氮素營養(yǎng)調(diào)控水稻化感抑草作用的分子生態(tài)學(xué)研究.pdf

1、福建農(nóng)林大學(xué)博士學(xué)位論文氮素營養(yǎng)調(diào)控水稻化感抑草作用的分子生態(tài)學(xué)研究姓名：熊君申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：生態(tài)學(xué)指導(dǎo)教師：林文雄20080401福建農(nóng)林大學(xué)博士學(xué)位論文摘要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(xué)物質(zhì)，從而影響周圍其他植物( 包括微生物) 的生長和發(fā)育一種化學(xué)生態(tài)學(xué)現(xiàn)象。利用水稻化感作用防除稻田雜草是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)研究的熱點問題之一，有望成為2 1 世紀(jì)生物安全除草的關(guān)鍵技術(shù)。以往研究在水稻化感作用的

2、供體、受體的遺傳學(xué)特性、生理特性等生物學(xué)特性及化感物質(zhì)的分離鑒定方面做了大量工作，取得了顯著進展。已有研究表明，化感作用是一種易受環(huán)境調(diào)控的數(shù)量性狀，但環(huán)境調(diào)控下化感作用潛力的變化仍是一個有爭議的話題。營養(yǎng)脅迫是生產(chǎn)實踐中較為突出的問題，為此本文采用國際公認的化感水稻P 1 3 1 2 7 7 7 和非化感水稻L g r n o n t 研究了氮素脅迫下水稻化感作用變化的分子機制，以期為分子手段調(diào)控化感作用潛力、化感物質(zhì)的分離與鑒定提供

3、依據(jù)。首先，為了區(qū)分化感作用與資源競爭，我們提出了A C S 生物測試法，并利用A C S 評價了低氮條件下化感水稻的化感作用潛力，運用發(fā)根力實驗與根尖細胞形態(tài)學(xué)顯微結(jié)構(gòu)觀察，擬探明化感水稻和非化感水稻在不同氮素條件下的水培液對稗草根尖生長的影響。結(jié)果表明：在營養(yǎng)資源正常偏豐富的條，件下，因P 1 3 1 2 7 7 7 的生物干擾( 資源競爭訛感作用) ，導(dǎo)致對伴生稗草的抑制率分別為2 6 ．3 4 ％' - ' 2

4、9 ．1 4 ％和3 8 ．5 4 ％' - - 4 4 ．5 8 ％，兩因素差異明顯，即表現(xiàn)化感作用大于資源競爭。而在同一條件下，因L e m o n t的資源競爭和化感作用導(dǎo)致對共生稗草的抑制率分別為3 ．2 7 ％～6 ．1 0 0 ／d n 9 ．4 5 ％～1 3 ．0 5 ％，兩者差異不明顯，即在該條件下L e m o n t 的資源競爭和化感作用能力均較弱。這是同一生態(tài)位的生物在資源充足條件下競爭能力趨于弱化的表現(xiàn)

5、．然而在低N 脅迫下，因P 1 3 1 2 7 7 7 的資源競爭和化感作用導(dǎo)致對共生稗草的抑制率分別為2 2 ．5 1 ％和5 4 ．1 6 ％，因L c m o n t 的資源競爭和化感作用導(dǎo)致對共生稗草的抑制率分別為6 3 ．6 l ％和3 ．5 3 ％．由此可見，在資源有限時，P 1 3 1 2 7 7 7 不但有較強的資源競爭能力，而且化感抑草能力明顯增強．L e m o n t 貝l J 表現(xiàn)化感抑草能力下降，資源競爭能力卻

6、明顯增強的趨勢，最終導(dǎo)致其對伴生稗草的抑制率增加( 4 7 ．9 9 ％) ．表明低N 脅迫引起L e m o n t 對伴生稗草抑制率提高與其資源競爭能力提高有關(guān)．這是由于L e m o n t 與共生稗草屬相同的營養(yǎng)生態(tài)位，在資源短缺條件下競爭能力得到強化的結(jié)果。化感物質(zhì)主要影響稗草根尖根冠細胞的生長。化感作用是多種化感物質(zhì)協(xié)同作用的結(jié)果，涉及到多個酶及其之間的互作，以往的研究較多從生理生化水平研究單個的酶或蛋白質(zhì)，差異蛋白質(zhì)組學(xué)研