紫茎泽兰淋溶主效化感物质的分离鉴定及其对旱稻幼苗的作用机理

论文摘要

起源于中美洲墨西哥和哥斯达黎加地带的菊科植物紫茎泽兰（Ageratina adenophora Sprengel,同名:Eupatorium adenophrioum Sprengel）,作为一种典型的恶性入侵杂草,现已在全球很多国家和地区广泛分布,并在这些地区造成了严重的经济和生物多样性损失,甚至对人畜健康构成了一定的威胁。因此深入揭示紫茎泽兰的入侵扩展机理,对于成功实现对该杂草的可持续控制具有非常重要的意义。在综述国内外外来植物的入侵机理和紫茎泽兰种群扩展特征研究的基础上,本研究从化感研究中淋溶作用途径的角度,完成了对紫茎泽兰地上部分淋溶物主效化感物质的分离、筛选和鉴定,并对这些主效化感物质对早稻幼苗作用的生理和形态结构机理进行了系列研究。主要结果如下: 1.采用植株地上部分室温整株水提法,选择紫茎泽兰入侵地代表性植物早稻（Dryza safiva L.）和紫花苜蓿（Medicago safiva L.）为受体植物,在考虑水提液pH值和渗透压的基础上,对紫茎泽兰水提液的化感作用进行了评估。结果表明:紫茎泽兰水提液对早稻和苜蓿幼苗根和苗的生长表现出明显的抑制作用,但必须考虑干扰因子（pH和渗透压）的影响,并加以作用结果校正。因为试验发现随着处理浓度的增加,水提液产生的pH和渗透压对化感作用评估存在明显的干扰作用,如10%水提液对应的渗透压和pH对旱稻根长和苗长化感抑制的干扰指数分别达18.6%和27.5%,而苜蓿则为32.7%和79.8%。 2.使用色谱分离和生物测定活性跟踪相结合的方法,和核磁共振及气质联用的分析技术,对紫茎泽兰淋溶途径的主效化感物质进行了分离、筛选和结构鉴定,并测定了主效化感物质对旱稻和苜蓿根长50%的抑制浓度,结果表明:紫茎泽兰淋溶途径主要有两个化感物质,分别为4,7-二甲基-1-（丙烷-2-亚甲基）-1,4,4a,8a-四氢萘-2,6（1H,7H）-二酮（泽兰二酮）和6-羟基-5-异丙基-3,8-二甲基-4a,5,6,7,8,8a-六氢奈-2（1H）-酮（羟基泽兰酮）,其中泽兰二酮对早稻和苜蓿幼苗根长50%的抑制浓度分别为0.979和0.714mM,羟基泽兰酮对早稻和苜蓿幼苗根长50%的抑制浓度分别为0.680和0.660mM。 3.应用营养液培养法,分别测定了紫茎泽兰两个主效化感物质（泽兰二酮和羟基泽兰酮）在三个浓度（0.5、1.0和1.5mM）下对早稻幼苗叶绿素含量、根部丙二醛（MDA）含量、过氧化物酶（POD）和超氧物歧化酶（SOD）活性的影响。结果表明:两个化感物质对早稻几个生理指标影响趋势基本相似,即处理后早稻幼苗叶绿素含量明显下降,而MDA含量和POD活性显著上升,这些影响随着处理浓度增加和时间延长而逐渐增强。在处理浓度为0.5和1mM时,SOD活性明显增加,而在1.5mM且处理时间为48h时,SOD活性开始显著下降。 4.应用上述处理方法,本研究还测定了紫茎泽兰两个主效化感物质（泽兰二酮和羟基泽兰酮）在三个浓度下（0.5、1.0和1.5mM）对早稻幼苗根部脱落酸（ABA）、吲哚乙酸（IAA）和玉米素核苷酸（ZR）含量的影响。结果表明:泽兰二酮在0.5和1.0mM浓度处理后,早稻幼苗根部ABA含量显著上升,但在1.5mM处理后ABA含量有下降的趋势。羟基泽兰酮处理后,早稻幼苗根部ABA含量随着处理浓度增加和时间延长显著上升。两个化感物质分别处理后,早稻幼苗根部IAA和ZR含量随处理浓度增加和时间延长都显著下降。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 外来植物入侵机制研究进展
• 1.1.1 外来入侵植物的生物生态学特征
• 1.1.2 被入侵生境的可入侵性
• 1.1.2.1 物种丰富假说（Species Richness Hypothesis）
• 1.1.2.2 空余生态位假说（Empty Niche Hypothesis）
• 1.1.2.3 干扰假说（Disturbance Hypothesis）
• 1.1.3 外来入侵植物与本地植物的互作关系
• 1.1.3.1 天敌逃逸假说（Natural Enemies Hypothesis）
• 1.1.3.2 入侵进化假说（Evolution of Invasiveness Hypothesis）
• 1.1.3.3 新颖武器假说（Novel Weapons Hypothesis）
• 1.2 外来入侵植物化感作用研究
• 1.2.1 外来入侵植物化感作用
• 1.2.1.1 外来入侵植物化感作用的基本概况
• 1.2.1.2 外来入侵植物化感物质的分离和结构鉴定
• 1.2.2 外来入侵植物化感作用机理研究
• 1.2.2.1 对受体植物作用的生理生化机理
• 1.2.2.2 对受体植物的间接化感作用
• 1.2.2.3 分子水平上的化感作用机理
• 1.2.3 外来入侵植物化感作用的影响因素
• 1.3 紫茎泽兰种群入侵扩展机理研究
• 1.3.1 紫茎泽兰生物生态学特征
• 1.3.2 紫茎泽兰入侵扩张的分子机理
• 1.3.3 紫茎泽兰与本地植物的资源竞争
• 1.3.4 紫茎泽兰化感作用研究
• 1.3.5 紫茎泽兰生物活性成分研究
• 1.4 本研究的总体思路、主要内容和技术路线
• 1.4.1 总体思路
• 1.4.2 研究内容和意义
• 1.4.3 技术路线
• 第二章 紫茎泽兰淋溶物对本地植物的化感作用研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料与仪器
• 2.1.2 紫茎泽兰水提液制备
• 2.1.3 水提液pH和渗透压的干扰检测
• 2.1.4 对受体植物的生物活性测定
• 2.1.4 数据分析
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 不同浓度水提液对受体植物幼苗生长的影响
• 2.2.2 不同渗透压和pH的水溶液对受体植物幼苗生长的影响
• 2.2.3 排除渗透压和pH影响后紫茎泽兰水提液的化感潜势
• 2.3 结论与讨论
• 第三章 紫茎泽兰淋溶主效化感物质的分离、筛选和鉴定
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料与仪器试剂
• 3.1.2 主效化感物质的分离和筛选
• 3.1.3 对受体植物的生物活性测定
• 3.1.4 数据分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 主效化感物质的分离和筛选
• 3.2.2 主效化感物质的纯化
• 3.2.3 主效化感物质的结构鉴定
• 3.2.4 泽兰二酮和羟基泽兰酮对旱稻和苜蓿幼苗生长的影响
• 3.3 结论与讨论
• 第四章 泽兰二酮和羟基泽兰酮对旱稻抗氧化酶和叶绿素含量的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 旱稻幼苗的准备
• 4.1.2 化感物质对旱稻幼苗的处理
• 4.1.3 生理生化指标测定
• 4.1.3.1 丙二醛（MDA）含量测定
• 4.1.3.2 超氧物歧化酶（SOD）活性测定
• 4.1.3.3 过氧化物酶（POD）活性测定
• 4.1.3.4 叶绿素含量
• 4.1.4 数据分析
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 化感物质处理对旱稻幼苗根部丙二醛（MDA）含量的影响
• 4.2.2 化感物质处理对旱稻幼苗根部过氧化物酶（POD）活性的影响
• 4.2.3 化感物质处理对旱稻幼苗根部超氧物歧化酶（SOD）活性的影响
• 4.2.4 化感物质处理对旱稻幼苗叶绿素含量的影响
• 4.3 结论与讨论
• 第五章 泽兰二酮和羟基泽兰酮对旱稻根部三个内源激素含量的影响
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 旱稻幼苗的准备和化感物质对幼苗的处理
• 5.1.2 三个激素含量的测定
• 5.1.2.1 基本原理
• 5.1.2.2 试剂盒来源
• 5.1.2.3 主要仪器设备
• 5.1.2.4 主要试剂准备
• 5.1.2.5 主要试验步骤
• 5.1.2.6 激素含量计算
• 5.1.3 数据分析
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 化感物质处理对旱稻幼苗脱落酸含量的影响
• 5.2.2 化感物质处理对旱稻幼苗吲哚乙酸含量的影响
• 5.2.3 化感物质处理对旱稻幼苗玉米素含量的影响
• 5.3 结论与讨论
• 第六章 泽兰二酮和羟基泽兰酮对旱稻幼苗根形态和细胞结构的影响
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 旱稻幼苗的准备
• 6.1.2 两个化感物质对旱稻幼苗的处理
• 6.1.3 石蜡切片的制作、切片和观察
• 6.1.4 扫描电镜样品的制作和观察
• 6.1.5 透射电镜样品的制作和观察
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 化感物质对旱稻幼苗生长的形态影响
• 6.2.2 化感物质对旱稻幼苗根尖细胞的影响
• 6.2.3 化感物质对旱稻幼苗根尖解剖结构的影响
• 6.2.4 化感物质对旱稻幼苗根尖细胞超微结构的影响
• 6.3 结论与讨论
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.1.1 紫茎泽兰水提液化感潜势评估
• 7.1.2 紫茎泽兰淋溶主效化感物质的分离和鉴定
• 7.1.3 泽兰二酮和羟基泽兰酮对旱稻叶绿素含量和根部抗氧化酶活性的影响
• 7.1.4 泽兰二酮和羟基泽兰酮对旱稻幼苗根部三个内源激素含量的影响
• 7.1.5 泽兰二酮和羟基泽兰酮对旱稻幼苗根的形态和结构影响
• 7.2 本研究的创新之处
• 7.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历