园艺植物研究法.doc

园艺植物研究法课程报告项目名称：肉桂酸和香草醛对嫁接茄子生理状况的影响姓名：程明康学号：20104014019日期：2012.0701黑龙江八一农垦大学一、研究的目的与意义茄子是一种易产生连作障碍的蔬菜作物, 而茄子植株根系释放的包括肉桂酸和香草醛等的化感物质在根际环境中的大量积累是导致连作障碍的原因之一。嫁接换根改变了茄子植株根系及内部的生理生化性状,从而影响了整个根际环境。使植株的抗逆性和抗病性增强, 从而改善了植株地上部的生长发育 3。以肉桂酸和香草醛作为外源酚酸物质, 初步研究了酚酸对盆栽茄子的几个生理指标以及嫁接对酚酸作用的影响,为嫁接茄子的抗病机理研究提供科学依据。为阐明嫁接换根缓解 自毒作用 ，减轻茄子连作障碍的机制提供理论基础二、国内外研究的概况、水平和发展趋势近年来 ，通过对 茄子研 究表 明 ，酚 酸类 化合 物 是 茄 子根 系 分泌物 中的主要毒性物质 。酚酸类物质抑制了茄子种子的萌发 、幼苗生长及生理代谢水平，并从茄子根系分泌物 中检测出肉桂酸、香草醛 、苯甲酸等多种酚酸物质，其中肉桂酸和香草醛是普遍存在 的酚酸物质 。土壤微生物和土壤酶既是土壤有机物转 化 的 执 行 者 ，又 是 植 物 营养 元 素 的 活 性库 。土壤微生物多样性能敏感地反应生态系统的功能演变及环境胁迫等的影 响，可揭示土壤微生 物种类 和功 能 的 差异，其 变 化 与 酶活 性密切相关。土壤生态环境 中，微生物群落多样性和活性受许多环境因子影 响，其 中植物所分泌的多种 有机化 合物 是影 响不 同植 物根 际环境 微 生物多样性的一个关键性因素。研究表明，嫁接栽培可以增强蔬菜作物的抗逆性 ，是克服连作障碍的一条 有效途径，以往 对嫁接茄子 的研究主要集中在抗病增产方 面，在酚酸化合物与嫁接茄子根际土壤微生物和土壤酶关系的生理生化研究 方 面 ，国 内外 尚鲜 有 报道。自毒物质中的酚酸类物质与土壤微生物数量和活性关系密切_2。实验证明，当充足营养存在时 ，酚酸很 容易 被微 生物 利用表 现 出 自毒 作用 ，不同酚 酸 引起 土 壤微 生 物 不 同 数量 密 度 改 变 ，并 且数量改变通常在低初始数量和有机物的土壤中存在_2。马云华L2l_认为，适宜浓度 的酚酸类物质处理 黄瓜 根 区土壤 ，能 有 效 地 促进 微 生 物 的生 长 和繁殖，使其数量增加 ，特别是与土壤养分转化密切相关 的 N素生理群数量增加明显 ，但高浓度酚酸类物质对土壤微生物有抑制作用 。鞠会艳等认为认为 ，高浓度的有机酸导致土壤 pH过低 ，从而不适合大豆根腐病病原真菌的生长。Murray。研究认为，酚酸物质有抑制微生物产生气体与挥发性脂肪酸的作用 ，并且减少微生物对生长介质的消耗。吴萼等_2试验发现，酚酸类化合物分子中的酚 羟基 对 土 壤 中 N 硝化 有 关 的微 生 物 及 酶具有毒性作用，是抑制土壤 中 N硝化作用 的主要影响基团，而羧基或羧 乙烯基对酚羟基抑制硝化作用的影响有一定的抵消作用 。这意味着酚酸类物质 对土 壤微 生 物影 响 的原 因可 能 是 多种 多 样 的。嫁接茄子和 自根茄子根系分泌物中氨基酸和酚酸在 数量 和组 成 上存 在差 异 ，这 必 然会 影 响 根 际微生物的种群 数量。王茹华Ll9_认 为托鲁 巴姆嫁接处理在重茬条件下，与对照相 比，仍能保持较高水平的放线菌数量及微生物总量，这可能是连作条件下嫁接茄子抗病增产 的原因之一。本试验结果表明 ，施香草醛 、肉桂酸前后 ，嫁接茄细菌和放线 菌 的数量 均 显 著 高 于 自根 茄 子 ，但 嫁 接 茄 子真菌的数量却显著低 于 自根茄 子。这点跟李 云鹏【2测定 的结果一致 。随着施入香草醛、肉桂酸浓度的增大对嫁接和 自根茄子土壤微生物的影响表 现为 ，嫁接 茄 子 的细菌先 增 大后减 小 ，放 线 菌各浓度处理差异不明显，真菌是先 降低后增加。自根茄子的细菌数量一直增大 ，放线菌先增大后减小，真菌一直增大。总体而言，高浓度的香草醛 、肉桂酸抑制了细菌和放线菌 的生长 ，而促进了真菌的增长 。这与王茹华得出的连作使茄子根际细菌和放线菌的比例降低 ，真菌的比例增加 的结论相一致 。高 浓度香草 醛 、肉桂 酸 对嫁 接 茄 子 的影 响 相 对 自根茄子较小 ，说明嫁接茄子对高浓度 自毒物质的耐 受力强。土壤 酶主要来 自微 生物 和植物根 系分 泌等途径 ，此外还 有土壤 动 物 和植 物 残 体 的释 放 。各种酶在土壤 中的积累与土壤微生物及植物根系的生命活动有关 。酚酸类物质影响土壤 酶活性的可能原 因 ： 酚酸类 物质进 入土壤 后 ，引起微 生物 区系及其 活力 的改变 ； 植 物根 系生 长 和分 泌受土壤 酚酸类 物质 的影 响 ，酚酸 类 物 质 可 以改 变膜的透 性 ，土 壤微生 物也 可 以影 响根 系 的分 泌功能_2e9； 土 壤 酶 活 性 与 土 壤 pH 关 系 密切 ，酚 酸类物 质不仅 改变 了根际 土壤 的而且直接影响土壤酶的活性，其作用效果因酚酸类物质的种类而异 ，并受 pH 制约 。过氧化氢酶和过 氧化物酶 具有分 解土壤 中对植 物有 害 的过 氧化氢物 的作用 。多酚 氧化酶 是净化 土壤 有毒污 染物 的主要 氧化 还 原 酶 类 。磷 酸 酶 是 土 壤 中最活跃 的酶类 之一 ，是 表征 土壤生物 活性 的重要 酶 ，在土壤磷循环中起重要作用_3。土壤脲酶和蛋白酶 参 与土 壤 N 素转 化 ，为 作 物 生长 提 供 N源口 。蔗糖酶是土壤中参与 C循环的一种重要酶 ，可促进蔗糖水解生成葡萄糖和果糖 ，对增加土壤土壤的可溶性营养具有重要作用 。本试验结果显示 ，添 加 香 草醛 、肉桂 酸 入 土 刺激 了土 壤 酶 活性 ，随着施人 香草醛 、肉桂 酸 的前后嫁 接茄子 的过氧化氢酶、多酚氧化酶、脲酶、蛋白酶和蔗糖酶的活性均高于自根茄子。过氧化物酶和磷酸酶的活性是 自根 茄子高 于嫁接 茄子 。嫁接茄 子能 改善 土壤的营养状况 ，总体看来 ，随着香草醛、肉桂酸施入浓度的增加 ，除了脲酶是一直增大，各个酶活性基本呈现出先增大后降低的趋势，这点符合 吕卫光对 连作西瓜 以及 马云华 等对连作 黄瓜 的研究 结果 。另外 ，嫁 接茄子 的多 酚氧 化 酶 、磷 酸 酶 、蔗糖 酶在高浓 度 的香 草 醛 、肉桂 酸 胁 迫 下均 表 现出与未受胁迫前无显著差异 。可见，嫁接能够缓解 自毒物质胁迫给茄子根际土壤带来的影响。三、项目的应用前景、学术价值化感作用正处于蓬勃发展的时期,尽管已经取得了一定成果,但是在很多方面尚无突破性进展.在今后的研究中,抗病虫害、抑制杂草的化感新品种有待开发,并且推广到实际生产中去,以减少甚至不用化学合成药剂.利用传统的杂交以及现代基因工程等技术,可以将植物的化感基因引入到栽培品种中,获得具有化感特性的新品种. Panchuk等 71 发现一种冰草属植物和小麦的杂交种主要显示了冰草的特性和较高的抑制活性,这无疑是一个良好的开端.如果将来能够成功地开发出小麦、水稻等一些主要作物的抑草、除虫新品全球变化是目前引起世人广泛关注的问题,大气中的CO2浓度已由工业革命前的280molmol- 1上升到目前的355molmol- 1. CO2浓度升高可促进植物的光合作用,影响生物量,影响种子萌发和幼苗生长,降低生物多样性 12 ,31 ,95 . CO2浓度升高还会影响化感物质的分泌,例如影响水稻的根系分泌物 85 .但是在很多方面还未展开研究,例如在全球变化条件下,植物化感作用的变化、具有化感抗逆特性的优良农作物品种是否会降低或丧失其化感特性、化感生物控制对策调整以及在未来可持续发展农业上的地位等同.反过来,植物会怎样反作用于全球变化,例如其分泌物数量和性质的改变对大气成分的影响,化感作用的增强或减弱会影响到敏感植物的生长,从而形成对生物多样性的改变以及由此产生的对生态系统乃至整个生物圈的影响等.所以,今后的化感作用研究,应该是置于全球变化的前提下进行的四、主要研究内容、创新点、目标或经济技术指标研究化感物质对植物生长发育及生理功能的影响五、技术关键点和难点选择肉桂酸以及香草醛的相应浓度对照的选择配置溶液的方法如何消除实验误差六、主要研究方法和技术路线以茄子嫁接苗和自根苗为试材, 研究肉桂酸和草酸对嫁接茄子生理指标的影响嫁接苗成活后, 将嫁接苗和自根苗一同移至内径为15 cm 的黑色塑料钵中进行盆栽, 每盆 1 株。在茄子定植缓苗后, 于植株根际约 10 cm 范围内均匀施加100 mL不同浓度的酚酸溶液, 每隔5 d施加 1次,培养 1个月后取样测定各项指标。叶绿素取茄子完全展开的功能叶片中部测定; 电导率、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性取茄子根部根尖部分测定。试验设肉桂酸和香草醛2种酚酸各5 个浓度, 即: 0、0.1、0. 5、1、4 mmol/ L,共 10个处理, 各处理均重复 3次, 随机排列。配制酚酸溶液时, 因肉桂酸不易溶于水, 先将称重的肉桂酸溶于无水乙醇, 再加水定容后配成所用浓度,各溶液再加水定容后配成所用浓度,各溶液中乙醇含量都达到 1.5