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稻田杂草防治是保证水稻丰产的重要环节。利用水稻自身的化感作用进行有效的抑草是一项有利于保护环境,实现农业可持续发展的方式。但是目前广泛种植的水稻中较少具有抗草的特性。从野生稻中寻找能产生化感物质的基因,导入到丰产性好、综合性状优良的水稻品种中,选育出在田间条件下能自动释放化感物质抑制杂草生长的作物良种,是育种研究人员多年以来的目标。其中,筛选具有化感作用的野生稻材料是这项工作的基础。本文从10个核心类型的高州普通野生稻中筛选出化感作用潜力较强和较弱的两种野生稻进行化感作用的研究。已有报道表明外源信号物质能诱导植物增强抗病虫害的能力,同时也能诱导增强水稻中化感作用的抗草活性。本文也开展了外源信号物质水杨酸甲酯对野生稻化感作用的诱导作用及其生理生化机制的研究。
本研究结果表明,挺立野生稻的挥发物在密闭条件下对稗草幼苗根长的抑制率达到34.3%,而挺立野生稻挥发物的乙醚萃取物能显著抑制稗草苗高的生长,但是挥发物的水溶液对稗草幼苗没有抑制作用,说明了挥发物主要是通过空气挥发起作用的。挺立野生稻的残体分解产物对稗草幼苗存在一定的抑制作用,且其抑制作用存在明显时效性,总的趋势是开始抑制作用不显著甚至有促进作用,随后显著抑制稗草的生长,最后抑制作用减弱进而表现为促进作用。
野生稻茎叶水提物的HPLC分析中检测出保留时间与3,4-二羟基苯甲酸、咖啡酸、香豆酸、阿魏酸等的保留时间相一致的几种物质,未知化合物(化合物1,化合物2)的含量较多,且各个处理中出现较大的峰值。各种酚酸类物质与稗草幼苗的生长指标都不呈显著的相关关系,说明单一的酚酸类物质不是抑制稗草幼苗生长的主要物质。野生稻中水溶性总酚酸含量与稗草幼苗的根长不呈显著的相关关系,而与稗草幼苗的苗高、干重成低度的正相关,也说明了总酚酸在抑制稗草幼苗生长中不是起重要的作用。野生稻活体组织中总酚含量与稗草幼苗生长指标的相关分析显示,不能根据组织中总酚含量的多少来确定其化感作用潜力。
挺立野生稻残体分解产物中能检测出保留时间与3,4-二羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸相一致两种酚酸。其中保留时间与3,4-二羟基苯甲酸一致的化合物的含量与稗草幼苗的根长成低度的负相关,而与稗草的苗高相关关系不明显,说明了其对稗草幼苗的生长有一定的作用;保留时间与对羟基苯甲酸一致的化合物的含量与稗草幼苗的生长指标都不呈显著的相关关系,说明其对稗草幼苗生长影响不大。
挺立野生稻在受MeSA处理后,茎水提物在处理6h、12h和48h后都具有显著抑制稗草根的作用,说明了MeSA能诱导挺立野生稻增强化感作用,而且具有明显的时效性。匍匐野生稻受MeSA处理后茎叶的水提物对稗草的影响不显著。
野生稻茎中的PAL酶活性比其叶片中的活性高。受MeSA处理,两种野生稻叶片中的PAL酶活性在48h检测时显著高于对照,茎中的则在0~36h显著高于对照,48h差异不显著。受MeSA处理后,只有挺立野生稻叶片的CA4H酶活性在36h检测时显著高于对照,其余的时间段检测到处理和对照的酶活性都没有显著性的差异。说明了MeSA能诱导增强野生稻中PAL酶活性,茎中的PAL酶活性变化比叶片中的更早出现,变化幅度更大;但是对CA4H酶活性的诱导作用不显著。野生稻经MeSA处理以后其茎叶中的PAL酶活性和CA4H酶活性与其水提物相对应的化感作用之间不呈显著的相关关系。说明了在野生稻中,PAL酶活性的变化不能导致化感作用的变化;同样地CA4H酶活性的变化与化感作用的关系也不大。