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化感作用

化感作用(Allelopathy)已经被发现有两千多年,但是真正深入、系统的研究却仅仅是近几十年的事情。1937年奥地利Hans Molisch教授首次提出了化感作用这一概念,指出化感作用是指植物之间(包括微生物)作用的相互生物化学关系,这种生物化学关系包括有益和有害的两个方面。1984Elroy Leon Rice在《Allelopathy》第二版中将其较完整地定义为:植物或微生物的代谢分泌物对环境中其他植物或微生物的有利或不利的作用。国外在这一领域的研究日趋活跃,1974年《Journal of Chemical Ecology》创刊,Rice的专著《Allelopathy》第1版和第2版相继问世,1994年《Allelopathy Journal》创刊。中国学者对化感作用的研究也越来越多,中国生态学学会成立了化学生态学专业委员会,中国植物保护学会成立了植物化感专业委员会。化感作用一直是近年来生态学研究的热点之一。中国植物保护学会组织的第八届植物化感作用学术研讨会于20179月在南京市召开。20186月中国生态学学会第十二届化学生态学学术研讨会在福州召开,会议上对“植物化感作用及作物连作障碍”专题做了学术报告。

化感作用的定义经过不断发展和完善,形成了目前比较公认的概念:各种植物(包括高等植物和微生物)所释放的化学物质引起的生化相生及相克作用,也有人称之为异株克生或相克相生,其产生的化学物质称为化感物质(Allelochemicals)

植物化感物质来源于植物的次生代谢产物,分子量较小,结构简单,主要分为水溶性有机酸、直链醇、脂肪族醛和酮,简单不饱和内脂,长链脂肪酸和多炔,醌类,酚类,苯甲酸及其衍生物,肉桂酸及其衍生物,香豆素类,类黄酮类,单宁,内萜,类萜类,氨基酸和多肽,生物碱和氰醇,硫化物和芥子油苷,嘌呤和核苷,糖和糖苷类等类别。其中酚类和类萜类化合物是高等植物的主要化感物质。

利用观察到的化感作用成功开发新农药也有了案例,如1977年,美国加州科学家鉴定出纤精酮是一种化感植物红千层的活性成分,这种分子引起植物组织的白化,对其分子骨架的优化获得了商业化的三酮类除草剂如磺草酮等。

分离、鉴定新的化感物质仍然是新农药开发的一个重要方向。事实上,在人们已经确定的化感物质中,真正具有应用价值的仍然很少。因此,在以后的研究中,鉴定新的化感物质并探索其杀虫、除草乃至促进植物生长的潜力巨大。

下图所示尽管那个地点有足够降雨(>1 200 mm/年),树冠也没有覆盖到,但是木麻黄(Casuarina equisetifolia)的残枝落叶完全抑制了下层植物的萌发。



参考文献:

[1]  张学文,刘亦学,刘万学,等. 植物化感物质及其释放途径[J]. 中国农学通报,2007,23(7):295-297.

[2]  林 娟,殷全玉,杨丙钊,等. 植物化感作用研究进展[J]. 中国农学通报,2007,23(1):68-72.