植物经常面临一些生物和非生物胁迫。植物的不可移动性在进化中迫使植物自身能够产生化感物质，这些物质通过影响植物的生理过程和激活体内其它具有生物活性的物质来应对不同的胁迫。为了验证这些结论，本论文设计了以下实验来探索水稻体内化感物质的诱导机制：(1)紫外(UV)胁迫；(2)施加外源信号物质(MeJA和MeSA)；(3)虫害处理。 此外，本论文还探讨水稻抗性和敏感性品种在香豆素处理下的反应。这部分实验主要集中在香豆素处理下的两种水稻品种根的组织和形态学变化，氧化胁迫的诱导以及不同品种水稻根系的响应。 紫外胁迫诱导水稻根系产生和分泌化感物质 平流层的臭氧层空洞已经使南北半球的中纬度地区紫外辐射量增加。因此，植物在紫外胁迫下的生理生化反应研究已经变得刻不容缓。本论文研究了两个水稻(Oryza sativa L.)品种即高化感潜力品种BR—41和低化感潜力品种华粳籼在紫外胁迫下根系分泌物对受体植物(莴苣和稗草)根长、苗高以及种子发芽的影响。紫外胁迫下两个水稻品种的根系分泌物对受体植物的化感抑制作用均增强。紫外胁迫下，与对照相比，BR—41的根系土壤对莴苣苗高和根长的抑制率分别达到41％和47％，而华粳籼的根系土壤对莴苣苗高和根长的抑制率也分别达到21％和31％。同时在减少水稻植株密度的情况下，不管有没有受到紫外胁迫，根系土壤对莴苣的生长都有促进作用。与对照相比，受到紫外胁迫后的BR—41和华粳籼的叶片水浸提液对稗草也有抑制作用，抑制率结果如下：根长分别为39％和32％，苗高58％和57％，鲜重39％和37％，干重40％和38％，发芽率13.3％和10％。高效液相色谱(HPLC)分析结果表明，BR—41叶片中的香草酸、阿魏酸、香豆酸和咖啡酸的浓度分别达到对照的1.5、2.4、2.9和2.3倍。紫外胁迫下的BR—41叶片中的苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia—lyase，PAL)和肉桂酸-4-羟化酶(cinnamate4—hydroxylase，C4H)的活性分别比对照高39％和66％。实时定量PCR(Real-Time PCR)检测表明紫外胁迫6h时叶片OsPAL和OsCYC1的基因表达量分别为对照叶片的30和54倍。以上结果都表明紫外胁迫能够增强水稻的化感能力。根系分泌物本身作为抗菌物质和化感物质的混合体，更多的根系分泌物分泌到土壤中有利于增强植物自身的竞争优势。结果显示臭氧层空洞引起的紫外辐射的增加能够增强水稻的化感潜能。 外源茉莉酸甲酯(MeJA)和水杨酸甲酯(MeSA)诱导水稻产生化感物质 本实验主要为了验证施加外源MeJA和MeSA能够诱导水稻根系产生化感物质。施加外源MeJA和MeSA后水稻能够抑制稗草(Echinocloa cress—galli L.)和莴苣(Lactuca sativa L.)的生长。不管低化感活性水稻品种还是高化感活性水稻品种，施加信号物质后，根系土壤、叶片和根系的水浸提液的抑制效果都能显著提高。施加MeJA和MeSA后，与对照相比，BR—41的根系土壤对莴苣苗高的抑制率分别为35％和38％，对莴苣根长的抑制率分别为52％和53％；华粳籼的根系土壤对莴苣苗高的抑制率分别为25％和27％，对莴苣根长的抑制率分别为31％和36％。施加外源MeJA和MeSA后，两个品种水稻叶片和根的水浸提液对稗草发芽率和生长的抑制效果都有增强。施加外源信号物质后，稻壳酮类和酚类物质的生物合成基因都有表达。Real-Time PCR结果表明，叶片中OsCyC1的基因表达量分别在施加外源MeJA后24h和MeSA后12h达到各自对照的12倍和10倍。OsPAL是水稻酚类物质合成的关键基因，叶片中OsPAL的基因表达量分别在施加外源MeJA和MeSA后12h达到各自对照的12倍和10倍。 斜纹夜蛾(Spodoptera litura)的取食诱导Bt和非Bt水稻品种的化感抗性 近年来，转基因植物的发展日益迅速，转基因对植物自身生理的影响是化学生态学研究的研究内容之一。本部分实验验证了斜纹夜蛾的取食对转基因水稻化感活性的影响。实验主要比较了两个水稻近等基因系——Bt(Bacillus thuringiensis)水稻和非Bt水稻在受到机械损伤、斜纹夜蛾取食以及机械损伤加上斜纹夜蛾唾液的胁迫下对受体植物莴苣和稗草生长的影响。两种水稻品系的根系土壤和叶片水浸提液对莴苣和稗草的生长都有抑制作用。在机械损伤加上斜纹夜蛾唾液胁迫下，与对照相比非Bt和Bt水稻根系土壤对莴苣苗高的抑制率分别达到37％和28％，对莴苣根长的抑制率分别达到88％和73％。非Bt和Bt叶片的水浸提液在机械损伤加上斜纹夜蛾唾液胁迫下与对照相比对稗草的生长也有抑制作用，抑制率结果如下：苗高(27和37％)，根长(38和40％)，鲜重(30和32％)和干重(53和42％)。HPLC结果表明，与对照相比，在斜纹夜蛾取食和机械损伤加上斜纹夜蛾唾液胁迫下，两种水稻叶片的水提物中香草酸、阿魏酸、咖啡酸和香豆酸的水平都有显著提高。在机械损伤加上斜纹夜蛾唾液胁迫下，Bt叶片水浸提物中香草酸、阿魏酸、咖啡酸和香豆酸的含量提高的最多，分别达到对照的1.6、2.7、2.6和1.7倍。斜纹夜蛾取食以后，水稻叶片中与稻壳酮合成有关的基因(OsCYC1)和与酚类物质合成有关的基因(OsPAL)的表达量都有显著增加。非Bt水稻品系Minghui在受到斜纹夜蛾取食和机械损伤加上斜纹夜蛾唾液两种胁迫处理下，叶片中OsPAL的表达量分别达到对照的2.8和3.59倍；Bt水稻叶片中OsPAL的表达量在机械损伤加上斜纹夜蛾唾液处理后24h达到对照的3.06倍。非Bt水稻品种在受到斜纹夜蛾取食和机械损伤加上斜纹夜蛾唾液两种胁迫处理下，叶片中OsCYC1的表达量分别达到对照的1.77和8.25倍；Bt水稻叶片中OsCYC1的表达量在机械损伤加上斜纹夜蛾唾液处理后24h达到对照的5.95倍。以上结果有助于理解昆虫取食后植物体内化感物质的变化以及转基因植物的风险评估。 香豆素胁迫下两种水稻品种的不同抗性机制 植物往往通过化感物质与周围邻近植物发生相互作用关系，其中香豆素是高等植物普遍分泌的一种化感物质。在香豆素胁迫处理下，两个水稻(Oryza sativa L.)品种，敏感性(BS—2000)和抗性(BR—41)水稻根系的形态结构，生化反应以及胞质反应都不相同。不管是敏感性水稻品种还是抗性水稻品种，不同类型根的组织对香豆素的敏感程度有所不同，其中根毛最敏感，侧根次之，主根最不敏感。光电扫描结果表明两种水稻品种根和叶组织中的细胞对香豆素的反应也不相同。与BS—2000相比，BR—41根组织中的细胞含有更多的核糖体和线粒体，而叶片细胞中含有更大的淀粉粒和更多的液泡，但是液泡的体积却比较小。在香豆素胁迫下，敏感性和抗性品种水稻的抗氧化机制也不相同。在400μM香豆素处理下，BR—41水稻叶片中的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、过氧化氢酶(catalase，CAT)和过氧化物酶(peroxide dismutase，POD)的活性分别比BS—2000叶片中的高30、20和17(％)。但是，BS—2000品种中与如MDA(melanodialdehyde)和电导率(％)却显著高于BR—41品种。在200和400μM香豆素处理下，与BR—41相比，BS—2000的MDA分别提高了8％和10％，电导率增加了49％和45％。结果表明，在水稻应对香豆素胁迫过程中，水稻体内的生化反应，胞质反应以及根系形态的变化起了重要作用。