氮素營(yíng)養(yǎng)調(diào)控水稻化感抑草作用的分子生態(tài)學(xué)研究.pdf

1、福建農(nóng)林大學(xué)博士學(xué)位論文氮素營(yíng)養(yǎng)調(diào)控水稻化感抑草作用的分子生態(tài)學(xué)研究姓名：熊君申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：生態(tài)學(xué)指導(dǎo)教師：林文雄20080401福建農(nóng)林大學(xué)博士學(xué)位論文摘要植物化感作用是指一個(gè)活體植物通過(guò)向環(huán)境中釋放其產(chǎn)生的某些次生化學(xué)物質(zhì)，從而影響周?chē)渌参? 包括微生物) 的生長(zhǎng)和發(fā)育一種化學(xué)生態(tài)學(xué)現(xiàn)象。利用水稻化感作用防除稻田雜草是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，有望成為2 1 世紀(jì)生物安全除草的關(guān)鍵技術(shù)。以往研究在水稻化感作用的

2、供體、受體的遺傳學(xué)特性、生理特性等生物學(xué)特性及化感物質(zhì)的分離鑒定方面做了大量工作，取得了顯著進(jìn)展。已有研究表明，化感作用是一種易受環(huán)境調(diào)控的數(shù)量性狀，但環(huán)境調(diào)控下化感作用潛力的變化仍是一個(gè)有爭(zhēng)議的話題。營(yíng)養(yǎng)脅迫是生產(chǎn)實(shí)踐中較為突出的問(wèn)題，為此本文采用國(guó)際公認(rèn)的化感水稻P 1 3 1 2 7 7 7 和非化感水稻L g r n o n t 研究了氮素脅迫下水稻化感作用變化的分子機(jī)制，以期為分子手段調(diào)控化感作用潛力、化感物質(zhì)的分離與鑒定提供

3、依據(jù)。首先，為了區(qū)分化感作用與資源競(jìng)爭(zhēng)，我們提出了A C S 生物測(cè)試法，并利用A C S 評(píng)價(jià)了低氮條件下化感水稻的化感作用潛力，運(yùn)用發(fā)根力實(shí)驗(yàn)與根尖細(xì)胞形態(tài)學(xué)顯微結(jié)構(gòu)觀察，擬探明化感水稻和非化感水稻在不同氮素條件下的水培液對(duì)稗草根尖生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：在營(yíng)養(yǎng)資源正常偏豐富的條，件下，因P 1 3 1 2 7 7 7 的生物干擾( 資源競(jìng)爭(zhēng)訛感作用) ，導(dǎo)致對(duì)伴生稗草的抑制率分別為2 6 ．3 4 ％' - ' 2

4、9 ．1 4 ％和3 8 ．5 4 ％' - - 4 4 ．5 8 ％，兩因素差異明顯，即表現(xiàn)化感作用大于資源競(jìng)爭(zhēng)。而在同一條件下，因L e m o n t的資源競(jìng)爭(zhēng)和化感作用導(dǎo)致對(duì)共生稗草的抑制率分別為3 ．2 7 ％～6 ．1 0 0 ／d n 9 ．4 5 ％～1 3 ．0 5 ％，兩者差異不明顯，即在該條件下L e m o n t 的資源競(jìng)爭(zhēng)和化感作用能力均較弱。這是同一生態(tài)位的生物在資源充足條件下競(jìng)爭(zhēng)能力趨于弱化的表現(xiàn)

5、．然而在低N 脅迫下，因P 1 3 1 2 7 7 7 的資源競(jìng)爭(zhēng)和化感作用導(dǎo)致對(duì)共生稗草的抑制率分別為2 2 ．5 1 ％和5 4 ．1 6 ％，因L c m o n t 的資源競(jìng)爭(zhēng)和化感作用導(dǎo)致對(duì)共生稗草的抑制率分別為6 3 ．6 l ％和3 ．5 3 ％．由此可見(jiàn)，在資源有限時(shí)，P 1 3 1 2 7 7 7 不但有較強(qiáng)的資源競(jìng)爭(zhēng)能力，而且化感抑草能力明顯增強(qiáng)．L e m o n t 貝l J 表現(xiàn)化感抑草能力下降，資源競(jìng)爭(zhēng)能力卻

6、明顯增強(qiáng)的趨勢(shì)，最終導(dǎo)致其對(duì)伴生稗草的抑制率增加( 4 7 ．9 9 ％) ．表明低N 脅迫引起L e m o n t 對(duì)伴生稗草抑制率提高與其資源競(jìng)爭(zhēng)能力提高有關(guān)．這是由于L e m o n t 與共生稗草屬相同的營(yíng)養(yǎng)生態(tài)位，在資源短缺條件下競(jìng)爭(zhēng)能力得到強(qiáng)化的結(jié)果?；形镔|(zhì)主要影響稗草根尖根冠細(xì)胞的生長(zhǎng)?；凶饔檬嵌喾N化感物質(zhì)協(xié)同作用的結(jié)果，涉及到多個(gè)酶及其之間的互作，以往的研究較多從生理生化水平研究單個(gè)的酶或蛋白質(zhì)，差異蛋白質(zhì)組學(xué)研