论文部分内容阅读
为阐明香豆素的化感抑草机理,本试验通过盆栽法测定了不同浓度香豆素在处理20 d后对一年生黑麦草株高、根长、生物量、抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性、渗透调节物质(可溶性糖和可溶性蛋白)、激素(IAA和ABA)含量及叶绿素荧光的影响,并选取200 mg/kg浓度分析了香豆素对一年生黑麦草根际土细菌群落和根系代谢产物的影响,以期为香豆素类化合物化感作用机制的进一步研究及其生物农药的开发提供理论依据。主要研究结果如下:1.香豆素对一年生黑麦草生长具有抑制作用,且抑制效果随浓度的增加而增加。化感综合效应结果显示100 mg/kg浓度对黑麦草影响较小,且对地上部和地下部抑制作用相同(-0.04)。而200mg/kg浓度下,黑麦草株高、根长和生物量极显著降低(P<0.01);地上部MDA含量、POD活性、CAT活性和ABA含量极显著升高(P<0.01);SOD活性、可溶性糖含量显著升高(P<0.05)而可溶性蛋白含量显著降低(P<0.05)。地下部MDA及ABA含量极显著升高(P<0.01);POD活性、CAT活性和IAA含量极显著降低(P<0.01);可溶性糖和可溶性蛋白含量显著降低(P<0.05)。由此可见,200 mg/kg浓度下,香豆素可通过改变抗氧酶活性、调控渗透调节物质含量及内源激素含量抑制一年生黑麦草的生长,且对地下部化感抑制作用(-0.48)强于地上部(-0.13)。2.100 mg/kg浓度对一年生黑麦草光合系统影响较轻而200 mg/kg浓度香豆素处理下,叶片叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量极显著降低(P<0.01);OJIP荧光瞬态曲线明显下降,天线色素发生结构改变或降解。JIP检验结果表明,200mg/kg浓度香豆素处理下,叶片初始荧光和最大荧光值下降,PI量子产率及效率下降而比能量通量升高,PIABS和PItotal值极显著下降(P<0.01)。慢速荧光参数结果显示,200 mg/kg浓度香豆素处理下,Fv/Fm、Y(Ⅱ)和ETR值降极显著降低(P<0.01),光化学猝灭参数(qP和qL)、Y(NPQ)和Y(NO)显著升高(P<0.05)。200 mg/kg浓度香豆素对一年生黑麦草光合系统造成了不可逆的损伤。3.200 mg/kg浓度香豆素对一年生黑麦草根际土细菌群落多样性无明显影响,但对其丰度有显著影响。香豆素化感胁迫下,根际土可通过增加有益菌群如Pseudomonadaceae等的相对丰度度抵御化感胁迫,但某些致病菌如致病特有菌属Aquicella在化感胁迫下大量繁殖,这也可能是加剧一年生黑麦草生物量锐减甚至死亡的重要原因;代谢组学结果显示,200 mg/kg香豆素处理共产生351种差异代谢物质,其中284种代谢物质含量显著高于CK组只有67种物质含量显著低于CK组(P<0.05),差异代谢物主要富集于戊糖磷酸途径、碳代谢、花青素合成、吖啶酮生物碱的生物合成、酪氨酸代谢、色氨酸代谢、异喹啉生物碱生物合成、苯丙烷生物合成、黄酮生物合成、谷胱甘肽代谢等20个代谢通路上。根际土壤细菌群落与根系代谢物质相关分析揭示了部分细菌群落和代谢产物有极大的相关性,丰度改变打破了根际微生态系统的平衡,间接调控了根系代谢产物,其具体作用关系有待进一步研究。