植物的化感作用及其应用.ppt

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1、植物的化感作用及其应用葡萄与花生间作为什么葡萄和紫罗兰间作后，葡萄香味更浓？而葡萄与甘蓝同片田地，葡萄就大面积死亡？又为什么水仙和铃兰长在一起就会“同归于尽”？怎样解释？一、化感作用的定义植物化感作用是指植物(含微生物)通过释放化学物质到环境中而产生对其它植物或微生物直接（间接）的有害或有益作用。分泌的这些化学物质称为化感物质。可分为他毒和自毒两种。土壤连作障碍诱导因子二、化感作用的历史及现状（一）国外的历史及现状早在2000年前，人们就已发现，黑胡桃树下其它高等植物如苹果、松、杂草等不能生长。1925年Mas

2、sey从黑胡桃树干开始直到27米远处种植番茄和苜蓿，发现16米以内的植株全部死亡，以外的则生长良好，且死亡线与黑胡桃根的分布线一致。1935年阿莫索娃观察到：在不通风的房内，一瓶中插盛开的丁香，另一瓶中插盛开的铃兰，发现丁香花朵迅速萎蔫，而若把丁香换为蔷薇则无变化。从1996年起，世界植物化感作用大会每3年举办一次，前三届大会分别在西班牙、加拿大和日本举行。2005年，43个国家和地区的专家们聚集在澳大利亚，召开了植物化感作用的第四届国际盛会。第六届世界化感大会于2012年由华南农业大学主办。共有来自世界32个

3、国家与地区的200余名代表参加了此次盛会。国际化感研究已经进入到分子生物学、蛋白质组学、代谢组学等水平，研究进展非常快。国际化感协会主席Stephen国际化感大会候选主席曾任森（二）国内的历史及现状1972年周昌博士开始对热带亚热带农业生态系统中植物的化感作用作了深入系统的研究，并取得了许多成果。20世纪80年代初，张宝琛开始研究青海高寒草甸上人工草场自然退化中的化感作用并发表了一系列研究论文。进入20世纪90年代，我国在植物化感作用的研究工作进入了迅速发展的阶段。1991年成立了化学生态专业委员会。中国第六届

4、植物化感作用大会本人研究了辣椒化感作用与连作障碍的关系，并得出辣椒的化感自毒作用与自毒物质的积累是引起连作障碍的重要原因之一。三、化感物质种类植物化感物质是植物体释放到环境中的代谢物或次生代谢物。根据它们的性质大体可分四大类：（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、类酯物,以及不饱和内酯，如苹果酸、柠檬酸、花楸酸、棒曲霉素；(3)萜类化合物,如单萜烯、呱烯、樟脑、桉树脑,以及倍半萜烯等；(4)芳香族、化合物，如简单的酚、酚酸、醌、单宁、香豆素、黄酮类、生物碱、肉桂酸

5、衍生物及经苯草酸合成的芳香族氨基酸。其中低分子有机酸、酚类和萜类最为长见。酚类物质酚类物质是一类重要的次生代谢产物，研究较多，被证实是化感活性较强的一类物质，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。香草酸阿魏酸萜类物质萜类化合物分布广泛,种类繁多,是植物次生代谢产物中最多的一类化合物。常见挥发性萜类有柠檬烯、蒎烯、杨梅叶烯、樟脑、香茅醇等。香茅醇四、化感物质释放途径淋溶挥发根分泌凋落物分解种子萌发花粉传播淋溶被雨水冲洗到下层植物的植株上或进

6、一步渗入到土壤后表现出克生效应，如芒萁在天然群落中主要通过雨水、雾或露的淋洗将叶部的液态分泌物通过淋溶过程释放到土壤中，抑制周围植物生长。根系分泌从植物根部溢出的直接产生化感效应。辣椒化感物质的连续收集土壤原位收集组培法研究根系分泌的化感作用凋落物分解植物残株或凋落物分解，如高梁、小麦残株能释放化感物质，强烈抑制某些杂草生长。试验用浸泡的方法模拟挥发一些挥发性化感物质通过植物体表进入环境而发生作用。如无剌槐树皮产生的挥发性物质能抑制附近杂草的生长。对于挥发和雨雾淋溶这两个途径之间往往存在着交叉关系，雨雾淋溶的化

7、感物质有时和挥发物相一致，即雨雾可以将挥发物中的溶于水的和微溶于水的物质淋溶下来。植物根系分泌物和残株分解两个途径相对来说要复杂得多，主要是因为这两个途径涉及到土壤和微生物的作用，很难分辨化学物质是植物产生的,还是微生物作用的结果。五、化感物质的收集方法由于化感物质的释放途径不同，因此化感物质的收集方法也不尽相同。水蒸气蒸馏法——挥发性物质的提取溶剂浸提法——降水淋溶物质的收集培养—吸附法——根系分泌物质的提取厌氧腐解——植物残体分解释放化感物质的收集。幼苗鹅卵石塑料桶鹅卵石树脂柱止水钳泡沫板储液槽玻璃棉玻璃棉

8、石英砂根系分泌物连续收集装置示意图培养—吸附法六、化感作用的影响因素化感作用往往是多种化学成分同时起作用的，而且与环境条件密切相关。植物产生分泌物的多少和性质，不仅取决于有机体的生理特性，而且与外界条件有关。光的性质、强度和持续照射时间对毒素的合成有重要的调节作用，长日照可提高许多植物酚酸和萜的含量。（一）光照一些研究表明，N、P的输入能减轻来自秋麒麟草、高牛毛和向日葵的化感抑制作用，