植物的化感作用与应用

1、植物的化感作用和应用，葡萄与花生间作，为什么葡萄与紫罗兰间作后香味更浓？当葡萄和卷心菜在同一块地里时，葡萄会在很大范围内死亡？为什么水仙花和铃兰一起生长，一起死亡？如何解释呢？1.化感作用的定义：植物化感作用是指植物(包括微生物)通过向环境中释放化学物质而对其他植物或微生物产生的直接(间接)有害或有益的影响。这些分泌的化学物质被称为化感物质。它可分为两种类型：异毒性和自毒性。土壤连作障碍的诱发因素2。化感作用的历史和现状一、外国的历史和现状早在2000年前，人们就发现黑核桃树下的其他高等植物如苹果、松树和杂草不能生长。1925年，梅西从黑核桃的树干到27米的距离种植西红柿和苜蓿，发现16米以内

2、的植物全部死亡，而其他植物生长良好，死亡线与黑核桃根的分布线一致。1935年，阿莫索娃观察到在一个不通风的房间里，一个瓶子里装满了盛开的紫丁香，另一个瓶子里装满了盛开的铃兰。人们发现紫丁香的花很快就枯萎了，但是如果用玫瑰代替紫丁香，就没有什么变化了。自1996年以来，世界植物化感作用大会每三年举行一次，前三次会议分别在西班牙、加拿大和日本举行。2005年，来自43个国家和地区的专家齐聚澳大利亚，召开了第四届植物化感作用国际会议。第六届世界化感作用大会于2012年由华南农业大学主办。来自世界32个国家和地区的200多名代表出席了这次盛会。国际化感的研究已经进入分子生物学、蛋白质组学、代谢组学等层

3、面，研究进展非常迅速。国际感官协会主席斯蒂芬，国际感官会议候选主席曾仁森，(2)国内历史与现状。1972年，周畅博士开始研究植物在热带和亚热带农业生态系统中的化感作用，并取得了许多成果。20世纪80年代初，张保臣开始研究青海高寒草甸人工草地自然退化的化感作用，并发表了一系列研究论文。20世纪90年代，我国植物化感作用的研究进入了快速发展阶段。1991年，化学生态学专业委员会成立。在第六届中国植物化感作用大会上，我研究了化感作用与连作障碍的关系，认为辣椒的化感自毒作用和自毒物质的积累是造成连作障碍的重要原因之一。化感物质的类型，植物化感物质是植物释放到环境中的代谢物或次生代谢物。根据其性质，可分

4、为四类：(1)脂肪族化合物，指水溶性的醇和酸，如草酸、乳酸、甲醇、乙醇、丁醇等；(2)脂肪酸、酯和不饱和内酯，如苹果酸、柠檬酸、山梨酸和展青霉素；萜类化合物，如单萜、双萜、樟脑、桉树脑、倍半萜等。(4)芳香族化合物，如简单酚、酚酸、醌、单宁、香豆素、类黄酮、生物碱、肉桂酸衍生物和由苯基草酸合成的芳香族氨基酸。其中，低分子有机酸、酚类和萜类化合物最为常见。酚类作为一种重要的次生代谢产物，已被越来越多的研究证实是一种具有强烈化感作用的物质。研究证明，大部分酚类物质具有化感作用，其中对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、香豆酸和阿魏酸是重要的化感物质。阿魏酸、香草酸、萜类和萜类化合物分布广泛且种类繁多，是植

5、物次生代谢产物中最多的化合物。常见的挥发性萜烯包括柠檬烯、蒎烯、杨梅素、樟脑、香茅醇等。香茅醇，IV。化感物质的释放途径。浸出挥发性根分泌垃圾，分解种子发芽，传播花粉，并浸出。经过雨水对低等植物的冲刷或进一步渗入土壤后，芒萁显示出产革兰氏的效果。例如，在自然群落中，叶子的液体分泌物主要通过沥滤释放到土壤中，根系分泌物从植物根部溢出，直接产生化感作用。连续采集辣椒中的化感物质，原位采集土壤，用组织培养方法研究根系分泌物的化感作用，分解枯枝落叶，分解植物残体或枯枝落叶，如高粱和小麦残体可以释放化感物质，从而强烈抑制一些杂草的生长。实验中采用浸泡模拟挥发，一些挥发性化感物质通过植物表面进入环境并发生

6、作用。例如，槐树皮产生的挥发性物质可以抑制附近杂草的生长。挥发与雨雾淋溶之间往往存在交叉关系，雨雾淋溶的化感物质有时与挥发物一致，即雨雾可以从挥发物中淋溶水溶性和微水溶性物质。植物根系分泌物和残余植物分解的两种方式相对复杂得多，主要是因为这两种方式涉及土壤和微生物的作用，很难区分化学物质是由植物产生的还是微生物作用的结果。由于化感物质释放方式的不同，化感物质的收集方法也不同。通过蒸汽蒸馏提取挥发性物质，溶剂提取，收集沉淀沥滤液，培养和吸附，提取根分泌物质，收集植物残体厌氧分解释放的化感物质。根系分泌物连续收集装置示意图，培养吸附法，VI。化感作用的影响因素。化感作用通常是由多种化学成分同时引起

7、的，与环境条件密切相关。植物产生的分泌物的数量和性质不仅取决于生物体的生理特征，还取决于外部条件。光的性质、强度和持续时间在调节毒素的合成中起着重要的作用，并且长期的阳光可以增加许多植物中酚酸和萜烯的含量。一些研究表明，氮和磷的输入可以降低秋麒麟草、高牛毛和向日葵的化感抑制作用，如果缺乏硼、钙、镁、氮、磷、钾和硫，大多数植物中绿原酸和东莨菪碱的浓度会增加，少数植物中绿原酸和东莨菪碱的浓度会降低。(2)营养(2)缺水会导致一些植物中绿原酸的浓度增加。萜类化合物，如2-蒎烯、2-蒎烯、桉树脑和樟脑，通过挥发释放到环境中，尤其是在干燥条件下。酚类和生物碱被雨水带走。不同亚种、同一物种不同组织和同一组

8、织在不同年龄产生的化感物质的类型、组织和产生时间不同。(4)植物组织和植物类型的年龄。植物中的化学成分被释放到环境中，其中一些被直接用作抑制受体生长和发育的抑制剂，而另一些被微生物作用转化。例如，糖苷配基通过土壤中微生物的作用从糖苷中分解。植物残渣被微生物分解产生毒素。(5)微生物；(7)化感作用在农业生产中的应用；(1)生物杀虫剂和杀菌剂的开发，植物的许多次生代谢产物能有效抵抗病原菌的感染，植物杀虫剂和杀菌剂的开发利用是目前植物保护工作的热点之一。苦参碱、烟碱、鱼藤酮、茶皂素、木脂素等。(2)利用化感作用覆盖作物栽培的地面，利用作物残体覆盖地面不仅具有保水保温的特点，而且有利于作物的生长。用

9、具有化感潜力的作物残体覆盖后，利用其化感作用控制杂草和生物防治。(3)指导合理间作。在生产实践中，一些作物种植在一起可以提高产量，而一些作物在间作时会降低产量。造成上述情况的一个重要原因是作物间的化感作用。玉米和大豆“马铃薯和芸豆”小麦和豌豆可以增产；相反，番茄和黄瓜、洋葱和菜豆具有明显的化感抑制作用，因此应分开种植，避免相互抑制。日本长谷川酒曲从水芹幼苗的胚根中分泌一种二糖，广泛存在于植物种子中，能明显促进叶绿素的合成，进而促进植物的生长，在弱光条件下具有相同的效果。它是世界上第一种公认的化感物质，被称为第七类植物激素。(4)生产天然生长调节剂；(5)指导植物育种，利用传统育种或现代生物育种

10、技术，改变高产、优质、抗病作物品种的化感作用，增强对其他植物和杂草的化感作用，降低自身的化感作用，培育抗有害生物的作物品种，尽量减少农田生态系统中化学农药的使用，减少连作障碍。要理解化感作用研究的本质，有必要澄清：1 .为什么植物会产生和释放化感物质？第二，植物在什么条件下产生和释放化感物质？3.植物如何识别相互作用的化感物质？4.植物化感作用的生理、生化和生态机制及其相应的分子生物学基础？(1)继续对不同植物的化感作用机理进行准确研究，通过研究不同植物的化感作用，找出其机理的异同，形成固定的理论框架，使之具有普遍性。(2)化感作用的遗传机制和基因定位的研究已成为世界范围内的热点，但对遗传机制的研究还不够，许多结果都是通过推测获得的，缺乏基因层面的验证。(3)化感物质的遗传调控和基因诱导也具有很大的研究潜力。通过人工培育对作物有益的物种或树种或对杂草有抑制作用的作物，可以达到趋利避害的目的。(4)开展分子水平和病理学机制研究，寻找化感物质抑制植物细胞分裂、伸长和光合作用的途径。电子显微镜技术可以在这方面有所贡献。化感作用与生产实践相结合将是未来的发展趋