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瑞香狼毒化感物质的释放规律及对根际土壤细菌群落的影响

来源：花匠小妙招时间：2024-12-24 18:18

瑞香狼毒化感物质的释放规律及对根际土壤细菌群落的影响

【摘要】：瑞香狼毒是造成北方草地退化的原因之一,研究瑞香狼毒的化感作用对于了解其生态作用以及合理开发利用其资源有着重要的作用。本文通过研究瑞香狼毒根部水溶性成分、根系分泌物、根际土壤中的化感物质、叶面挥发物以及它们与受体植物和微生物的相互作用等五个方面,开展了瑞香狼毒化感物质及其生态机制的研究。利用多种色谱和波谱学分离纯化和鉴定方法,从瑞香狼毒根部水溶性部位分离鉴定出15种化合物,分别属于为香豆素苷类、黄酮及黄酮苷类、苯丙素和木质素的苷类化合物。从瑞香狼毒根际土壤中分离鉴定出7种化合物,分别是伞形花内酯、西瑞香素、狼毒色原酮、新狼毒素B、异新狼毒素A、7-甲氧基狼毒素C和二氢瑞香素B。这七种化合物中,伞形花内酯、新狼毒素B和异新狼毒素A对受体植物具有较强的生长抑制活性,为瑞香狼毒主要的化感物质。从瑞香狼毒根分泌物中分离出伞形花内酯,并从根际土壤和茎叶腐解物中,检测到较高浓度的伞形花内酯,证实其为主要的化感物质之一。用高效液相色谱研究了海拔从164到4780米之间,从东北到青藏高原25个采样地点中瑞香狼毒根部土壤各化合物的含量,通过主成分分析,得出这七种化合物有着不同的变化模式,一类是以伞形花内酯为主要的成分,另一类由异新狼毒素A和新狼毒素B组成,它们具有较强的化感活性,且之间相关性很高,可能来自与根系的生长脱落物。利用固相微萃取和气质联用技术研究了瑞香狼毒叶面挥发性成分,从两地的叶面挥发物总共得出了43种化合物,主要成分为烃类、醇类、醛类、酮类、酯类和酸类。并从叶面醇洗收集物中分离到一个木质素化合物。通过茎叶残体土壤腐解实验得出,腐解物也是瑞香狼毒化感物质的释放途径之一,这些化合物在土壤中的降解与微生物关系密切。利用16S rRNA基因克隆文库技术,对青藏高原北部5个地区根际土壤细菌群落的组成和丰度进行了研究。采用Pearson相关分析、主成分分析(Principle component analysis,PCA)和冗余分析(Redundancy analysis,RDA)确定根际土壤细菌群落与化感物质、土壤酶活性和环境因子之间的关系。结果表明:在根际土壤样品中,放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)的数量占优势地位,不同海拔间瑞香狼毒根际细菌群落结构有一定的相似性。Actinobacteria与新狼毒素B (neochamaejasmin B)、异新狼毒素A(mesoneochamaejasmin A)之间呈现正相关,而与狼毒色原酮(chamaechromone)、7-甲氧基新狼毒素A(7-methoxylneochaejasmin A)之间呈现负相关。PCA和RDA分析表明:化感物质neochamaejasmin B和mesoneochamaejasmin对链霉菌目(Streptomycetales)的群落结构影响较大,而Frankiales的群落结构主要受到chamaechromone和7-methoxylneochaejasmin A的影响。此外,土壤酶活性和环境因子与瑞香狼毒根际土壤细菌群落之间也存在一定的相关性。综上所述,化感物质、土壤酶活性和环境因子在一定程度上影响根际土壤细菌群落的组成和多样性,此结论有助于深入研究瑞香狼毒的化感作用机理,并揭示瑞香狼毒种群在天然草地的竞争优势和广泛生态适应性。

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