土壤微生物对紫茎泽兰化感效应的介导作用

尽管资源竞争和化感作用常用来解释植物种间相生相克的现象，但是，由于测定方法以及土壤环境对化感物质的影响，在自然条件下化感作用并不像资源竞争关系那样被广泛的验证。土壤环境，尤其是土壤微生物对化感物质的释放、活性表达和持续性都有着重要的影响。在本项目，以外来入侵植物紫茎泽兰为研究对象，采用土壤灭菌和添加活性碳的方法，结合盆栽实验、土壤中化感物质动态监测和土壤微生物群落结构的分析，研究土壤微生物对紫茎泽兰化感作用的影响及其机理，弄清土壤微生物是否通过分解或转化化感物质影响了其活性表达，化感物质在土壤中的滞留时间和分解动态以及对土壤微生物带来的反作用，探讨紫茎泽兰的化感机制，为进一步揭示化感作用对紫茎泽兰入侵性的影响和种间格局分布机制提供基础。

土壤微生物在调节植物化感作用方面有着重要的影响。然而许多研究在评价化感作用对入侵植物的贡献时，并没有考虑土壤微生物的影响。本项目通过开展4个方面的研究，探讨土壤微生物对入侵植物化感作用的影响：1）土壤微生物对入侵植物化感效应的影响；2）紫茎泽兰的淋溶液中两个主效化感物质在土壤中的含量；3）分离和鉴定降解紫茎泽兰化感物质的微生物；4）紫茎泽兰叶片淋溶液、根系分泌物、化感物质泽兰二酮（DTD）和羟基泽兰酮（HHO）对不同来源土壤细菌群落的影响。.结果显示：土壤微生物降低了9个入侵植物中8个物种的化感效应。土壤微生物数量的增加也显著降低了5个入侵植物的化感效应。土壤微生物降低了在紫茎泽兰入侵土壤和未入侵土壤中的自身淋溶液的化感效应，但是在入侵土壤中的化感效应减少的程度更大。同未入侵土壤相比，在入侵土壤中紫茎泽兰的化感物质降解的更快和土壤诱导呼吸也更强。在竞争处理中，也仅在未入侵土壤中检测到紫茎泽兰的化感效应，而在入侵土壤中并未发现。随着入侵程度的增强，紫茎泽兰的化感效应降低，化感物质的降解加速和土壤降解微生物数量增加。自然土壤中紫茎泽兰淋溶液的化感物质DTD和HHO的含量很低。.从紫茎泽兰和邻近森林土壤中分离到2株能降解紫茎泽兰化感物质DTD和HHO的放线菌。根据16sRNA序列和生理特性，分别鉴定为节杆菌属Arthrobacter sp.ZS3和红球菌属Rhodococcus sp.BS1。2株细菌在培养基里均能有效降解DTD和HHO，降低紫茎泽兰淋溶液的化感效应。.紫茎泽兰叶片淋溶液对土壤细菌群落的影响明显大于根系分泌物和化感物质的影响。但是不同背景土壤细菌群落对淋溶液的响应不同。土壤细菌多样性高的森林土，在紫茎泽兰叶片淋溶液处理后细菌多样性指数、丰富度指数和OUT数量都显著减少，而土壤细菌多样性相对较低的路边土壤和撂荒地土的则明显增加。淋溶液处理改变了3个来源土壤的细菌群落结构，但是路边土壤的细菌群落结构与处理前的差异比其它2个土壤更明显。.这些结果表明土壤微生物会通过降解紫茎泽兰的化感物质降低其化感效应，随着入侵时间的增长，土壤微生物对化感物质的适应增强，紫茎泽兰的化感效应会降低。反过来紫茎泽兰的叶片淋溶液对土壤细菌群落结构有着显著影响，但是其中的化感物质并不是主要的影响因素。而且，不同背景的土壤细菌群落对淋溶液的响应不一样。这些结果挑战着化感作用对生物入侵的贡献