基本信息
- 項目名稱：
- 阿魏酸與鐮刀菌互作對地黃連作障礙的影響
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 藥用植物的連作障礙問題已經(jīng)成為我國中藥現(xiàn)代化的一個制約因素。本實驗以存在嚴重連作障礙的地黃為材料，評價地黃須根的自毒作用并對自毒物質(zhì)進行鑒定，進行了土壤病原真菌的分離鑒定以及在自毒物質(zhì)誘導(dǎo)下的病原真菌對地黃連作障礙的影響，對地黃連作障礙的形成機理有一定參考價值。
- 詳細介紹：
- 懷地黃是我國著名 “四大懷藥”之一，但是其藥用植物——玄參科多年生草本植物地(Rehmannia glutinosa Libosch.)卻存在非常嚴重的連作障礙，同一地塊上種植一茬地黃后須經(jīng)8-10年方可再種。本研究針對當前連作障礙的研究特點和前期實驗結(jié)果，選擇自毒作用較強的阿魏酸作為研究材料，并從地黃連作土壤和發(fā)病植株中分離地黃病原真菌，進行阿魏酸在不同連作土壤中的定量分析，并進行阿魏酸與鐮刀菌之間互作的初步研究。不同產(chǎn)區(qū)地黃的連作土壤均能抑制地黃幼苗生長；地黃連作造成根際土壤細菌數(shù)量減少，土壤真菌和放線菌數(shù)量增多，使得地黃土壤微生物類型由“細菌型”逐步向“真菌型”過渡；土壤脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶的活性隨著種植年限的增加而下降，土壤多酚氧化酶、纖維素酶和蛋白酶的活性隨著種植年限的增加而增加，但土壤磷酸酶活性卻隨著種植年限在增加在不同產(chǎn)區(qū)土壤中呈現(xiàn)相反的變化趨勢。室內(nèi)自毒作用潛力評價表明，相同濃度處理下的地黃須根提取物、地黃茬后土壤提取物、地黃根系分泌物均能抑制地黃生長，表現(xiàn)出自毒作用，且地黃須根提取物具有更強的化感抑制作用； 95%乙醇進行地黃須根自毒物質(zhì)浸提，經(jīng)硅膠柱色譜分離，進行活性追蹤實驗確定部位III為抑制活性最高的分離部位，硅烷化衍生化后進行氣質(zhì)聯(lián)用分析得到32個化學(xué)物質(zhì)；通過文獻檢閱后選擇9個單體物質(zhì)對地黃幼苗進行生物測試，結(jié)果表明所選的9個單體物質(zhì)能較大程度上抑制地黃生長。進一步應(yīng)用HPLC對7種酚酸在正茬土壤樣品，重茬土壤樣品，根系分泌物和須根提取物的定量結(jié)果也表明，鑒定的化合物既存在于土壤樣品中也存在于根系分泌物中，但是不同樣品中7種酚酸類物質(zhì)的含量不同。通過PDA平板法從連作土壤中分離到26株鐮刀菌，采用回接發(fā)病實驗發(fā)現(xiàn)有3株菌株編號為CCS038、CCS043、CCS044回接地黃引起地黃發(fā)病初步認為此三株菌株為地黃?；顽牭毒?。外源添加阿魏酸的誘導(dǎo)實驗發(fā)現(xiàn)，阿魏酸在不同程度上促進大多數(shù)鐮刀菌生長，促進鐮刀菌孢子萌發(fā)，并外源添加阿魏酸于鐮刀菌發(fā)酵液中進行了差異蛋白質(zhì)組學(xué)分析。外源添加阿魏酸和菌株發(fā)酵液處理地黃幼苗發(fā)現(xiàn)，阿魏酸不僅能直接抑制地黃株高生長，降低葉部葉綠素含量和根系活力，還引起地黃體內(nèi)膜脂過氧化物含量的增加，影響保護酶系統(tǒng)。阿魏酸還促進鐮刀菌生長，兩者互作進而加劇地黃連作障礙。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 撰寫目的：地黃自毒物質(zhì)和鐮刀菌互作互作對連作障礙的影響，有助于明確地黃連作障礙的成因，為連作障礙的控制技術(shù)研究提供借鑒?；舅悸罚喊l(fā)病植株和土壤中出病原真菌，進行顯微觀察和分子鑒定；回接發(fā)病對地黃?；途旰Y選；評價地黃須根、根系分泌物和地黃茬后土壤的自毒潛力，分離自毒物質(zhì)；篩選單體自毒物質(zhì)對病原真菌的誘導(dǎo)效應(yīng)研究；自毒物質(zhì)和病原真菌互作后對地黃的影響。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 本研究是在長期研究植物化感作用和地黃連作障礙的基礎(chǔ)上，將造成地黃連作障礙的自毒作用和土傳病害相結(jié)合，探討地黃連作障礙問題。并初步探討自毒物質(zhì)對病原真菌的誘導(dǎo)作用，為深入揭示自毒物質(zhì)在地黃連作障礙中的功能地位具有一定意義。目前對地黃自毒物質(zhì)的研究大多集中于地黃根系分泌物對地黃連作障礙的影響，忽視了地黃殘茬降解物對重茬地黃的影響，特別是殘茬降解物在土壤中累積對土壤微生物的影響。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 本研究針對當前連作障礙的研究特點和前期實驗結(jié)果，對目前尚未受到重視的地黃須根和殘茬降解物物自毒物質(zhì)分離材料，并從發(fā)病植株和連作土壤中分離到地黃?；顽牭毒瑫r選擇自毒作用較強的阿魏酸作為研究材料進行阿魏酸在不同連作土壤中的定量分析。本研究還初步探討自毒物質(zhì)對病原真菌的誘導(dǎo)作用，為深入揭示自毒物質(zhì)在地黃連作障礙中的功能地位具有一定借鑒意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 懷地黃是我國著名 “四大懷藥”之一，但是其卻存在非常嚴重的連作障礙。本研究對自毒物質(zhì)逐級分離和真菌分離進行篩選。實驗結(jié)果如下：地黃連作造成根際土壤細菌數(shù)量減少，土壤真菌和放線菌數(shù)量增多，使得地黃土壤微生物類型由“細菌型”向“真菌型”過渡。95%乙醇進行地黃須根自毒物質(zhì)浸提，經(jīng)硅膠柱色譜分離，進行活性追蹤實驗確定部位III為抑制率最高部位，硅烷化衍生化后進行氣質(zhì)聯(lián)用分析得32個化學(xué)物質(zhì)；選擇9個單體物質(zhì)對地黃幼苗進行生物測試，得所選的9個單體物質(zhì)能較大程度上抑制地黃生長。應(yīng)用HPLC對7種酚酸在正茬土壤樣品，重茬土壤樣品，根系分泌物和須根提取物的定量結(jié)果也表明，鑒定的化合物既存在于土壤樣品中也存在于根系分泌物中，但是不同樣品中7種酚酸類物質(zhì)的含量不同。通過PDA平板法從連作土壤中分離到26株鐮刀菌，采用回接發(fā)病實驗發(fā)現(xiàn)有3株菌株編號為CCS038、CCS043、CCS044回接地黃引起地黃發(fā)病。阿魏酸不僅能直接抑制地黃株高生長，降低葉部葉綠素含量和根系活力，還引起地黃體內(nèi)膜脂過氧化物含量的增加，影響保護酶系統(tǒng)。阿魏酸還促進鐮刀菌生長，兩者互作進而加劇地黃連作障礙。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 通過
參考文獻
- [1] He CN, Gao WW, Yang JX, Bi W, Zhang S, Zhao YJ (2009) Identification of autotoxic compounds from fibrous roots of Panax quinquefolium L. Plant Soil 318:63–72 doi: 10.1007/s11104-008-9817-8 [2] Perry LG, Thelen GC, Ridenour WM, Weir TL, Callaway RM, Paschke MW, Vivanco JM (2005) Dual role for an allelochemical: (+/?)-catechin fromCentaurea maculosa root exudates regulates conspecific seedling establishment. J Ecol 93:1126–1135 [3] 王明道 ,吳宗偉 ,原增艷等.外源阿魏酸對水培地黃生長的影響. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009，43（1）：25-29. [4] 何江華，付香斌，馬東明，等. 地黃塊根膨大過程中土壤化感物質(zhì)含量及微生物數(shù)量變化研究. 河南科學(xué)，2008，26（11）：1369-1372. [5] 王玉萍，趙楊景，邵迪,等. 西洋參根系分泌物的初步研究. 中國中藥雜志，2005，30（3）：229-231. [6] 陳慧，郝慧榮，熊君,等. 地黃連作對根際微生物區(qū)系及土壤酶活性的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2007，18（12）：2755-2759.
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)外關(guān)于化感自毒作用的研究多集中在水稻、大豆、黃瓜等作物，而地黃的化感自毒作用與根際微生態(tài)環(huán)境研究較少。試驗表明，引起連作障礙的化感物質(zhì)眾多，酚酸類物質(zhì)是目前研究最多、活性較強的一類化感物質(zhì)；酚酸類物質(zhì)影響植物的膜系統(tǒng)、光合作用、酶活性、土壤微生物活性以及內(nèi)源激素，對植物生長產(chǎn)生抑制作用，研究者均把酚酸類物質(zhì)作為化感自毒作用研究的重點，已成為公認的化感物質(zhì)，其中香草酸、對羥基苯甲酸、丁香酸、香豆酸和阿魏酸是文獻中經(jīng)常報道的幾種一元酚酸類化感物質(zhì)。目前對地黃自毒物質(zhì)的分析主要從土壤和根系分泌物中進行自毒物質(zhì)的分離，須根的降解物對下茬地黃和土壤微生物的影響還未被人重視。解紅娥等（2007）研究認為隨著地黃連年人工栽培，土壤真菌病害越來越嚴重，輕者感病率為20％～30％，重者感病率達50％以上，個別地塊甚至絕收，成為地黃種植生產(chǎn)的重要威脅。并對山西省主要地黃種植區(qū)域的土樣進行病原菌分離和形態(tài)特征、培養(yǎng)特征的結(jié)果鑒定，得到9個屬的10種有害菌株。吳宗偉等（2009）也檢測了重茬地黃土壤中阿魏酸、香草酸、香草醛和對羥基苯甲酸等4種酚酸物質(zhì)的積累量，并通過水培條件下添加酚酸，發(fā)現(xiàn)阿魏酸、香草酸和香草醛含量在地黃生長期表現(xiàn)為持續(xù)增加,而對羥基苯甲酸含量先升高后降低；外加阿魏酸、香草酸等對水培地黃根長、根質(zhì)量、全株鮮質(zhì)量和株高有較強的抑制作用。 Sturz和Christie(2003)以及Sturz(2006)研究認為，植物根系分泌物影響了根際土壤微生物的生長，促進根際有益菌生長則對植物有益;如果促進有害菌特別是病原菌生長則對植物有害，也就是連作土傳病害現(xiàn)象。作物連作后，土壤中的有益微生物減少，有害微生物增加(成田保三郎，1982);作物根際微生物與土體微生物比減小(西尾道德，1984);作物根表真菌特別是鐮刀菌數(shù)量大幅增加(松本滿夫等，1978)；林干夫（1996）通過外源添加酚酸后發(fā)現(xiàn)青霉菌數(shù)量上升。不同的研究雖然從各方面闡述了作物連作障礙的可能原因，結(jié)論亦有所差異，但由作物自毒物質(zhì)引起的自毒作用和連作造成的土壤微生態(tài)劣化已經(jīng)成為連作障礙研究的主要內(nèi)容。特別是探討自毒物質(zhì)與土壤微生物之間的互作已經(jīng)成為研究連作障礙的新的切入點。
