水稻化感作用潜力研究初报

6个化感水稻的化感作用潜力试验结果表明，不同品种水稻的化感潜力存在差异，6个供试水稻按其对稗草生长抑制率的大小依次为“Woo Co Chin Yu”＞“Kouketsumuchi”＞“AC1423”＞“CN-15”＞“Taichung Native 1”＞“YH-1”。提高化感物质的浓度，可相应增强对稗草生长的抑制作用。试验证实，水稻对稗草的化感作用具有密度依赖效应，表现为杂草密度加大，水稻化感抑制效果降低，这与资源竞争的结果恰好相反。     

水稻人感作用潜力研究初报

6个化感水稻的化感作用潜力试验结果表明，不同品种水稻的化感潜力存在差异，6个供试水稻按其以对稗草生长抑制率的大小依次为“Woo Co Chin Yu”＞“Kouketsumuchi”＞“AC1423”＞“CN－15”＞“Taichung Native 1”＞ “YH－1”。提高化感物质的浓度，可相应增强对稗草生长的抑制作用。试验证实，水稻对稗草的化感作用具有密度依赖效应，表现为杂草密度加大，水稻化感抑制效果降低，这与资源竞争的结果恰好相反。     

化感水稻6173内生真菌发酵产物对水稻和稗草苗期生长及生理生化特性的影响

为了考察化感水稻品系6173内生真菌的生物学功能,采用6173分离出的12株内生真菌对非化感水稻93067和稗草进行种子萌发和生长试验,以常规萌发生长的水稻及稗草幼苗为对照,研究真菌发酵产物对两者萌发率、茎长、鲜重和相关酶活性变化的影响。结果表明,12株内生真菌中,7株真菌的发酵产物对水稻萌发起促进作用,11株真菌的发酵产物可促进水稻幼苗生长,其中塔宾曲霉和粘红酵母发酵液效果极显著。然而11株真菌的发酵产物对稗草萌发具有抑制作用,燕麦镰刀菌发酵液抑制效果极显著;试验组中塔宾曲霉、粘红酵母发酵产物均显著抑制了稗草的生长。初步筛选促水稻生长和抑制稗草作用明显的燕麦镰刀菌、塔宾曲霉和粘红酵母,其发酵产物都能显著降低稗草种子的脂肪酶活性。与对照相比,萌发24 h时,粘红酵母处理稗草种子可使脂肪酶活性下降82.61%;萌发96 h时,燕麦镰刀菌和粘红酵母菌处理稗草种子可使脂肪酶活性下降30.88%和36.50%。此外,塔宾曲霉和燕麦镰刀菌发酵产物能够不同程度地提高水稻幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性;燕麦镰刀菌能降低稗草幼苗的SOD、POD活性;同时塔宾曲霉能显著降低稗草幼苗POD活性。综上,化感水稻6173中分离出的内生真菌的发酵产物对普通水稻品种促生长和抑制作用并存,但对稗草主要是抑制作用,其作用可能主要通过抑制脂肪酶活性和抗氧化途径实现。本研究结果为农业生产中生物农药和微生物肥料的研发奠定了理论基础。     

长雄野生稻及其后代抑草效果与化感潜力和农艺性状的关系

明确化感潜力和农艺性状对长雄野生稻(Oryza longistaminata)及其后代抑草效果的影响及相互关系,对发掘与利用野生种质资源的化感基因培育水稻化感新品种具有重要意义。本研究以化感抗稗草长雄野生稻、亚洲栽培稻‘RD23’及其杂交F1代(RD23×O.longistaminata)和F2代单株分离群体为材料,采用室内生物测定和温室盆栽试验相结合方法,研究化感潜力和农艺性状对长雄野生稻及其后代抑制稗草的影响,并探讨三者的相互关系。结果表明,室内生物测定为强化感潜力的水稻材料在盆栽条件下对稗草的密度防效、生物量防效和株高抑制作用并非总强于弱化感和无化感作用的水稻材料,但在根际距离0~3 cm时,强化感潜力水稻材料对伴生稗草的抑制效应显著强于弱化感潜力和无化感作用的水稻材料。不论供试材料化感潜力强弱,当根际距离大于3 cm时,株型高大、分蘖强的供试水稻材料在盆栽条件下对稗草的密度防效、生物量防效和株高抑制作用均显著强于株型矮小、分蘖少的材料。供试水稻材料在不同苗龄对稗草的抑制作用也存在显著差异,苗龄60 d的供试材料在根际距离0~3 cm范围内对伴生稗草的密度防效均小于苗龄30 d的对应处理组,但对伴生稗草的生物量防效和株高抑制作用则大于苗龄30 d对应处理组;之后随着距离的增加,除根际距离在3~6 cm的密度防效外,其他均无显著差异。在根际距离0~3 cm时,供试材料的化感综合效应指数(SE)与对伴生稗草的密度防效、生物量防效和株高抑制作用显著相关,但随根际距离的增加相关性逐渐减小;株高和分蘖数与稗草的密度防效不相关,与生物量防效和株高抑制作用存在一定的相关性。研究结果显示,长雄野生稻及其后代田间抑草效果与化感潜力、苗龄、株高和分蘖数等因素相关,在根际距离0~3 cm时,化感作用在苗龄30 d的强化感潜力水稻材料的抑草效应中起主要作用。     

水稻化感作用的生理生化特性研究

用化感水稻叶片浸提液处理不同萌发阶段的稗草幼苗，8d后测定受体稗草体内各种酶的活性结果表明，对地上部超氧化物岐化酶（SOD）的活性的最大抑制效应达27.7%，对地下部的最大抑制效应达38.4%；对地上部过氧化氢酶活性（CAT）的最大抑制效应达56.4%，对地下部的最大抑效应达62.4%。经分析，水稻的化感作用具有破坏受体植物膜的功能、影响其生长调节系统和破坏其光合作用等生理生化特性。     

甘蔗根际土壤化感潜力评价及其化感物质分析

以"福农28"和"赣蔗18"的新植、宿根甘蔗根际土壤为材料,以未种植甘蔗的土壤为对照,探讨甘蔗根际土壤水浸提液及不同极性有机溶剂浸提液化感作用潜力及其主要化感物质成分(GC-MS鉴定)。结果表明:甘蔗根际土壤的水浸提液对莴苣幼苗具有化感作用,表现为高抑低促,且宿根甘蔗根际土壤水浸提液对莴苣的抑制作用比新植甘蔗强;有机溶剂浸提液的生物测试结果表明,弱极性的乙醚、石油醚浸提液对莴苣具有一定的促进作用,中极性的氯仿和强极性的甲醇浸提液则相反,且甲醇浸提液对莴苣的抑制作用最强。水浸提液及有机溶剂浸提液的测定结果均表明,"赣蔗18"宿根甘蔗根际土壤的化感潜力高于"福农28"。"赣蔗18"宿根甘蔗根际土壤甲醇浸提液物质成分分析结果表明,"赣蔗18"宿根甘蔗根际土壤中存在与化感作用相关的物质有54个,主要分为5大类:酸类、萜类、酚类、甾类、酯类。     

化感小麦种质资源的筛选与评价

以国内外90份不同小麦为材料,采用土壤-琼脂三明治法和田间杂草调查法,对不同小麦种质资源进行化感潜力评价,筛选出具有较强化感潜力的小麦品种。土壤-琼脂三明治法测试结果表明,不同小麦品种的化感潜力存在明显差异,对莴苣根长抑制率IR在10．1％和69．1％之间;筛选出“115／青海麦”、“92L89”、“百泉3199”、“81-214”和“92H31”5个强化感潜力的小麦品种,其对莴苣根长抑制率依次为69．1％、68．5％、68．7％、69．1％和65．2％,筛选出“抗10103（80）”和“A246”2个弱化感潜力的小麦品种,抑制率IR依次为10．1％和12．2％;田间杂草调查评价和土壤-琼脂三明治法表现出相似趋势,检测结果也得到了琼脂迟播共培法的佐证,表明采用土壤-琼脂三明治法筛选化感小麦种质资源是可行的。这为小麦化感作用研究提供了重要的种质资源,也为化感小麦种质资源的筛选提供方法借鉴。     

5种松针浸提液对白三叶草的化感作用

为探讨油松、华山松、雪松、白皮松和樟子松5种不同品种松针水浸提液和甲醇浸提液对白三叶草的化感作用,本研究采用培养皿生物测定法,研究了不同浓度松针浸提液对白三叶草种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,松针浸提液对白三叶草种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均表现出明显的抑制作用,且随着浸提液浓度升高抑制作用增强;对幼苗生长主要表现为抑制作用,对根长的抑制作用明显高于苗高,但对白三叶草幼苗干重的影响不显著。5种松针水浸提液对白三叶草的化感作用敏感趋势大体为:华山松>雪松>樟子松>白皮松>油松;5种松针甲醇浸提液对白三叶草的化感作用敏感趋势大体为:油松>雪松>华山松>樟子松>白皮松。由此可知,5种松针浸提液对白三叶草具有化感抑制作用,能够影响白三叶草正常生长,松树林下林草复合模式不适宜选择白三叶草。这将为人工林下牧草的选择以及制定适宜的林草复合模式提供理论依据。     

小麦秸秆浸提液和腐解液对水稻的化感效应

通过设置小麦秸秆浸提液和腐解液对水稻种子发芽和幼苗生长发育影响试验,明确小麦秸秆对水稻的化感效应.水稻种子萌发试验采用平板培养法,水稻生长发育试验采用砂培法.试验结果表明:与对照相比,小麦秸秆浸提液和腐解液均显著降低水稻种子的发芽指数和水稻植株生物量、叶绿素含量以及根系活力(p＜0.05),同时显著增加水稻植株丙二醛含量(p＜0.05);小麦秸秆腐解液对水稻的化感效应强于秸秆浸提液,小麦秸秆叶部浸提液对水稻的化感效应强于茎秆浸提液,小麦秸秆15d腐解液对水稻的化感效应强于7d腐解液;4种浸提液或腐解液5倍稀释后均减缓了对水稻发芽和植株生长发育的抑制作用.小麦秸秆浸提液和腐解液的总酚酸含量均较高,含量介于90.80～222 mg L-1,且总酚酸含量与水稻植株鲜重、根系活力、叶绿素以及水稻发芽指数显著负相关,而与水稻植株丙二醛含量显著正相关.小麦秸秆浸提液和腐解液均对水稻产生化感效应,其作用强度与秸秆腐解方式、秸秆不同部位及腐解时间有关,同时小麦秸秆化感效应的产生与浸提液和腐解液中的酚酸含量有关.     

化感作用在杂草控制中的应用

杂草危害农作物的生长和发育,而大量施用除草剂会造成环境污染和增加杂草抗药性。利用植物相互间化感作用控制杂草非常有效,抑草植物通过释放化感物质并与杂草竞争生存环境,进而对杂草发芽和生长产生抑制作用。轮作、耕作等措施影响植物残茬化感物质的释放,造成抑草效果不同。化感育种是解决杂草危害的最有效途径,可使植物具有对杂草抑制作用的化感性状。     

Two allelopathic substances from Paspalum commersonii Lam.

Paspalum commersonii (Poaceae) is a herbaceous perennial weed distributed in the tropics and subtropics regions and grows mainly in the moist, or even flooded soil. It often appears in the rice field as a competitive weed and difficult to manage. Its strong competitive nature indicates possible allelopathic potential of P. commersonii. However, no studies have been found yet on the allelopathic activity of P. commersonii. Thus, we investigated the allelopathic potential of this weed and determined its allelopathic substances. Aqueous methanol extracts of P. commersonii showed concentration-dependent inhibitory activity on the seedling growth of cress, alfalfa, rapeseed, lettuce, barnyard grass, foxtail fescue, Italian ryegrass, and timothy. Two substances were isolated through bioassay-guided fractionation and their structures were determined through spectral data as dehydrovomifoliol and loliolide. Dehydrovomifoliol and loliolide started inhibiting the shoot and root growth of cress at concentrations greater than 3 and 0.03?mM, respectively. The concentrations required for 50% inhibition (I₅₀) of cress shoot and root growth were 3.34 and >3.50?mM for dehydrovomifoliol and 0.04 and 0.05?mM for loliolide, respectively. These results indicate that both substances may affect the inhibitory activity of P. commersonii.     

稗不同出苗时间和密度对机械直播水稻灌浆期根系特性的影响

为探讨机械直播稻田稗最佳防控时间,采用小区试验的方法,以人工除草处理为对照,研究稗不同出苗时间(水稻机械直播后0、7、14、21、28、35 d)和不同密度(1、3、5、7株·m^-2)对机械直播水稻根系特性以及产量的影响。结果表明,稗出苗时间和密度对水稻产量有不同的影响,稗草出苗时间越早或密度越大,水稻减产越多。当稗密度为1株·m^-2时,水稻机械直播后0~35 d出苗的稗均对水稻产量无影响;当稗密度为3、5、7株·m^-2时,在水稻机械直播后21 d内出苗的稗均随其密度增加而显著降低水稻产量,之后出苗的稗对水稻产量无明显影响。同时发现,产量显著降低后水稻的根系总根长、平均根系直径、根干重、根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系氧化力和玉米素+玉米素核苷含量也均显著降低。上述水稻根系指标的降低可能是机械直播水稻与稗伴生后产量降低的重要原因。本研究为机械直播稻田稗草防控提供了理论依据。     

苜蓿不同器官水浸提液对中间锦鸡儿种子萌发的影响

为了探讨苜蓿不同器官水浸提液对中间锦鸡儿种子萌发的化感影响,采用生物测定法,研究了苜蓿根、茎叶不同浓度水浸提液（0.5,1.0,5.0,10.0,25.0 mg/ml）对中间锦鸡儿种子萌发及幼苗生长的化感作用。结果表明,苜蓿不同器官水浸提液对中间锦鸡儿种子萌发有明显的抑制作用,随着苜蓿各器官水浸提液浓度的增加,抑制作用增强。相同浓度下根水浸提液对中间锦鸡儿种子萌发的抑制作用大于茎叶水浸提液。当苜蓿各器官水浸提液为1.0 mg/ml浓度时,中间锦鸡儿幼苗的胚根长、胚轴长、苗高均高于对照;而在25.0 mg/ml浓度时,各器官水浸提液对幼苗则表现出显著的抑制作用（P < 0.05）。本文通过研究苜蓿和中间锦鸡儿的化感作用,以期为人工建置灌草间作提供理论基础。     

Experimental complexities in evaluating the allelopathic activities in laboratory bioassays: A case study

Soil is the major player in deciding allelopathic activities. A study was designed to examine experimental complexities in determining the allelopathic behavior of soil amended with water-soluble leachates from Chenopodium murale. Chenopodium murale interferes with the growth and establishment of crop seedlings. The present study examined the role of water-soluble organic substances, if any, in the shoot growth suppression of rice (Oryza sativa L.). Rice seeds were grown on C. murale leaf leachate-amended soil to investigate the phytotoxic effects of C. murale leachates. Any modification of C. murale phytotoxic activities was studied through using abiotic soil, activated charcoal and nitrogen (N) fertilization. Chemical and microbiological analysis of C. murale-amended soil was made to evaluate the role of soil components in C. murale phytotoxicity. Significant inhibition in the shoot growth of rice was observed when abiotic or biotic soil was amended with full-strength leaf leachate (T1) of C. murale compared to unamended soils. The inhibitory effect of T1 is maintained when rice seeds were placed on T1-amended soil after 0, 24 or 48 h; however, the inhibitory effects were eliminated when seeds were placed on amended soil after 72, 96 h or 1 wk of incubating soil with T1. Activated charcoal (1, 2 or 4 g) could not eliminate the inhibitory effects of T1-amended soil to the shoot length of rice. The phytotoxic effects of T1-amended soil to the shoot length of rice, however, were largely eliminated after the addition of N fertilization. Interference of C. murale leaf leachate to rice shoot growth could be due to number of effects that could be misconstrued as allelopathy effects.     

Phytotoxic effects of wheat extracts on a herbicide-resistant biotype of annual ryegrass (Lolium rigidum)

Thirty-nine wheat accessions were used to evaluate their extract phytotoxicity against annual ryegrass (Lolium rigidum Gaud.). Aqueous extracts of wheat shoot residues significantly inhibited the germination and root growth of a biotype of annual ryegrass resistant to herbicides of acetyl CoA carboxylase inhibitors (group A), acetolactate synthase inhibitors (B), photosystem II inhibitors (C), and tubulin formation inhibitors (D). The germination of the herbicide resistant (HR) biotype was inhibited by 3-100%, depending upon the wheat accession. The phytotoxic effects on ryegrass root growth ranged from 12% stimulation to 100% inhibition, compared to a control. The germination and root growth of a herbicide-susceptible (HS) biotype of annual ryegrass were also inhibited by the wheat extracts, with germination inhibited by 4-100%, and root growth by 19-100%. Bioassays with two known wheat allelochemicals showed that p-coumaric acid and propionic acid significantly inhibited the growth of both HR and HS biotypes of annual ryegrass. The two compounds completely inhibited the root growth of HR ryegrass at concentrations greater than 5.0 mM. In comparison with p-coumaric acid, propionic acid was more inhibitory to seed germination, shoot, and root growth of both ryegrass biotypes. The root growth of the HR biotype was more sensitive when exposed to wheat extracts, to p-coumaric acid, and to propionic acid. The results suggest that residues of certain wheat cultivars with strong allelopathic potential could provide a nonherbicidal alternative for the management of herbicide-resistant weed species.     

不同种植模式土壤水浸提液对胡麻的化感效应

采用浸提液生物测试法研究了不同种植模式土壤水浸提液对胡麻的化感效应。结果表明:1)不同处理土壤水浸提液对胡麻种子萌发有不同程度的抑制作用,高浓度处理比低浓度处理抑制作用更强,且抑制效应由大到小依次是胡麻连作胡-麦间作撂荒小麦连作,说明胡麻连作更能产生连作障碍,自毒效应明显;2)不同处理土壤水浸提液对胡麻幼苗的苗鲜重、根鲜重、根长有不同程度的抑制作用,且高浓度主要抑制苗鲜重、根鲜重和根长,低浓度主要抑制根鲜重、根长,胡麻连作和撂荒处理对幼苗生长抑制要大于胡-麦间作和小麦连作处理;3)不同处理土壤水浸提液对胡麻影响的综合效应随浸提液浓度的升高而增大,而小麦连作高浓度处理比低浓度处理抑制作用变化不明显,且综合效应由大到小依次是胡麻连作撂荒胡-麦间作小麦连作;4)不同种植模式处理土壤可以减轻胡麻连作产生的化感效应,处理顺序为小麦连作胡-麦间作胡麻连作。综上所述,胡麻连作障碍问题确实存在,合理的作物布局有利于改善由于胡麻自身化感物质积累所造成的连作障碍。     

看麦娘叶片对化感小麦根水提液的生理响应

为阐明小麦化感抑草的生理机制,选择强化感小麦‘115/青海麦’、‘92L89’和弱化感小麦‘抗10103’,通过添加浓度为0.2%、0.5%和1.0%的小麦根水提液进行水培试验3周后,测定了各处理看麦娘的鲜重,分析叶片中叶绿素(SPAD值)、可溶蛋白、MDA、类黄酮、总酚的含量以及SOD、POD、CAT活性。结果表明,水提液处理显著抑制了看麦娘的生长,抑制率在不同处理浓度及小麦品种间均存在显著差异,强化感小麦的抑制率显著高于弱化感小麦。在处理浓度范围内,不同小麦根水提液的抑制率大小依次为‘115/青海麦’(24.7%~74.3%)‘92L89’(15.7%~71.6%)‘抗10103’(13.8%~61.4%);0.2%、1.0%和5.0%水提液处理的抑制率大小依次为13.8%~24.7%、41.7%~66.4%和61.4%~74.2%。看麦娘叶绿素含量(SPAD值)随处理浓度增大显著降低,可溶蛋白含量,SOD、POD、CAT活性,MDA、类黄酮含量随处理浓度增大显著升高,强化感小麦对看麦娘的生理刺激作用高于弱化感小麦。1.0%‘115/青海麦’及5.0%各小麦水提液处理的看麦娘总酚含量高于对照。可见,小麦化感胁迫提高了看麦娘的保护酶系统活性,增强了抗氧化物质代谢,但显著增强了细胞膜脂质过氧化和叶绿素降解,不利于靶标植物看麦娘的生长。     

增硝营养对不同基因型水稻苗期吸铵和生长的影响

随着水稻节水栽培技术越来越得到广泛的应用与推广以及水稻在淹水条件下根际氧化圈的存在,水稻的硝酸盐营养作用受到更大的关注。利用水培方法研究了4种具代表性的水稻基因型(常规籼稻、常规粳稻、杂交籼稻、杂交粳稻)在苗期(2 8d)的铵(NH 4 )吸收动力学特性以及硝(NO-3 )对NH 4 吸收动力学特征和叶片谷氨酰胺合成酶活性(GSA)的影响。结果表明:增NO-3 营养可以增加水稻对氮素的吸收,提高氮素利用率,进而促进水稻生长;不同基因型之间NH 4 吸收速率的差异为:杂交籼稻>常规籼稻>杂交粳稻>常规粳稻;NO-3 的存在促进了水稻对NH 4 的吸收,增加水稻吸收NH 4 的Vmax值(4个品种平均增加31 5 % ) ,而对其Km 值影响不大(4个品种平均增加4 2 6 % ) ,说明NO-3 对NH 4 吸收的影响主要在于影响NH 4 载体的运转速率而非吸收位点与NH 4 之间的亲和性;增NO-3 营养可以增加叶片谷氨酰胺合成酶(GS)的活性,提高水稻同化NH 4 的能力