pro)含量及根系POD活性。生长指标的综合化感效应结果表明,2种基因型豌豆植株的生长均受到抑制,且定豌10号的抑制程度大于云豌8号。说明,芥酸酰胺作为豌豆根际土壤中潜在化感物质,对豌豆种子的萌发具有低促高抑的浓度效应,对豌豆植株的生长产生抑制效应,且促进与抑制程度因豌豆基因型而异。

连作木薯组培苗根系分泌物的鉴定及其化感效应

【目的】鉴定木薯根系分泌物中的主要自毒物质,为系统研究木薯连作障碍机制及其缓解措施提供理论依据。【方法】以广西主栽木薯品种华南205(SC205)为试验材料,利用其组培苗模拟连作栽培,采用气相色谱—质谱联用仪(GC-MS)和生物测定方法检测其根系分泌物中的主要自毒物质,明确其化感效应。【结果】模拟连作1茬和2茬木薯组培苗的株高、地上部和地下部鲜重均显著低于模拟连作0茬木薯组培苗(P<0.05),其综合化感效应均为负值,且连作2茬木薯组培苗对株高、地上部和地下部鲜重的抑制作用大于连作1茬。从连作木薯组培苗根系分泌物中鉴定出78种化学物质,经GC-MS定量检测发现含量较高的为羟基丙酮、乙酸和2,4-二叔丁基苯酚。与连作0茬相比,连作1茬和2茬木薯组培苗根系分泌物中的乙酸含量分别增加32.40%和16.49%,2,4-二叔丁基苯酚含量分别减少52.27%和85.15%;连作1茬木薯组培苗的羟基丙酮含量增加38.11%,连作2茬木薯组培苗的羟基丙酮含量减少29.03%。生长试验结果表明,2,4-二叔丁基苯酚是对木薯组培苗生长抑制作用最强的自毒物质;羟基丙酮对木薯组培苗生长的抑制作用以高浓度(1×10^(-3 )mol/L)处理大于低浓度(1×10^(-5 )mol/L)处理;乙酸低浓度(1×10^(-5) mol/L)处理可抑制木薯组培苗生长,但高浓度(1×10^(-3) mol/L)乙酸对木薯组培苗生长具有一定的促进作用。【结论】连作木薯组培苗根系可分泌至少78种化学物质,其种类和含量均随着组培苗连作茬数的增加而变化,其中的2,4-二叔丁基苯酚和羟基丙酮属于抑制木薯组培苗生长的重要自毒物质,生产上应采取相应措施减少其产生或缓解其在木薯根系中的累积。

地黄自毒物质提取及其生物指标测定

连作障碍在药用植物地黄(Rehmannia glutinosa L.)栽培中尤其明显,同一地块上种植一茬地黄后,须经8-10a后方可再种。从怀地黄主产区河南省焦作地区采集种植1a地黄的茬后土壤,采用不同溶剂提取地黄土壤自毒物质并利用生物测试确定抑制率最强的土壤提取液作温室栽培实验以确定对植物生理指标的影响。利用高效液相色谱法(HPLC)对土壤提取液和根系分泌物进行比较,并利用高效液相色谱、傅立叶转换红外光谱(FTIR)和电喷雾离子阱质谱(ESI-MS)技术鉴定地黄连作自毒物质的化学成分。生物测试结果表明水和甲醇提取的地黄茬后土壤自毒物质对地黄生长具有最强的抑制作用;在培养器中加入浓度0.5g/mL的水和甲醇提取液对地黄胚根的抑制率分别达17%和26%,当浓度增至5.0g/mL时,抑制率增加到70%以上。盆栽结果显示甲醇提取的自毒物质导致地黄地上部叶绿素含量减少,根系活力下降,明显抑制了地黄体内超氧化物歧化酶、过氧化物歧化酶、过氧化物酶的活性,加剧了地黄膜质过氧化,以及引起地黄植体内生长素类激素含量下降。高效液相色谱法显示土壤提取液和根系分泌物具有相似图谱。电喷雾离子阱质谱分析共检测到6个特征物质:香草酸、D-甘露醇、二十六烷酸苯羟基乙酯、毛蕊花糖苷、β-谷甾醇和胡萝卜苷。

苯甲酸和肉桂酸对番茄幼苗根部保护酶及膜质过氧化的影响

研究了苯甲酸和肉桂酸对番茄幼苗根部保护酶及膜质过氧化的影响。以珍珠岩作为基质,通过施加不同浓度的苯甲酸和肉桂酸研究在番茄苗期,不同浓度自毒物质主要成分对其根部超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)的影响。结果表明:两种物质的作用与其浓度和作用时间密切相关,不同浓度的苯甲酸和肉桂酸都促进了MDA含量的增加,其中以10mmol/L的苯甲酸在第20天时促进作用最为明显;不同浓度的苯甲酸和肉桂酸在处理后的第5天使SOD的活性显著升高,但是从第10天开始苯甲酸促进作用减弱,5mmol/L和10mmol/L的苯甲酸转为抑制作用,而肉桂酸则在第20天转为抑制作用;两种自毒物质使POD的活性在处理后的第5和第10天显著高于对照水平,并且低浓度促进作用明显大于高浓度,但是在第20天急剧下降;不同浓度的苯甲酸和肉桂酸使CAT的活性在处理后的第10天达到最高,但是在第20天完全低于对照水平。可见,苯甲酸和肉桂酸的施用打破了番茄根部保护酶系统原有的平衡,造成了根系的膜质过氧化。

不同草田轮作方式对土壤肥力、微生物数量及自毒物质含量的影响

为了探究不同草田轮作方式对土壤肥力、微生物及自毒物质的影响,以轮作5年的"甘农3号"紫花苜蓿地为试验材料,研究紫花苜蓿与小麦和玉米在不同轮作处理下对土壤养分含量、微生物数量和自毒物质含量的动态变化及影响。结果表明:1)与CK相比,紫花苜蓿与玉米和小麦轮作后土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷的消耗增加。轮作玉米后有机质、全氮、碱解氮、速效磷的消耗量显著高于轮作小麦(P<0.05)。2)紫花苜蓿轮作玉米、小麦后,土壤细菌和放线菌数量显著增加(P<0.05),且增量大小顺序为5年紫花苜蓿-2年小麦>5年紫花苜蓿-1年小麦>5年紫花苜蓿-2年玉米>5年紫花苜蓿-1年玉米;真菌数量下降,轮作处理较CK显著降低了48.96%、65.19%、66.72%、74.91%(P<0.05)。3)紫花苜蓿轮作玉米和小麦后,土壤主要自毒物质(绿原酸、阿魏酸、咖啡酸、对羟基苯甲酸、香豆素)含量均降低,轮作玉米和小麦后自毒物质总量在第1年较CK显著降低17.90%和27.50%(P<0.05),且轮作小麦第2年比第1年降低24.20%。综上所述,紫花苜蓿与玉米、小麦轮作能显著影响土壤微生物组成,降低自毒物质含量,有效改善土壤环境,而土壤养分缺乏并不是引起紫花苜蓿连作障碍的主要因素。在半干旱地区紫花苜蓿的草田轮作中,以紫花苜蓿-小麦轮作为宜,且轮作2年小麦对土壤的解毒效果更为明显,应避免紫花苜蓿-玉米轮作,以维持农田肥力平衡。通过典型性分析发现,土壤微生物数量和自毒物质含量之间呈显著相关关系,土壤中细菌和真菌数量对自毒物质总含量影响最大,放线菌数量和自毒物质绿原酸、阿魏酸、咖啡酸、对羟基苯甲酸、香豆素显著相关。

放线菌对对羟基苯甲酸的降解作用及草莓生长的影响

通过液体培养及温室连作草莓土壤修复试验,从自毒物质降解角度研究了4株放线菌对草莓连作障碍的修复作用及对草莓生长的影响。结果表明：在液体培养条件下,7 d后4株供试放线菌对对羟基苯甲酸的降解率达到97.6%~98.7%。同样,在温室连作条件下,4种供试放线菌制剂对草莓根区土壤中的对羟基苯甲酸有明显的降解作用。与对照相比,在草莓种植结束时,251号、252号和40号菌剂处理的草莓根区土壤中对羟基苯甲酸含量显著下降。供试放线菌接种处理后,草莓根系总重量及新根较对照分别增加28.5%~50.4%及25.7%~80.2%,表明其对草莓根系生长和新根形成有明显促进作用。菌剂还能有效降低草莓植株死亡率和发病率,相对防效达到51.9%~56.3%。但他们对连作温室草莓植株总重量、叶面积及叶片PPO活性影响不明显。

自毒物质胁迫下不同草莓品种枯萎病抗性变化的研究

通过盆栽试验研究了17个亲本不同的草莓品种在自毒物质—对羟基苯甲酸胁迫下对枯萎病的抗性变化及其与抗病性相关生理指标的影响,采用HPLC法分析了3种抗病类型的草莓品种根系分泌物中氨基酸成分的差异。结果表明:不同抗性品种在自毒物质胁迫下发病程度均加重,病情指数上升最多的是‘红玫瑰’和‘丰香’,分别为24.44和24.86,上升幅度高达77%和69%;病情指数变化较小的为‘石莓1号’和‘土特拉’,上升幅度均小于4。对羟基苯甲酸处理使不同抗性草莓品种根系分泌物中氨基酸的含量和种类发生变化,表现为降低了对枯萎病菌"抑制型"氨基酸如天冬氨酸含量,提高了"促进型"氨基酸种类和含量。对羟基苯甲酸处理后,‘土特拉’根系分泌物中天冬氨酸含量降低了0.009mg/gDW,而‘丰香’根系分泌物中"促进型"丝氨酸含量却升高0.114mg/gDW。总之,自毒物质胁迫下根系保护酶活性和分泌氨基酸的差异可能是不同草莓品种抗枯萎病强弱的重要原因。

2株放线菌对土壤中苯甲酸和对羟基苯甲酸的降解作用

【目的】研究2株放线菌对土壤中草莓根泌自毒物质苯甲酸和对羟基苯甲酸的降解效果。【方法】以2株对草莓有促生作用的放线菌Act11和Act12为材料,将其接种于含有定量苯甲酸和对羟基苯甲酸的土壤中,模拟自然条件下培养,定期测定其对土壤中苯甲酸和对羟基苯甲酸的降解量和相对降解率。【结果】①供试放线菌在模拟田间条件下对土壤中苯甲酸和对羟基苯甲酸有较强的降解能力。培养150 d后,Act11和Act12对苯甲酸的降解量分别达到700～888和747～867 mg/kg,对对羟基苯甲酸的降解量分别达到94～218和117～118 mg/kg。②在土壤中加入有机质对2种酚酸相对降解率的影响不同,其中有机质对苯甲酸的相对降解率无显著影响;但Act11在培养15,60,150 d及Act12在培养60 d时,加入有机质能显著提高对羟基苯甲酸的相对降解率。③所有接菌土壤中,苯甲酸与对羟基苯甲酸平均降解速度较CK均有所提高。【结论】供试放线菌对土壤中的苯甲酸和对羟基苯甲酸有较强的降解能力,加入有机质对对羟基苯甲酸的降解有明显促进作用。

烟草幼苗根系分泌自毒物质种类及PAEs对根系抗氧化性能的影响

采用GC-MS技术鉴定水培烟草Burley及K326在幼苗期不同生长阶段的根系分泌物;并用不同浓度邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)溶液浇灌盆栽烟草幼苗,研究其根系抗氧化性能变化。结果如下:(1)Burley根系分泌物主要有3类化合物,其中自毒物质邻苯二甲酸酯(PAEs)在二叶龄期、四叶龄期、六叶龄期的相对含量分别为7.6%、0.3%、未检出;而K326根系分泌物主要有9类化合物,PAEs在二叶龄期、四叶龄期、六叶龄期的相对含量分别为35.6%、51.3%、2.2%。(2)浓度高于0.1 mmol/L的PAEs使根中超氧阴离子自由基产生的速率显著(P<0.05)增加;随着DIOP及DBP浓度的增加,超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性增加,在0.5 mmol/L时达到最大,然后随着处理浓度的增加而下降。丙二醛的浓度随着这两种PAEs处理浓度的增加而增大。结果表明:烟草根系分泌的自毒物质PAEs达到0.5 mmol/L时,能降低根系的抗氧化性能,造成根尖细胞膜系统的氧化损伤,引起根吸收功能等一系列生理生化变化,并最终表现出自毒作用。

天山云杉凋落物自毒物质分析与初步鉴定

天山云杉凋落物所含化学物质经淋溶释放后对自身种子萌发和幼苗生长有明显的抑制作用,这种自毒作用已造成其种群自然更新不良。本实验采用水溶解、溶剂极性梯度萃取和硅胶柱层析分离法对天山云杉凋落物中自毒物质进行了初分离,利用气相-质谱联机(GC-MS)与核磁共振(NMR)技术,并结合已知标准物质谱图比对,初步鉴定乙醚、乙酸乙酯和正丁醇萃取相中存在的主要植物次生代谢物质。结果显示,存在自毒作用的3种有机萃取相中含包括酚酸、长链脂肪酸、单宁酸和吲哚类物质在内的17种化学物质,其中乙醚萃取相中存在的2-keto-4a-methyl-8-methoxy-2,3,4,4a,5,6,11,12-ocahydrochrysene(云杉酮)被确定为一个自毒物质。

芦笋连作障碍中的自毒物质研究进展

芦笋的自毒作用是导致连作障碍的主要原因之一。关于芦笋连作障碍中自毒物质的研究,包括芦笋自毒作用的解读、自毒物质来源、自毒物质种类、及芦笋品种间化感自毒作用差异性存在的研究,对于这些方面的综述旨在为芦笋化感自毒作用的研究提供参考资料。并总结了缓解自毒作用的途径,包括轮作、生物炭、降解菌及其他途径,以期为解决芦笋连作障碍中的自毒作用提供新思路。

siRNA干扰对乳腺癌(MCF-7)ATX表达和侵袭力的影响

目的:研究针对自分泌运动因子(Autotaxin,ATX)的小干扰RNA(Small interfering RNA,siRNA)对人乳腺癌细胞ATX基因表达的影响,探讨RNA干扰技术治疗乳腺癌的前景。方法:参考人黑色素瘤ENPP2基因序列,设计合成ATX-siRNA及随机阴性对照。在阳离子脂质体的介导下转染人乳腺癌细胞MCF-7,转染后48h收集细胞,用半定量RT-PCR和western blot检测转染后ATX mRNA和ATX蛋白的表达,体外实验测定肿瘤细胞穿透matrigel的能力。结果:体外合成的siRNA在转染乳腺癌细胞48h后ATX mRNA和蛋白表达降低,转染48h后测定乳腺癌MCF-7细胞的侵袭力明显降低(P<0.01)。结论:ATX-siRNA能有效抑制人乳腺癌细胞株ATX基因和蛋白的表达,降低人乳腺癌细胞的侵袭力。

外源自毒物质对桃实生苗生长的影响

以当年桃实生苗为试材,以10%乙醇为对照,研究外源添加不同浓度的苦杏仁苷、香草醛和苯甲酸对桃苗生长的影响。结果表明:处理液浓度为0.5 mmol·L-1时,与对照相比,苦杏仁苷处理显著提高了根系POD活性,而抑制了CAT活性和根系活力,香草醛和苯甲酸处理均无显著差异;处理液浓度为1.0mmol·L-1时,与对照相比,苦杏仁苷处理显著降低了根系SOD和CAT活性,香草醛和苯甲酸处理显著降低了根系保护酶活性、根系活力、叶片SPAD值、净光合速率和植株生物量,香草醛处理还显著降低了叶片全钾含量;处理液浓度为3.0 mmol·L-1时,与对照相比,苦杏仁苷、香草醛、苯甲酸和混合液处理都显著降低了根系保护酶活性、根系活力、叶片SPAD值、净光合速率、叶片养分含量和植株生物量。可见,当香草醛和苯甲酸浓度达到1.0 mmol·L-1、苦杏仁苷浓度达到3.0 mmol·L-1对实生桃苗生长产生抑制,且随处理浓度增大,抑制作用增强。

Advances of Allelopathic Autotoxicity in Rehmannia glutinosa L.

Allelopathic autotoxicity occurs when a plant releases toxic chemical substances into the environment which inhibits development and growth of the same plant species.Rehmannia glutinosa L.( R.glutinosa ) is one of the most common traditional Chinese medicines,whose productivity and quality,however,are seriously impacted by consecutive monoculture obstacle.Allelopathic autotoxicity is one reason for consecutive monoculture obstacle.In this paper,we reviewed the categories of allelochemicals,the methods of allelochemicals identification,and the mechanisms of allelopathic autotoxicity,which provides clues for further study of the molecular mechanisms of allelopathic autotoxicity and consecutive monoculture obstacle.

Study on Obstacles to Continuous Cropping of Vegetables and Soil Remediation Technology

Firstly,this paper analyzes the cause of obstacles to continuous cropping of vegetables,and then introduces the soil ecological remediation technology used for overcoming obstacles to continuous cropping of vegetables. Finally,this paper analyzes the effect of applying soil ecological remediation technology in overcoming obstacles to continuous cropping of vegetables.

草莓自毒物质对香豆酸降解菌的筛选及其降解效果研究

目的:对香豆酸是相对分布较广的一类酚酸类化感自毒物质,本文以其筛选1株对自毒物质对香豆酸降解效果较好的细菌。方法:以对香豆酸为唯一碳源,经富集分离得到高效降解菌,采用分光光度法对其解毒能力进行探究,并对分离所得菌株在进行形态学鉴定的基础上并进一步进行16SrRNA分子鉴定。结果:筛选得到7株对对香豆酸具有解毒能力的菌株,其中菌株DXDS515在72 h时降解率最高,达到59.27%,经形态鉴定和分子鉴定为霍氏肠杆菌属。结论:筛选的降解菌DXDS515可降解草莓自毒物质对香豆酸。

自分泌运动因子(ATX)抑制剂结合位点的预测及其与rPAI-1的分子对接

利用复合物指纹的虚拟筛选预测自分泌运动因子(ATX)抑制剂的结合位点,并通过与24个抑制剂(10个脂质和脂基抑制剂,14个小分子抑制剂)分子对接和动力学模拟表明,Thr209,Asp172,Tyr306,Phe210,Leu243,Leu213和Phe274是抑制剂结合位点的重要残基,且这些残基均通过侧链与抑制剂作用.利用3D-partner预测出与ATX结合的蛋白为纤溶酶原激活物抑制剂1(rPAI-1),并通过同源模拟,得到rPAI-1的分子结构.利用软件GRAMM将ATX与rPAI-1分子结构相结合,并通过分子动力学模拟确定与大分子抑制剂rPAI-1作用的ATX重要残基Glu155和Ala158.

防治草莓重茬病多功能内生菌株的筛选及鉴定

采用平板对峙法、紫外分光光度法和24孔培养法等方法开展草莓内生菌株的多功能研究,筛选得到一株具有拮抗功能、自毒物质降解功能和杀线虫功能的防治草莓重茬病内生菌株SRF5。研究结果显示:菌株SRF5对尖孢镰刀菌的抑制率达到71.65%;处理第7天时,菌株SRF5对苯甲酸的降解率达到60%以上,对对羟基苯甲酸的降解率达到90%以上;处理48 h后,SRF5时对南方根结线虫的校正致死率达到97.37%,线虫虫卵孵化率在第7天比对照降低了61.33%。形态学和分子生物学鉴定表明:筛选得到的SRF5菌株ITS序列和新萨托菌株Neosartorya udagawae(JQ316519.1)的同源性高达100%,初步证实该菌株为具有潜在开发利用价值的新萨托菌株。