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银胶菊化感潜力及其潜在化感物质的分离鉴定

陈业兵

   起源于美国及墨西哥的菊科植物银胶菊,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损失和对生物多样性的影响,甚至对人畜健康造成了一定的威胁。在我国,银胶菊于20世纪50年代首次被发现,现在主要分布在云南、广西、广东等地。为了合理利用银胶菊资源,本文研究了银胶菊的化感作用。研究结果如下: 1.运用室内培养皿生物测定法,以马唐、稗、苘麻和黄瓜为受体植物,研究了银胶菊不同组织部位水浸提液的化感作用,明确了不同组织部位水浸提液的化感潜力强弱。结果表明,根、茎、叶和花水浸提液的化感作用强度不一致,叶、花水浸提液具有较强的化感潜力,并表现出抑制强度随处理浓度升高而增强的浓度效应,在鲜重0.2 g/mL处理浓度下,完全抑制稗和黄瓜的生长,对马唐和苘麻生测指标的抑制率均超过88%,根、茎水浸提液对受体呈现促进和抑制两种不同的化感效应,呈现低浓度促进高浓度抑制效应。化感作用强度由强到弱的顺序为:叶、花>茎>根,表明银胶菊不同器官中化感物质的种类和含量不同。 2.在自然条件下,银胶菊可通过根系分泌、地上部淋溶、花叶挥发共同作用向环境中释放化感物质。生测结果表明,银胶菊根系分泌物和地上部淋溶物抑制受体种子萌发和幼苗生长;密闭容器中,花挥发物对稗和马唐幼苗生长均产生抑制影响,叶挥发物抑制马唐幼苗生长,却轻微促进稗幼苗生长。 3.运用室内培养皿生物测定法,对银胶菊自毒作用进行研究,发现花、叶和茎水浸提液抑制银胶菊种子萌发和幼苗生长,总体上叶、花水浸提液的自毒作用高于茎部。对叶水浸提液及其不同极性组分的自毒作用研究发现,乙酸乙酯相对银胶菊的自毒作用最强,表明银胶菊有一定的自毒作用。 4.为明确银胶菊化感作用机理,采用温室盆栽法,研究了银胶菊水浸提液对小麦生理生化机制的影响。结果表明,随着花水浸提液浓度的增加,小麦叶片光合作用、光合色素含量下降,在10%水浸提液处理浓度下,小麦叶片净光合速率和叶绿素含量分别降低44.3%和15.0%,随着水浸提液浓度的增加,过氧化氢酶活性下降,丙二醛含量升高,氮含量和硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶活性呈现先降低后升高的变化趋势,而过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性呈现先升高后降低的变化趋势。 在2、6、10%处理浓度下,叶水浸提液降低小麦叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,细胞间隙CO2浓度呈现先降低后升高的变化趋势,气孔限制值、蒸腾效率则呈现先升高后降低的变化趋势,叶水浸提液也降低了小麦叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素、类胡萝卜素含量和叶绿素a/b比值,在10%处理浓度下,小麦叶片净光合速率和叶绿素含量分别降低82.8%和19.1%;随着叶水浸提液浓度的增加,过氧化氢酶活性下降,氮含量及其硝酸还原酶活性、丙二醛含量升高,谷氨酰胺合成酶活性呈现先降低后升高的变化趋势,而超氧化物歧化酶和过氧化物酶呈现先升高后降低的变化趋势。 5.通过室内培养皿法,研究了银胶菊花、叶水浸提液及其乙酸乙酯相、正丁醇相、剩余水相不同极性组分对6种受体植物种子萌发、幼苗生长的影响。发现在2 g/L干物质处理浓度下,花、叶水浸提液中乙酸乙酯相生物活性最高。以苘麻作为指示受体,采用中压液相制备色谱对银胶菊花乙酸乙酯相潜在化感活性物质进行分离、纯化。经生物活性追踪分析测定,分离出纯度较高的组分,连同叶水浸提液中乙酸乙酯相和花、叶挥发物,经气相色谱-质谱联用技术分析、鉴定,发现花水浸提液中乙酸乙酯相较高活性组分含有16种主要物质,分别为烃类及其衍生物、萘类、醇类、苯类、酸类、酮类和酯类,其中3-(3,3-二甲基环氧乙烷-2-基)-2,2-二甲基丙酸乙酯未见报道,甲氧基乙酸、4-甲基-3-戊烯-2-酮和4-羟基-4-甲基-2-戊酮的除草活性未见报道;叶水浸提液乙酸乙酯相中主要含有土青木香烯环氧化物(33.89%)、邻苯二甲酸二异辛酯(31.93%)、二氢化黄质(8.59%)、7-氢氧基-6,9a-二甲基-3-亚甲基-十氢-azuleno[4,5-b]呋喃-2,9-二酮奥(4.57%)、十氢-8,9-二醇-6,9a-二甲基-3-亚甲基- [4,5-b]呋喃-2(3H)-酮奥(1.53%)、油酸(1.1%);花自然挥发物中共检出化学成分17种,主要含有香叶烯(42.67%)、罗勒烯(26.28%)、β-蒎烯(15.74%)、乙醇(6.32%)和莰烯(3.76%);叶自然挥发物中共检出化学成分18种,主要含有香叶烯(28.07%)、β-蒎烯(14.52%)、莰烯(14.01%)、α-蒎烯(12.44%)、蒎烯(10.08%)。 6.对6种潜在化感物质的活性进行测定,试验结果表明,香叶烯、罗勒烯和β-蒎烯对受体种子萌发和幼苗生长的作用强度不同,呈现促进和抑制两种效应,香叶烯与罗勒烯、香叶烯与β-蒎烯的协同作用以拮抗和加成作用为主。甲氧基乙酸、4-甲基-3-戊烯-2-酮和4-羟基-4-甲基-2-戊酮抑制小麦纹枯病菌、番茄早疫病菌、番茄灰霉病菌、草莓枯枯萎病菌、烟草炭疽病菌、玉米纹枯病菌的菌丝生长,甲氧基乙酸和4-甲基-3-戊烯-2-酮的抑菌活性高于4-羟基-4-甲基-2-戊酮的抑菌活性;甲氧基乙酸、4-甲基-3-戊烯-2酮和4-羟基-4-甲基-2-戊酮抑制受体苘麻和稗种子萌发和幼苗生长,甲氧基乙酸和4-甲基-3-戊烯-2-酮、4-甲基-3-戊烯-2-酮和4-羟基-4-甲基-2-戊酮这两种混配组合间的互作效应以增效作用为主。……   
[关键词]:银胶菊;化感作用;释放途径;作用机理;化感物质分离与鉴定
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:山东农业大学2010年