水稻化感作用及其根际微生物学特性的研究进展_PPT幻灯片
化感水稻抑草作用的根际生物学特性与研究展望
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(6): 951−960 /zwxb/ ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@本研究由国家自然科学基金项目(31271670, 31070447, 31070403, 30471028), 福建省自然科学基金项目(2009J05045, 2010J05045, 2011J05045)和福建省教育厅A 类科技项目(JA11087)资助。
通讯作者(Corresponding author): 林文雄, E-mail: wenxiong181@Received(收稿日期): 2012-11-08; Accepted(接受日期): 2013-01-15; Published online(网络出版日期): 2013-03-22. URL: /kcms/detail/11.1809.S.20130322.1738.011.htmlDOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.00951化感水稻抑草作用的根际生物学特性与研究展望林文雄福建农林大学农业生态研究所, 福建福州350002摘 要: 当前水稻化感作用研究主要集中在其遗传生理与分子生态特性和水稻化感物质的分离鉴定及其抑草作用的根际生物学过程与机制两方面。
水稻化感作用是个可遗传的数量性状, 控制该性状的QTL 主要定位在第2、第3、第8、第9和第10染色体上, 并存在显著的QTL 上位性作用及其与环境的互作效应, 但未见控制化感作用性状的QTL 遗传信息与何种化感物质的产生紧密相关的研究报道。
从现有水稻化感物质的分离鉴定结果看, 水稻化感物质可分为三大类, 即酚酸类、萜类和黄酮类物质。
这三类物质对靶标植物(稗草)均有抑制作用, 但酚酸类物质起化感抑草作用的有效浓度较另两类物质的高, 且从土壤中检测到的浓度比室内测定的化感抑草作用有效浓度低得多。
植物的化感作用
研究历史
生态环境中的重要性
化感作用在植物竞争、群落演替和生 态系统稳定性等方面具有关键作用。
自19世纪中叶以来，科学家们逐渐发 现并证实了植物的化感作用。
研究目的与意义
揭示植物间相互作用机制
通过研究化感作用，可以深入了解植 物间的竞争和协作机制，为农业生产 提供理论指导。
生物防治与农业应用
利用植物的化感作用，可以开发新型 生物防治策略，减少化学农药的使用 ，促进农业可持续发展。
03
植物化感作用机制
化感物质对植物生长的影响
抑制种子萌发
化感物质可以通过影响种子萌发 过程中的水分吸收、酶活性等，
从而抑制种子的萌发。
抑制幼苗生长
化感物质可以影响幼苗的光合作用 、呼吸作用等生理过程，导致幼苗 生长受抑。
影响植物根系发育
化感物质可以影响植物根系的生长 和发育，使根系变得短小、稀疏， 降低植物对水分和养分的吸收能力 。
揭示化感物质生物合成的关键基因和调控机制
通过基因编辑和转录组学等技术手段，深入研究化感物质生物合成的关键基因及其表达调控机制，为调控植物化 感作用提供理论依据。
解析化感物质的代谢途径和转化机制
利用代谢组学和蛋白质组学等方法，系统解析化感物质的代谢途径、转化机制以及与其它代谢途径的交互作用， 为优化植物化感作用提供思路。
01
抑制有益微生物的 生长
化感物质可以抑制土壤中有益微 生物的生长和繁殖，降低土壤肥 力。
02
促进病原微生物的 生长
某些化感物质可以促进病原微生 物的生长和繁殖，增加植物病害 的发生几率。
03
影响植物与微生物 的共生关系
化感物质可以影响植物与微生物 之间的共生关系，破坏植物根际 微生物群落的平衡。
水稻根际氮转化特征及微生物生态研究共22页文档
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
22
水稻根际氮转化特征及微生物生态研 究
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
超级杂交水稻育种研究进展精品PPT课件
提高杂种优势水平
水稻的杂种优势强弱有如下的趋势：籼 粳交>籼爪交>粳爪交>籼籼交>粳粳交。依 据我们研究，籼粳杂交稻库大源足，其产量 潜力比现行在生产上应用的品种间杂交稻可 提高30%以上。但是，要利用籼粳杂种优 势的难度很大，最主要的是籼稻和粳稻为不 同亚种，亲缘关系较远，二者之间存在不亲 和性，致使籼粳杂种的受精结实不正常，一 般结实仅30%左右，因此，其实际产量不 高。
形态改良
优良株型是高产的基础。自从1968年 Dr.Donald提出理想株型概念后，很多水稻 育种家特别注意这一重要课题，并设想了多 种高产水稻模型。其中著名的是国际水稻研 究所Dr.Khush提出的“新株型”稻，其主 要特征是：①大穗，每穗250粒；②分蘖少， 每株3~4个有效分蘖；③短而壮实的秆。这 种模型是否高产，还有待实践证明。发现超 高产品种有如下形态特征。
选育C4型超级杂交稻
与香港中文大学合作，源于玉米的C4基 因已被成功克隆并正在导入超级杂交稻的亲 本。理论上C4基因的光合效率比水稻的C3 基因高30%，初步测定，有个别含C4基因 的亲本植株，其叶片的光合效率比对照高 10.30%，但还不稳定，仍在继续选育中。
前景
基于第二期超级杂交稻取得的成就，我们特提出一 个超级杂交稻“种三产四”的丰产工程计划，即种三亩 超级杂交稻产出现有四亩地所生产的粮食。计划用5年 时间在全国发展6000万亩，产8000万亩的粮食。该工 程既能保证我国的粮食安全，又能节约2000万亩耕地， 以发展其它经济效益更高的项目，为农民致富创造条件。 由于这项计划具有十分重要的现实意义，因而受到了各 方面的高度重视和支持。2007年已在湖南省率先实施， 在20个示范县中有18个县达标。2008年已验收的7个 早稻示范县，20个县全部达标。安徽芜湖市、河南信阳 市也在积极地实施这项工程，而且效果良好。
植物化感作用对植物根际微生物的影响研究
植物化感作用对植物根际微生物的影响研究植物根际微生物是指在植物根系周围土壤中生活的微小生物，主要包括细菌、真菌、放线菌和古菌等，它们与植物根系形成了共生关系。
植物根际微生物能够促进植物生长、调节植物免疫系统、抵御病原菌的侵袭等，因此对于植物的生长和发育至关重要。
植物根际微生物主要依靠植物的根泌出物为生，其中包括多种化学物质，如碳水化合物、氨基酸、有机酸等。
这些化学物质的种类和含量取决于植物品种、生长阶段和环境条件等。
植物根泌物中的化学物质能够与根际微生物发生化感作用，即化学物质通过与微生物表面结合来促进或抑制微生物的生长和代谢。
化感作用对于植物根际微生物的生态功能和群落结构有着重要的影响。
化感作用对植物根际微生物的促进作用植物根泌物中的一些化学物质能够促进植物根际微生物的生长和代谢，从而形成一定数量和种类的微生物群落。
这些化学物质主要包括碳水化合物、氨基酸和有机酸等。
碳水化合物是植物根泌物中含量最高的一种化学物质，它能够为植物根际微生物提供碳源和能量。
一些研究表明，碳水化合物的供应能够促进根际微生物的生长和代谢，增加微生物数量和种类。
例如，玉米根系泌出的淀粉能够促进土壤中放线菌的生长，从而提高土壤中肥料的利用率。
氨基酸是另一种常见的植物根泌物成分，它们能够为微生物提供氮源和碳源。
一些研究表明，在不同的植物品种和生长阶段，植物根泌物中氨基酸的种类和含量存在较大差异。
氨基酸能够促进土壤中的细菌和真菌的生长，从而提高了微生物的群落多样性和生态功能。
有机酸是植物根泌物中含量较低的一类化学物质，但它们能够促进植物根际微生物的生长和代谢。
有机酸能够溶解土壤中的矿物质，释放出有益元素供微生物吸收利用。
此外，有机酸还能够促进细菌和放线菌的生长和代谢，从而增加微生物数量和种类。
化感作用对植物根际微生物的抑制作用植物根泌物中的一些化学物质能够抑制植物根际微生物的生长和代谢，从而影响微生物群落结构和生态功能。
这些化学物质主要包括苯酚、酚类物质和甾体化合物等。
水稻根际菌群对植物生长的作用研究
水稻根际菌群对植物生长的作用研究水稻是人们常见的一种农作物，而水稻根际菌群则是生长在水稻根部周围土壤中的一种生物群落。
水稻根际菌群与水稻植株之间有着密切的相互作用关系，对水稻植株的生长发育、产量和品质等方面都有重要影响。
本文将就水稻根际菌群对植物生长的作用进行探讨。
一、水稻根际菌群的分类及其多样性水稻根际菌群的种类极其丰富，主要包括细菌、真菌和放线菌等。
这些微生物通过不同的代谢途径，对水稻植株的生长发育产生不同程度的影响。
在目前已知的水稻根际菌群中，优势菌群主要包括植物生长促进菌（PGPR）、植物生长抑制菌（PGIR）和真菌等。
其中，PGPR是一类对植物生长具有促进作用的菌群，可以通过释放植物生长激素和提高植物对营养元素的吸收利用等方式，促进水稻植株的生长发育，增加产量和提高品质。
而PGIR则是一类对植物生长具有抑制作用的菌群，它们通过释放一些有毒物质或竞争植物营养等方式，抑制水稻植株的生长发育。
此外，真菌也是水稻根际菌群中的一类重要微生物，它们可以通过与植物共生关系，提高水稻植株对环境胁迫的耐受能力。
二、水稻根际菌群与植物生长的相互作用水稻根际菌群与植物生长发育之间的相互作用是一个非常复杂的生命过程。
在生物互作过程中，水稻根际菌群与植物之间的信号交流和物质交换是非常重要的。
通过这种方式，水稻植株可以有效地利用养分、水分和其他环境资源，提高生长发育效率。
一方面，水稻根际菌群可以分泌多种有益激素，例如赤霉素、激素素和茉莉酸等。
这些激素可以促进水稻植株的生长发育，提高其免疫力和抗逆性，从而增加产量和品质。
另一方面，水稻根际菌群还可以与水稻植株共存互利。
例如，水稻根际菌群可以利用空气中的氮气和其他有机物质分解产生营养物质，供水稻植株吸收利用。
三、水稻根际菌群在植物生长中的应用随着对水稻根际菌群的深入研究，人们已经开始将这种微生物群落应用于农业生产中。
具体来说，可以通过选择优秀的水稻根际菌群，并将其制成发酵液或复合肥料等，用于水稻生产和管理中。
最新微生物作用机理教学讲义PPT课件
【注意事项】
【包 装】1000g/瓶×15瓶/箱
【贮 藏】密闭、阴冷、干燥便成形无臭味，对 非细菌性下痢，营养性下痢有特效，能快速增强 机体免疫力，提高抗病防病能力，增强体质。
3. 拔干、收敛、吸附，使动物粪便成形无臭味，对 非细菌性下痢，营养性下痢有特效，能快速增强 机体免疫力，提高抗病防病能力，增强体质。
4. 有利于补充饲料中所缺乏的维生素。诱食、健肠 胃、增加摄食量，提高肝脏造血机能，促进胃肠 蠕动和体内血液循环，抑制胃肠细菌和寄生虫的 繁殖。
③ 降解有害物质，改良水体。水产清道夫通过拌 饵投喂或直接泼洒水中，能调节微生态平衡，保 持水生物健康；促进水中有机物分解，改善底质， 消除在高温季节，因有机残料积聚、天气剧变时 水质恶化而出现的缺氧泛塘；同时降解水体中有 毒有害物质，抑制病原菌繁殖，改良水质，预防 鱼类病害发生。
谢 谢！
东莞市保得生物工程有限公司
地址：广东省东莞市宏远工业区宏远大厦15楼 邮编:523087
电话：0769-22810588 传真：0769-22811092
网址：
邮箱：bdswgc@
益菌肠健调节肠道有益菌群
微生态兽药厂家
【主要成分】短链脂肪酸、高效孢子、除臭因子、 木聚糖酶、蛋白酶、光合细菌、乳酸菌群、酵母 菌、枯草芽孢杆菌、放线菌群等。
微生物作用机理
一、微生物土壤接种剂（土壤改良剂）
植物生长所需的水分及营养物质主要是通过根系 吸收的。根系表层是植物物质交换的透膜，根际 是土壤中微生物菌群活动最旺盛的区域。微生物 菌群依赖根系产生的营养物质生存、繁殖，又反 过来通过微生物的活动对作物根系的生长及对营 养物质的吸收起到选择和调节的作用。保得微生 物土壤接种剂施入根际土壤后，迅速活化，大量 繁殖，形成优势有益菌群，对植物产生以下综合 功效：
农业微生物学-幻灯片
第四节 营养物质进入细胞
不通过膜上载体蛋白：单纯扩散
运
送 方
通过载
不耗能：促进扩散
式 体蛋白 耗
运送前后溶质分子不变： 主动运输(主要方式)
能
运送前后溶质分子改变： 基团转位
第五节 微生物的产能代谢
代谢概论 生物氧化
➢ 异养微生物的生物氧化 ➢ 化能自养微生物的生物氧化 ➢ 光能营养微生物的产能方式
系
中性(种间共处)
有利
互生 偏利 互利
共生
有害：拮抗、竞争、 寄生、捕食
（二）微生物与植物的共生
1、细菌与豆科植物的共生（根瘤菌） 2、蓝细菌和其它生物的共生体（地衣） 3、放线菌和非豆科植物共生固氮 4、真菌和植物的共生（菌根）
第六章 复习思考题
1、名词解释：根际效应，生物固氮，菌 根，丛枝菌根，生物地球化学循环。
本章重点与难点
1.原核微生物的基因重组方式 2.真核微生物的基因重组方式
主要教学内容
一、与之相关的几个概念 二、微生物遗传的特点
第二节 微生物变异与遗传重组
一、基因突变
（一）基因突变的机制 （二）自发突变和诱变 （三）突变株筛选技术
第二节 微生物变异与遗传重组
二、微生物的基因重组与杂交
（一）原核生物的基因重组方式 （二）真核生物的基因重组方式 （三）原生质体融合 （四）基因转座
一、细胞壁 二、鞭毛与纤毛 三、细胞质膜 四、细胞核 五、细胞质和细胞器
二、真菌的类别
真菌界：真菌门和黏菌门 真菌门
壶菌亚门 接合菌亚门 子囊菌亚门 担子菌亚门 半知菌亚门
三、酵母菌
单细胞的真核微生物，能发酵各种糖类。 (一)酵母菌的形态和细胞结构 (二)繁殖方式 (三)生产上常用的酵母菌
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
水稻化感物质使细胞膜通透性变大，影响杂草对营 养物质的吸收。酚酸类化感物质能有效抑制受体植 物根部吸收矿质元素和水分，并能使细胞质膜去极 化，改变质膜透性，使大量离子外渗。
（5）降低杂草的呼吸作用
化感物质能干扰呼吸链的电子传递和ATP合成，从而 改变受体杂草的呼吸作用。水稻化感物质通过抑制 ATP酶活性，使细胞呼吸速率降低。肉桂酸及其衍生 物能有效抑制ATP酶活性，从而影响杂草的呼吸作用。 在低浓度时，某些萜类物质就能干扰杂草的呼吸作用 和ATP合成。
汇报内容
1、引言 2、水稻化感物质及作用
3、水稻化感物质的抑草机理
4、逆境胁迫下水稻化感作用 5、化感水稻的根际微生物学特性 6、展望
“民以食为
近年来，我国水稻播种面积约占粮食作物的27.5%，水稻单 产比粮食作物平均单产高35.7%，水稻产量占粮食总产的37.3％ 以上。水稻是我国单产最高、总产最多的粮食作物。其中，南 方水稻种植最多。
水稻化感作用是由多基因控制的数量遗传性状，易受各种环境 因素的影响，如温度、湿度、光照、水分、营养条件及病虫害 等。当受到环境胁迫时，化感水稻会调节相关基因表达，增加 化感物质的合成和释放，抑制周围其它植物的生长，增强其对 养分、水分等的相对竞争能力，从而提高抗逆性。
有研究表明，在营养物质胁迫下，化感水稻会显著增强其化感 作用。
熊君等研究表明，化感水稻在水分胁迫下的化感作用增强会明显增加 特 异微生物（黏细菌）的种群和数量； Wang和Wu等也证实在逆境胁迫下，化感水稻根际土壤微生物黏细菌种群 确实明显增多，且其根际土壤中存在显著上调表达的黏细菌特异蛋白。
林瑞余等研究发现，化感水稻根际土壤微生物量碳、呼吸强度、微生物总 量都显著高于非化感水稻；
低氮或低磷胁迫会显著增强化感水稻酚类物质合成途径中一些 关键酶的表达丰度；
低钾胁迫下，化感水稻除了酚类代谢途径关键酶 基因表达明显上调外，光合作用关键酶基因、钾 利用相关基因等的表达也会出现明显的上调。
Kim等的研究表明，化感水稻经低剂量UV-B处理 后，其合成酚类物质的关键酶基因启动提前，酶 活性峰值更高，化感作用明显增强。
（6）抑制杂草种子发芽
化感物质通过抑制杂草种子萌发所需关键酶类来影响 杂草的发芽和生长。水稻化感物质中的内脂能抑制淀 粉酶活性，绿原酸、咖啡酸、儿茶酚等化感物质能抑 制磷酸化酶，单宁能抑制过氧化物酶、纤维素酶，使 种子萌发受抑制。化感物质抑制杂草种子发芽，是从 根本上抑制杂草的生长。
4、逆境胁迫下水稻化感作用
（2）影响杂草的光合作用
水稻化感物质如酚类物质能有效抑制受体杂草ATP 酶活性，破坏杂草光合色素及其合成，影响光能吸 收和电子传递，降低光合效率，从而抑制杂草生长。
（3）干扰杂草生长调节系统
化感物质通过干扰杂草体内激素平衡，破坏其生长 调节系统，使杂草生长受阻。研究表明，化感水稻 叶片浸提液增加了杂草中吲哚乙酸氧化酶活性，从 而降低吲哚乙酸浓度，改变激素平衡，影响杂草生 长。Thomaszewiski与Thimann的研究表明许多化感 物质会降低受体的赤霉素和生长素水平，从而抑制 受体植物的生长。
1、引言
在水稻生长期间，伴生杂草是影响水稻生长和产量的重要 生物限制因子之一。目前水稻种植过程中除草主要还是施用大 量的化学除草剂，但这不可避免的会导致土壤、水体、大气等 污染以及生态失衡，进而危害人类健康。
2、水稻化感物质及作用
植物释放的化感物质主要是 通过莽草酸途径或异戍二烯 途径产生的一些次生代谢产 物，这些物质结构比较简单， 分子量多在100-300Da之间。 水稻化感物质主要是酚酸类 化合物和长链脂肪酸。此外， 还有萜类、甾类、黄酮类和 糖甙化合物等。 但多数研究者依然认为水稻化感物质主要为酚酸类化合物。
Reigosa等人在化感作用研究中探讨了几种物质的 混合对植物的抑制作用，结果发现几乎所有植物的 化感作用都是由二种或二种以上化合物的共同作用 导致的。
3、水稻化感物质的抑草机理
（1）破坏杂草的细胞膜
化感物质首先作用于杂草根细胞的细胞膜，通过抑 制超氧化物歧化酶（Superoxid Dismutase, SOD）和 过氧化氢酶（Catalase, CAT）活性，使杂草根部自 由基含量增加，导致膜质过氧化，细胞内含物外泄， 从而抑制杂草生长。
另一方面，土壤微生物可借助趋化效应（Chemotaxis response）在水稻 根际及根表面定殖与繁殖，直接影响土壤功能的发挥以及水稻次生代谢 物的转化。
有研究表明，土壤微生物对化感物质的活性起着重要的修饰作用，可将本 身没有活性的物质转化为化感活性物质，同时也能将一些化感活性物质降 解为非化感活性物质。
徐涛等研究发现，受斜纹夜蛾伤害的水稻，其挥 发物的含量和种类比健康水稻都更高。
5、化感水稻的根际微生物学特性
化感水稻主要是通过根际土壤释放化感物质来实现化感作用。化感物质 进入根际土壤之后就会受到根际微生物的分解、加工和转化等，可见土 壤微生物对水稻实现化感作用至关重要。
一方面，水稻根系释放的化感物质可以通过改变根际微生物的种类和数 量、抑制有害微生物的生长、促进有益微生物的繁殖等手段来达到自身 防御的目的。
目前认为，水稻化感作用并非由某一种化感物质所 决定，而是多种化感物质综合作用的结果。
Rimando等发现化感水稻TN1的根系浸提物中任意 单一组分单独作用都不能解释田间化感抑草作用， 认为可能是化感物质间存在互作效应；
林文雄等发现化感水稻叶片浸提液中的化感物质的 化感作用潜力大小并非与每种酚酸类化合物含量的 多少呈正相关，认为这可能是由于各种酚酸类化合 物之间存在相互作用；
Blum等认为，土壤中存在大量以酚酸类物质为碳源的微生物，大部分酚 酸类物质均能被微生物所利用或转化，使得有些酚酸类物质的化感作用降 低，而有些则增强。
孔垂华等研究也证实了水稻化感物质能通过根分泌到环境中并在微生物的 作用下分解成酚酸和脂肪酸。