间作是我国传统农业的组成部分,具有增大光合面积,提高土地利用率及避免根系在同一层次的养分竞争等间作优势。此外,间作种植还可以抑制植物的病虫害。西瓜枯萎病是西瓜生产中易发的病害,而且危害严重。前期的盆栽试验表明,旱作水稻/西瓜间作能够抑制西瓜枯萎病的发生。对其作用机制进一步的研究,证实了水稻根分泌物能够抑制西瓜枯萎病病原菌尖孢镰刀菌的生长和繁殖,这是水稻根分泌物从改善西瓜生长环境方面抑制西瓜枯萎病发生的机制,但是,水稻根分泌物能否到达西瓜根际、到达根际后能否提高西瓜自身的抗病能力,需要我们做进一步的研究。香豆酸是水稻根系分泌的酚酸,能显著抑制西瓜专化型尖孢镰刀菌的生长和繁殖。阿魏酸是西瓜根系分泌的酚酸,它促进西瓜专化型尖孢镰刀菌的生长和繁殖。水杨酸是水稻和西瓜根系都分泌的酚酸,同时也是一种激素,对西瓜专化型尖孢镰刀菌的生长和繁殖没有显著的影响。香豆酸、阿魏酸和水杨酸很可能对西瓜植株的系统获得性抗性有不同的影响,从而影响西瓜自身的抗枯萎病的能力。本研究采用盆栽、分隔盆栽和14C标记等方法,从微生物环境到生理水平和转录水平,研究了14C的放射活性、西瓜根际病原菌数量、西瓜根际微生物区系、水稻和西瓜对磷素的吸收、西瓜植株几丁质酶基因和苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因的表达、西瓜植株几丁质酶活性和β-1,3-葡聚糖酶活性,具体采用的方法和主要结果如下：1.采用根箱和14C标记的方法,研究了水稻同化的碳在水稻和西瓜之间的传递,以及丛枝菌根真菌对旱作水稻同化的碳素向西瓜根际传递的影响。将根箱分为标记侧和采样侧,在箱子中间插入30μm尼龙网。结果表明,与旱作水稻单作相比,旱作水稻和西瓜间作时,有更多的C分配到根系并分泌到水稻根际土壤中。无论旱作水稻单作还是旱作水稻/西瓜间作,当接种丛枝菌根真菌时,水稻同化的C会有更多的量传递到邻近作物根际(单作时是水稻,间作时为西瓜),并被邻近植物吸收、转运到地上部分。2.采用中间不同分隔的大盆钵试验,研究在西瓜／旱作水稻间作系统中西瓜和旱作水稻根系之间不同的分隔方式对西瓜枯萎病的影响,并从西瓜根际病原菌及微生物区系方面探讨其作用机制。结果表明,与隔膜相比,当西瓜和旱作水稻根系之间没有分隔时,西瓜枯萎病的发病时间晚6-7天,发病程度最轻；当西瓜和旱作水稻根系之间用尼龙网隔开时,西瓜和旱作水稻的根系之间没有根系接触,而根分泌物可以自由穿过尼龙网,与隔膜的处理相比,西瓜枯萎病的发病时间推迟3-4天,发病程度也减轻,根际尖孢镰刀菌数量降低,真菌数量降低,细菌数量升高。当西瓜和旱作水稻之间用塑料膜隔开时,西瓜枯萎病的发病时间最早,发病程度最深,与不分隔的处理相比,西瓜根际的尖孢镰刀菌数量升高,真菌和细菌数量升高,放线菌数量降低。因此,在西瓜/旱作水稻间作系统对西瓜枯萎病的抑制中,旱作水稻根分泌物对西瓜枯萎病病原菌尖孢镰刀菌的抑制,和旱作水稻根分泌物改善西瓜根际微生物区系都起着重要的作用。3.采用盆栽的方法向西瓜外源施加不同浓度的香豆酸,研究在水稻分泌的酚酸作用下能否提高西瓜自身抗枯萎病的能力。结果表明,西瓜根际接种尖孢镰刀菌下调了西瓜叶片几丁质酶基因和PAL基因的表达,叶片β-1,3-葡聚糖酶活性降低了75.80%,降低了西瓜的抗病能力；在西瓜外源施加香豆酸提高了西瓜根系几丁质酶基因和叶片PAL基因的表达,提高了根系中的几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的活性,提高了根系分泌肉桂酸的量,从而提高了西瓜抗枯萎病的能力。当西瓜根际接种尖孢镰刀菌同时施加香豆酸时,随着香豆酸施加量的增加,叶片中的几丁质酶基因的表达逐渐升高,PAL基因表达量逐渐提高。当香豆酸的施加量为100μmol L-1时根系β-1,3-葡聚糖酶活性达到最高,比对照提高了53.7%。所以,香豆酸的施加提高了西瓜抗枯萎病的能力,而且在施加量在100μmol L-1时效果最好。4.采用盆栽的方法,向西瓜植株外源施加阿魏酸,以模拟西瓜根分泌物对西瓜自身生理代谢以及西瓜抗病能力的影响。结果表明,西瓜植株外源施加阿魏酸下调西瓜叶片几丁质酶基因和根系PAL基因的表达,当施加阿魏酸浓度为100μmol L-1时,对几丁质酶基因抑制最强,使西瓜叶片几丁质酶活性降低65.2%；施加30μmol L-1阿魏酸时,根系PAL基因下调最显著；单独接种尖孢镰刀菌,西瓜叶片β-1,3-葡聚糖酶活性降低75.8%,当接种尖孢镰刀菌同时施加30μmol L-1-300μmol L-1阿魏酸时,西瓜叶片β-1,3-葡聚糖酶活性比对照处理降低了32%-37%。总之,外源施加阿魏酸抑制西瓜叶片和根系几丁质酶活性,抑制西瓜叶片β-1,3-葡聚糖酶活性,从而降低西瓜植株的抗病能力,诱导西瓜枯萎病的发生。5.采用盆栽的方法,向西瓜外源施加水杨酸,研究了西瓜叶片和根中几丁质酶基因和PAL基因的表达,以及几丁质酶活性和β-1,3-葡聚糖酶的活性,探讨外源激素对西瓜植株叶片和根系中与抗性相关基因的表达及其功能蛋白几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性的影响,揭示水杨酸的施用对西瓜自身抗枯萎病能力的影响。结果表明,西瓜外源施加300μmol L-1水杨酸9天后,刺激了西瓜根系的生长；上调了西瓜叶片和根系中的PAL基因的表达,也上调了根系几丁质酶基因的表达,而对西瓜根系中的几丁质酶基因却有下调的趋势。与对照相比,施加30μmol L-1和100μmol L-1水杨酸时,西瓜叶片几丁质酶的活性分别提高了2.25倍和2.45倍,施加300μmol L-1水杨酸时,西瓜苗根系几丁质酶活性提高了52.2%。施加30μmol L-1和100μmol L-1水杨酸时,西瓜叶片中β-1,3-葡聚糖酶的活性分别提高了56.7%和50.7%,当施加浓度达到300μmol L-1时,西瓜叶片β-1,3-葡聚糖酶活性反而比对照降低了76.6%；西瓜外源施加水杨酸提高了根系分泌肉桂酸的量,当施加浓度为100μmol L-1时,其分泌量最高,与对照处理相比,提高了9.63倍。因此,外源施加100μmol L-1水杨酸在上调西瓜植株几丁质酶和PAL基因的表达,提高几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的活性,提高根系对肉桂酸的分泌等方面效果最好,以提高西瓜的抗病能力。综上所述,本文阐述了碳素在土壤中的传递,AM菌根真菌对植物碳素传递的影响,旱作水稻和西瓜根系之间的分隔对西瓜根际微生物和西瓜枯萎病的影响,水稻根分泌的香豆酸对西瓜苗抗病能力的影响,西瓜根分泌物的阿魏酸对自身抗病能力的影响以及外源激素对西瓜苗抗病能力的影响。旱作水稻和西瓜间作时,旱作水稻的根分泌物一方面直接抑制尖孢镰刀菌的生长和繁殖,改善了西瓜生长的外界环境；另一方面,通过分泌的化感物质刺激西瓜根系,改善西瓜自身的生理代谢,产生系统获得抗性,提高抗病能力。