植物化感作用的生理生化基础和生态意义
植物的化感作用
研究历史
生态环境中的重要性
化感作用在植物竞争、群落演替和生 态系统稳定性等方面具有关键作用。
自19世纪中叶以来,科学家们逐渐发 现并证实了植物的化感作用。
研究目的与意义
揭示植物间相互作用机制
通过研究化感作用,可以深入了解植 物间的竞争和协作机制,为农业生产 提供理论指导。
生物防治与农业应用
利用植物的化感作用,可以开发新型 生物防治策略,减少化学农药的使用 ,促进农业可持续发展。
03
植物化感作用机制
化感物质对植物生长的影响
抑制种子萌发
化感物质可以通过影响种子萌发 过程中的水分吸收、酶活性等,
从而抑制种子的萌发。
抑制幼苗生长
化感物质可以影响幼苗的光合作用 、呼吸作用等生理过程,导致幼苗 生长受抑。
影响植物根系发育
化感物质可以影响植物根系的生长 和发育,使根系变得短小、稀疏, 降低植物对水分和养分的吸收能力 。
揭示化感物质生物合成的关键基因和调控机制
通过基因编辑和转录组学等技术手段,深入研究化感物质生物合成的关键基因及其表达调控机制,为调控植物化 感作用提供理论依据。
解析化感物质的代谢途径和转化机制
利用代谢组学和蛋白质组学等方法,系统解析化感物质的代谢途径、转化机制以及与其它代谢途径的交互作用, 为优化植物化感作用提供思路。
01
抑制有益微生物的 生长
化感物质可以抑制土壤中有益微 生物的生长和繁殖,降低土壤肥 力。
02
促进病原微生物的 生长
某些化感物质可以促进病原微生 物的生长和繁殖,增加植物病害 的发生几率。
03
影响植物与微生物 的共生关系
化感物质可以影响植物与微生物 之间的共生关系,破坏植物根际 微生物群落的平衡。
植物的化感作用与应用
心怀梦想路致远方
HAVE A DREAM AND TRAVEL FAR
缺水可导致某些植物的绿原酸浓度提高。萜类,如α-2蒎稀、β-2蒎稀、桉树脑、樟脑通过挥发释放到环境中,在干燥的条件下特别明显。酚类以及生物碱是通过下雨淋溶而带走的。
水分
不同亚种、相同种的不同组织、相同组织不同年龄阶段产生化感物的类型、组织和产生时间均有差别。
组培法研究根系分泌的化感作用
凋落物分解
植物残株或凋落物分解,如高梁、小麦残株能释放化感物质,强烈抑制某些杂草生长。 试验用浸泡的方法模拟
挥发
一些挥发性化感物质通过植物体表进入环境而发生作用。如无剌槐树皮产生的挥发性物质能抑制附近杂草的生长。
对于挥发和雨雾淋溶这两个途径之间往往存在着交叉关系,雨雾淋溶的化感物质有时和挥发物相一致,即雨雾可以将挥发物中的溶于水的和微溶于水的物质淋溶下来。
20世纪80年代初,张宝琛开始研究青海高寒草甸上人工草场自然退化中的化感作用并发表了一系列研究论文。进入20世纪90年代,我国在植物化感作用的研究工作进入了迅速发展的阶段。1991年成立了化学生态专业委员会。
中国第六届植物化感作用大会
本人研究了辣椒化感作用与连作障碍的关系,并得出辣椒的化感自毒作用与自毒物质的积累是引起连作障碍的重要原因之一。
继续开展不同植物化感作用机理的精确研究,通过对不同植物化感作用的研究找出作用机理上的异同点,形成固定的理论框架,使其具有普遍性。
开展分子水平和病理学方面的机理性研究,寻求化感物质抑制植物细胞分裂伸长、光合作用的途径,电子显微技术可以有助于这方面的深入。
化感物质的基因调控与基因诱导方面也具有很大的研究潜力,通过人工手段培育对作物或树种有益的物种或对杂草有抑制作用的作物,从而可以达到驱弊就利的目的。
化感作用名词解释
化感作用名词解释
化感作用也叫异株克生,指植物产生的次生代谢产物〔化感化合物〕在植物生长过程中,通过信息抑制其他植物的生长,发育并加以排解的现象就称为异株克生。
异株克生现象在自然界中普遍存在,一些植物通过根系分泌的有机化合物对其他植物产生影响。
松根分泌的一种激素可抑制桦木的生长,接骨木根系的分泌物可对大叶钻天杨的生长也有抑制作用。
有人还发觉,在前茬为毛白杨的育苗地上播种的杏树幼苗;不仅生长量降低,还有局部苗木枯萎死亡,而合欢和澳大利亚桃金娘具有浓郁香味的根则对豌豆和蚕豆的生长有促进作用。
这种树木之间的相互作用是一门新的学科——植物化学生态学。
研究说明,生物化学的作用方法是不同的,有些是通过干扰细胞分裂或抑制营养物质的汲取和传递来影响植物的营养和生长,但大量的干扰作用与呼吸等能量转换过程有关,在某些情况下可以阻挡植物沉降或毒害沉降植物,但大多数只是降低植物的生长。
据报道,发觉的大局部生化抑制剂是酚类化合物和萜类化合物,它们存在于几乎全部的植物中,并被雨水过滤掉。
它通过根系分泌和凋落物分解释放到周围环境中,影响一些植物的生长和发育,包含它们自身。
扩展:
研究说明,生物化学的作用方法是不同的,有些是通过干扰细胞分裂或抑制营养物质的汲取和传递来影响植物的营养和生长,但大量的干扰作用与呼吸等能量转换过程有关,在某些情况下可以阻挡植物沉降或毒害沉降植物,但大多数只是降低植物的生长。
化感作用——精选推荐
1、化感作用的定义
化感作用(allelopathy)是指一种植株向环境中释放某些化学物质,影响周围其他植株生理生化代谢及生长过程的现象。
具有化感作用的物质称作化感作物(allelochemical).如该物质直接来源于植物的分泌或分解出来的,起产生的化感作用称为真化感,如该物质是通过微生物降解来的,间接来源于植物的化感则称为次生化感化合物,起作用称为功能性化感。
2、化感作用物:化感作用物是植物的次生代谢产物,有水溶性有机酸、酚类、单宁、生物碱、类萜类、醌类、苷类等。
3、化感作用物进入环境的途径主要有:
①挥发:多在干燥条件下发生;
②淋溶:降雨、灌溉、雾及露水能够淋溶化感作用物,使之进入土壤;
③根分泌:根系主动分泌化感化合物于土壤中;
④残体分解:植物残体分解过程中,促使各种化合物释放到环境中,而微生物分解植物残体过程,形成许多化感物质。
4、化感作用的机理
①抑制种子萌发和幼苗生长
②抑制蛋白质合成及细胞分裂
③抑制光合作用和呼吸作用
④抑制酶活性
⑤影响水分代谢和营养吸收。
《实验植物化感作用》课件
02
实验植物化感作用的检测方法
生物检测法
种子发芽率检测
生物量测定
通过观察种子在受试植物释放的化感 物质作用下的发芽率,评估化感物质 对种子的影响。
通过测定受试植物在化感物质作用下 的生物量,评估化感物质对植物生长 的影响。
幼苗生长抑制实验
通过测量幼苗在受试植物释放的化感 物质作用下的生长指标,如株高、根 长等,评估化感物质对幼苗生长的影 响。
《实验植物化感作用》ppt课件
目录
• 化感作用概述 • 实验植物化感作用的检测方法 • 实验植物化感作用的实例研究 • 实验植物化感作用的生态意义与实际应用 • 实验植物化感作用的未来研究方向
01
化感作用概述
化感作用的定义
总结词
化感作用是指植物通过释放化学物质来影响周围生物的生存和发展的过程。
04
实验植物化感作用的生态意义与 实际应用
化感作用对生态平够抑制某些植 物的生长,从而为其他植 物提供生长空间,有助于 增加生物多样性。
防止病虫害
一些植物通过化感作用释 放化学物质,抑制病原菌 和害虫的繁殖,有助于维 护生态系统的健康。
调节养分循环
化感物质能够影响土壤微 生物的活性,从而影响养 分的释放和循环,有助于 维持生态平衡。
化感作用对全球气候变化的响应
总结词
全球气候变化对植物生长和化感作用产生影响,研究 化感作用对全球气候变化的响应,有助于预测植物种 群动态变化和生态系统稳定性。
详细描述
全球气候变化对植物生长和化感作用产生重要影响。例 如,温度和降水变化会影响植物的生长和化合物的合成 与释放,从而影响化感作用的强度和范围。此外,气候 变化还会导致植物种群动态变化和生态系统稳定性下降 。因此,研究化感作用对全球气候变化的响应,有助于 预测植物种群动态变化和生态系统稳定性,为全球气候 变化背景下的生态恢复和保护提供理论依据。
实验三植物化感作用
PART 03
实验目的与实验材料
REPORTING
WENKU DESIGN
实验目的
1
探究不同植物对土壤中微生物数量的影响。
2
分析植物化感作用对土壤生态系统的贡献。
3
了解不同植物对土壤肥力的影响。
实验材料准备
不同种类的植物样本
如小麦、玉米、大豆等。
培养基
用于培养土壤中的微生物。
土壤样品
采集不同地点的土壤样本,确保土壤 类型和肥力各异。
响了种子的萌发过程。
结果讨论与解释
综合三个实验的结果,可以得出植物A对植物B具有明显的化感作用,主要表现在抑制生长和发芽率 降低等方面。这可能是因为植物A释放的化感物质对植物B产生了毒害作用或者竞争了植物B所需的营 养和生长资源。
化感作用在自然界中广泛存在,对于植物种群的分布和群落结构的形成具有重要的影响。了解和掌握 化感作用有助于更好地理解植物之间的相互作用关系,为农业生产中合理利用和防治作物病虫害提供 理论依据。
植物激素和生长调节剂
通过调节植物生长和发育,影响植物对环境 的适应和竞争能力。
植物化感作用的传递方式
01
02
03
挥发性气体
通过释放挥发性气体,影 响周围植物的生理代谢和 生长。
淋溶和根系分泌物
通过根系分泌和雨水淋溶, 将化感物质释放到土壤中, 影响土壤微生物和植物。
残体分解
植物残体在分解过程中释 放化感物质,影响土壤微 生物和后续植物。
实验三结果
在实验条件下,植物A的水浸提液对植物B 的发芽率有显著影响,表现为发芽率降低。
结果分析
实验一结果表明,植物A对植物 B的生长具有明显的化感作用, 这可能与植物A释放的化感物质
植物的化感作用
生态修复领域的应用
植物化感作用在生态修复中的作用 植物化感作用在土壤修复中的应用 植物化感作用在湿地修复中的应用 植物化感作用在河流修复中的应用
园艺领域的应用
花卉种植:利用化感作用提高花卉产量和品质 景观设计:通过化感作用营造生态平衡的景观环境 农业防治:利用化感作用控制杂草和病虫害 生态修复:通过化感作用恢复受损的生态系统
作用方式:直接作用、间接作用
植物化感作用的机制
第三章
产生化感物质的途径
植物体内合成:植物通过特定的生物合成途径产生化感物质 根系分泌:植物通过根系分泌将化感物质释放到土壤中 残体分解:植物残体在分解过程中产生化感物质 微生物作用:微生物在分解植物残体时,能够产生化感物质
化感物质的作用机理
抑制种子萌发
抑制幼苗生长
干扰细胞分裂和伸长
干扰核酸和蛋白质合成
植物化感作用的应用
第四章
农业领域的应用
抗虫抗病:通过释放化学物质抑制害虫和病原菌的生长 增产增收:促进作物生长,提高产量和品质 生物防治:利用植物化感作用控制害虫,减少化学农药的使用 生态农业:利用植物化感作用构建生态平衡,提高农业可持续发展能力
植物的化感作用
,a click to unlimited possibi 添加目录标题 02 植物化感作用的定义与分类 03 植物化感作用的机制 04 植物化感作用的应用 05 植物化感作用的局限性及挑战
06 未来研究方向与展望
单击添加章节标题
第一章
植物化感作用的定义与分类
未来研究方向与展望
第六章
深入探究化感作用的机制与规律
深入研究化感 物质的种类、 合成途径和释
放机制
探索化感物质 与受体之间的 相互作用机制
植物化感作用的关键因子与生物防治应用
植物化感作用的关键因子与生物防治应用植物化感作用是植物通过释放特定化学物质对周围的生物产生影响的一种生物交互作用。
这种作用在生态系统中具有重要的生态功能,并且对于生物防治应用也具有潜在的启发和应用价值。
本文将探讨植物化感作用的关键因子以及在生物防治中的应用前景。
一、植物化感作用的关键因子1. 植物挥发性化学物质植物通过挥发性化学物质与周围生物进行交互。
这些化学物质包括挥发性有机物、挥发性气体和挥发性植物激素等。
它们通常通过空气传播,进而影响其他植物、昆虫、真菌及微生物等生物的行为和生理反应。
这种挥发性化学物质的产生和释放受到多种因素的调控,如植物的生长发育状态、环境因子和生物胁迫等。
2. 植物表面化学物质植物表面化学物质是指植物叶片、茎和根等器官表面分泌的物质。
这些物质通常具有特定的结构和组成,可以通过接触传播来影响周围的生物。
例如,植物茎叶表面分泌的黏性物质可阻止昆虫的爬行,从而起到保护植物的作用。
另外,植物也可以通过根系分泌的化学物质来与土壤微生物进行交流,并对其生态位的形成和功能发挥起到重要作用。
3. 植物根系化学物质植物根系分泌的化学物质可以对根际土壤中的微生物群落产生影响。
这些化学物质可以促进或抑制某些微生物的生长,从而调节土壤中的土壤生态功能。
根际化合物对土壤中的微生物的种类和数量分布具有选择性,因此可以通过植物的根系化学物质来影响土壤中的生物群落结构和功能。
二、植物化感作用在生物防治中的应用前景植物化感作用在生物防治中具有广阔的应用前景。
通过了解和利用植物化感作用的关键因子,可以开发出一系列绿色、环保的生物防治方法。
1. 植物化感物质的筛选和合成通过对植物挥发性化学物质、表面化学物质和根系化学物质的筛选和合成,可以获得具有特定生物效应的化合物。
这些化合物可以用于诱导或抑制害虫、病原微生物的活动,进而实现生物防治的目的。
2. 植物化感作用的调控通过调控植物化感作用的关键因子,如植物释放化学物质的浓度和比例等,可以控制植物与周围生物的交互效应。
植物化感作用的分子机制
植物化感作用的分子机制植物化感作用是植物与其周围环境的相互作用的一种重要方式,通过化感作用,植物能够感知到周围环境中的生物信号,进而调节其生长、开花、果实发育等生理过程。
本文将探讨植物化感作用的分子机制。
一、化感信号的感知植物能够感知到周围环境中的生物信号,这主要依赖于植物表面的感受器。
植物表面覆盖着一层被称为“表皮”或“外皮”的组织,其中存在大量感受器分子,如感受器蛋白。
这些感受器蛋白能够与环境中的化感分子结合,从而触发化感信号的传导。
二、信号传导的机制一旦感受器蛋白与化感分子结合,它们会发生构象变化,并激活下游的信号传导通路。
这通常涉及到一系列的蛋白质激酶和磷酸酶的活化。
这些活化的蛋白质能够进一步激活其他途径,例如离子通道的开放,细胞内钙离子浓度的变化等。
这些变化最终会导致某些基因的表达或抑制,进而调节植物的生理反应。
三、基因调控的作用化感作用通常涉及到一系列的基因调控。
植物会根据化感信号的类型和强度来调节相关基因的表达。
一些基因可能会被上调,从而增强植物对化感分子的感知和响应能力;而另一些基因可能会被下调,从而减弱植物对化感分子的感知和响应能力。
这种基因调控能够帮助植物适应不同的环境条件,并提高其生存竞争力。
四、植物化感作用的效应通过分子机制的调节,植物化感作用能够在多个方面产生效应。
例如,植物化感作用可以影响植物的生长和发育过程。
当植物感知到一定浓度的化感分子时,可能会调节植物的营养摄取和分配,从而影响植物的生长速度和体型。
此外,植物化感作用还可以影响植物的抗病性和抗虫性。
当植物感知到外界的病原微生物或虫害时,会通过化感作用来加强植物的防御反应,提高其抗病虫的能力。
总结起来,植物化感作用的分子机制涉及到化感信号的感知、信号传导的机制、基因调控的作用以及植物化感作用的效应等方面。
通过深入理解植物化感作用的分子机制,可以为植物的研究和农业生产提供更多有益的信息和策略。
这对于解决农业生产中的病虫害问题、提高植物逆境适应能力等具有重要意义。
植物化感研究与应用
植物化感研究与应用植物化感作为植物与其他生物之间的相互作用方式之一,在生态学和农林业中得到广泛的关注。
植物化感通常是指植物通过释放化学物质来诱导或抑制其周围生物。
这种作用可以通过诱导植物防御来增强植物的抗病性,并且可以调节农田中的昆虫和微生物群落,从而促进农作物的生长和收成。
在植物化感的研究中,主要关注的是植物激素、挥发性有机化合物(VOCs)和次生代谢产物等植物产生的化学物质。
这些化学物质可以通过生化和分子生物学技术分离和鉴定。
近年来,随着生物技术的快速发展,植物化感研究进一步得到加强,以提高农田生产的效率和保护生态平衡。
植物化感的作用植物化感是植物生态学和农业生态学研究领域的一个重要方向。
在植物与其他生物之间的相互作用中,植物化感的作用非常重要。
植物释放的化学物质可以引起周围的生物的反应,从而影响它们的行为和生理特征。
植物化感不仅可以引起嗅觉和化学感受器的反应,而且可以通过激活内部生物化学反应来干预生物体的生理机制。
植物通过化学物质诱导防御反应,例如合成毒素或其他化合物,来保护自己免受外界威胁。
这些化学物质可以抵御虫子、细菌和真菌等生物的侵袭。
同时,植物也可以释放化学物质来引导有益微生物来帮助它们保护自己,而留下有害微生物。
通过植物的这种作用,农民可以利用植物防御作用的优点,保护他们的农作物不受外界侵害。
植物化感的机制研究植物化感的机制是非常重要的。
化感过程涉及到植物与其他生物之间的相互作用,因此,我们需要了解激发化感反应的化学物质的物理特性、植物寄主“感应器”和对抗性反应的信号传递路径,以及参与其中的信号通路和调节网络等因素。
研究已经证实,植物激素是代表植物防御的化学物质之一,它们可以通过改变植物的生理状态来引发防御反应。
植物在遭遇外来侵袭时,会释放出较高浓度的激素,如茉莉酸、脱落酸和褪黑激素。
这些植物激素同时可以加强组织细胞的耐受性,提高其修复能力,从而对抗病毒感染的进一步蔓延。
而挥发性有机化合物则是另一种植物产生的重要化学物质。
植物化感作用的分子机制和应用研究
植物化感作用的分子机制和应用研究植物化感作用是指由于植物生长和代谢活动释放出来的挥发性有机化合物,对周围环境和生物所产生的影响。
植物和生物之间通过化感作用交流信息,对生态系统中的生态平衡和物种多样性起到至关重要的作用。
从分子机制上来说,植物化感作用主要与植物挥发性有机化合物(VOCs)的释放和接受体的植物信号转导有关。
而化感作用在现代农业、环境保护和生态修复中的应用,也成为了近年来研究的热点。
本文将分析植物化感作用的分子机制和应用研究。
一、植物挥发性有机化合物VOCs是植物通过化感作用释放到周围环境中的挥发性物质,如芳香烃、醛、酮、酯等。
VOCs除了起到植物间和植物与其他生物间通信的作用以外,还能影响植物的生长和防御系统,甚至还能引起气候变化。
目前,研究人员已经鉴定出数以千计的VOCs,并探究了它们在植物内的合成途径和调控机制。
二、化感作用信号转导植物挥发性有机化合物被接受体感知后,就会通过转录因子和信号转导通路来调节植物的防御反应和生长发育。
从分子机制上来说,化感作用信号传导主要通过以下几个途径发生:1.气味受体信号转导通路植物挥发性有机物通常被植物气味受体所感知,这些受体位于植物细胞膜上,与动物气味受体结构相似。
研究人员已经发现数百个植物气味受体基因,其中一些已经被证实参与了植物化感作用信号传导。
2.离子通道和第二信使机制除气味受体以外,植物还有各种各样的离子通道和第二信使机制可以参与化感作用信号传导。
典型的例子就是钙离子信号传导,通过钙离子信号转导通路,可以调控植物的基因表达和防御反应。
三、植物化感作用的应用研究随着对植物化感作用的认识逐渐加深,化感作用也越来越多地被运用于现代农业、环境保护和生态修复中。
1.化感作用在生物防治方面的应用植物挥发性有机物可以作为“语言”来引导寄生性昆虫、微生物、寄生植物等生物,对它们进行控制和防御。
例如,在草地中引入某些可以产生化感作用的植物,可以有效地控制某些害虫和草地杂草的数量。
植物化感作用与植物保护技术
植物化感作用与植物保护技术植物化感作用是指植物通过释放化学物质来干扰或影响其周围的生物。
这种作用可以用来保护植物免受害虫或病原体的侵害,同时也可以改善植物的生长环境。
植物保护技术是指利用生物、化学和物理手段来预防和控制植物病虫害的方法和技术。
本文将重点讨论植物化感作用与植物保护技术的关系以及它们在农业和园艺领域中的应用。
一、植物化感作用的机制与作用方式植物通过释放化学物质来影响周围环境中的生物,从而实现保护自身和改善生长环境的目的。
这些化学物质可以是挥发性物质,也可以是溶解在根际土壤中的次生代谢产物。
植物化感作用主要通过以下几种方式发挥作用:1. 招引天敌:植物释放的化学物质可以吸引天敌来捕食害虫,从而控制害虫的数量。
例如,某些植物可以释放出具有招引作用的挥发物,吸引天敌前来捕食食害虫,降低害虫的发生率。
2. 抑制害虫生长与繁殖:植物化感物质可以直接抑制害虫的发育和繁殖能力,减少害虫对植物的危害。
例如,某些植物可以释放出具有杀虫活性的化合物,抑制害虫的生长和繁殖。
3. 抗菌抗病:植物化感物质中的活性成分可以具有抗菌、抗病的作用,抑制土壤中的病原菌的生长和繁殖,保护植物的根系健康。
同时,一些植物还可以通过释放化学物质来提高自身对病原体的抵抗力,降低病害的发生率。
二、植物保护技术中的植物化感作用应用植物化感作用在植物保护技术中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域:1. 生物农药开发:通过研究植物化感物质对病虫害的抑制作用,可以开发出天然、环保的生物农药。
这些农药可以有效地控制害虫和病原体的数量,同时对环境无毒副作用。
2. 植物间作用:植物间作用是指利用植物化感物质来干扰或影响周围植物的生长和发育。
通过选择特定的植物进行搭配种植,可以减少病虫害的发生,提高农作物的产量和质量。
3. 嗜病虫害防治:根据植物散发的化感物质和病虫害的特性,可以采取特定的防治措施来减小嗜病虫害的危害。
例如,在农田中种植抗性强的作物品种,可以有效降低病虫害的感染率。
植物化感作用的生理生化基础和生态意义
图10-2 泡状灌木菌根入侵和结构 (引自Hans Lambers,2003)
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b.侵染过程
在VAM建立过程中,从土壤孢子或相邻植物根系中长 出的真菌丝与根系表面连接,随后分化形成附着胞并产生 内部集群区。这一过程首先是真菌与植物间的识别,附着 胞不能在非寄主植物的根系中形成。菌丝体经附着胞渗入 根系,真菌通常由两细胞的表皮层进入。入口通常是外皮 层的通道细胞。
瘦土上生长的植物种降低养分的原因很可能是微生物固定养分因为适应这种土上生长的植物残渣质量差且数一种快速生长的早熟北美牧草剪股颖agrostisscabra与一种慢速生长的晚熟北美牧草裂稃草schizachyriumscoparium在各自单作及相互混作情况下的土壤硝酸盐浓度铵浓度和净化矿化率2水分一个物种越耐低水势它越能使土壤含水量降低
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10.2.3 植物根际分泌物对土壤微生物的影响
在耐连作药用植物种植地的土壤微生物区系中,有益微生物可能 与植物形成共生关系,或对病原微生物起拮抗作用,从而保证药用植 物的健康生长;
而在忌连作植物的种植地中,根围土壤中的养分劣化,特别是根 系分泌物抑制微生物的生长导致其种群数量减少,尤其是与根部形成 共生关系的有益微生物数量减少,破坏了土壤中原有的微生物区系, 使得药用植物病虫增多,影响产量与质量。
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(3)内源共生体 许多植物可被内寄生藻类真菌侵染,这些真菌在植
株体内完成一生。真菌在植物体内通常形成非病菌的胞 间关系。
25
10.3.2 异生相克的抗菌化感关系
(1)组成性抗菌防御物 a.皂角苷 皂角苷是一种植物糖苷,因其具有类似皂角的 特性而得名。 b.脂质转移蛋白 脂质转移蛋白是一种植物防御蛋白。 c.外源凝集素 外源凝集素是防御食草动物的一种化合物, 也具有抗菌效果。
实验植物化感作用
在生态入侵过程中,外来入侵物种长通过 淋溶、挥发、残体分解和根系分泌向环境 释放化学物质,对周围植物(包括微生物) 产生间接或直接有害或有利的作用,即化 感作用(是其入侵方式之一) 。
实验器材与材料
植剪、培养皿、小铲、蒸馏水、烧杯、电子分析天平、离心管、离心 机、三角烧瓶(50ml、500ml)、定性滤纸、记录本、烘箱、光照培 养箱等。 校园内踏查,选取加拿大一枝黄花(也可选取其它入侵植物)。 受试植物种子: 农作物种子:玉米、黄瓜、莫斯科甜玉米、小麦、黄瓜、黑糯玉米; 杂草种子:狗牙根、狼尾草、黑麦草、高羊茅草、苏丹草。
实验植物化感作用
实验原理
植物化感作用是指:植物(含微生物) 通过释放 化学物质到环境中而产生对其它植物直接或间 接的有害作用。 植物化感作用可在种间进行,也可以在种内进 行。
植物化感作用具有3 个基本特征: 1) 相互作用的主客体均是植物,不包括植物和动物及其它 有机体的相互作用。 2) 相互作用的化学物质是植物的次生代谢物质,而且必须 有适合的途径进入环境中,不包含在植物体内变化的次生 代谢物质。 3) 化感物质主要用于影响自身或邻近植物的生长发育,若 用于植物间的化学通讯(如报警) 或污染环境(如一些树木 挥发物和氧化氮形成烟雾) 也不属于化感作用研究范畴。
植物化感作用的媒体是化学物质,被称为 “化感物质”(Allelochemical)。
在自然状态下,除了水以外,不可能有其 它溶剂将植物中的化学物质淋溶出来,而 且植物的次生代谢物质目前已超过3. 0 ×104 种,如果用有机溶剂淋溶(或浸提) , 任何一种植物都可能会有几个影响其它植 物生长的次生代谢物质。
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10.3
植物与微生物间的化感作用
植物与微生物间的化感作用可分为: 共生化感关系和异生相克(他感作用)化感关系两类。
10.3.1
a.概况
共生化感关系
(1)与菌根的共生关系
大部分高等植物与真菌根类真菌能形成共生关系。 菌根类关系促进植物的生长,尤其是在磷或其他养分短缺 的条件下;在水分亏缺时,菌根关系可能也有一定的作用。
化感潜力。
(4)化感物质间的相互作用
化感物质间存在协同、加合、拮抗的作用。
化感物质间协同作用的机制有四个方面: 1)抑制了受体对化感物质的解毒机制;
2)改变了非活性化感物质的结构,激活了其活性;
3)增强了化感物质穿透能力、运输能力以更易接近其受体结构; 4)同时影响两个或两个以上植物生物合成的过程。
图10-2 泡状灌木菌根入侵和结构 (引自Hans Lambers,2003)
b.侵染过程
在VAM建立过程中,从土壤孢子或相邻植物根系中长 出的真菌丝与根系表面连接,随后分化形成附着胞并产生
内部集群区。这一过程首先是真菌与植物间的识别,附着
胞不能在非寄主植物的根系中形成。菌丝体经附着胞渗入 根系,真菌通常由两细胞的表皮层进入。入口通常是外皮 层的通道细胞。
10.1
10.1.1
植物化感作用的概念和类型
化感作用的概念
国际化感协会(IAS,1996)将它定义为:由植物、真菌、
细菌、病毒产生的化合物影响农业和自然生态系统中的一切
生物生长与发育的作用。
10.1.2
化感作用的类型
植物化感作用的类型主要有:
(1)植物与微生物间的化感作用;
(2)植物间的化感作用(化感与自毒); (3)植物与草食动物之间的化感作用; (4)植物与非草食动物之间的化感作用(包括人类)。
10.2
化感植物根际生物学特性研究进展
根系分泌物及其与根际生物体的互相作用
10.2.1
解物被许多学者统称为根系分泌物。
植物根系最明显的代谢特征是向根系周围分泌大量的物质,
研究表明,大约5%~21%光合作用固定的产物被转移到了根际。
图10-1
(2)供体植物根系分泌物的自毒作用
已有研究认为,导致连作障碍的原因有3种可能:
一是土壤理化性质特别是土壤肥力下降。 二是植物活体向环境持别是土壤中分泌出一些自毒物质, 并因此而产生自毒作用。 三是病原微生物数量增加,病虫害严重,同种植物的连作
生长,造成土壤植物的微生物区系发生变化,有益微生物减少,
营养物质等综合作用的结果,其中可能同时存在着拮抗和协
同作用。
10.2.5
问题与展望
近年来,生物入侵已成为全球关注和研究的热点问题,利 用植物化感作用(Allelopathy)控制农田杂草是21世纪发展可 持续农业的生物工程技术之一。
目前有关根际的研究趋向于整体性即根际生物学过程与机
制的系统研究,这不仅涉及生物生态学方面,还涉及物理学和 化学等相关领域,已成为当国际际科学前沿问题之一。
10.1.3
植物化感物质种类
(1)酚类化感物质
酚类化感物质是指分子结构中至少含有一个羟基直接连接到苯 环上的芳基化合物,主要包括苯酚、羟基苯甲酸和肉桂酸衍生物、
黄酮类、醌类和单宁五大类。
(2)萜类化感物质 萜类是第二大类化感物质,广泛存在于高等植物的叶和皮细 胞中。 (3)其它 少数植物如菊科植物能生物合成多炔类次生物质,它们对防 御动物的取食具有重要意义,一些研究也发现多炔类次生物质具有
据推测,内生菌根的真菌可从外皮层的通道细胞上接收某种
信号,但该信号是什么尚不清楚。一旦到达根系内部,真菌就在次
生细胞层中形成胞内圈,并随胞间生长进入根皮层。当到达皮层细 胞内部时,菌丝分枝就不再受质膜的干扰而穿过皮层细胞。菌丝在
根分泌物和根际生物之间相互作用的机制模型 (摘自Katsuichiro,et al,2004)
10.2.2 植物根系分泌物的化感作用
(1)供体根分泌物对受体植物的他感作用
植物根系分泌物含有许多具有生物活性的化感物质 (Allelochemidals),对受体植物的影响主要表现为对种子萌发
和幼苗生长的促进或抑制作用(如图10-1所示)。
病原菌数量增加,导致植物病虫害加重,影响其产量与质量。
10.2.3
植物根际分泌物对土壤微生物的影响
在耐连作药用植物种植地的土壤微生物区系中,有益微生物可能 与植物形成共生关系,或对病原微生物起拮抗作用,从而保证药用植 物的健康生长; 而在忌连作植物的种植地中,根围土壤中的养分劣化,特别是根
系分泌物抑制微生物的生长导致其种群数量减少,尤其是与根部形成
(5)胁迫下化感物质的变化
植物化感物质的产生和释放是植物在环境胁迫的选择压力下形成 的。植物化感作用是植物在进化过程中产生的一种对环境的适应性机
制。
10.1.4 化感物质的释放途径
(1)雨雾淋溶
(2)自然挥发
(3)根系分泌和残根的分解 (4)植株的分(降)解 (5)种子萌发和花粉传播
10.1.5
的遗传背景的植物品种,其化感作用不同。 b.影响化感作用的外在因素 无机环境条件对化感作用的影响包括:光照、温度、 水、土壤性质等均对植物的化感作用产生影响。
10.1.6
化感作用的应用和生态意义
对植物化感作用的研究,使人们再次认识到植物与植物
之间存在着相互影响、相互作用的关系,这在生产实践中具 有重要意义。
共生关系的有益微生物数量减少,破坏了土壤中原有的微生物区系, 使得药用植物病虫增多,影响产量与质量。
10.2.4
土壤环境对根分泌物的影响
化感物质在土壤中抑制植物生长的活性是其与植物和土 壤成分相互作用的结果。
根系分泌物在土壤环境的滞留、转化、迁移等过程中,
可能发生氧化、还原、水合、质子化以及微生物分解,所以 未经土壤环境的根系分泌物中的物质并不一定就是最终起到 化感作用的物质。 化感作用是各类物质和环境因子如土壤、温度、水分、
化感物质作用的机理及影响因素
(1)化感物质作用的机理 a.影响细胞膜透性,抑制植物对养分的吸收 b.抑制细胞分裂、伸长
c.对植物激素的影响
d.对酶活性的影响 e.对光合作用和呼吸作用过程的影响 f.对蛋白质合成的影响
(2)影响化感作用的因素 a.影响化感作用的内在因素
植物的遗传因子会对化感作用产生影响。具有不同