连作障碍是全世界范围内苹果产业发展面临的重大难题之一。研究认为自毒作用是造成苹果连作障碍的主要因素之一。但是近些年关于自毒作用与连作障碍的研究多集中在蔬菜等一年生农作物上,关于苹果连作障碍中自毒作用的研究甚少。因此,深入研究自毒作用与苹果连作障碍的关系,对最终了解苹果连作障碍机制并克服或减轻其造成的损失是十分必要的。本文以苹果砧木楸子(Malus prunifolia Borkh.)为试材,对苹果自毒物质的来源、自毒物质的鉴定、根系浸提液的自毒作用机理及其根际效应进行了研究,同时分析了干旱和营养亏缺条件下根系浸提液对苹果幼苗的自毒效应,以期揭示自毒作用在苹果连作障碍中的作用,为克服苹果连作障碍提供指导和理论依据。取得的主要研究结果如下:1.楸子根系分泌物和根系浸提液对楸子种子胚根的伸长都具有抑制作用,说明楸子根系分泌物和浸提液中均含有抑制楸子生长的自毒物质。根系浸提液的自毒效应要大于根系分泌物。2.采用乙酸乙酯和三氯甲烷2种不同极性的有机溶剂对楸子根系分泌物和根系浸提液中自毒物质进行萃取分离,同时用XAD-16吸附树脂进行自毒物质的分离,结果表明XAD-16吸附树脂的分离效果优于乙酸乙酯和三氯甲烷萃取。3.利用GC-MS对XAD-16吸附树脂分离组分进行了检测,结果表明:楸子根系分泌物和浸提液所含物质的种类和含量存在很大的差异,从根系分泌物中共检测到25种化学物质,其中含量最高的是邻苯二甲酸二异辛酯,其次是谷甾醇、邻苯二甲酸丁基环己酯、2,6-二叔丁基对甲酚和棕榈酸。从根系浸提液中共检测到41种化学物质,其中含量最高的是邻苯二甲酸,其次是对羟基苯丙酸、2,6-二叔丁基对甲酚、邻苯二甲酸二丁酯和棕榈酸。在根系分泌物和浸提液中同时检测到的物质是邻苯二甲酸、2,6-二叔丁基对甲酚和棕榈酸,但3种物质在两者中的含量不同。通过种子发芽试验证明,这3种物质均可抑制楸子胚根的生长,浓度越高,抑制效果越大。3种物质的抑制效果为:邻苯二甲酸>2,6-二叔丁基对甲酚>棕榈酸。4.随着楸子根系浸提液处理时间和浓度的增加,浸提液中的自毒物质破坏了细胞内自由基的产生与清除的动态平衡,造成活性氧(ROS)积累,超氧阴离子(O2??)产生速率和过氧化氢(H2O2)含量增加,细胞膜脂质过氧化加重,相对膜透性增加,根系活力降低,丙二醛(MDA)含量上升。10%浓度处理与对照差异不显著,而15%和20%浓度处理与对照有显著差异。根系中SOD、POD、CAT、APX、DHAR、MDHAR和GR活性在15%和20%浓度处理的楸子根系中表现为前期有所提高而后期降低,AsA和GSH含量在处理早期增加而后逐渐减少。这表明楸子根系的抗氧化防御系统能在一定程度上减轻自毒物质所造成的膜伤害,而随着处理时间的延长和处理浓度的增加,这种防御机能开始下降。5.与对照相比,根系浸提液处理的根际土壤中细菌、放线菌以及微生物总数都有所减少,而真菌数量增加。同时,根系浸提液处理降低了根际土壤的过氧化氢酶、蛋白酶、磷酸酶和蔗糖酶活性。6.干旱和营养亏缺加重了根系浸提液对楸子幼苗的自毒作用,表现为楸子根系活力降低,叶片光合色素水平下降,相对膜透性增加,MDA大量产生。7.连作条件下,苹果砧木幼苗生长明显受到抑制,表现为株高、根长和干物质积累均有不同程度降低。通过对6种苹果砧木的连作抗性进行综合评价,分析认为平邑甜茶对连作障碍具有一定的抗性,山定子和平顶海棠为连作敏感型砧木。