水稻化感抑草作用的功能性狀分析.pdf

1、植物化感作用是指一個活體植物通過向環(huán)境中釋放其產(chǎn)生的某些次生化學物質(zhì)，從而影響周圍其他植物(包括微生物)生長和發(fā)育的一種化學生態(tài)學現(xiàn)象。利用水稻化感作用防除稻田雜草是當前農(nóng)業(yè)生態(tài)學研究的熱點問題之一，有望成為21世紀生物安全除草可持續(xù)農(nóng)業(yè)的關鍵技術。
　　 植物化感作用性狀不僅體現(xiàn)了植物對環(huán)境(如雜草競爭)的適應性，而且反映了植物種所在生態(tài)系統(tǒng)的功能特征，這種涉及環(huán)境與生態(tài)功能的植物性狀稱為植物功能性狀。闡明水稻化感抑草作用功能

2、性狀產(chǎn)生的過程與機制，是化感作用走向生產(chǎn)應用的關鍵。但是以往研究主要集中在主客體的生物學特性包括遺傳學特性和生理生化特性方面的研究，較少涉及化感抑草作用功能性狀與環(huán)境(逆境)以及化感植物所在生態(tài)系統(tǒng)的功能特性等方面的研究，特別是其根際微生物生態(tài)學特性，而且缺乏必要的分子證據(jù)來闡明該化學生態(tài)學關系。
　　 據(jù)此，為探討水稻化感抑草作用功能性狀產(chǎn)生的過程與機制，以國際公認的強化感水稻品種PI312777和弱化感水稻品種Lemont為

3、實驗材料，研究了不同化感潛力水稻的響應性狀(實驗室部分)及作用性狀(田間試驗部分)的差異及其相互關系。實驗室部分采用水溶液培養(yǎng)法，研究了不同氮素營養(yǎng)處理下，兩種不同化感潛力水稻品種對氮素營養(yǎng)逆境的響應特性，氮素養(yǎng)分效率以及光合生理生態(tài)的差異，并運用實時熒光定量RT-PCR技術檢測與氮素吸收，光合碳代謝和次生代謝相關酶基因相對表達量的差異；田間試驗部分，運用末端限制性片段長度多態(tài)性技術分析不同化感潛力水稻根際土壤微生物種群結構及生態(tài)功能，

4、以期闡明水稻化感抑草作用功能性狀之間的相互關系，為進一步遺傳改良與栽培調(diào)控提供理論依據(jù)和技術支撐。
　　 實驗室部分的研究結果顯示：強化感水稻PI312777應對氮素脅迫響應的表型可塑性的潛能較強；合理的養(yǎng)分周轉(zhuǎn)效率保證了其較強的適應能力；而較多的可溶性糖含量為氮素脅迫條件下強化感水稻PI312777根的形態(tài)建成提供物質(zhì)和能量基礎。實時定量PCR分析結果顯示不同化感水稻在碳氮代謝和次生代謝關鍵酶基因的表達方面存在顯著差異，證實了

5、上述生理響應的分子生態(tài)學特性。分析表明，不同化感潛力水稻的響應性狀存在差異，即強化感潛力水稻具有較強的氮素獲取能力及化學防衛(wèi)能力進而實現(xiàn)其較強的適應氮素脅迫的能力。
　　 田間試驗部分的結果表明：種植水稻后的根際土壤微生物種群多樣性顯著大于未種植的對照土，而不同化感潛力水稻的根際土壤微生物種群結構及功能存在顯著差異。一方面，強化感水稻PI312777能夠刺激其根際有益微生物的增殖以促進自身生長；另一方面，能夠誘導與化感作用密切相