杂草稻胁迫对栽培稻根系形态生理和根际微生物的干扰机制

Weedy rice is a troublesome weed and has close genetic relationships with cultivated rice, which had produced seriously threatens to the production of cultivated rice in recent years. However, it remains much yet to bu understood that changes in morphology and physiology of roots and rhizosphere microorganism and there relationship with yield formation during weedy rice and cultivated rice coexistance.In this study, we use weedy rice cultivar JS-Y1(Indica) and two rice cultivatars (Nanjing 49 and Liangyoupeijiu) as materials to investigate different densities of weedy rice and cultivated rice, at main growth stages( tillering stage, panicling stage, heading stage, filling stage) root morphology (roots number, length, surface area, and volume) and physiology (roots oxidation activity, total absorbing surface area and active absorbing surface area, contents of hormones, and components and contents of hormones, organic acids, and amino acids in root bleeding) of roots and their relationships with yield evolution during the evolution of rice cultivars and the changes of microbial biomass C,N, dehydrogenase, urease, invertase activities, and these relationship with yield.The results of this project could reveal the Interference mechanism of weedy rice stress on root morphology physiology and rhizosphere microorganism of cultivated rice,would provide theoretical basis and practical guidance for ecological regulation and manage techniques of weedy rice.

杂草稻是一种与栽培稻亲缘关系很近的恶性杂草，对栽培稻生产造成严重威胁。但有关杂草稻胁迫下栽培稻的根系形态生理、根际土壤微生物的变化动态及其与养分吸收、物质生产和产量形成关系的相关研究还未系统开展。本项目拟以杂草稻（籼型JS-Y1）和2个栽培稻品种（南粳49和两优培九）为材料，首先研究不同密度杂草稻胁迫下栽培稻主要生育期（分蘖期、穗分化期、抽穗期和结实期）根系形态（根数、根长、根表面积和根体积等）和根系生理（根系氧化力、根系总吸收表面积、活跃吸收表面积、根系激素浓度、根系伤流液中激素、有机酸和氨基酸组分和浓度）变化动态及其与栽培稻养分吸收、物质生产和产量形成的关系，其次分析不同密度杂草稻胁迫对栽培稻土壤微生物生物量碳和氮及土壤脱氢酶、脲酶和转化酶活性的影响及其与产量形成的关系，阐明栽培稻产量损失的关键生理过程，为杂草稻生态调控和管理技术提供理论依据和实践指导。

杂草稻是一种与栽培稻亲缘关系很近的恶性杂草，对栽培稻生产造成严重威胁。但有关杂草稻胁迫下栽培稻的根系形态生理、根际土壤微生物的变化动态及其与养分吸收、物质生产和产量形成关系的相关研究还未系统开展。本研究以杂草稻（籼型JS-Y1）和栽培稻（南粳49）为材料，通过田间试验研究不同密度杂草稻（0株/m2、4株/m2、8株/m2、12株/m2、16株/m2）胁迫下栽培稻拔节期、抽穗期和灌浆中期光合性能、叶绿素荧光参数、透光率、膜脂过氧化和保护酶活性及产量的影响；不同密度杂草稻胁迫对栽培稻在主要生育期根系形态、根系生理和根系分泌物激素的影响；不同密度杂草稻胁迫下栽培稻根际土壤脱氢酶、脲酶和转化酶活性的变化情况及根际土壤微生物的变化，阐明栽培稻产量损失的关键生理过程。结果表明：与对照相比，随着杂草稻发生密度的增加，杂草稻胁迫不同程度抑制了栽培稻不同生育期生理指标，影响栽培稻正常的生理功能，杂草稻的存在对栽培稻和杂草稻的共生群体的透光率造成了影响，叶片叶绿素含量、光合参数、PSⅡ的实际光化学效率（ФPSⅡ）和光化学淬灭系数（qP），以及膜脂过氧化酶活性，均随着栽培稻生育进程和杂草稻密度的增加逐渐降低，在灌浆中期尤为明显；与对照（杂草稻发生密度为0）相比，杂草稻发生密度为4株、8株、12株和16株/m2时，栽培稻产量分别下降了16.73%、43.01%、66.61%、83.24%，达显著差异；杂草稻胁迫大大降低了栽培稻地上地下部的干物重，对根长、根表面积、根体积影响很大，降低了栽培稻根系伤流液中生长素（IAA）、玉米素核苷（ZR）、油菜素内酯（BR）、植物细胞分裂素（CTK）、水杨酸（SA）和植物γ氨基丁酸（GABA）的含量，随着杂草稻密度的增加，栽培稻根际土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性下降，杂草稻胁迫对栽培稻根际土壤细菌属地杆菌（Geobacter）、厌氧粘细菌（Anaeromyxobacter）和真菌被孢霉属（Mortierella）相对丰度降低。本研究阐明栽培稻产量损失的关键生理过程，为杂草稻生态调控和管理技术提供理论依据和实践指导。