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第1 7卷第4期
1 9 9 7年 7月
、袁， 倭
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
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笪
Vo1．17．No．4
Ju1．， l997
小麦根区的化感物质及其生物活性的研究’
sTUDY 0N THE ALLEL0CHM ICALS PR0DUCED BY BACTERIA AND
FUNGI IN RHIZ0SPHERE AND THEIR B10ACTIVITY
马瑞霞 刘秀芬 ／袁光林
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孙思恩
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100085 7 (中国科学院生态环境研究中心，北京， ) 一 ⋯ ，
根区是一个极为复杂的微生境，其中有很多化感物质．直接或间接地影响着作物的生长发育及产量。
这些化感物质 ，来源于植物体，土壤生物及植物残体的分解。植物及土壤生物的不同种类。不同生长阶段以
及在不同的生态条件下，所产生的化感物质不同．_]叫 近年来国外这方面研究相当活跃，发表的文章成指数
增长”]。我国在这方面的研究起步于 8O年代束．研究报告很少。本文着重研究小麦根区土壤中细菌和真菌
产生的化感物质及其生物活性，通过 HPLC。GC—MS分析谢定，确定小麦根区的细菌和真菌所产生的化感
物质的种类，通过生物活性检验。明确化感物质对作物生长的影响。为研究根 区作物与微生物之间的化感
作用及影响作物生长的生l物化学机制提供依据。
1 材料与方法
在中国农业太学小麦品种为‘北京 437’的实验地中，随机取小麦 l0摄，将根上所附着的土．放入消过
毒的三角瓶内，磨碎，混音均匀备用。采用牛肉汁、蛋白胨普通细菌培养液及 PDA真菌培养液。向250ml培
养艟中放入 20 rag小麦根际土作为菌源，在28~3oC下恒温培养。分别培养土壤细菌和真菌。
培养 3d，l周、2周、4周后。分别取样 ，分别在pH2和pHI2条件下 用二氯甲烷提取。分别得到真菌、细
菌酸性提取浓(以下简称 Fa、Ba、CKa)．和碱性提取液(以下简称 Fb、Bb CKb)，提取液经旋转蒸发器浓缩
至 lml，从中取出 0．5ml备做色质谱(GC-MS)测定．另外 0．5mI蒸干后，加入 l0m【水，用于生物活性、高
压液相色谱(HPLC)测定。
分别用上述各提取液．进行小麦．玉米种子萌发实验。用直径为 9 cm的培养皿，每皿摆 l0粒小麦种
子 ，用 13 cm的培养皿，摆入20粒玉米种子。每皿底铺一层滤纸用于保湿．每处理均重复 3皿．9 cm的皿内
放 3ml上述提取液，I3 cm皿内放 5ml上述提取液。培养皿在 25℃恒温上 ，培养 48 h后．取出分别测量小
麦、玉米的根长和芽长。
高压液相色谱及色质谱的测定条件，同文献[12]．
2 实验结果与分析
2．1 小麦根区土壤细菌，真菌所产生的化感物质．对小麦玉米根长的影响
培养 3 d的提取液 ，Ba和 Fa对小麦和玉米根长有明显的抑制作用．对小麦的抑制更为显著(P<
0．0【)。Fb对小麦根长有促进作H】(P
收稿时间：1995 02—10，修改椿收到时间 1997—01—16
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有显著的刺激作用，Fa、Ba的差异显著性 P<0．01。培养 2周的样品提取液，Ba对小麦，玉米根生长抑翩作
用明显+P
衰 1 根区土壤微物对小麦、玉米根长、芽长的群响
Table 1 [nrluences of mlcroogmnl~ms in wheat rhizosphers to root and shoot lenglh Of wheat and mRIze
2-2 GC-MS测定结 果
GC-MS的分析出的化台物+主要有有机酸(如苯丙酸、二甲基丙二酸、四甲基乙酸、四甲基戊酸等)，酚
类(如四一甲酚等)，醛类 (如二甲基踪戊醛等)，醇类(如 1．2乙基一3一呱啶醇、1．3-丁二醇等)，胺类(如 2．7-二
甲基-1．7辛二烯一3胺、丁酰胺等)+酮类(如 5庚基二(3H)呋喃酮、四．6一丙基一2H一吡哺 2．酮等)
Fa和 Ba中含有许多酸性化台物t并且有些是类似的化台物，所以两者的生物检测结果也比较近似．
对小麦根的生长都具有明显的抑翩作用。而 Bb中的化台物与它们不同，没有酸类化台物，因而xCd,麦的抑
制作用不明显。起抑制作用是由于样品中的酸类 ，醛类．醇类．酮类物质所致
2．3 GC—MS鉴定出的某些化台物的生物活性检验
由 GC—MS鉴定出的化台物中，因标样所限，只选择苯_内酸、4-甲酚、1． r二醇几种化台物+再进行
物活性检验，进一步明确根区微生物产生的化感作用，结果列入表 2。
衰 2 质谱鉴定出的化学物质生物检验结果
Table 2 Bi~mssay Of allelochmicals idemified by GC MS
+ 抑制率在 15 下 Lowthen15％ of Lnlubifoa，++ 抑带j率在 15％～3O 15 ～3O 0finhlbitlon、+4-+
抻制率在 3O ～40 30 ～40“in[nnhlbition，++++抑制率在 40％ 上 More then 4O 。{inhibidon
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4期 马瑞霞等 、麦根区的化感物质及其生物活性的研究 451
3 讨论
3．1 不同培养时间所产生的化感物质及生物活性的差别
不同培养时间所产生的化感物质的数量以及种类有明显差别 培养两周的细菌及真菌产生的化感物
质较多，生物活性检验结果也反应 出抑制作用最强．这与Kimber“叫 和张玉铭：”3等人的研兜结果一致。他
们研究小麦秸秆在堆放过程中．发现对作物所产生的毒害作用，在 2～10 d内最强。毒性物质是由于傲生物
本身分泌及其分解秸秆的结果。掌握这一规律后，可以更合理地科学地安排作物的种植期，以避免减少化
憋的有害作用
3．2 不同pH条件下提取液的化感作用
在细菌和真菌的酸性提取物中t主要是低碳脂肪族与芳香族有机酸，酚酸，芳香酸等，这类化台物对种
子萌发起抑制作用。在碱性提取物中，主要是胺类及氮杂环化台物，大部分表现对小麦、玉米种子萌发起促
进作用 。在生态农业中t充分利用能产生促进作用及起抑制作用的化感物质的微生物 ，制成生物生长调节
剂或抑制剂，作为新一代生物农用化学品，前景广阔。
3．2 对不同作物的影响
相同时间的细菌，真菌酸性提取液，对小麦和玉米种子萌发的抑制效果不同。如第 3天的细菌(A)和真
菌 (A)对小麦根生长的抑制作用明显强于玉米 。对小麦根抑制强度又高于对芽的强度，这一结果与Kimber
在研究小麦秸秆腐烂产生毒性物质结果一致，小麦根部比顶部对毒性物质更敏感 而对玉米的根和芽影响
差删不大，有时对玉米芽的影响反而强于对根的影响。根区赣生物分泌的化感物质多种多样．不同作物及
川一作物中的不同品种．其反应不蚓。S．V．Hickslu3等人研究棉花时，发现抗病品种 ，耐病品种．感病品种
对l 一种化感物质的反应大不相同。由此得到启发，化感物质可用于抗病品种的鉴定及在作物育种中得“
应 H】。
参 考 文 献
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