水稻化感作用及其根际微生物学特性的研究进展

水稻化感作用研究进展摘要：综述了近年来国际上研究水稻化感作用的新进展，主要对水稻化感现象发现、化感生物检测、化感物质分离和鉴定、化感种质资源等方面的研究进行了系统的综合论述。

关键词：水稻；化感作用；综述Advance of Research on Allelopathy in RiceAbstract:This article reviewed the recent advances in the investigation of rice allelopathy. Allelopathy of rice is a new area in rice related research and plays an important role in weed management.This paper gave a review on this hot point of rice allelopathy research，including alleopathic rice finding,allelopathic rice germplasm screening,allelochemicals searching,and allelopathic cultivar breeding.Some problems in allelopathy research and the priorities of allelopathy developing in China were discussed also.Key words:rice；allelopathy；review.化感作用(Allelopathy)是近十年来逐步受到世界各国科学家重视的一个新的研究领域，它主要是指一个活体植物(供体植物)通过地上部分茎叶挥发、茎叶淋溶、根系分泌等途径向环境中释放一些化学物质，从而影响周围植物(受体植物)的生长和发育［1］。

农业生态系统中水稻根际微生物的种类及其功能研究近年来，随着人们对生态环境的重视和对农业可持续发展的追求，研究水稻根际微生物在农业生态系统中的作用逐渐成为了热门话题。

水稻根际微生物是指与水稻根部紧密接触并生活在其中的微生物，包括细菌、真菌、古菌、放线菌等。

它们与水稻植株之间存在着复杂的相互关系，能够对提高水稻生长和产量、改善水稻品质、促进土壤健康等方面发挥重要作用。

一、水稻根际微生物的种类及其多样性水稻根际微生物的多样性极高，在水稻生长周期不同的时期和不同地理位置中，其种类和数量也会有所变化。

以细菌为例，在水稻根际中已经发现了近900种不同的细菌，涉及革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和放线菌等多个类别。

而真菌、古菌等微生物的种类也同样繁多。

水稻根际微生物种类的多样性有多种原因，其中包括土壤地理位置、气候条件、植物品种等。

同时，也与水稻在整个生长过程中所具有的高放化和活性有关，因此比其它农作物的根际微生物种类更为丰富。

二、水稻根际微生物的功能及其研究进展1. 促进植物生长和发育水稻根际微生物中存在着多种有益细菌和真菌，它们能够与水稻形成互惠互利的共生关系，在过程中产生激素、抗病物质等。

同时，有利菌也能够在根际中摄取水分及养分，帮助水稻更好地吸收养分和水分，从而促进水稻生长发育。

2. 提高水稻的抗旱能力研究发现，水稻根际微生物与植物根系合作作用，能够帮助植物更好地调节光合作用、利用养分等，从而提高其对干旱的适应能力。

3. 促进土壤健康水稻根际微生物在农业生态系统中也是一种重要的生物保健益菌。

水稻根际微生物有利菌群优越，能够抑制土壤病原菌的生长，增强土壤抗病性，提高土壤质量，从而实现可持续农业生产。

4. 提高水稻品质水稻根际微生物也有助于提高水稻的品质。

研究发现，与水稻根际微生物共生的真菌，如接合菌属（Gluconacetobacter）等，能够促进水稻、产量增加同时，还能增加水稻中淀粉的含量，达到优质、高产的效果。

不同水分条件下化感水稻根际功能微生物研究的开
题报告
标题：不同水分条件下化感水稻根际功能微生物研究
背景：化感水稻是指通过利用根际微生物与水稻植株发生共生关系
的方式，促进水稻的生长和减少有机农药使用。

根际微生物的种类和数
量受到周围环境的影响，而水分是根际微生物群落的重要因素之一。

研究对象及方法：本研究将选取3个具有代表性的水分条件（干旱、适宜、过湿）进行研究，以普通水稻为研究对象。

利用高通量测序技术
对水稻根际土壤中的微生物进行分析，分别比较不同水分条件下根际微
生物的群落结构、多样性和功能丰富度，进一步明确根际微生物及其代
谢产物对水稻干旱耐受性的影响，以及有机农药覆盖对化感水稻根际微
生物群落的影响。

预期结果：本研究将探究不同水分条件下水稻根际微生物群落的变
化趋势，并结合代谢物分析，探究根际微生物和化感水稻的作用机制。

进一步了解不同水分条件下水稻根际微生物功能的丰富度及其与水分的
关系，为优化化感水稻管理模式提供科学依据。

研究意义：本研究将为深入研究化感水稻的作用机制及其管理提供
理论支持，同时为农业生产提供可行性技术手段。

水稻化感作用研究进展生态系统中生物间存在各种各样的相互关系。

以此生代谢产物为媒介的化学关系逐步受到世界各国科学家的重视。

尤其是植物化感作用（Allelopathy）。

化感作用这一概念是由澳大利亚植物学家Hans Molisch 于1937年提出的，意指高等植物与微生物所排除的毒害。

后经众多科学家的发展和完善，逐步形成了目前比较公认的概念：植物通过种子萌发、茎叶挥发淋溶、根系分泌等途径向环境中释放其所产生的某些化学物质，从而影响周围植物生长、发育的现象。

前者称供体植物，后者称受体植物，这些物即为化感物质（孔垂华和胡飞，2001）。

但一直以来，化感作用的研究工作进展十分缓慢。

一是因为没有得到重视；二是分析仪器等设备不达标。

待现代分析仪器和电子计算机广泛应用后，研究工作才有里较大的进展。

而农业作为人类生存的基础，农业中的化感作用更是得到了广大科研工整理的关注。

先后不断有关于杂草、作物、中草药、蔬菜等方面的研究报道出现。

水稻作为人类最主要的粮食作物，水稻的化感作用研究又被放在了重中之重（Alexa N.Seal）。

这些研究对于农作物的间作、套作、轮作等工作制度的合理安排布局，农田杂草防控，作物病虫害的防治，减少连作障碍及植物群落演替有重要作用（阎飞等，2001）。

化感物质主要分为四大类：酚类、萜类、含氮化合物和其他次生物质，在海洋中还存在卤代次生物质等（当然还有其他次生物质）。

这些物质的主要合成途径有：从糖和脂肪代谢，经由乙酰辅酶A，甲羟戊酸和异戊基焦磷酸盐到类萜化合物；从糖和氨基酸代谢，经由莽草酸和乙酸聚乙酰途径到酚类化合物；从氨基酸到生物碱及含氮化合物。

这些次生物质通过影响植物的细胞膜，能量产生步骤和使用过程达到化感作用。

在影响过程中有两个基本点：任一化感物质对植物的作用都与浓度有关，高抑低促；任一化感物质都可能影响植物的许多新陈代谢过程和生长调节系统（孔垂华等，2001）。

作为化感物质的必要条件之一就是能够通过有效途径释放到环境中去。

化感⽔稻内⽣真菌的分离鉴定及⽣物学特性研究⽬录摘要 ........................................................................................................................................ I 英⽂摘要............................................................................................................................. IV ⽂献综述 . (1)1 内⽣真菌的研究概况 (1)1.1 内⽣真菌的概念 (1)1.2 内⽣真菌的⽣物多样性 (1)1.3 内⽣真菌的⽣物学功能 (2)1.3.1促进宿主植物⽣长发育 (2)1.3.2 提⾼植物对⽣物或⾮⽣物胁迫的抗性 (2)1.3.3 内⽣真菌次级代谢产物的功能 (3)1.3.4提⾼宿主植物的化感作⽤ (4)2 ⽔稻化感作⽤的研究进展 (4)2.1 化感作⽤的概念 (4)2.2 ⽔稻化感作⽤的研究内容 (4)2.3 影响化感作⽤的因素 (5)2.3.1 ⾮⽣物因素 (5)2.3.2 ⽣物因素 (5)2.4 内⽣真菌与植物化感作⽤的关系 (6)1 引⾔ (7)1.1 研究意义与理论依据 (7)1.2 本研究拟解决的问题 (7)2 材料与⽅法 (8)2.1 材料 (8)2.1.1植物样品来源 (8)2.1.2 仪器设备与试剂 (8)2.1.3 培养基 (8)2.2 实验⽅法 (9)2.2.1 ⽔稻内⽣真菌培养⽅法 (9)2.2.2 内⽣真菌的分离与纯化 (9)2.2.3 内⽣真菌的鉴定和分布 (10)2.2.4 内⽣真菌发酵液对⽔稻及稗草⽣长影响的测定 (12)2.2.5 不同浓度的初筛内⽣真菌发酵液对⽔稻及稗草⽣长影响的测定 (13)2.2.6 盆栽试验对有益内⽣真菌⽣物学特性的验证 (13)2.2.7 数据分析 (13)3 结果与分析 (14)3.1 不同表⾯消毒⽅法对内⽣真菌分离的影响 (14)3.2 化感⽔稻内⽣真菌的分离与纯化 (14)3.3 化感⽔稻内⽣真菌的鉴定与分布特点 (15)3.3.1 ⽔稻内⽣真菌的鉴定 (15)3.3.2 内⽣真菌在化感⽔稻不同⽣长时期的分布特点 (18)3.3.3 内⽣真菌在化感⽔稻不同组织部位的分布特点 (20)3.4 化感⽔稻6173内⽣真菌发酵液对⽔稻及稗草的影响 (21)3.4.1 内⽣真菌发酵液对⽔稻及稗草种⼦萌发的影响 (22)3.4.2 内⽣真菌发酵液对⽔稻及稗草⽣长的影响 (23)3.4.3 内⽣真菌发酵液对⽔稻及稗草脂肪酶活性的影响 (24)3.4.4 内⽣真菌发酵液对⽔稻及稗草抗氧化酶活性的影响 (26)3.5 不同浓度塔宾曲霉和粘红酵母发酵液对⽔稻及稗草的影响 (28)3.5.1 不同浓度塔宾曲霉和粘红酵母发酵液对⽔稻和稗草⽣长的影响 (28)3.5.2 不同浓度塔宾曲霉和粘红酵母发酵液对⽔稻和稗草苯丙氨酸解氨酶活性的影响 (30)3.5.3 不同浓度塔宾曲霉和粘红酵母发酵液对⽔稻及稗草过氧化氢酶活性的影响 (32)3.5.4 不同浓度塔宾曲霉和粘红酵母发酵液对⽔稻及稗草过氧化物酶活性的影响 (34)3.6 塔宾曲霉及粘红酵母⽣物学效应的验证 (36)4 讨论 (40)4.1 内⽣真菌的分离纯化 (40)4.2 化感⽔稻内⽣真菌的种类 (41)4.3 内⽣真菌在化感⽔稻组织中的分布 (41)4.4 化感⽔稻6173内⽣真菌发酵液对⽔稻及稗草的促⽣效应 (42)4.5 塔宾曲霉和粘红酵母对⽔稻及稗草⽣长的影响 (42)5 结论 (44)参考⽂献 (45)致谢 (51)作者简介 (52)在读期间发表的学术论⽂ (52)⽂献综述1 内⽣真菌的研究概况1.1 内⽣真菌的概念“endophyte”⼀词最早主要指代内⽣植物，随后被多数研究者借⽤来特指⽲本科植物，特别是牧草中那些属于麦⾓菌科的、不引起植物病症的或种⼦携带的⼀类内⽣真菌，以便于与严格附⽣的病原真菌区分开来。

水稻根际微生物对植物生长的影响作为人类最主要的粮食作物之一，水稻在世界各地都有广泛的种植，而水稻的生长和产量往往与根际微生物有密切关系。

根际微生物是指生长在植物根际区域的微生物群落，包括细菌、真菌、放线菌和原生质虫等。

这些微生物能够和水稻之间形成复杂的相互作用，既能促进水稻的生长，也可能阻碍水稻的发展。

本文将就水稻根际微生物与水稻生长的关系做进一步探究。

1. 根际微生物对水稻生长的促进作用1.1 有益菌的作用根际微生物中的一些细菌和可生长菌能够分解土壤中的有机物质，释放出植物生长所需的养分，如氮、磷、钾、铁等。

同时，这些微生物也能分泌激素，如生长素、赤霉素等，促进水稻的生长和发育。

例如，一些植物生长促进菌能够利用植物的根泌出物中的葡萄糖和有机酸，分解成对植物生长有利的低分子量有机物，提高水稻的生长速率和产量。

1.2 固氮菌的作用根际微生物中的一些固氮菌能够将空气中的氮气转化成植物可以利用的氮化合物，提供水稻所需氮元素的源头。

一些固氮菌还能产生细菌素，促进植物生长，异位共生固氮可以有效提高水稻的生产力，而且能减少化肥的使用，从而减少对环境的负面影响。

2. 根际微生物对水稻生长的负面影响2.1 病原微生物的作用一些病原微生物会对水稻的生长和产量造成不良影响。

例如，水稻大斑病菌、稻瘟病菌等都是根际微生物中的常见病原体，会使水稻叶片、茎秆、籽粒等部位发生病变，降低水稻的产量和品质。

2.2 竞争作用在根际微生物中，有一部分微生物与水稻之间存在着竞争关系。

例如，一些放线菌能够分泌生物学除草剂，抑制周围杂草的生长，从而减少周围杂草对水稻的竞争。

但同时，放线菌也会与水稻之间产生竞争关系，影响水稻的生长和产量。

3. 根际微生物的应用前景3.1 生物肥料的应用根据水稻的根际微生物特征，合理利用根际微生物资源，通过筛选有效菌株，研制生物肥料，投入水稻生产中，以减轻耕地环境压力，实现对其的资源高效利用，同时保证水稻高产、高效、高质。