【摘要】：越來越多的證據(jù)表明植物在遇到相鄰植物時(shí)在根系生長和根系形態(tài)方面做出相應(yīng)改變。在本小組的前期工作中發(fā)現(xiàn),小麥/壓米間作體系中,小麥的根系可以擴(kuò)展到玉米地下生長空間,而玉米的根系在共同生長期內(nèi)側(cè)向分布受限。在蠶豆和玉米間作體系中,共生期內(nèi)蠶豆和玉米根系可以相互交叉生長在一起。為了闡明不同作物組合在根系生長上出現(xiàn)的這種差異的機(jī)制,本研究在室內(nèi)條件下,以小麥/玉米、大麥/玉米和蠶豆/玉米間作體系為研究對象,通過多種研究方法研究種間相互作用介導(dǎo)的根系分布、根識別及根系分泌物對根系生長和形態(tài)變化的影響,并確定根系分泌物中起關(guān)鍵作用的化學(xué)物質(zhì)成分。研究得出以下主要結(jié)果和結(jié)論:(1)植物遇到不同鄰居時(shí)在根系分布上做出響應(yīng)。小麥、大麥、蠶豆和玉米植株在相鄰?fù)N植物不同植株時(shí),根系在自我和共同生長區(qū)域平均分布。而當(dāng)小麥和玉米間作時(shí),小麥根系趨向玉米根系生長,玉米根系躲避小麥根系生長。大麥與玉米間作時(shí),大麥根系躲避玉米生長,玉米根系在自我生長區(qū)域和共同生長區(qū)域共同分布。蠶豆與玉米間作時(shí),蠶豆和玉米根系分布沒有改變。(2)根系分泌物在不同間作體系中的效應(yīng)不同。小麥/玉米種間互作中根系分泌物對玉米是抑制作用,而對小麥?zhǔn)谴龠M(jìn)作用。在無分隔情況下,鄰居側(cè)添加活性炭的玉米根長比無分隔處理的增加了 40%,自我側(cè)添加和鄰居側(cè)添加活性炭的小麥根長比對照的降低27%和15%。根系分泌物在蠶豆/玉米種間互作中促進(jìn)蠶豆和玉米生長。在尼龍網(wǎng)分隔情況下,兩側(cè)都添加活性炭處理的蠶豆根長比對照處理降低了 46%。在無分隔情況下,鄰居側(cè)添加活性炭的玉米根長比對照降低45%。(3)根系分泌物在植物種間相互作用中具有物種特異性。不同禾本科根系分泌物對玉米生物量和根系形態(tài)參數(shù)的效應(yīng)不同。添加小麥根系分泌物相對于不添加小麥根分泌物(對照)分別降低玉米的地上部干重59%、地下部干重55%和根長64%。而添加玉米根系分泌物和大麥根系分泌物對玉米的生長無影響。添加玉米根分泌物使蠶豆根長增加了 142%,而小麥和大麥根系分泌物對蠶豆的這些根系性狀沒有顯著的影響。(4)門布可能是根系分泌物中影響小麥/玉米種間競爭的關(guān)鍵物質(zhì)。小麥/壓米間作體系的根系分泌物中的門布含量高于單作小麥、單作玉米根系生長介質(zhì)中門布含量以及單作體系加權(quán)平均值,分別高出477%、224%和315%。間作種植條件下,1,5,10 μg/L門布處理的小麥根長比對照分別高55%、58%和52%。間作種植方式下,1 μg/L門布處理的間作玉米根長比對照顯著低24%。(5)玉米根系分泌物顯著增加蠶豆結(jié)瘤,染料木素等黃酮類化合物可能是根系分泌物影響蠶豆/玉米種間互利互惠的關(guān)鍵物質(zhì)。在尼龍網(wǎng)分隔情況下,自我(蠶豆)側(cè)添加活性炭、鄰居(玉米)側(cè)添加活性炭和兩側(cè)都添加活性炭顯著降低蠶豆根瘤數(shù),比不添加活性炭分別降低了 42%、24%和64%。此外,直接外源添加玉米根系分泌物增加蠶豆的根瘤數(shù),比對照增加了 137%。蠶豆和玉米根系分泌物中均檢測到了染料木素、槲皮素和毛地黃黃酮的存在。綜上所述,在小麥/壓米競爭體系中,小麥可通過根系分泌物中的關(guān)鍵物質(zhì)例如門布顯著抑制玉米的根系生長和根長,是該體系根系趨避現(xiàn)象的主要機(jī)制。在蠶豆/玉米互惠體系中,玉米根系分泌物促進(jìn)蠶豆根系生長及結(jié)瘤,玉米根系分泌物中也存在染料木素、槲皮素和毛地黃黃酮等黃酮類化合物,這些黃酮類化合物可能是玉米根系分泌物促進(jìn)蠶豆生長和結(jié)瘤的重要原因。
【圖文】：

邐第一章緒論逡逑的根干重，這種預(yù)測模式是假設(shè)這兩株植物的根系相距甚遠(yuǎn)，且每種植物不延伸到Ｆ３的遠(yuǎn)端邊界逡逑（圖１－１）。如果傾向于鄰株植物方向，根的生長增加，那么可以預(yù)計(jì)高度混合的根系模式。在這逡逑種預(yù)測模式下，在一個(gè)給定體積的基質(zhì)上的根干重高于遠(yuǎn)離鄰株植物的兩個(gè)相同體積的基質(zhì)上的根逡逑干重，即Ｆ３的根質(zhì)量＞邋Ｆ２邋＋邋Ｆ４的根質(zhì)量（圖１－１）。如果在任何方式下根對鄰居的存在沒有響應(yīng)，逡逑那么兩個(gè)植物根系會混合，但是但低于侵入模式。植物在兩個(gè)植物之間的給定體積的基質(zhì)上的根質(zhì)逡逑量應(yīng)該等于遠(yuǎn)離鄰株植物的兩個(gè)相同體積的基質(zhì)上的根質(zhì)量，即Ｆ３的根質(zhì)量＝Ｆ２邋＋邋Ｆ４的根質(zhì)量逡逑（圖邋１－１）。逡逑在臨近的植物出現(xiàn)時(shí)，根系邐？逡逑的生長減少，預(yù)測為躲避肖逡逑式，，且不受植物種類的限制。邐規(guī)避模逡逑根系相互作用４根系的生長不受臨近植逡逑物的影響

第二章研究目標(biāo)、內(nèi)容和思路逡逑２．１研究目標(biāo)逡逑本研究主要關(guān)注小麥／玉米、大麥／玉米和蠶豆／玉米體系，以種間競爭和促進(jìn)作用為切入點(diǎn)，逡逑研宄種間相互作用介導(dǎo)的根識別及根系分泌物對根系生長和形態(tài)變化的影響，從根系分泌物信號逡逑傳導(dǎo)等方面系統(tǒng)闡述種間根系競爭與促進(jìn)的機(jī)制。逡逑２．２研究內(nèi)容逡逑⑴種間相互作用對作物根系生長分布的影響。探宄小麥／玉米、大麥／玉米和蠶豆／玉米間作體系逡逑種間互作對作物根系分布的影響。逡逑（２）根系分泌物在間作體系中種間根系互作的作用。探宄根系分泌物在小麥／玉米間作體系和蠶豆／逡逑玉米間作體系中的作用。逡逑（３）種間根系識別中關(guān)鍵根系分泌物成分的鑒定。主要分離和堅(jiān)定小麥／玉米間作體系根系分yU物逡逑中生長抑制物質(zhì)和蠶豆／玉米根系分泌物中生長促進(jìn)物質(zhì)。逡逑２．３研究思路逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S311

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2615111