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火柴头浸提液对4种作物化感作用的初步研究

杨田甜  
【摘要】:植物化感作用(Allelopthy)是自然界普遍存在的一种现象,体现了植物个体及群体之间生化相克相生的关系,与植物对光、水分、养分和空间的竞争一起构成植物间以及与其它生物间的相互作用。在经济飞速发展的今天,农业可持续发展和保护生态环境是当今国际社会普遍关注的热点问题,研究化感作用有助于更加合理地解释生态系统中植物组成与分布、群落演替、协同进化和生物入侵等现象。因此,研究阐明植物(火柴头)化感作用机理,以期望进一步研究和掌握火柴头次生物质对周围环境其他作物的影响提供试验依据。 本文在对植物化感作用研究背景、作用特点、生物测定方法、应用前景、化感物质种类、释放方式以及化感作用的作用形式作综述性介绍的基础上,重点论述了火柴头浸提液对农作物种子萌发和幼苗生长的化感作用。本研究以绿豆、油菜、玉米和高粱为受试材料,在室内采用培养皿滤纸和盆栽法分别研究了火柴头浸提液对4种常见农作物种子萌发、幼苗生长的化感作用,初步探讨了农田生态系统中非恶性杂草火柴头化感物质对农作物的影响。在模拟实验条件下,测定了作物种子的萌发率、萌发化感指数,作物幼芽和幼根生长的化感指数,幼苗生物量化感指数及培养14天后的作物幼苗超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量、根系活力、生物量、叶绿素含量和叶绿素荧光参数,主要研究结果如下: 1.研究了火柴头浸提液对4种作物种子萌发的影响,结果表明:低浓度(≤0.025g/mL,下同)的火柴头地上部和根部的浸提液对4种受体作物种子的萌发均有促进效应。随着提取液浓度的增加,其抑制作用逐渐增强,除绿豆外,地上部浸提液对其他3种作物的萌发率抑制率大于根部浸提液的抑制率;4种受体作物种子萌发化感效应指数(RI)在低浓度下,RI值为正值外,其余各浓度下的RI值均为负值,且随处理浓度的增加,RI值下降越大。 2.低浓度下,地上部浸提液和根部浸提液对作物幼苗的芽长和根长都有促进效应,随着火柴头浸提液浓度增加,对4种作物幼芽和幼根生长的抑制作用也随之增强,且对幼根生长的抑制程度明显大于对幼芽的抑制程度。 3.火柴头浸提液对4种受体作物种子萌发的化感综合效应由强到弱的顺序为:油菜玉米绿豆高梁。 4.低浓度浸提液处理下,玉米和绿豆幼苗叶片SOD的活性显著升高,POD的活性与对照相比降低;随着浸提液浓度的升高,SOD活性逐渐降低,而POD的活性随之升高;火柴头根部浸提液对玉米和绿豆幼苗SOD活性的抑制程度大于地上部浸提液的抑制程度。 5.低浓度浸提液处理使玉米和绿豆幼苗叶片丙二醛(MDA)的含量降低,随着浸提液浓度不断上升,MDA的含量随之上升;火柴头根部浸提液对受体体内MDA含量的影响大于火柴头地上部浸提液。 6.经火柴头浸提液处理的玉米和绿豆幼苗根系活力在低浓度时有所上升,随处理浓度不断提高,根系活力逐渐下降;根部浸提液的抑制程度大于地上部。 7.低浓度浸提液处理下,玉米和绿豆幼苗的根干重和地上部干重都显著提高,随处理液浓度的升高,二者的干重降低。 8.低浓度下,受地上部浸提液处理的玉米和绿豆幼苗的叶绿素a和叶绿素b的含量升高,随处理浓度的升高,叶绿素含量降低;高浓度的根部浸提液对幼苗叶绿素含量的抑制程度大于地上部浸提液的抑制程度。 9.低浓度处理下,玉米和绿豆幼苗的Fv/Fm和Fv/Fo略有上升。但是高浓度下,Fv/Fm和Fv/Fo显著降低,表明火柴头浸提液降低了作物幼苗的PS II原初光能转化效率,光合作用原初反应过程受抑制。此外,高浓度浸提液处理还影响了叶绿素光化学猝灭(qP)和非光化学猝灭(NPQ),不仅使叶绿素光能转化效率下降,还影响叶绿素的热耗散效率,容易使光合机构在逆境胁迫下受损。


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