《小麥化感品種對麥田雜草的化學選擇及相應的調控機制》是依託中國農業大學，由孔垂華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：小麥化感品種對麥田雜草的化學選擇及相應的調控機制
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：孔垂華
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
前期研究發現小麥化感品種與不同雜草競爭，其化感物質羥基肟酸(benzoxazinoids)的合成釋放有本質的差異，表明小麥化感品種可以選擇性地對競爭雜草進行化學回響。本項申請擬從小麥-雜草-土壤微生物三因子生態互作的角度來探討小麥化感品種對麥田雜草的化學選擇及相應的調控機制。採用溫室盆栽和田間小區實驗相互印證的方法全面評價小麥化感品種對麥田各種雜草的化學選擇，尤其是採用不同的根系分隔處理方式確定小麥化感品種和競爭雜草在土壤微生物存在下發生的根系化學作用。在此基礎上，探明小麥化感品種與雜草種間化學識別信號和土壤微生物群落結構，並利用色譜和波譜及聯用技術分離鑑定小麥化感品種和競爭雜草根分泌的植物種間信號傳導物質和微生物群感效應擬態物質(quorum-sensing mimics)。為進一步建立以小麥化感品種為中心，輔以必要栽培管理和生態調控措施的麥田雜草控制新技術提供理論依據和必要的技術參數。
結題摘要
儘管小麥與雜草間的化感作用得到廣泛的研究，但較少從小麥-雜草-土壤微生物三因子生態互作的角度來探討小麥化感品種對麥田雜草的化學選擇及相應的調控機制。本項目通過對38種麥田雜草實驗發現，小麥化感品種對麥田雜草具有化學選擇性，但這種化學選擇與雜草的種屬、密度和播種期顯著相關。12種雜草顯著誘導小麥特徵化感物質DIMBOA，而且較高的小麥和雜草種植密度（5:4-5:8）和雜草的先期存在是誘導小麥DIMBOA合成和釋放的關鍵所在。地下分隔實驗顯示，根系競爭和土壤微生物尤其是菌根真菌對小麥的化學選擇行為起著重要的作用。進一步將共存植物種從麥田雜草擴展到106種植物全面探明小麥化感品種的化學選擇行為，結果發現超過一半的植物（68種）能夠誘導小麥化感物質的合成，顯示小麥化感品種對共存植物的化學選擇不僅是針對麥田雜草而是對共存植物的普遍化學回響，尤其是這些共存植物對小麥化感物質的誘導不是通過根系接觸和菌根而是通過根系釋放的化學信號物質實現的。通過活性導向生物測定方法從10種代表性植物根分泌物中分離鑑定到茉莉酸、水楊酸、麥芽酚、黑麥草內酯、藜蘆酸和木犀草素等6種潛在的信號傳導活性物質。這些物質均能夠激發小麥DIMBOA合成，尤其是茉莉酸、麥芽酚、黑麥草內酯和藜蘆酸在0.05 μmol/g低濃度下就能發揮誘導效應。進一步利用液相色譜-質譜全面檢測定了106種植物根分泌物中這些潛在的信號物質，發現茉莉酸、水楊酸和黑麥草內酯均普遍存在而麥芽酚、藜蘆酸和木犀草素具有植物種屬特性。這些結果清楚地顯示小麥和其他植物種間普遍存在通過地下化學識別和化感作用兩個同時發生的密不可分的過程所介導的化學生態作用機制。進一步將研究擴展到杉木與火力楠人工混交林生態系統以探討驗證這一植物種間的地下化學生態作用機制，結果發現，混種的火力楠可以改善杉木根系生長和土壤微生物群落包括菌根真菌，尤其是導致杉木減少自毒性的化感物質合成釋放。這樣，火力楠促進自毒的杉木生長也是通過地下化學生態作用而實現的。本項目研究不僅闡明了小麥化感品種和植物共存的化學選擇機制，而且發現了的植物種間地下化學生態作用的普遍性，這些結果豐富完善了植物種間化學作用的內容，具有重要的理論和實踐意義。
