连作障碍相关研究总结

同一作物或近缘种，在正常管理的情况下，连续种植几年后会出现生长发育状况变差、产量降低、品质变劣的现象，这种现象即为作物的连作障碍。一药用植物连作障碍形成机制目前对连作障碍形成机制的研究主要体现在以下两方面：（1）土壤及其微环境，主要包含土壤养分的消耗、土壤反应异常、土壤物理性状的恶化几个方面；（2）药用植物自毒作用，如研究发现西洋参茎叶、须根和根系分泌的自毒物质是造成西洋参连作障碍形成的重要原因之一。国内外专家也提出了一些关于连作障碍形成的机制及理论，如土壤养分失调和理化性质劣变、土壤传染性病虫害加重等二连作障碍的形成因素1环境因素土壤土壤物理性质：土壤团聚体是土壤结构的基本单位，其大小、形状和稳定性直接影响土壤中水和空气的关系以及与植物的交流程度，并由此影响土壤的许多属性和作物生长土壤化学性质：包括pH值、盐碱度、化感物质、营养物质与微量元素土壤生态学性质：土壤微生物种群土壤酶活性土传病害（土壤微生物和无机成分的自然平衡受到破坏后会影响肥料分解过程，增加土壤病菌蔓延，造成土传病害，其中土传病害主要有：锈腐病、根腐病、灰霉、黑斑病等）虫害（根系分泌物通过抵消土壤的抑菌作用，诱变病原体繁殖体萌发，直接或间接地影响植物病原菌，即通过选择性的吸引植物病原微生物在根面、根际定殖和扩繁，造成植物发病，最终导致作物减产和品质下降等连作障碍现象）2时间因素时间季节气候一年当中时间、温度、光照、水分的变化会引起药用植物对环境急剧变化的忍耐性，但是如果植物对环境变化的这种适应性反应略显迟钝，则会引起植物生长过程中的一系列问题。丹参的连作障碍一般会出现在6~7月份，此时昼夜温差大，降水量丰富，如果丹参对这种强光照、高含水量的环境条件不适应，就会引起枯萎、死苗现象。3植物自身信号作用因素植物随连作时间延长，根系分泌物的自毒作用会加重，而种植密度加大，会使这些物质无法自身分解，同时，地上部分由于通风透光不良，植株部分叶片容易产生病虫害，叶片因光照通风不好易发黄而脱落，同时植物自身可以分泌挥发性物质，通过这种物质可以向周围植物传递自身信号，抑制植株地上部分的生长。多年生植物的自毒作用一般和种植密度成正比，种植密度越大，由于植物自身信号的调节，自毒作用越大，连作障碍越明显，导致植物产量与质量下降。三连作障碍消减技术研究1抗连作障碍品种的筛选药用植物对其自身分泌的化感物质的敏感程度在植株间存在一定的差异，可以通过品种选育结合的手段，筛选对连作障碍耐性强的品种彻底解决药用植物的连作障碍问题。2合理轮作连续在同一区域种植同一药用植物或同科作物时会使土壤中的营养元素比例失调、微生物单向性变化等，从而导致药用植物生存环境的改变，进而引起植物连作障碍的发生。不同植物间的轮作、间作、套作可以杜绝病原菌的特定寄生的营养源，调节微生物群落，促进矿质元素的有效利用，从而减轻连作症状的发生3合理施肥植物对矿质元素存在喜好性，连作造成土壤中某些养分的耗竭，在连作土壤中添加适量的微量元素是减轻连作障碍的一种有效途径。4AM真菌的应用AM真菌是广泛存在于土壤中，并与植物根系共生于土壤中的一种微生物。由于连作障碍的出现，土壤微生物种群失衡，土壤酶活性降低，而AM真菌可以减少有害生物数量，改变土壤微生物区系、改善土壤理化性状、提高植物防御性酶活性、改变根系分泌物的种类与数量。5BGB生物腐殖酸肥料的施用BGB生物腐殖酸肥料属于细菌发酵产物，其中含有大量根际益生菌。长期连作后土壤微生物呈现由细菌型向真菌型转换，将其施入土壤后，能够有效促进土壤中有益微生物群落的建立，抑制病原菌的繁殖，从而对土壤质量和肥力、微生物的繁殖和平衡起到提升作用，缓解重茬病害的发生和毒害。四连作障碍的相关研究1连作障碍对当归的影响有关研究首先是对连作对当归产量及生理生化的影响和根际土壤酶活性、微生物种群的研究，然后通过连作土灭菌、浸提液处理、大蒜与当归间作来研究其对连作当归产量的影响以及其不同时期生理特性的影响和土壤理化性质的影响。2连作障碍对三七的影响有关研究研究连作障碍对土壤理化性质及酶活性的影响，轮作年限以及微生物肥对三七连作障碍的消减作用。3连作障碍对地黄的影响有关研究利用SSH（抑制性消减杂交）技术，以重茬地黄（种植2年）植株和头茬地黄（种植1年）植株为材料，构建以重茬地黄为tester（实验组）、以正茬地黄为driver（驱动组）的正向消减cDNA文库和以正茬地黄为tester、以重茬地黄为driver的反向消减cDNA文库，在利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）对正茬和重茬地黄中差异的基因做时空表达检测及差异显著性分析，同时对这些基因在地黄连作障碍中的作用进行分析，以最终确定连作障碍响应的关键基因及其代谢途经。利用新一代高通量Solexa/Ulumina测序技术分别对地黄(包括正茬与连作)根和叶的转录组进行测序,经测序每个样品均测定到四千多万条rawreads序列。利用生物信息学分析并拼接的序列平均长度均大于340bp,分别获得94,544条(作为构建连作地黄叶片数字化基因表达差异谱的基础数据)、99,708条(作为构建连作地黄根部数字化基因表达差异谱的基础数据)、87,665条(植株转录组数据作为鉴定地黄新型miRNAs及其勒基因预测的基础数据)转录组序列。87,665条序列与Nr、Swissprot数据库中的序列同源性比较表明,大约有4万条左右的序列与其他生物的已知基因具有一定程度的同源性。COG分类显示48,227条序列具有功能作用;GO分类显示54,321条序列具有分子功能;通过Blast与KEGG代谢通路分析表明:21,138条基因参与了119个代谢途径。研究还利用Blast和ESTscan软件分析得到了50,653条CDS基因序列,为进一步克隆这些基因全长,在连作地黄体内验证这些基因的分子功能,研究连作地黄的生长发育机理、揭示地黄连作障碍的形成机理提供了重要的基础数据。4连作障碍对丹参的影响有关研究实验通过对连作四年丹参水溶性成分和脂溶性成分的含量测定得知连作二年各指标成分下降最快。实验又通过连作二年丹参根部各个组织部位各指标成分含量测定、显微结构的观察得出造成白花丹参产量下降最主要原因为白花丹参的地下部分根粗的降低；丹参韧皮部木质化、粘连的病变是导致地下部分根粗下降的主要原因；连作障碍条件下，会把以前储存的一些可溶性糖消耗掉，以适应这种逆境环境；连作障碍的逆境环境已经影响到丹参的正常代谢功能，矿质元素的利用率下降。实验通过用根须水提液处理，研究根须水提液对丹参种子萌发、丹参幼苗生长的影响得出得出水提液高浓度条件下对丹参种子的萌发具有抑制作用，低浓度的水提液对丹参种子的萌发具有促进作用；丹参须根提取液对地上部分的影响较大，导致地上部分的有效成分含量下降，地下部分的有效成分含量有所升高，这可能是须根提取液中的化感物质导致植物疏导能力下降，成分积聚而致。实验对传统栽培模式、垄式及地膜覆盖技术培育的丹参产量及品质通过气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率、净光合速率、根长、根粗、分根数、丹参各个指标成分等进行测定分析得出地膜覆盖技术可以一定程度消减丹参连作障碍。5连作障碍对人参的影响有关研究利用随机扩增多态性DNA标记法(RAPD)分析了土壤微生物的遗传多样性。利用Bi0l0gTMEC0Plate开展了人参栽培土壤微生物碳源利用能力的研究。利用扩增核糖体DNA限制性内切酶分析方法分析研究细菌种群结构的变化。用自毒物质处理新林土,经Biolog分析发现,未经自毒物质处理的对照组土壤微生物碳源代谢能力明显高于处理过的土壤。经邻苯二甲酸二异丁酯、丁二酸二异丁酯以及混合自毒物质处理的土壤微生物对碳源的利用能力较低;RAPD结果聚类分析表明,三份土壤样品的相似系数比较高,但微生物遗传多样性较低。五目前研究较多的药用植物当归地黄太子参木麻黄三七人参西洋参丹参