植物化感作用机理的研究进展

对国内外近年有关植物化感作用机理方面的研究进行了介绍、归纳和总结，提出了今后的研究方向。     

薄荷化感物质的作用及其初步分离

以小麦(Triticum aestivum)、青菜(Brassica chinensis)和萝卜(Raphanus sativus)3种作物为受体，对薄荷(Mentha Haplocalyx)化感物质的作用进行了研究．结果表明：薄荷根分泌物显著促进小麦幼苗和幼根的生长，显著抑制青菜幼苗和幼根生长，显著促进萝卜幼苗而抑制其幼根生长．薄荷地上部分水浸液显著抑制青菜、萝卜的种子萌发和幼苗、幼根的生长；萝卜比青菜更敏感，幼根比幼苗更敏感；随着化感物质浓度的降低，抑制作用逐渐减弱、消失，甚至转变为促进作用．水浸液经氯仿、石油醚萃取后，剩余水相浓度变小、水势升高，但其抑制作用反而更加强烈．这说明，这种极其强烈的抑制作用不是低水势而是化感物质造成的；而且，剩余水相的抑制作用被同样具有抑制作用的石油醚相和氯仿相组分所削弱。即化感组分之间存在拮抗作用．剩余水相经大孔树脂进一步分离得到的3个组分都极显著地促进青菜幼苗的生长．这表明，水相强烈的抑制作用是由起极显著促进作用的3个组分的混合物产生的，且排除了水势降低的影响．但组分2显著抑制青菜、萝卜种子的萌发和幼根的生长．图2表4参26     

陆生植物化感作用的抑藻研究进展

有效控制水华,治理富营养化水体是目前环境领域的研究热点和前沿。所谓化感物质,就是由植物、细菌、病毒和真菌所产生的二次代谢产物。利用水生植物的化感作用或化感物质抑制水体中藻类的爆发被认为是一种高效、低毒、环境亲合性好的方法而备受关注。然而,对于陆生植物应用于抑制藻类生长的研究却较少。文章在对化感作用的概念的演化、各种生物对藻类化感抑制作用、化感物质抑藻机理等方面进行了较系统的论述,总结了近年来国内外学者对于陆生植物化感作用抑藻的研究进展。文章认为相对于水生植物在抑藻方面的局限性,陆生植物的优势体现在对水生生态系统影响明显（化感作用明显）、所含抑藻化感物质种类丰富、不易受水生生态环境影响等方面,并对今后陆生植物抑藻技术的研究方向进行了展望,陆生植物中尤其是菊科植物化感抑藻应用前景广阔。最后指出,陆生植物的化感抑藻作用研究还存在进一步探索和改进化感物质的提取和鉴定方法、抑藻作用机理的研究、应用实际水体时的生态安全性等方面的问题。     

陆生植物化感作用的抑藻研究进展

有效控制水华,治理富营养化水体是目前环境领域的研究热点和前沿。所谓化感物质,就是由植物、细菌、病毒和真菌所产生的二次代谢产物。利用水生植物的化感作用或化感物质抑制水体中藻类的爆发被认为是一种高效、低毒、环境亲合性好的方法而备受关注。然而,对于陆生植物应用于抑制藻类生长的研究却较少。文章在对化感作用的概念的演化、各种生物对藻类化感抑制作用、化感物质抑藻机理等方面进行了较系统的论述,总结了近年来国内外学者对于陆生植物化感作用抑藻的研究进展。文章认为相对于水生植物在抑藻方面的局限性,陆生植物的优势体现在对水生生态系统影响明显(化感作用明显)、所含抑藻化感物质种类丰富、不易受水生生态环境影响等方面,并对今后陆生植物抑藻技术的研究方向进行了展望,陆生植物中尤其是菊科植物化感抑藻应用前景广阔。最后指出,陆生植物的化感抑藻作用研究还存在进一步探索和改进化感物质的提取和鉴定方法、抑藻作用机理的研究、应用实际水体时的生态安全性等方面的问题。     

微生物对三种入侵杂草化感作用的影响

微生物是化感作用生测实验中普遍存在的影响因素.研究用飞机草(Chromolaena odoratum L.)、假臭草(Eupatorium catarium Veldkamp)、蟛蜞菊(Wedelia chinensis Merr.)的直接水浸提样(含有微生物)与水浸提样的除菌液对小白菜、萝卜进行了生测实验,对比研究了微生物对3种入侵杂草化感作用的影响.结果表明,有微生物存在的水浸提液化感作用强度明显强于除菌液,并且3种入侵杂草的含微生物水浸提液化感作用之间有明显差异,以假臭草的化感作用最强、飞机草次之、蟛蜞菊最弱.而3种杂草的除菌液间差异不是很明显.因此推测,这几种入侵杂草的强化感作用与微生物有很大关系,很有可能是一些微生物助长了其中一些杂草的入侵潜力.     

杂草对不同水稻品种化感作用的诱导效应

以高脚子粳稻、DV86、HG1和扬稻6号4个水稻品种和稗草、异型莎草、鸭舌草为材料，研究了不同水稻品种单栽或与杂草共栽时，水稻叶片水浸提液对稻田主要杂草稗草的化感作用。结果表明：在正常单栽条件下，高脚子粳稻抗稗草的化感潜力显著大于：HG1和DV86，三者的化感潜力均显著大于非化感品种扬稻6号。不同水稻品种与杂草共栽时，其化感作用均由不同程度的变化，HG1在与稗草共栽时，对稗草幼苗的生长抑制作用显著大于高脚子粳稻；DV86在与鸭舌草共栽时，对稗草幼苗的生长抑制最强。研究表明不同杂草对不同水稻品种的杂草化感作用的诱导效应存在显著差异。     

化感物质对土壤硝化反应影响的研究

研究了4种化感物质对土壤硝化反应的影响。试验结果表明,化感物质能减少NH4＋向NO3－氧化,且高浓度比低浓度效果显著。4种化感物质的硝化抑制顺序为：阿魏酸＞对叔丁基苯甲酸＞对羟基苯甲酸＞苯甲酸。不同的温度和肥料可影响化感物质的硝化抑制作用。     

植物化感作用抑制藻类生长的研究进展

有效控制水华,治理富营养化水体是目前环境领域的研究热点和前沿。植物化感作用抑藻作为一种新型的生物抑藻技术已备受关注。多种生活类型的水生植物对藻类均有化感抑制作用,现已从一些水生植物中分离得到具有抑藻活性的化感物质,并对其抑藻特性和机理开展了一定研究。文章对化感作用的概念、水生植物对藻类的化感抑制作用、水生植物中化感物质的分离鉴定及其抑藻特性以及化感作用抑藻机理等进行了较系统的论述。还对今后植物化感作用抑藻技术的研究方向进行了展望,提出应多学科结合,对化感物质对不同藻类的影响及其选择性抑制机理做更深入的研究。     

铜离子对2种沉水植物种植水抑藻效应的影响

为了阐明铜离子对沉水植物化感抑藻作用的影响,利用2种常见且具有明显化感抑藻效应的沉水植物：马来眼子菜和苦草种植水进行了研究,分析了协同加入铜离子的情况下,种植水对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）脆杆藻（Fragilariasp．）和沙角衣藻（Chlamydomonas sajao）等单细胞蓝绿藻生长的抑制效应。铜离子投入量参考污水综合排放标准,综合考虑水生动物和藻类的耐铜毒性范围,在较低的范围内设置4个水平：100、150、200、250μg铜离子每升藻类培养液。研究结果表明,与不同水平铜离子混合后,种植水的抑藻效应出现4种情况,（1）被消除,100μg·L-1铜离子加入后,马来眼子菜种植水对脆杆藻、苦草种植水对铜绿微囊藻的抑制作用被消除。（2）被削弱,马来眼子菜种植水在加入100μg·L-1和150嵋·一铜离子2种情况下,对铜绿微囊藻抑制作用被削弱,加入200μg·L-1铜离子后,对脆杆藻抑制作用被削弱;苦草种植水在加入150μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻的抑制被削弱。（3）无变化,马来眼子菜种植水,分别加入200μg·L-1和250μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻抑制效应不受影响,分别加入150μg·L-1和250μg·L-1铜离子,对脆杆藻抑制效应不受影响;苦草种植水,加入150μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻抑制效应不受影响,加入100μg·L-1和150μg·L-1铜离子后,对沙角抑藻的抑制效应不受影响。（4）被强化,苦草种植水,分别加入200μg·L-1和250μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻、沙角抑藻的抑制效应均被强化。沉水植物化感抑藻物质主要是小分子的有机物,包括各种有机酸,而铜离子极易和水中的有机物发生络合反应．可能是铜离子与种植水中某些抑藻化感物质发生络合反应导致其抑藻效应受到影响．具体机制有待进一步研究。     

豆科牧草对4种农田常见杂草和水稻化感作用的研究

采用室内生测试验评价了白三叶、紫花苜蓿和毛苕子等3种豆科牧草新鲜茎叶的水浸提液对狗牙根、稗草、马唐和牛筋草等4种农田常见杂草种子萌发和幼苗生长的化感作用。利用盆栽试验研究3种豆科牧草的茎叶按不同比例与土混匀后对水稻秧苗生长的影响。结果表明：供体豆科牧草茎叶的水浸提液对狗牙根、稗草、马唐和牛筋草等的萌发率和幼苗生长均有不同程度的抑制作用,且随着水浸提液质量浓度的增加其抑制作用增强。浸提液质量浓度为0.1 g.mL-1时,毛苕子对稗草种子萌发的抑制作用强于其它3种,抑制率达50.8%;毛苕子对牛筋草幼苗根的抑制作用最强,抑制率达59.9%;白三叶对稗草幼苗茎的抑制率达54.3%。同时将豆科牧草的m（新鲜茎叶）-m（土）为1%和2%时,对水稻的苗高和地上部分的生物量有促进作用,3%时则抑制了水稻的生长。研究表明：施用适量的豆科牧草可以促进水稻生长,同时可有效控制稻田杂草。     

外来入侵植物化感作用与土壤相互关系研究进展

文章以全球普遍关注的外来植物入侵为背景,综述了外来入侵植物化感物质与土壤化学性质(土壤pH,土壤有机碳和有机质,土壤中的化学元素等)、土壤生物群落(土壤微生物、土壤动物)的关系。并探讨了未来研究需要加强的几个方面,包括将化感作用与野外实际情况相结合研究,更真实的反映田间状况;进一步探讨微生物在化感物质生物变化过程中的作用及其机理;化感物质作为信号物质如何影响微生物代谢,从而影响地上植物;深入研究化感作用与土壤之间的相互关系,为入侵植物生物防治的安全性提供理论指导等方面。     

Allelochemicals of the invasive neophyte Polygonum cuspidatum Sieb. & Zucc. (Polygonaceae)

Polygonum cuspidatum Sieb. and Zucc., a traditional Chinese medicine is now a wide-spread invasive neophyte in Europe and America. The novel weapon hypothesis states that some invasive weed species owe part of their success as invaders to allelopathy mediated by some allelochemicals. Previous HPLC/UV/ESI-MS analysis showed that the constituents of the roots of P. cuspidatum from China were obviously different from the species collected in Switzerland (present as an invasive neophyte) with respect to piceatannol glucoside, resveratroloside and some proanthocyanidin. This work isolated these special constituents from the invasive plant and studied their allelopathy effect, as well as the related structures by the seedling and growing model of Lepidium sativum (garden cress, Brassicaceae). The results revealed that stilbenes as piceatannol glucoside, resveratroloside and proanthocyanidins as catechin, epicatechin from this plant were comparatively stronger allelochemicals than the reported allelochemical (−)-catechin, which may partly explain the invasive behavior of this plant in Europe.     

化感物质的抑藻作用研究、应用及生态安全性评价

水体富营养化日益严重,水华频繁爆发,如何有效控制水华,治理富营养化水体是目前水环境领域的研究热点和前沿。目前湖泊藻类控制技术主要有：物理方法、化学法、生物法,但是这些方法都有其固有的缺点。利用植物化感作用抑制有害藻类生长具有廉价、生态安全等优点近年来备受关注。化感作用就是生物体产生的生物活性物质即化感物质在生物体之间传递信息并导致生物体相互作用。归纳了国内外不同生活型水生植物化感作用研究的主要成果（包括已报道的抑藻水生植物种类、已从水生植物体内和种植水中分离鉴定得到的化感物质）,以及化感物质的联合作用研究,讨论了化感物质的生态安全性。通过化感作用能有效控制引起水体富营养化的各种藻类生长,优化水生生物的组成结构。例如,水体中投放大麦秆可以增加无脊椎动物以及鱼类的数量,从而达到改善水生生态系统的目的。展望了植物化感作用用于水环境治理的发展前景。以期为利用植物化感作用控制水华的发生提供理论基础。     

植物体中萜类物质化感作用的研究进展

萜类物质主要以挥发油的形式广泛存在于高等植物中,尤以菊科植物含量丰富。萜类是天然物质中种类最多的一类,按结构可分为单萜、双萜、倍半萜、三萜及多萜等,是第二大类化感物质,尤其是单萜和倍半萜化感活性很强。萜类化感物质合成后大多通过植物体挥发或根系分泌等途径进入土壤,从而影响自身及邻近植物的生长。植物体中萜类物质化感作用已成为近年来国内外研究的热点。文章从萜类物质在植物中的分布、积累特点、释放途径及影响因素等方面进行了系统论述,分析了萜类对植物化感作用的机理及特点,总结了近年来该领域所取得的研究成果。文章认为萜类物质具有独特的化感活性,往往在较低的浓度即能表现出很强的抑制作用,影响其释放的内外因素较多,而且因其种类繁多化感作用机制也较复杂。最后指出了萜类物质化感作用研究中存在的关键问题,并对今后的研究方向进行了展望,希望研究者能进一步创新萜类化感物质的收集方法,关注土壤及空气等媒介对萜类物质化感活性的影响,采用多学科交叉的手段深入探索萜类物质的化感机理。     

Allelotoxicity of Parthenium leaf extracts on cytomorphological behaviour of sunflower (Helianthus annuus)

In recent decades allelopathy has gained much attention in the sustainable agricultural systems. It is necessary to trace out the mechanism of action of allelochemicals of plants on other plants. Allelochemicals of different plants interact differently with each other. In the present context an attempt has been made to study the influence of allelochemicals released by Parthenium on the growth, morphology and cytology of Helianthus annuus, both being strong allelopathic plants. The lower concentration of decomposed Parthenium leaves showed enhancing effect while higher doses depicted suppressive effect on growth and morphology of Helianthus annuus. However, cytological studies of pollen mother cells (PMCs) revealed increase in abnormality percentage with increasing concentration of allelochemicals. This study suggests better understanding of allelochemicals interaction and their incorporation into the betterment of crop.     

Algal-bloom control by allelopathy of aquatic macrophytes — A review

Algal-bloom control is an important issue for water environment protection as it induces several negative impacts on the lives of aquatic organisms, aquaculture, landscaping, and human health. The development of an environment-friendly, cost-effective, and convenient alternative for controlling algal bloom has gained much concern. Using the allelopathy of aquatic macrophytes as a novel and safe method for algal-bloom control is a promising alternative. This paper reviews the development and potential application about allelopathy of aquatic plants on algae, including the allelopathic research history, the potential research problems, the research methodology, and the reported aquatic macrophytes and their inhibitory allelochemicals. Potential modes of inhibition action of allelochemicals on algae, possible ways for application, and future development directions of research on algal-bloom control by aquatic macrophytes were also presented.     

华南地区几种常见植物对薇甘菊的化感作用研究

用供体植物地上部分的水提液或乙醇提取液配制成一定质量浓度的营养液,培养已生根的薇甘菊(Mikania micrantha)枝条,1个月后测其生长情况。结果表明,幌伞枫(Heteropanax fragrans)和三叶鬼针草(Bidens pilosa)水提液培养的薇甘菊无一成活;芒萁(Dicranopteris pedata)水提液对薇甘菊也表现出很强的化感作用,其抑制综合效应(SE)为72.47%。少花龙葵(Solanum nigrum)乙醇提取液培养的薇甘菊无一成活,三叶鬼针草和芒萁的乙醇提取液对薇甘菊也表现出很强的化感作用,其SE值分别达到50.50%和17.11%。可见三叶鬼针草和芒萁有望开发用来对薇甘菊进行长期生物防治。供体植物提取液对薇甘菊插条成活率和根系活力的影响高于对其生物量的影响,表明供体植物的化感物质可能是通过抑制薇甘菊根系活力来抑制其生长和繁殖的。     

Potential allelopathic effect of Pinus halepensis in the secondary succession: an experimental approach

Summary. Recent economic and social changes in north Mediterranean regions have led to an important rural depopulation. Consequently, meadows developed on abandoned agricultural lands (characterized by high species richness) undergo reforestation. These former fields are mainly colonized by Pinus halepensis Miller, which is known to synthetize a wide range of secondary metabolites, among these, some could influence plant succession through allelopathy. The allelopathic potential of P. halepensis, was tested against two target species (Lactuca sativa L. and Linum strictum L.) with aqueous extracts obtained from different organs (root and needle) taking into account the individual age (±10, ±30 and > 60 years old). Root and needle extracts affected differently germination and growth of the two target species, the responses varying with concentration of extracts, age and organs tested. The strongest inhibitory effect was observed on the germination and growth of L. strictum, exposed to needle extracts of young P. halepensis (±10 years old), and root extracts of older P. halepensis (> 30 years old). These extracts contained several phenolic acids (e.g. 4-hydroxybenzoic acid and p-coumaric acid), which are known as allelochemicals and their concentrations vary with age and organ tested. Hence, P. halepensis could influence secondary succession through the release of potential allelochemicals in the environment by leaf leachates or root exudates.     

加拿大蓬挥发油经不同载体对蚕豆根尖的细胞毒性

采用悬空气法和土培法,研究了加拿大蓬（Erigeron canadensis L.）挥发油对蚕豆（Vacia faba L.）根尖细胞经不同载体的细胞毒性。结果表明：加拿大蓬挥发油对蚕豆根尖细胞的有丝分裂没有显著的影响,但显著抑制了幼根的生长,使根尖细胞产生了多种类型的染色体畸变,导致微核率升高。综合分析表明,加拿大蓬挥发油经土壤载体的化感作用大于经空气载体的化感作用,推测可能是土壤对挥发油的滞留作用增大了化感效应。