植物化感作用

1、植物化感作用 內(nèi)容 化感作用的概念 化感物質(zhì)的種類 化感物質(zhì)的釋放途徑 化感物質(zhì)收集方法 化感物質(zhì)的影響因素 化感物質(zhì)對植物生長的影響 一、化感作用的概念 化感作用的概念最早由德國科學(xué)家Moish在1937年提出，其主要 內(nèi)容是：某種植物（包括微生物）生成的物質(zhì)對其他某種植物產(chǎn) 生某種作用的現(xiàn)象。 隨著科學(xué)研究的不斷深入，Rice完善并發(fā)展了前人對化感作用的 理解，在1984年對其進(jìn)行了更為完整的定義：植物（包括微生物） 的代謝分泌物對環(huán)境中的其他植物或微生物產(chǎn)生抑制或促進(jìn)的作 用。 二、 化感物質(zhì)的種類 植物中所發(fā)現(xiàn)的化感物質(zhì)主要來源于植物的次生代謝產(chǎn)物，它們 分布于植物的根、莖、葉、花、果

2、實或種子中，分子量較小，結(jié) 構(gòu)簡單。 根據(jù)它們性質(zhì)大體上分四大類： (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：類酯物以及不飽和內(nèi)酯，如蘋果酸、檸檬酸、花楸酸、 棒曲霉素； (3)萜類化合物：如單萜烯、哌烯、樟腦、桉樹腦以及倍半萜烯等； (4)芳香族合物：簡單的酚、酚酸、醌、單寧、香豆素、黃酮類、 生物堿、肉桂酸衍生物及經(jīng)莽草酸途徑合成的芳香族氨基酸。 其中酚類和類萜類化合物是高等植物的主要化感物質(zhì)。 酚類物質(zhì) 酚類物質(zhì)是一類重要的此生代謝產(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)有化感作用，其 中對羥基苯甲酸、香草醛

3、、丁香酸、香豆酸和阿魏酸是重要的化 感物質(zhì)。 香草醛 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 三、化感物質(zhì)的釋放途徑 植物任何部位都能產(chǎn)生化感物質(zhì)，而化感物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境的途徑主 要有五種:揮發(fā)；淋溶；花粉傳播和種子萌發(fā)；根系分泌物；植物 殘體分解后釋放。 (1)揮發(fā) 主要是萜類化合物，存在于樟科等26種植物類群中，這些化感物 質(zhì)被植物直接吸收或揮發(fā)到大氣中，或隨著霧和降水進(jìn)入到土壤 中，對自身或其他植物產(chǎn)生化感作用。 (2)淋溶： 活的植物體和植物殘體分解后產(chǎn)生的化感物質(zhì)，經(jīng)露水和

4、雨水沖 刷并從植物表面進(jìn)入到土壤中。 (3)花粉傳播和種子萌發(fā)： 種子萌發(fā)時可以分泌化感物質(zhì)到周圍的土壤當(dāng)中，當(dāng)達(dá)到一定濃 度時會對周圍植物產(chǎn)生化感作用。另外，花粉中也含有大量的化 感物質(zhì)，一些植物在授粉期間可產(chǎn)生大量的花粉，花粉中的化感 物質(zhì)可有效地抑制周圍競爭植物的生長、萌發(fā)和發(fā)育。 (4)根系分泌物： 是化感物質(zhì)影響地下種子萌發(fā)及根系活動的主要形式。植物根系 分泌出的對羥基苯甲酸、阿魏酸等化感物質(zhì)不僅能夠抑制周圍植 物的生長，也可產(chǎn)生自毒作用。 (5)植物殘體分解后釋放： 如處在分解過程中的杉木根會釋放某種影響下一代杉木生長的酚 類物質(zhì)；不同pH值的小麥秸稈提取物對玉米和小麥的種子萌發(fā)率

5、 及根長具有顯著的促進(jìn)或抑制作用。 四、化感物質(zhì)的收集方法 由于化感物質(zhì)的釋放途徑不用，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?。航邓苋芪镔|(zhì)的收集 培養(yǎng)吸附法：根系分泌物質(zhì)的提取 厭氧腐解：植物殘體分解釋放化感物質(zhì)的收集 五、化感物質(zhì)的影響因素 影響化感物質(zhì)釋放主要取決于植物自身的遺傳因素和環(huán)境因素， 其中環(huán)境因素是多方面的，既有非生物因子，又有生物因子。非 生物因子主要包括光照、溫度、水分以及營養(yǎng)等。生物因子包括 植物、動物和微生物。 六、化感物質(zhì)對植物生長的影響 3.1 化感物質(zhì)對植物根系活性的影響 根系活力指的是植物根系代謝和吸收能力的強弱，因此

6、根系活力 的大小對于植物的生長發(fā)育有著十分重要的影響。研究發(fā)現(xiàn)，桉 樹葉水浸提液使綠豆、水稻、芥菜、油菜4種植物的根系活力明 顯下降。 利用LC-MS檢測結(jié)果表明葡萄根系分泌物中含有水楊酸、對輕基 苯甲酸2種酚類物質(zhì)，根茬腐解物中含有苯甲酸、水楊酸和苯丙 酸3種酚類物質(zhì)，且4種酚酸對葡萄幼苗均存在化感作用。 棉花根系分泌物對五種受體植物和棉花自身的種子發(fā)芽率，苗高， 根長及鮮重都產(chǎn)生了不同程度的促進(jìn)和抑制作用，切均表現(xiàn)為低 濃度促進(jìn)，高濃度抑制的雙重效應(yīng)。 3.2化感物質(zhì)對植物幼苗生長的影響 研究表明小豆不同器官浸提液中含量較高的化感物質(zhì)是鄰苯二甲 酸、肉桂酸和對羥基苯甲酸，通過生物測試驗證，這種酚類物質(zhì) 均具有自毒作用，對小豆幼苗的生長有明顯抑制作用，且有濃度 梯度效應(yīng)，其中以鄰苯二甲酸自毒作用最明顯，其次是肉桂酸。 在加拿大一枝黃花提取物對玉米幼苗生長、光合能力和葉片資源 分配的影響中，結(jié)果顯示不同水提液濃度對玉米幼苗生長存在著 顯著的影響。 3.3化感物質(zhì)對植物保護(hù)酶的影響 以燕麥種子和幼苗為受體，研究黃花棘豆水浸提液對其化感作用 發(fā)現(xiàn)，隨著黃花棘豆水浸提液濃度的增大，其對燕麥幼苗過氧化 物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性的抑制 作用逐漸增強，隨著作用時間的延長抑制作用逐漸減弱。黃花棘 豆水浸提液的化感作用通過降低燕麥幼苗的滲透調(diào)