连作地黄根际土壤中酚酸类物质的动态变化

目的:通过对正茬和重茬地黄进行大田生物测试,并检测土壤中的一元酚酸类物质,为缓解地黄化感自毒作用和消减连作障碍提供理论依据.方法:采用HPLC检测不同生育时期的正茬和重茬地黄根际土壤中与化感现象密切相关的5种酚酸(阿魏酸、对羟基苯甲酸、香草酸、香豆酸和丁香酸).结果:正茬地黄生长健壮.收获时,正茬地黄的块根干重和体积分别为重茬地黄的6.02,7.71倍.结论:苗期和伸长期是连作地黄自毒作用发生的关键时期,此时期,重茬地黄土壤中阿魏酸、香豆酸、丁香酸和对羟基苯甲酸的含量和重茬地黄叶片、块根的生长有较强的反比关系,其中阿魏酸对重茬地黄的抑制作用占主要方面.     

地黄中主要次生代谢产物在根际土壤中分布及其对细菌群落特征的影响

目的 分析地黄Rehmannia glutinosa中的次生代谢产物在地黄根际土壤中的分布特征及其对根际土壤细菌群落特征的影响,为揭示地黄连作土壤形成过程中根系分泌物与根际微生物之间互作机制的研究提供理论参考。方法 以7、8、10月金九地黄根际土壤为研究对象,采用HPLC分析3个时期地黄根际土壤中苯乙醇苷类、环烯醚萜苷类及酚酸类次生代谢产物的分布;通过llumina MiSeq高通量测序法分析根际土壤中细菌群落的结构特征;利用SIMCA 14.1、SPSS 27等软件分析3个生长时期根际土壤中次生代谢产物及细菌群落结构的差异性,筛选出引起两者差异性的主要次生代谢产物和标志性菌群,并结合Canoco 5.0软件分析两者之间的相关性。结果 地黄3个生长时期根际土壤中均检测到6种苯乙醇苷类成分、3种环烯醚萜苷类成分及5种酚酸类成分,各单体成分的含量变化差异较大,其中香豆酸、异类叶升麻苷、红景天苷、香草酸为主要差异物质;地黄根际土壤中优势细菌的相对丰度随生育进程而发生变化,门水平及属水平上的放线菌门、厚壁菌门、绿弯菌门、不明蓝藻菌属、Gaiella的相对丰度逐渐降低,酸杆菌门、拟杆菌门、浮霉菌门、疣微菌门、热酸菌属、不明酸杆菌属的相对丰度则逐渐增加;相关性分析及冗余分析表明根际土壤中次生代谢产物与细菌群落结构之间存在着一定相关性,其中香豆酸、对羟基苯甲酸对根际细菌群落结构的影响较大。结论 地黄中的主要次生代谢产物在地黄根际土壤中均可以检测到,而且对根际土壤细菌群落的结构特征产生了一定影响。     

微生物降解对人参自毒作用的缓解效应

连作障碍问题严重制约人参生产及土地资源的合理利用,自毒作用是导致连作障碍的关键因子之一。在前期筛选到人参自毒物质降解菌的基础上,研究采用平板培养法和常规生理生化方法测定人参种子萌发的生物学指标和保护性酶活性,以探究自毒物质降解菌对人参自毒作用的缓解效果。研究发现,除棕榈酸外,自毒物质苯甲酸、邻苯二甲酸二异丁酯、丁二酸二异丁酯和2,2-(4-羟基苯基)丙烷降解液对人参种子生长的毒害作用得到显著缓解,与对照无显著差异。除苯甲酸外,其余自毒物质降解后人参SOD,POD,CAT酶活性均较降解前显著降低。研究结果表明,微生物降解是缓解自毒物质抑制人参种子萌发的有效途径,该发现将有助于人参连作障碍问题的解决。     

地黄生长过程中根际土壤挥发性有机物与细菌群落特征分析

目的 分析地黄生长过程中根际土壤挥发性有机物（VOCs）、细菌群落特征的变化，以及VOCs与细菌群落结构的关系，为地黄连作土壤形成过程中的特征评价及连作土壤微生物的调控研究奠定基础。方法 以地黄7月、8月、10月3个主要生长时期的根际土壤为研究对象，采用气相色谱-质谱法（GC-MS）测定根际土壤乙酸乙酯部位及二氯甲烷部位中VOCs的相对含量，运用高通量测序法测定其根际细菌群落结构特征，利用SPSS 24、SIMCA 14.1等分析3个时期根际土壤VOCs、细菌群落结构的差异性，筛选引起其差异的主要VOCs和标志性菌群，并分析VOCs与细菌群落结构的相关性。结果 地黄3个生长时期根际土壤不同部位中的VOCs存在差异，其中乙酸乙酯部位的VOCs差异物质有间苯二甲酸二辛酯、2-辛基-1-十二烷醇、对甲苯甲酸-2-乙基己酯，二氯甲烷部位的则包括间苯二甲酸二（2-乙基己基）酯、邻苯二甲酸二（2-丙基戊基）酯、对甲苯甲酸-2-乙基己基酯。地黄从苗期到块根膨大末期，其根际土壤中放线菌门、厚壁菌门和绿弯菌门等优势菌门的相对丰度逐渐降低，而且各生长时期的根际土壤均有可以表征自己特有的细菌群落。相关性分析表明，地黄根际土壤VOCs对根际细菌群落结构有影响，其中以酯类、醇类等成分对根际细菌群落结构的影响较大。结论 在地黄的生长过程中，根际土壤的特征表现为酯类和醇类等主要VOCs含量发生变化和主要有益菌群相对丰度的逐渐降低，而且根际土壤VOCs对细菌群落结构的塑造有一定作用。     

3种药用植物根际土壤水浸液对远志种子及其幼苗的化感作用

目的:探究地黄、半夏和菘蓝3种药用植物根际土壤水浸液对于远志种子萌发和幼苗生长的化感作用,筛选出适合与远志进行轮作的倒茬品种,为解决远志的连作障碍问题提供一定的科学依据。方法:采用生物测定方法,研究地黄、半夏和菘蓝3种药用植物根际土壤水浸液在0.3,0.6,0.9 g·mL~(-1)质量浓度下对于远志种子萌发和幼苗生长的影响。结果:地黄、半夏根际土壤水浸液对远志种子最终发芽率、发芽势、发芽指数均基本表现出低促高抑的浓度效应,而菘蓝根际土壤水浸液则具有显著的化感抑制作用;3种根际土壤水浸液对远志幼苗生长指标均表现出显著的化感抑制作用,其中,地黄根际土壤水浸液与其余两种水浸液相比对于远志幼苗的株高和根长的抑制作用最小;0.3 g·mL~(-1)地黄土壤水浸液处理下,远志幼苗的光合色素含量、脯氨酸(Pro)含量、可溶性糖含量最高,可溶性蛋白含量较高,H_2O_2含量较低;0.9 g·mL~(-1)地黄土壤水浸液处理下,远志幼苗的过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性最高,过氧化氢酶(CAT)活性较低、丙二醛(MDA)含量最低。结论:综合以上实验数据和化感综合效应分析,地黄根际土壤水浸液在一定程度上对于远志种子的萌发具有促进作用,且奠定了幼苗抗逆生化的基础,所以3种药用植物中,地黄更适合与远志进行轮作。     

基于GC-MS代谢组学分析间作玉米下地黄根际土壤中挥发性有机物特征

目的 分析地黄-玉米间作模式下地黄根际土壤挥发性有机物特征，筛选间作玉米下地黄根际土壤中特殊的信号物质，为地黄连作障碍中化感物质的研究提供依据。方法 本实验以7~10月份玉米间作及地黄单作模式下的地黄根际土壤为研究对象，利用气相色谱-质谱法（GC-MS）分析其乙酸乙酯部位中的挥发性有机物，并应用SIMCA 14.1对数据进行主成分分析（PCA），聚类分析（HCA）及正交偏最小二乘法-判别分析（OPLS-DA）处理，筛选2种模式下挥发性有机物中潜在的差异成分。结果 间作及单作模式下地黄根际土壤中的挥发性有机物种类主要为烃类、醇类、酯类、酮类、酰胺类、酸类等物质，其中间作模式下烃类、酯类、酰胺类成分的平均相对质量分数分别为58.46%，32.15%，5.42%，而单作模式下则分别为37.27%，36.11%，21.13%；PCA与HCA分析结果表明间作与单作两种模式下根际土壤乙酸乙酯部位的挥发性有机物特征可以明显地被分为两类；基于OPLS-DA分析的潜在差异成分筛选结果表明，从两种模式下的根际土壤中筛选到邻苯二甲酸二丁酯，（Z）-9-油酸酰胺，间苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸（2-丙基戊基）二酯，正二十六烷，二十八烷，正二十一烷等差异达到显著水平的几种挥发性有机物。结论 地黄-玉米间作模式对地黄根际土壤中的挥发性有机物有一定的影响，筛选到的几种差异成分对地黄生长及质量特征的影响还有待于进一步研究。     

地黄化感自毒作用消减技术研究

目的:探讨不同消减技术措施对地黄化感自毒作用的影响.方法:以连作障碍消减率为指标,研究添加石灰氮、微生物菌剂及清水淋洗等土壤处理方法,牛膝轮作及绿肥施用,以及育苗移栽等方法对地黄化感自毒作用的消减程度.结果:以育苗移栽法效果最好,在出苗后20 d带土移栽和裸根移栽的连作障碍消减率分别达到了76.80%,71.70%;其次为添加微生物菌剂法,在添加剂量为中等剂量25 g时,连作障碍消减率能达到54.25%;以清水淋洗法和牛膝轮作及绿肥施用法的效果最差,尤其是不经牛膝轮作仅施用牛膝绿肥时,连作障碍消减率为负值,即加重了地黄的化感自毒作用.结论:除仅施用牛膝绿肥外,以上技术措施均能在一定程度上消减地黄的化感自毒作用.     

土壤细菌对地黄试管苗和盆栽苗生长的影响

目的 探讨地黄连作障碍的原因和筛选可能具有缓解作用的有益菌.方法 将已分离纯化的土壤细菌菌株接种到试管苗和盆栽苗基部,分别于30 d和60 d后收获,测量苗质量等指标.结果 组培试验表明48个菌株中,有11个对地黄生长具有显著促进作用,另外11个具有抑制或致死作用;盆栽试验揭示16个菌株对地黄苗具有促进作用,13个菌株具有抑制或致死作用.结论 土壤细菌对地黄苗的生长具有显著影响.地黄种植可能导致根际细菌菌群失衡,施用有益细菌可能是解决地黄连作障碍的有效措施.     

地黄化感自毒作用与连作障碍机制的研究进展

在阐述连作障碍概念、危害和表观现象基础上,对地黄连作障碍的成因及作用机制进行了描述,强调植物化感自毒作用是地黄连作障碍的主导因素,结合地黄化感自毒作用的感知、传递、效应过程新思路及作者的最新研究进展,对地黄化感自毒作用与连作障碍的机制从根际土壤、植株响应和基因调控三个不同层次进行分析,并指出了对地黄连作障碍的分子机制进一步深入研究的途径。     

连作对地黄生长的障碍效应及机制研究

目的:通过研究连作地黄的生理生化效应,探讨地黄的连作障碍机制.方法:测定分析地黄的生长指标、块根ATP酶活性、根系活力及营养吸收等生理生化指标的变化.结果:连作地黄的生长速度降低,叶片面积下降,造成源能力不足,光合产物减少;抑制了块根ATP酶活性及地黄的根系活力,抑制了对钾和氮的吸收,造成植株钾和氮素营养胁迫.结论:连作地黄源能力的不足是限制地黄块根膨大的重要因素;连作地黄根系活力、三磷酸腺苷酶(ATP酶)活性的下降及地黄植株的钾和氮素营养胁迫是影响连作地黄生长及块根膨大的原因之一.     

地黄Aux/IAA家族基因RgIAA1的克隆和表达分析

为了克隆地黄Aux/IAA家族基因RgIAA1,分析地黄RgIAA1的时空表达特性及对逆境胁迫的响应。以拟南芥AtIAA14的cDNA序列为探针在地黄转录组数据库中进行比对,应用生物信息学方法分析RgIAA1的序列特征及进化关系,以实时荧光定量PCR技术检测RgIAA1在地黄不同组织以及逆境胁迫下的表达量。结果表明,获得1条903 bp的cDNA序列,包含一个681 bp完整的开放阅读框（ORF）,编码226个氨基酸,具有Aux/IAA家族蛋白的典型结构域和特征序列。RgIAA1在地黄不同组织中的表达呈差异表达,其中在地黄幼嫩叶片里表达强度最大,其次为茎,且随着叶片的伸展,RgIAA1表达强度不断降低。在连作时RgIAA1的表达量升高,NaCl和渍水胁迫下RgIAA1的表达量降低。实验首次克隆了地黄Aux/IAA家族基因RgIAA1,为阐明其在地黄生长发育和逆境胁迫中的分子功能奠定基础。     

不同膨大状态地黄根部内生真菌的分离及鉴定

目的:以野生地黄为对象,分离和鉴定地黄内生真菌,并探讨其内生真菌与地黄连作状态之间的关系。方法:将野生地黄进行不同的移植处理,获得根部膨大状态不同的地黄根系,分离其内生真菌,分别通过棉兰染色法和18S rDNA及ITS序列分析对内生真菌进行形态学和分子鉴定,比较内生菌的差异;并建立地黄块根膨大的水培实验系统,将地黄无菌苗和内生真菌进行共培养,观察内生真菌对地黄生长的影响。结果与结论:共分离到4种内生真菌,从未膨大根系中分离出3种优势菌株Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,从膨大的地黄根中分离到Ⅲ和Ⅳ,经鉴定这4种真菌分别为I轮生菌Verticillium spp,Ⅱ尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum,Ⅲ芳香镰孢菌F.redolens,Ⅳ角担菌属真菌Ceratobasidiumspp.。共培养结果表明内生真菌Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的过量生长不利于地黄根膨大,而Ⅳ则不影响地黄根部的膨大。     

平衡施肥及土壤改良剂对连作条件下三七生长与产量的影响

目的:探求三七连作障碍的解决途径。方法:采用间隔3年的三七连作土进行盆栽试验,比较大、中、微量元素配合施用和施用甘蔗渣、粉煤灰、糖泥、牛粪、发酵烟杆、沸石、玉米杆等改良剂,对三七出苗率、存苗率、植株生长和产量影响。结果:间隔3年的三七连作土中全氮、全磷、碱解氮、有效磷等成分的含量较新土大幅度增加,速效钾含量及土壤钾素与氮素养分间比例则是大幅降低,有效铜、有效锌和有效硼等微量元素比较缺乏。三七连作土采用"低氮+钙镁磷+高钾+石灰+微肥"的平衡施肥方式可显著提高连作条件下三七的存苗率,促进三七植株生长,并显著提高三七单株生物量和总产量。使用甘蔗渣做土壤改良剂也可显著缓解三七连作土的连作障碍效应,提高连作三七的存苗率,促进三七植株生长,增加三七总产量;同对照相比(不施改良剂),其存苗率增加31.6%,三七地下部分总产量增加19.5%。使用粉煤灰做土壤改良剂对缓解三七连作土的连作障碍效应也有一定效果,其他土壤改良剂效果较差。结论:连作土连作三七时应采用"调酸(施用石灰)、减氮(低氮)、保磷(钙镁磷)、增钾(高钾)和补充微量元素"的平衡施肥方法,并增施甘蔗渣作为土壤改良剂。     

连作地黄的生理生态响应与品质评价

目的:以盆栽正茬、重茬和连作2年的"温85-5"地黄品种为实验材料,分析地黄生理生态及品质变化情况,探讨连作自毒作用对地黄生理生化特性及其品质形成的影响.方法:测定分析不同连作条件下地黄光合作用、根系活力、植株体内保护酶系统及MDA含量等相关指标,并应用HPLC法分析评价了地黄品质.结果:连作致使下荐地黄的叶绿素含量降低,光合作用能力下降,根系活力减弱;地黄植株内由于连作造成的自由基增多,引起植株内保护酶POD,SOD,CAT活性增强,MDA含量升高,且药效成分含量降低;且伴随着连作年限增加,这种影响作用更强.结论:连作影响了地黄根系对水分和养分的吸收及光合作用能力,引起植株的抗氧化系统紊乱,导致地黄的生长受阻,致使药材品质下降.     

怀地黄不同主栽品种叶形态特征比较

目的:通过观察怀地黄不同主栽品种叶的形状,非腺毛和气孔器大小、密度等特征,为怀地黄主栽品种的鉴定及优良品种的选育提供依据。方法:用直尺测量叶片的长度和宽度,在扫描电镜下计数不同主栽品种怀地黄叶表面非腺毛和气孔的密度,测量其长度。结果:叶片长度、宽度及长宽比,非腺毛和气孔的长度、密度等,在怀地黄不同主栽品种间具有差异。结论:叶的形状,非腺毛和气孔的密度、长度等叶的形态特征可以作为怀地黄不同品种间鉴别的依据。     

氮、磷、钾缺乏对西洋参根分泌物中 酚酸类化合物的影响

目的:研究氮、磷、钾元素缺乏对西洋参根系分泌物中具有自毒作用的酚酸类化合物的影响.方法:以二年生健康西洋参幼苗为试验材料,设计Hoagland全营养液以及分别去除氮、磷、钾元素4个处理进行水培试验,2周后收集不同处理的培养液,用XAD4和XAD7离子交换树脂富集其中不同极性的根系分泌物.Folin-Ciocalteu试剂法测定不同根系分泌物中总酚酸含量,HPLC测定香草酸、对香豆酸、肉桂酸3种单体酚酸含量.结果:与全营养条件相比,缺氮或缺钾情况下西洋参根分泌物中总酚酸含量显著升高(P<0.05);而磷的缺乏可导致西洋参根分泌物中总酚酸含量显著降低(P<0.05);缺乏3种元素之中的任何一种均可使香草酸、对香豆酸、肉桂酸在根系分泌物中的比例显著降低(P<0.05).结论:氮、磷、钾的缺乏可导致西洋参根系分泌物中的酚酸发生不同变化.     

地黄连作障碍中钙信号系统的异常变化分析

目的:阐述钙信号系统相关基因在头茬、重茬地黄中不同时期、不同组织中的相对表达量;同时利用不同浓度的钙信号阻断剂(异搏定、肝素钠)处理重茬地黄,进一步验证钙信号系统在连作伤害中的作用方式.方法:在前期转录组和连作地黄数字差异表达谱文库构建基础上,筛选鉴定了在连作地黄中差异表达的钙信号体系相关蛋白基因,并利用实时荧光定量PCR技术对钙信号系统相关基因进行时空表达分析;利用不同浓度的钙信号阻断剂(异搏定、肝素钠)处理重茬地黄.结果:12个基因中2个背向细胞质的钙离子通道在重茬地黄中下调表达,10个朝向细胞质的钙离子通道在重茬地黄中上调表达;而施用钙信号阻断剂的重茬地黄中,钙信号响应元件的CBL,CBP,CIBP,PLC等关键基因表达均显著下调,植株的受害程度显著缓解,并接近头茬水平.结论:连作伤害引起了钙由内质网向细胞质中流动,钙信号系统参与了地黄连作毒害的感知、传导和放大过程.     

多指标综合评价优选大血藤酚酸类化合物的提取工艺

目的:筛选出大血藤酚酸类化学成分的最佳提取工艺。方法:首先建立HPLC测定大血藤中没食子酸、原儿茶酸、绿原酸方法,采用正交试验设计,以提取时间、甲醇体积分数、溶媒用量、提取次数为因素考察大血藤回流提取方法,以没食子酸、原儿茶酸、绿原酸为评价指标,确定最佳提取条件。结果:优选工艺为用10倍量80%甲醇提取3次,每次30 min。结论:采用多指标综合评价法优化大血藤酚酸类化学成分提取工艺合理、可行。     

地黄资源遗传多样性分析

目的:研究不同地区栽培地黄及野生地黄品种间ITS序列差异,为地黄的系统发育和分子鉴定提供依据。方法:用CTAB法提取地黄叶片中总DNA,对PCR产物进行克隆测序,采用MEGA4.0进行系统进化分析。结果:各供试地黄的ITS区序列总长度为613~614 bp,长度变异仅1 bp,其中ITS1长度为224~225 bp,G+C占60.4%~63%;ITS2长度为224~225 bp,G+C占57.1%~65.3%;5.8S长度高度保守,均为164 bp。系统发育分析表明:北京2号地黄与其他地黄资源差异性较大,亲缘关系较远。野生地黄居群内差异较小,居群间没有差异。河南栽培地黄与山西、山东省栽培地黄间没有差异;野生地黄资源中神农山和青天河一带地黄与山东省栽培地黄亲缘关系最近,而河南栽培地黄和山西省栽培地黄与野生地黄没有差异。结论:不同地区地黄资源种间亲缘关系较近,系统分化不明显。