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1、植物化感作用生物技術(shù)(3)班任子龍內(nèi)容化感作用的概念化感物質(zhì)化感作用的機理及表現(xiàn)化感物質(zhì)的釋放途徑化感物質(zhì)的收集方法化感作用的應(yīng)用前景植物化感作用(Allelopathy)的概念是Molisch在1937年首先提出并定義為:所有類型植物(含微生物)之間生物化學(xué)物質(zhì)的相互作用,同時指出這種相互作用包括有害和有益兩個方面.1984年,Rice將其較完整的定義為:植物或微生物的代謝分泌物對環(huán)境中其他植物或微生物的有利或不利的作用.迄今為止所發(fā)現(xiàn)的化感物質(zhì)幾乎都是植物的次生代謝物質(zhì),分子量較小,結(jié)構(gòu)簡單.主要分為水溶性有機物
2、、直鏈醇、脂肪族醛和酮。包括簡單不飽和脂；長鏈脂肪酸和多炔；醌類；苯甲酸及其衍生物；氨基酸和多肽；內(nèi)萜；單寧；嘌呤和核苷等14類。其中低分子有機酸、酚類和萜類最為長見。酚類物質(zhì)酚類物質(zhì)是一類重要的次生代謝產(chǎn)物，研究較多，被證實是化感活性較強的一類物質(zhì)，研究證明大部分酚類物質(zhì)具有化感作用，其中對羥基苯甲酸、香草酸、丁香酸、香豆酸和阿魏酸是重要的化感物質(zhì)。香草酸阿魏酸萜類物質(zhì)萜類化合物分布廣泛,種類繁多,是植物次生代謝產(chǎn)物中最多的一類化合物.常見揮發(fā)性萜類有檸檬烯、蒎烯、楊梅葉烯、樟腦、香茅醇等。香茅醇化感物質(zhì)作用機理化
3、感物質(zhì)首先作用于植物根細(xì)胞的細(xì)胞膜，通過細(xì)胞膜功能的改變進(jìn)而影響植物的生理生化代謝活動，最終抑制植物的生長發(fā)育。對膜功能的影響：化感物質(zhì)可以通過影響細(xì)胞膜電位、抑制膜ATPase活性和改變膜通透性等作用方式來影響植物對離子的吸收研究表明化感物質(zhì)處理降低了細(xì)胞膜中巰基(-SH)的含量,從而破壞了細(xì)胞膜的完整性,導(dǎo)致植物細(xì)胞對養(yǎng)分吸收下降,同時細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)大量外流.對呼吸作用的影響化感物質(zhì)主要通過抑制線粒體的電子傳遞和氧化磷酸化兩種方式影響植物的呼吸作用．肉桂酸、α–蒎烯通過影響氧氣消耗和抑制電子傳遞來抑制受體的呼吸作用；
4、Sorgoleone通過阻止玉米、大豆葉片線粒體上植物色素b、c復(fù)合體之間電子的傳遞影響受體的呼吸作用。對光合作用的影響首先，它可以通過調(diào)節(jié)生理代謝活動直接影響光合作用。一定濃度的阿魏酸可以使天鵝絨離體葉片光合速率下降1/3，同時伴隨氣孔傳導(dǎo)下降、葉片阻力上升。肉桂酸、苯甲酸、水楊酸等10種化感物質(zhì)不僅降低大豆干物質(zhì)、葉面積、株高的增長，而且抑制葉片的光合速率、氣孔傳導(dǎo)等生理代謝活動。其次，化感物質(zhì)通過改變?nèi)~綠素合成間接影響光合作用。對酶系統(tǒng)的影響化感物質(zhì)主要是通過改變酶的活性,進(jìn)而影響其功能的發(fā)揮.阿魏酸處理發(fā)芽的
5、玉米種子6d后，其幼苗水解酶、麥芽糖酶、磷脂酶、蛋白酶活性均顯著降低。苯甲酸、肉桂酸對大豆根細(xì)胞的破壞，是通過改變膜上脂酶活性、抑制過氧化氫酶和過氧化物酶活性來實現(xiàn)的。對基因表達(dá)的影響研究表明大多數(shù)生物堿具有化感作用，這些化感物質(zhì)與受體DNA緊密結(jié)合在一起，使DNA的裂解溫度提高5℃，同時阻止DNA翻譯和轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的合成每種化感物質(zhì)的作用位點、作用強度各不相同，可以同時選擇多個目標(biāo)發(fā)生作用，進(jìn)而影響細(xì)胞的有絲分裂。除此之外，化感物質(zhì)還對植物的水分吸收、激素代謝、蛋白質(zhì)合成都有影響?；形镔|(zhì)的作用強度取
6、決于化感物質(zhì)的活性，而活性強弱受其濃度、分子結(jié)構(gòu)及工作方式的影響。濃度首先決定化感物質(zhì)的作用強度，一般地，低濃度化感物質(zhì)對植物代謝及生長表現(xiàn)出促進(jìn)作用，而高濃度化感物質(zhì)則表現(xiàn)為促進(jìn)、抑制或無作用等多種形式?；形镔|(zhì)的分子結(jié)構(gòu)決定了化感物質(zhì)的物質(zhì)屬性，進(jìn)而影響其性質(zhì)和強度?；形镔|(zhì)間存在加性、協(xié)同、拮抗3鐘互作方式，這種互作方式?jīng)Q定了化感物質(zhì)在混合物中的作用強度和性質(zhì)?；形镔|(zhì)的釋放途徑1揮發(fā)植物活體的地上部分或枯落物通過分解釋放乙烯、萜類等揮發(fā)性物質(zhì)的形式釋放化感物質(zhì)，直接或間接影響其他生物生長。2淋溶水溶性的化感物
7、質(zhì)經(jīng)霧、降水或露水等淋洗或從植物表面淋溶轉(zhuǎn)移、擴散到土壤中，對其他植物生長產(chǎn)生直接或間接作用。3分泌植物通過根系分泌，將化感物質(zhì)釋放到根際土壤中，直接或間接影響周圍其他植物生長4腐釋植物殘體經(jīng)腐爛后直接釋放出化感物質(zhì)或由于土壤中的微生物的轉(zhuǎn)化作用，將原來沒有活性的物質(zhì)變?yōu)橛谢钚缘奈镔|(zhì)后進(jìn)入土壤環(huán)境中，影響周圍植物的生長。化感物質(zhì)的收集方法由于化感物質(zhì)的釋放途徑不同，因此化感物質(zhì)的收集方法也不盡相同。水蒸氣蒸餾法——揮發(fā)性物質(zhì)的提取溶劑浸提法——降水淋溶物質(zhì)的收集培養(yǎng)—吸附法——根系分泌物質(zhì)的提取厭氧腐解——植物殘體分
8、解釋放化感物質(zhì)的收集。化感作用的應(yīng)用前景合理構(gòu)建群落結(jié)構(gòu)防除病蟲草害設(shè)計合理的種植制度提高水肥利用效率提高還田秸稈的利用效率謝謝!
