珠芽蓼根系分泌物中化感物质活性效应与作用机理研究

Allelopathy widely exists in natural ecosystem. Allelopathy research is an important means to reveal the chemical ecology mechanism of interactions between plants and other species, and promote the construction of ecological civilization and the sustainable development of agriculture. Polygonum viviparum L. is a common constructive species in alpine meadow. This project will isolate and characterize allelochemicals from root exudates of P. viviparum by bioassay-guided fractionation and modern spectroscopic analytical techniques. The dose-effect relationship, interaction methods and structure-active relationship of the allelochemicals will be clarified by activity evaluation methods and structural modification techniques. The mode of action of the allelochemicals will be revealed by the methods of cell signal transduction and molecular biology. Based on the results above, the project will provide the theoretical basis of the chemical ecology for alpine meadow plant community succession, and lay the foundation for the efficient use of P. viviparum resources and the development of botanical pesticides.

植物化感作用广泛存在于自然界生态系统中，化感作用研究是揭示植物与其它物种之间相互作用关系和化学生态学机制的重要手段，有益于生态文明建设和农业可持续发展。项目以高寒草甸常见建群种珠芽蓼为研究对象，以拟南芥生长抑制活性为指标，采用活性跟踪分离方法和现代谱学解析技术，明确珠芽蓼根系分泌物中化感物质的化学结构；采用实验室生物活性检测方法，结合结构修饰技术，阐明化感物质活性效应的量效关系、互作方式和构效关系；从细胞信号分子入手，运用植物细胞和分子生物学研究方法，揭示化感物质活性作用的细胞信号转导途径和基因调控机理。本项目的研究成果，能够为我国高寒草甸植物群落演替提供化学生态学理论依据，也可为珠芽蓼植物资源高质化利用以及植物源农药研制奠定基础。

植物化感作用是植物与周围其它生物之间通过化感物质的一种相互作用关系，广泛存在于自然界的生态系统中。珠芽蓼是高寒草甸常见的建群种，化感作用是其在植物群落中处于竞争优势的重要原因。本项目采集了珠芽蓼典型生境下的根际土壤及植物材料样品，对其中的次生代谢物进行了分离鉴定，得到了18种化合物。接下来对这些化合物的植物生长抑制活性进行了系统的评价，明确了其中4种化合物具有较强活性。最后，对这些潜在化感物质的作用机理进行了探索，阐明了部分化感物质能够影响受体植物的活性氧积累，导致细胞活力下降、细胞分裂受阻，最终抑制植物的生长发育。本项目通过对珠芽蓼化感作用的系统研究，明确了珠芽蓼所释放的化感物质种类，并初步阐明了其活性作用机理，蓼奠了珠芽蓼化学生态学方面的研究基础，同时，为高寒草甸生态系统保护提供了一定的理论依据。