土荆芥凋落物腐解液的化感效应及根边缘细胞的响应机制

为深入探讨入侵植物土荆芥(Chenopodium ambrosioides L.)的化感作用机制,以土荆芥入侵地广泛种植的农作物玉米(Zea mays L.)、大豆[Glycine max(L.)Merr.]、苦荞麦[Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn.]为受体,采用纯琼脂悬空气培养法和根边缘细胞(Root Border Cells,RBCs)移除试验,研究土荆芥凋落物腐解物对受体RBCs的作用,以及RBCs存在与否条件下对受体作物幼根长度、根冠果胶甲基酯酶(Pectinmethyl Esterase,PME)活性的影响,并用化感效应指数进行评价。结果显示:土荆芥茎和叶腐解液对3种受体植物幼根生长均具有抑制作用,其化感效应指数依次为苦荞麦(0.295)、大豆(0.239)、玉米(0.163),对本地种(苦荞麦、大豆)的化感效应大于外来种(玉米);叶腐解物的化感抑制作用普遍强于茎腐解物;腐解时间越短,腐解物化感抑制效应越强。3种作物的RBCs数量与PME活性均呈显著正相关,当处理时间延长或腐解天数减少时,高浓度处理组的PME活性减弱,RBCs数量下降,死亡率上升,根长变短;移除RBCs后,根生长受抑制程度加剧。其中,玉米和苦荞麦在去除RBCs及处理12 h时部分处理组的PME活性增加,RBCs数量与根长变化量呈极显著正相关。结果表明,在受到土荆芥腐解物化感胁迫早期,作物可通过应激反应增加PME合成提高其活性,并释放较多的RBCs以保护幼根生长。当胁迫超过一定阈值后PME合成减少,RBCs数量降低且死亡率增加,根的生长受到抑制,但大豆存在不同的响应机制。