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西瓜自毒作用及其机制的研究

【摘要】:本文研究了西瓜残体(根、茎、叶)和西瓜根系分泌物的自毒作用。运用高效液相色谱分析了西瓜根、茎、叶腐解过程中和西瓜根系分泌物中苯丙烯酸、香豆酸、阿魏酸和香草酸的动态变化规律;通过发芽试验和水培法探讨了苯丙烯酸、香豆酸、阿魏酸和香草酸对西瓜种子萌发、西瓜幼苗体内保护酶活性、渗透调节及膜脂过氧化等的影响;通过电镜研究了西瓜幼苗根系在西瓜叶浸提液、根系分泌物和苯丙烯酸、香豆酸作用下的细胞超微结构的变化,探讨了西瓜自毒作用的机理;在此基础上,选用几种有机肥料进行了缓解西瓜自毒作用的研究。研究结果如下: 西瓜植株残体(根、茎、叶)的水浸提液能显著抑制西瓜种子发芽和幼苗生长,降低根系活力,抑制西瓜幼苗体内SOD酶活性,提高了PPO、POD酶活性。当浸提液浓度大于10g/L时,对种子萌发有明显的抑制作用,并随着浓度升高,抑制作用增强。水培过程中,浸提液浓度大于20g/L时,幼苗根部酶活性受抑显著。不同部位相比,西瓜叶浸提液的抑制作用最明显,茎、根次之。 西瓜根系分泌物能显著抑制西瓜幼苗体内保护酶活性,提高MDA含量。西瓜幼苗根系活力下降,养分外渗增加,膜脂过氧化水平提高,叶绿素含量和SOD活性下降,其株高、根长、叶片数、根鲜重、地上部鲜重等生物量指标降低。西瓜幼苗生长受抑,趋向死亡。 经HPLC分析,西瓜根系分泌物中含有苯丙烯酸、香豆酸、香草酸、阿魏酸等酚酸化合物,从第1周到第3周内,香豆酸、香草酸、阿魏酸和苯丙烯酸四种酚酸的绝对含量随时间延长依次增加,各种酚酸量以第3周内为最高。西瓜根、茎、叶在腐解过程中均产生香豆酸、香草酸、阿魏酸等酚酸化合物,茎和叶还产生苯丙烯酸。总酚酸含量为叶>茎>根。根、茎在腐解30天时酚酸量达到高峰,叶在腐解20-30天时酚酸量为最高;到40-50天时酚酸量很少,基本稳定。 利用从西瓜残体腐解产物和根系分泌物中检测到的香豆酸、苯丙烯酸、阿巍酸、香草酸作为外源酚酸进行种子发芽和幼苗生长试验,100mg/L的酚酸物质对种子萌发、胚根和胚轴的生长起抑制作用,其抑制作用随着酚酸浓度的增加而增强,当浓度大于200mg/L时抑制作用更加明显。四种酚酸均能降低幼苗根系活力、SOD酶活性,提高POD、PPO酶活性,以苯丙烯酸的抑制作用最为明显,香草酸最小,其它酚酸介于两者之间。 西瓜自毒作用极其机制的研究 将西瓜叶水浸提液、苯丙烯酸、香豆酸和根系分泌物处理的西瓜幼苗根系进行电 镜观察,在西瓜叶浸提液和根系分泌物处理早期,幼苗根尖分生区细胞内的淀粉颗粒 出现不同程度的空泡化现象,并逐渐解体、消失。随着处理时间延长,液泡中出现笋 状结构,亦趋向解体;核仁、核膜逐步消失。在苯丙烯酸和香豆酸处理后期,细胞壁 较完整,但细胞内残留有细胞器解体后的碎片,核仁、核膜、液泡已基本消失、解体, 整个细胞趋向死亡。 施用有机肥改善了西瓜根际土壤微生态环境,增加了土壤细菌和放线菌的数量, 减少了病原真菌,增强植株抗病性,促进了西瓜的根系生长,减轻了西瓜的自毒作用, 缓解了西瓜连作障碍。

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