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紫茎泽兰淋溶主效化感物质的分离鉴定及其对旱稻幼苗的作用机理

杨国庆  
【摘要】:起源于中美洲墨西哥和哥斯达黎加地带的菊科植物紫茎泽兰(Ageratina adenophora Sprengel,同名:Eupatorium adenophrioum Sprengel),作为一种典型的恶性入侵杂草,现已在全球很多国家和地区广泛分布,并在这些地区造成了严重的经济和生物多样性损失,甚至对人畜健康构成了一定的威胁。因此深入揭示紫茎泽兰的入侵扩展机理,对于成功实现对该杂草的可持续控制具有非常重要的意义。在综述国内外外来植物的入侵机理和紫茎泽兰种群扩展特征研究的基础上,本研究从化感研究中淋溶作用途径的角度,完成了对紫茎泽兰地上部分淋溶物主效化感物质的分离、筛选和鉴定,并对这些主效化感物质对早稻幼苗作用的生理和形态结构机理进行了系列研究。主要结果如下: 1.采用植株地上部分室温整株水提法,选择紫茎泽兰入侵地代表性植物早稻(Dryza safiva L.)和紫花苜蓿(Medicago safiva L.)为受体植物,在考虑水提液pH值和渗透压的基础上,对紫茎泽兰水提液的化感作用进行了评估。结果表明:紫茎泽兰水提液对早稻和苜蓿幼苗根和苗的生长表现出明显的抑制作用,但必须考虑干扰因子(pH和渗透压)的影响,并加以作用结果校正。因为试验发现随着处理浓度的增加,水提液产生的pH和渗透压对化感作用评估存在明显的干扰作用,如10%水提液对应的渗透压和pH对旱稻根长和苗长化感抑制的干扰指数分别达18.6%和27.5%,而苜蓿则为32.7%和79.8%。 2.使用色谱分离和生物测定活性跟踪相结合的方法,和核磁共振及气质联用的分析技术,对紫茎泽兰淋溶途径的主效化感物质进行了分离、筛选和结构鉴定,并测定了主效化感物质对旱稻和苜蓿根长50%的抑制浓度,结果表明:紫茎泽兰淋溶途径主要有两个化感物质,分别为4,7-二甲基-1-(丙烷-2-亚甲基)-1,4,4a,8a-四氢萘-2,6(1H,7H)-二酮(泽兰二酮)和6-羟基-5-异丙基-3,8-二甲基-4a,5,6,7,8,8a-六氢奈-2(1H)-酮(羟基泽兰酮),其中泽兰二酮对早稻和苜蓿幼苗根长50%的抑制浓度分别为0.979和0.714mM,羟基泽兰酮对早稻和苜蓿幼苗根长50%的抑制浓度分别为0.680和0.660mM。 3.应用营养液培养法,分别测定了紫茎泽兰两个主效化感物质(泽兰二酮和羟基泽兰酮)在三个浓度(0.5、1.0和1.5mM)下对早稻幼苗叶绿素含量、根部丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)和超氧物歧化酶(SOD)活性的影响。结果表明:两个化感物质对早稻几个生理指标影响趋势基本相似,即处理后早稻幼苗叶绿素含量明显下降,而MDA含量和POD活性显著上升,这些影响随着处理浓度增加和时间延长而逐渐增强。在处理浓度为0.5和1mM时,SOD活性明显增加,而在1.5mM且处理时间为48h时,SOD活性开始显著下降。 4.应用上述处理方法,本研究还测定了紫茎泽兰两个主效化感物质(泽兰二酮和羟基泽兰酮)在三个浓度下(0.5、1.0和1.5mM)对早稻幼苗根部脱落酸(ABA)、吲哚乙酸(IAA)和玉米素核苷酸(ZR)含量的影响。结果表明:泽兰二酮在0.5和1.0mM浓度处理后,早稻幼苗根部ABA含量显著上升,但在1.5mM处理后ABA含量有下降的趋势。羟基泽兰酮处理后,早稻幼苗根部ABA含量随着处理浓度增加和时间延长显著上升。两个化感物质分别处理后,早稻幼苗根部IAA和ZR含量随处理浓度增加和时间延长都显著下降。


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