植物他感作用及其在生态学方面的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 植物他感作用及其在生态学方面的 应用 摘要：指出了植物之间的他感作 用普遍存在于自然生态系统，植物通过 分泌克生物质抑制其它物种或自身的某 一部位生长，而影响他感作用的因素有 遗传基因、光照、温度、营养状况和环 境因子等，他感作用广泛应用于营林树 种选择、林木病虫害防治及农林业、园 艺中，正确认识和把握他感作用在农、 林业中的影响很重要，对提高农林业效 益，促进农林业发展起着重要的意义。 中国论文网 /7/view-12990390.htm 关键词：他感作用；克生物质； 植物群落 中图分类号：Q945 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 文献标识码：A 文章编号： 1674-9944（2017）14-0182-03 1 引言 他感作用（Allelopathy）的发现 历史久远，我国古人很早就注意到植物 之间的相互作用，但这一概念最初是由 德国科学家 H.Molisch 于 1937 年提出来 的。他所定义的他感作用是指，植物通 过向体外分泌代谢化学物质，从而直接 或间接地对其他植物产生影响的效应。 后来 Putnam（1985）对这一定义加以 修正，将其描述成一种植物（包括微生 物）通过向外界环境释放某些化学物质， 对其他种属植物（包括微生物）产生直 接或间接的有害影响1。这个修正着重 强调了影响的有害性，并且将微生物考 虑在内，因此也常以异种抑制效应或异 株克生作用来指代他感作用，起这种作 用的化学物质叫做他感作用物质或克生 物质。他感作用是植物种间相互影响的 方式之一，被称为植物界的化学战争2。 了解他感作用的物质及其机理，探究影 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 响他感作用的因素，对农林业及园艺、 生态环境保护有十分重要的意义。 2 他感作用物质 2.1 他感作用物质的种类 植物通过他感作用抑制其它生物 的生长，须向体外分泌某种化学物质， 这类化学物质被称为克生物质，其通常 需具备抑制其它植物或本植物其它部位 生长的某些特性，前者是克生现象，而 后者则为植物自毒作用。 1940 年以来，研究人员通过大量 的提取、分离、鉴定实验来提取克生物 质，并验证其在植物中的他感作用3， 如 Bode 发现蒿叶会分泌苦艾精，一种 通式为 C25H20O4 的芳香族酸，以抑制 与其比邻而居的植物。Wen（1948）在 加利福尼亚荒漠发现一种菊科灌木，其 分泌的有毒物质苯甲醛，使植株周围几 乎不能生长任何植物4。 目前已知克生物质种类繁多，包 括肉桂酸、苯甲酸、单宁、类黄酮、类 固醇、甾类化合物和醌，大多数是莽草 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 酸和乙酸途径的产物。前人经过鉴定分 类，结合目前已有的文献报导，这些克 生物质按性质可分成 5 类，其分类情况 及代表性物质如表 1。 2.2 他感作用作用方式和机理 2.2.1 作用方式 克生物质通过挥发、溶淋、分泌 等作用方式来抑制其它植物。发作 用的如风信子（Hyacinthus orientalis） 等植物，以花释放芳香物质来抑制相邻 植物的伸长、生长。而溶淋和分泌方式 则在森林植物中比较多见。树木代谢过 程中，分泌一些克生物质如有机酸、氨 基酸、植物碱、萜类和酚类化合物等， 这些分泌物先黏附于植物表面，然后经 过雨水、露水和雾滴的淋溶，从树木表 面随水进入土壤，或由于风及其它外力 作用直接落在其它植物上，通过此方式 对其它植物产生影响5。 森林植物还可通过根系分泌物影 响其它植物的生长。Sharrna K 等研究 发现，欧洲小叶椴根系分泌物含赤霉素 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 类和吲哚类化合物，其对英国栎、欧洲 白蜡及白柳生长均有抑制作用6。桉林 附近一般少有其它植物生长，那是因为 桉树叶凋落物也会分泌酚类物质7，具 有异株克生作用。 除此之外，还有一些植物有颇具 个性的他感作用方式，如柽柳属。这种 植物的异株克生作用较之一般植物颇为 奇特，其本身并不分泌克生物质，而是 通过新陈代谢活动积累和利用环境中的 物质8。柽柳属植物生长在非盐土土壤 中，根系会吸收并从叶上的盐隙分泌大 量氯化钠，通过此方式将土壤深处的盐 份输送到地表，在周围形成高含盐区域， 从而使此处的其它乔灌木受损，达到驱 逐他物的目的。 2.2.2 作用机理 综合前人研究9，他感作用主要 有以下几种生理表现：分泌相克物质抑 制细胞有丝分裂过程中纺锤丝的形成， 从而抑制细胞分裂；抑制植物吸收养分， 造成植物光合作用和呼吸作用代谢受阻， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 从而抑制根的分生组织；对植物激素、 种子萌发所需的关键酶类的抑制，影响 蛋白质的合成；以克生物质增加气孔的 扩散阻力，导致气孔关闭，从而降低叶 片的水势及减少叶片叶绿素含量，以此 减低光合效率。 他感作用机理的研究暂未有微观 层面的突破，目前文献报导少有关于分 泌物质释放机理的研究，而是在性质方 面偏重于他感作用的抑制效应，研究方 法也以离体实验居多。 2.3 影响他感作用的因素 遗传因素是最为根本的影响因素， 一种植物分泌何种克生物质，绝对是它 的某些基因决定的，不过对于此类基因 如何制约克生物质产生的研究还未见报 导。 温度是一种重要的影响因素，一 种植物对其它植物的他感作用强度与温 度有较大关系，其在某特定温度范围内 较为明显，而一旦温度过高或过低，抑 制作用就不那么明显。反过来讲，变化 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 后的温度可能又适合被抑制植物的生长， 这会促使其增强抵抗作用，从而有效地 削弱前一植物对它的损害。 克生物质作用的效果还取决于植 物的生理状况，且受外界环境条件的影 响10。紫外线不足时，许多温室植物 生成的克生物质会减少，若在温室增加 紫外光照射，则克生物质会相应增加， 如向日葵的克生物质绿原酸和莨菪灵， 会随紫外照射的增加而产生较多。烟草 生成的毒素会随红光照射而增多。研究 表明，长时间的日照可以促使许多植物 分泌更多的类萜化合和酚酸11。 除了上述因素以外，植株的营养 状况、外界环境因子（如降水量、降水 频率、大气压强和光强等）的变化，也 能在很大程度上影响克生物质的效应。 3 他感作用的生态学意义和应用 他感作用在生态系统中广泛存在， 区域植被的生长形式和交叉演替，种子 萌发或衰败的抑制，都