白术发生连作障碍后土壤理化性质及根泌物的变化

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 白术发生连作障碍后土壤理化性质 及根泌物的变化 【摘 要】杭白术 Atractylodes macrocephalae 有严重的连作障碍，前期 研究发现白术根际土壤有机溶剂浸提物 对幼苗生长有显著抑制作用，但具体是 哪些化合物还不清楚。利用气相色谱- 质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS ）检测连作后白 术根际分泌物组分及含量的变化，以阐 明白术的连作障碍机制。共鉴定出 16 种化学成分，主要为酚类（3 种） 、芳香 烃（3） ，烷烃（3） ，烃类衍生物（2） 、 醇类（2） 、酯类（1） 、胺类（1） ，除 S- 氰戊菊酯、氟啶胺和谷甾醇外，其余 13 种均为化感物质。 在正常种植、连作 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 2 年、3 年的白术根际土中均检测到 3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲醛、惹烯、 2，4-二叔丁基苯酚、2，6-二叔丁基对 甲酚、2，4- 二（1- 苯乙基）-苯酚等 5 种化合物，只是这些物质的含量随连作 年限增加而减少。连作白术根际中根泌 物的种类明显增加，连作 3 年的白术死 苗中检测到 15 种，连作 2 年的死苗中 有 9 种，其种类远超过活苗，可见白术 的死苗与这些化合物有着必然的联系。 综合比较后发现，2，6-二叔丁基对甲 酚、四甲基联苯、对二甲苯以及对氯苯 基-6， 8-二氯 -7-苯并吡啶是导致白术自 毒作用的主要根泌物。连作后很多白术 会向土壤分泌一些化感物质，例如 2，6-二叔丁基对甲酚、四甲基联苯、 对二甲苯以及对氯苯基-6，8-二氯-7- 苯 并吡啶，正是这些物质的自毒作用，导 致白术发生连作障碍，其具体机制有待 进一步研究证实。 中国论文网 /8/view-12934749.htm 【关键词】杭白术 连作障碍 根 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 系分泌物 气质联用仪 化感作用 白术 Atractylodes macrocephalae 属菊科多年生草本，以干燥根茎入药， 是著名的道地药材“ 浙八味 ”之一。它作 为一种传统的中药材，具有健脾益气、 燥湿利水、止汗、安胎之功效，常用于 脾虚食少、腹胀泄泻、痰饮眩悸、水肿、 自汗、胎动不安等症1-2。杭白术有非 常严重的连作障碍，这不仅给药农带来 了巨大的经济损失，而且制约了我省道 地药材的产业化生产。研究表明，作物 之所以有连作障碍的主要是因为土壤理 化性质变劣、化感自毒作用以及土壤微 生物区系的改变3。其中，化感自毒作 用主要是指连作后植物会产生一些化感 物质，这些物质通过影响细胞膜通透性、 酶活性、蛋白质的合成等多种途径来影 响植物生长4。我们的前期研究表明， 白术根际土壤有机溶剂浸提物对幼苗生 长有显著抑制作用5，但具体是哪些化 合物还不清楚。因此，本实验拟对检测 连作后白术根际土壤中的化合物，分析 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 连作后白术根际土壤中有机化合物成分 及含量的变化，为探讨杭白术的连作障 碍机制提供证据。 1 材料与方法 1.1 实验设计和样品采集 野外栽培实验设在规范栽培基地 磐安，实验田分 3 组：连作 3 年的杭白 术、连作 2 年的杭白术，第 1 年种植的 杭白术。试验地设在同一块地，土壤类 型完全相同，每组 1m5m，相邻而种， 整个实验过程设专人管理。 连作白术的死苗率很高，而未连 作的白术没有死苗，为分析死苗和活苗 的根际土差异，我们分别采集活苗和死 苗的根际土。在 7 月份一个晴天的下午 采样，利用土培收集法收集根分泌6， 具体如下：按照五点采样法分别采集连 作 3 年、连作 2 年以及种植 1 年的白术 根际土，同时采集连作 3 年、连作 2 年 的死亡白术的根际土。采集根际土的方 法如下：先拨开表层土，将整株根系从 土壤中挖出，抖掉与根系松散结合的土 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 块，然后将与根系紧密结合在 4mm 范 围内的土壤用毛刷刷下，过 2mm 尼龙 筛后即为根际土，然后装袋带回。此外， 收集附近未种植物的空地土壤，过筛、 装袋，速带回实验室，自然风干，备用。 每组样品 3 个重复。 1.2 土壤理化性质分析 利用电极法测土壤 pH7。称取 10g 过 20 目筛的风干土样于 50 mL 烧 杯中，加入 25 mL 无 CO2 蒸馏水，用 玻璃棒混和均匀，静置 30 min，同时注 意避免空气中 NH4 或挥发性酸等气体 的影响。将玻璃电极与甘汞电极插入土 壤悬液中，读取 pH 值。每份样品测定 结束后即用蒸馏水冲洗电极，并用干滤 纸将水吸干，每份样品测三次。 采用低温外热重铬酸钾氧化-比 色法8，称 1g 过 100 目筛的风干土样， 放入 50mL 普通试管中，加 5mL 重铬酸 钾溶液和 5mLH2SO4，摇匀（同时做无 土样空白） ，放入 100恒温箱中， 90min 后放冷水浴中冷却，用注射器加 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 水至 50mL，摇匀停放 3h 或过夜，取上 清液比色，用 1cm 光径比色杯在 590nm 波长测定吸收值。用空白样液调比色计 零点。 采用靛酚比色法（苯酚-次氯酸 钠比色法）测土壤脲酶活性9。称取 5.0000g 过 100 目筛的风干土样于 50mL 三角瓶中，用 1mL 甲苯处理（以能全 部使土邮润为度） ，15min 后加入 10mL 10%尿素溶液和 20mL 柠檬酸盐 缓冲液（pH6.7） 。仔细混合后，将反应 物放入 37恒温培养箱中培养 24h，对 每个样品设用 10mL 水代替基质作有土 无基质对照，整个实验设无土无基质对 照。过滤后取 3mL 滤液于 50mL 容量瓶 中，加水至 20mL，再加入 4mL 苯酚钠， 仔细混合，加入 3mL 次氯酸钠，充分 摇荡，放置 20min，用水稀释至刻度。 将着色液在分光光度计上于 578nm 处进 行比色测定。每个样品 3 个重复。 采用磷酸苯二钠比色法9测土壤 磷酸酶活性。称取 5.0000g 过 100 目筛 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 的风干土样于 50mL 三角瓶中，加入 0.25mL 甲苯，再加入 20mL 0.5%磷酸 苯二钠溶液，充分振荡后于 37温育 2h，对每个样品设用 20mL 水代替基质 作有土无基质对照，整个实验设无土无 基质对照。取培养后的滤液 5mL 置于 50mL 容量瓶，加入蒸馏水 20mL，再加 入 0.25mL 氯化铵-氢氧化铵缓冲液 （pH9.8） ，0.5mL 2% 4-氨基氨替比林液， 0.5mL 8%铁氰化钾液，每次加入试剂都 要充分摇匀，最后定容至刻度，15min 内在分光光度计上于 510nm 处进行比色 测定。每个样品 3 个重复。 大 量报道称，酚类物质具有一定自毒作用， 可抑制种子的萌发、幼苗的生长、以及 通过影响核酸和蛋白质合成而抑制植物 的生长11。张新慧等 12发现 2，4-二 叔丁基苯酚对桑科植物啤酒花 Humulus lupulus 具有强烈的化感自毒作用。高浓 度的 2， 4 - 二叔丁基苯酚作用下啤酒 花根际微生物数量下降，多样性指数降 低，其地上生产力也相对较低。马云华 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 13研究表明，酚酸类物质能够刺激真 菌的繁殖与生长，或是为真菌的生长提 供了有效碳源，而连作白术大部分死亡 原因是白术感染了真菌土传病害如根腐 病、白绢病等14 。此外，酚类物质还 可破坏细胞的完整性使病原菌入侵15。 白术之所以死亡，是因为连作后白术向 土壤中分泌了高浓度的 2，6-二叔丁基 对甲酚，该化感物质的存在促进了真菌 尤其是致病真菌在白术根部土壤中的生 长和富集，同时由于酚类物质的存在白 术根部细胞遭到破坏，致使病菌更容易 入侵植物根部，最终导致白术的连作障 碍。具体机制还有待于下一步研究证实。 在检测到的白术根泌物中，大部 分均为化感物质，这些物质可通过浸析、 挥发、植物残体分解和根系分泌等方式 进入环境中25-26 。其中，根系分泌物 种类复杂，其组成和含量的变化是植物 响应环境胁迫最直接、最明显的反应 27-28。我们前期研究发现，白术栽植 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 土壤的有机溶剂浸提液对白术幼苗生长 有显著抑制作用，推测导致白术连作障 的原因很可能是白g 的自毒作用。 GC-MS 检测结果发现，发生连作障碍 的白术死苗根际中的确分离到了很多化 合物，其化合物的种类远超过未发生连 作障碍的白术活苗。对照白术活苗和死 苗根际、不同连作白术活苗根际，以及 白术根际与非根际中的各类化合物的组 成与含量，综合分析认为，除 2，6-二 叔丁基对甲酚外，四甲基联苯、对二甲 苯以及对氯苯基-6，8- 二氯-7- 苯并吡啶 等化感物质的分泌可能也是导致白术死 苗的主要原因。 4 结语 由于根际土壤中化合物的种类较 多，