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大蒜(Allium sativum L.)根系分泌物的化感作用研究及化感物质鉴定

周艳丽  
【摘要】: 大蒜是我国传统蔬菜和优势园艺作物,栽培面积和产量均居世界第一,是公认的良好前茬作物,大蒜根系分泌物可能是大蒜影响下茬作物的重要因子之一。虽然有关大蒜鳞茎抑菌效应方面已有一些探索,但根系分泌物是否具有化感作用及其对后茬作物的影响机制尚不明确。本试验研究了大蒜根系分泌物的化感作用和根际效应,鉴定了化感物质,以期揭示大蒜作为有益前茬作物的机制,为合理制定蔬菜耕作制度提供理论依据。主要研究结果如下: 1.利用水培法收集大蒜根系分泌物,通过种子发芽和幼苗生长生物测定试验,并结合多指标综合隶属函数值,比较了两个大蒜品种根系分泌物的化感作用。结果表明,两个大蒜品种的根系分泌物都具有化感作用,均表现为低浓度(0.1、0.2 g?mL-1)促进、高浓度(0.4、0.6 g?mL-1)抑制的作用表型,其中白皮蒜(G25)在浓度为0.1 g?mL-1促进作用最大,而紫皮蒜(G88)在浓度为0.2 g?mL-1时促进作用最大;高浓度时G88的化感抑制作用大于G25。对G88不同生长发育时期根系分泌物生物测定表明,生长发育前期的化感作用大于后期。 2.利用水培法收集大蒜根系分泌物,测定其对黄瓜枯萎病菌和西瓜枯萎病菌菌丝生长和孢子萌发的影响,结果表明,两个大蒜品种的根系分泌物对两种病菌均有不同程度的抑制作用,随着根系分泌物浓度的提高,抑制作用加强; G88的抑制作用大于G25;两种病菌对大蒜根系分泌物的反应也不同,黄瓜枯萎病菌反应更敏感。 3.在不同时期测定两个大蒜品种根际微生物的数量及土壤酶活性的变化,结果表明,各时期两个大蒜品种均促进了根际土壤中细菌、放线菌和真菌的生长,间接地提高了根际土壤中脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性,从而提高了大蒜根际土壤中氮、磷等营养元素的周转与循环,创造了良好的根际营养环境,为下茬作物提供了良好的微生态环境。 4.利用水培法收集大蒜(G88)根系分泌物,通过种子发芽和幼苗生长生物测定及相关酶活性生化测定其对大白菜、辣椒、黄瓜、番茄和萝卜等受体的化感作用,结果表明,大蒜根系分泌物对这5种受体蔬菜作物均表现出低浓度促进、高浓度抑制的化感作用。综合隶属函数值比较表明,萝卜和番茄对大蒜根系分泌物比较敏感,黄瓜的敏感性最差。 5.分别采用组培法和水培共培养法消除土壤和微生物的影响,模拟田间轮作和间作模式,探讨大蒜根系分泌物的化感作用,结果表明,这两种方法在研究根系分泌物化感作用中是可行的,大蒜根系分泌物能够提高受体作物的根系活力、叶绿素含量、光合速率、硝酸还原酶活性以及对营养元素的吸收能力,促进受体作物的生长发育。组培和水培共培养的方法也进一步证明了大蒜根系分泌物可直接作用于受体作物。 6.分别采用琼脂培、水培和砂培3种栽培方式收集大蒜根系分泌物,浓缩后采用乙醚、乙酸乙酯、三氯甲烷和正丁醇进行萃取分离,采用萝卜种子发芽试验测定各组分的化感作用,确定出各组分的化感作用由强到弱的次序依次为:乙酸乙酯相三氯甲烷相正丁醇相和乙醚相,也进一步证明了根系分泌物的数量和种类依次为:砂培水培琼脂培。 7.采用气相-质谱联用仪(GC/MS)测定生物活性最强的组分所含的有机化合物,通过三种方式的比较,初步确定了琼脂培乙酸乙酯组分中主要成分为2,6-二异丙基苯酚;水培乙酸乙酯组分中主要成分为2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二异丙基苯酚;砂培乙酸乙酯组分中主要成分为邻苯二甲酸二丁酯、2,6-二异丙基苯酚、2,6-二叔丁基对甲酚。同时在这3种栽培方式中均检测到了二烯丙基二硫化物,这种物质是大蒜挥发油中典型的物质,且具有良好的杀菌作用,因此认为大蒜根系分泌也能释放这种物质。 8.用相同的外源有机化合物进行验证试验,确定了2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二异丙基苯酚和二烯丙基二硫化物都是化感物质。其中,低浓度时2,6-二叔丁基对甲酚、2,6-二异丙基苯酚的化感作用不明显,高浓度时2,6-二叔丁基对甲酚的化感作用大于2,6-二异丙基苯酚。试验证明了用大蒜挥发油代替二烯丙基二硫化物对萝卜进行短时间(10s)浸种可提高α-淀粉酶活性来促进种子的发芽速度,抑制吲哚乙酸氧化酶的活性促进幼苗的生长。


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