【毕业学位论文】紫茎泽兰淋溶主效化感物质的分离鉴定及其对旱稻幼苗的作用机理博士论文

密级： 论文编号： 中国农业科学院 博士学位论文 紫茎泽兰淋溶主效化感物质的分离鉴定及其对旱稻幼苗的作用机理 士研究生： 杨国庆 指 导 教 师：万方浩 研究员 申请学位类别：农学博士 专 业：生物安全 研 究 方 向：生物入侵 培 养 单 位：研究生院 植物保护研究所 提交日期 2006年6月 h. D 2006 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业科学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 时间： 年 月 日 关于论文使用授权的声明 本人完全了解中国农业科学院有关保留、使用学位论文的规定，即：中国农业科学院有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业科学院可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 (保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 论文作者签名： 时间： 年 月 日 导师签名： 时间： 年 月 日 I 本研究为国家重点基础研究发展计划“农林危险生物入侵机理与控制基础研究”（973计划，2002部分内容。所有实验在“农业部外来入侵生物预防与控制研究中心”以及“中国农业科学院植物保护研究所 植物病虫害生物学国家重点实验室”完成。 论文评阅人、答辩委员名单 论文题目 紫茎泽兰淋溶主效化感物质的分离鉴定及其对旱稻幼苗的作用机理 论文作者 杨国庆 指导教师 万方浩 研究员培养单位植物保护研究所 姓名 职称职务 导师类别单位 专业 评 阅 人 答辩 主席 张芝利 研究员 博导 北京市农林科学院 植物保护张芝利 研究员 博导 北京市农林科学院 植物保护张润志 研究员 博导 中国科学院动物所 昆虫学 孙江华 研究员 博导 中国科学院动物所 昆虫学 张青文 教 授 博导 中国农业大学 昆虫学 高希武 教 授 博导 中国农业大学 昆虫学 彩万志 教 授 博导 中国农业大学 昆虫学 答 辩 委 员 谢丙炎 研究员 博导 中国农业科学院蔬菜所 病理学 答辩时间与地址 2006年6月19日环发所301会议室 记录人员 刘万学 副研究员 摘 要 起源于中美洲墨西哥和哥斯达黎加地带的菊科植物紫茎泽兰(同名: 作为一种典型的恶性入侵杂草，现已在全球很多国家和地区广泛分布，并在这些地区造成了严重的经济和生物多样性损失，甚至对人畜健康构成了一定的威胁。因此深入揭示紫茎泽兰的入侵扩展机理，对于成功实现对该杂草的可持续控制具有非常重要的意义。在综述国内外外来植物的入侵机理和紫茎泽兰种群扩展特征研究的基础上，本研究从化感研究中淋溶作用途径的角度，完成了对紫茎泽兰地上部分淋溶物主效化感物质的分离、筛选和鉴定，并对这些主效化感物质对旱稻幼苗作用的生理和形态结构机理进行了系列研究。主要结果如下： 1采用植株地上部分室温整株水提法，选择紫茎泽兰入侵地代表性植物旱稻(.)和紫花苜蓿(.)为受体植物，在考虑水提液紫茎泽兰水提液的化感作用进行了评估。结果表明：紫茎泽兰水提液对旱稻和苜蓿幼苗根和苗的生长表现出明显的抑制作用，但必须考虑干扰因子（影响，并加以作用结果校正。因为试验发现随着处理浓度的增加，水提液产生的10 2使用色谱分离和生物测定活性跟踪相结合的方法，和核磁共振及气质联用的分析技术，对紫茎泽兰淋溶途径的主效化感物质进行了分离、筛选和结构鉴定，并测定了主效化感物质对旱稻和苜蓿根长50的抑制浓度，结果表明：紫茎泽兰淋溶途径主要有两个化感物质，分别为4,7烷1,4,4a,8(1H,7H)兰二酮）和6,6,7,8,8H)基泽兰酮），其中泽兰二酮对旱稻和苜蓿幼苗根长50基泽兰酮对旱稻和苜蓿幼苗根长503应用营养液培养法，分别测定了紫茎泽兰两个主效化感物质（泽兰二酮和羟基泽兰酮）在三个浓度（对旱稻幼苗叶绿素含量、根部丙二醛(量、过氧化物酶（超氧物歧化酶(性的影响。结果表明：两个化感物质对旱稻几个生理指标影响趋势基本相似，即处理后旱稻幼苗叶绿素含量明显下降，而些影响随着处理浓度增加和时间延长而逐渐增强。1 在1.5 处理时间为484应用上述处理方法，本研究还测定了紫茎泽兰两个主效化感物质（泽兰二酮和羟基泽兰酮）在三个浓度下（旱稻幼苗根部脱落酸（吲哚乙酸（玉米素核苷酸（量的影响。结果表明：稻幼苗根部在1.5 基泽兰酮处理后，旱稻幼苗根部个化感物质分别处理后，旱稻幼苗根部I 5从受体植物整株、根尖细胞到细胞内超微结构的形态结构变化依次比较的顺序，应用石蜡切片、扫描电镜和透射电镜的技术，本研究测定了紫茎泽兰淋溶途径的两个主效化感物质（泽兰二酮和羟基泽兰酮）对旱稻幼苗的作用机理。结果表明：两个化感物质分别处理后，旱稻幼苗在整株形态上表现出矮小、叶片发黄且出现很多生理性斑点、根短小肿胀、侧根缺乏、且对培养液的吸收减少。扫描电镜和石蜡切片的结果表明，处理后旱稻幼苗根尖细胞的外观和解剖结构发生了明显的变化，如皮层薄壁组织细胞明显变短而粗，表皮层细胞大量脱落等。根尖细胞的超微结构结果表明，处理后根尖细胞内的主要细胞器在大小、位置和形状上发生了明显改变，如核膜缺失、液泡增多、高尔基体变空等。两种物质作用的比较表明，羟基泽兰酮对旱稻幼苗的影响比泽兰二酮略强。 关键词：紫茎泽兰 化感物质 旱稻 生理生化 形态结构 ( is a it in In of is to of of of . on of . of on .) as 1. of of . on of .) . of of pH to of of 5 , to of on of of 2. of of . as ,7- 1- (,4a, 86(1H, 7H), 85, 6, 7, 8, 8H) 0% TD on of HO on of 3. of TD HO at 1 .5 on of of in of in of to DA of HL of at .5 at .5 mM 8 h. 4. of of at 1 .5 on of in of BA TD at .5 a at .5 to BA AA R of 5. of of TD HO on of in of EM of as of of in TD HO of of as HO on of 目 录 第一章 绪论. 1 来植物入侵机制研究进展. 1 外来入侵植物的生物生态学特征. 被入侵生境的可入侵性.种丰富假说（.余生态位假说（.扰假说（. 外来入侵植物与本地植物的互作关系.敌逃逸假说（.侵进化假说（.颖武器假说（.来入侵植物化感作用研究. 8 外来入侵植物化感作用.来入侵植物化感作用的基本概况.外来入侵植物化感物质的分离和结构鉴定. 外来入侵植物化感作用机理研究.受体植物的间接化感作用.子水平上的化感作用机理. 外来入侵植物化感作用的影响因素.茎泽兰种群入侵扩展机理研究. 22 紫茎泽兰生物生态学特征. 紫茎泽兰入侵扩张的分子机理. 紫茎泽兰与本地植物的资源竞争. 紫茎泽兰化感作用研究. 紫茎泽兰生物活性成分研究.研究的总体思路、主要内容和技术路线. 26 总体思路. 研究内容和意义. 技术路线.二章 紫茎泽兰淋溶物对本地植物的化感作用研究. 28 料与方法. 28 材料与仪器. 紫茎泽兰水提液制备. 水提液. 对受体植物的生物活性测定. 数据分析.果与分析. 30 不同浓度水提液对受体植物幼苗生长的影响. 不同渗透压和. 排除渗透压和.论与讨论. 33 第三章 紫茎泽兰淋溶主效化感物质的分离、筛选和鉴定. 35 料与方法. 35 材料与仪器试剂. 主效化感物质的分离和筛选. 对受体植物的生物活性测定. 数据分析.果与分析. 37 主效化感物质的分离和筛选. 主效化感物质的纯化. 主效化感物质的结构鉴定. 泽兰二酮和羟基泽兰酮对旱稻和苜蓿幼苗生长的影响.论与讨论. 47 第四章 泽兰二酮和羟基泽兰酮对旱稻抗氧化酶和叶绿素含量的影响. 49 料与方法. 49 旱稻幼苗的准备. 化感物质对旱稻幼苗的处理. 生理生化指标测定.二醛（量测定.氧物歧化酶(性测定.氧化物酶(性测定.绿素含量. 数据分析.果与分析. 52 化感物质处理对旱稻幼苗根部丙二醛（量的影响. 化感物质处理对旱稻幼苗根部过氧化物酶（性的影响. 化感物质处理对旱稻幼苗根部超氧物歧化酶（性的影响. 化感物质处理对旱稻幼苗叶绿素含量的影响.论与讨论. 58 第五章 泽兰二酮和羟基泽兰酮对旱稻根部三个内源激素含量的影响. 60 料与方法. 60 旱稻幼苗的准备和化感物质对幼苗的处理. 三个激素含量的测定. 素含量计算. 数据分析.果与分析. 63 化感物质处理对旱稻幼苗脱落酸含量的影响. 化感物质处理对旱稻幼苗吲哚乙酸含量的影响. 化感物质处理对旱稻幼苗玉米素含量的影响.论与讨论. 68 第六章 泽兰二酮和羟基泽兰酮对旱稻幼苗根形态和细胞结构的影响. 71 料与方法. 71 旱稻幼苗的准备. 两个化感物质对旱稻幼苗的处理. 石蜡切片的制作、切片和观察. 扫描电镜样品的制作和观察. 透射电镜样品的制作和观察.果与分析. 73