1937年德国科学家Molish首次提出化感作用一词，并将其定义为所有植物(含微生物)之间的相互作用。之后，酚酸类物质作为植物促生、抗胁迫、色素、防御分子、信号分子和化感物质的研究逐渐引起人们的关注^[1]。近年来，酚酸被证明具有较强化感活性的研究却越来越多，并且已取得业内学者的一致认可^{[2, 3, 4, 5]}。酚酸通常为芳香环上带有活性羧基的有机酸，是引起植物自毒作用的主要原因。许多研究表明，酚酸类物质能够通过多种途径对植物产生影响^{[6, 7, 8]}。随着世界人口增加、粮食及经济作物生产压力增大，植物化感作用已引起世界各国的关注。在农业生态系统，酚酸作为化感物质对次年作物生长和土壤活性具有破坏性的影响^{[9, 10]}。在森林生态系统，酚酸类物质可能作为入侵植物参与竞争的直接或间接手段^{[11, 12]}，提供竞争优势。笔者就当前酚酸作为农业生态系统化感物质的研究趋势，在前人研究的基础上，主要从酚酸类物质的来源与作用机理、微生物对酚酸类物质的代谢机制、相应分子水平研究及其研究中存在的问题这四个方面来介绍酚酸类物质的研究进展。同时，就目前研究笔者推测，酚酸类物质可能是造成作物连作障碍与生态群落演替的相关因子，并且植物内生菌在其中可能扮演着重要的角色。

植物通过分泌小分子次级代谢产物来响应生物和非生物胁迫，这些代谢产物通常来自异丙醇、苯丙烷、生物碱或是脂肪酸途径^[13]。酚酸类物质的生物合成主要通过莽草酸或丙二酸途径。在植物内生真菌、内生细菌的参与下，莽草酸介导的酚酸合成前体主要来自于糖酵解的简单碳水化合物和磷酸戊糖途径产生的芳香氨基酸，苯丙氨基酸和色氨酸。与真菌、细菌相比，高等植物较少利用丙二酸途径合成酚酸类物质^[14]。图 1概括了酚酸类物质主要的生物合成途径。

图 1 酚酸生物合成途径概括 Fig. 1 Summarized phenolic acids biosynthetic pathway[14]

图选项

自然条件下酚酸类物质必须通过合适的途径才能进入到环境中，其释放途径是产生化感作用的重要环节，主要包括以下几条途径：(1)植物根系分泌：新根和未木质化的根是分泌这些物质的主要场所，研究表明多种作物根系可以分泌酚酸类物质^{[15, 16, 17, 18, 19]}。(2)植物残体和凋落物的降解：植物的枝、叶、花、果实残体在土壤中分解产生酚酸类物质，已有大量关于作物腐解产生酚酸类物质的研究^{[20, 21]}。(3)植物向体外释放酚酸物质：刘春香等^[22]分析了新鲜黄瓜的挥发性成分验证这一来源。(4)雨雾从植物表面淋溶：雨雾淋溶是自然界酚酸进入环境的主要方式之一^[23]。在干旱和半干旱条件下，植物的活体部分或是凋落物通过释放和分解产生具有挥发性的化感物质。当雨量充沛或高湿度条件时，一些酚酸类物质通过雨雾、淋溶从植物表面转移到土壤中进而产生化感活性，这在土壤中就很难分辨此种酚酸类物质是植物挥发产生还是土壤微生物作用产生。(5)花粉传播：孙庚^[24]指出瑞香狼毒花粉的浸提液对周围物种的有性繁殖产生抑制作用。推测自然条件下酚酸类物质也有可能通过此途径释放。(6)土壤微生物作用：土壤中微生物可以利用酚酸作为碳源和能量^[25]，在限制性条件下酚酸可为固氮菌提供碳源^[26]。土壤微生物是酚酸化感活性能否表现的决定因素，也就是说微生物既能降低也可以放大酚酸的毒性。

酚酸类物质影响作物生长发育的典型表现为抑制种子的萌发，其主要原因是抑制种子萌发所需的关键酶类。柚木叶浸提液中酚酸类物质对莎草种子的发芽具有显著影响^[27]。Yan等^[28]从Merremia umbellata subsp. orientalis分离出8种酚酸，结果表明这八种酚酸对拟南芥种子萌发具有较强的抑制活性。对羟基苯甲酸、香草酸和香豆酸对花生发芽有显著的影响，这种影响效应与酚酸物质的种类及浓度有关^[29]。

现已证明酚酸类物质对植物生长有抑制作用。当香豆酸的浓度≥0.25 mmol/L时，可以显著中断大豆根的伸长^[30]。酚酸类物质对花生幼苗地下部的干鲜重均表现出“低促高抑”的特点^[29]。在自然界中，常看到蕨类茂盛的地方没有其它草本植物的生长，主要原因是蕨类枯死枝叶中含有阿魏酸和咖啡酸等酚酸类物质，雨水冲刷后到土壤中进而抑制其它植物的生长^[31]。

Blum^[32]指出，土壤微生物类群分布与土壤酚酸的种类和浓度以及无机养分有一定的关系。另外，Sparling等^[33]认为人为添加酚酸可以改变土壤微生物量和活性。酚酸类物质与土壤微生物活性变化有着密切的关系，通过改变土壤的理化性质，促进一些微生物生长的同时也抑制其它一些相应土壤微生物的活性。Qu等^[34]研究表明酚酸类物质可以显著的影响土壤中微生物的生物量、多样性和群落结构，选择性的增强土壤中特殊的微生物种类。研究指出地黄(Rehmannia glutinosa)连作两年后土壤总酚酸含量与对照相比显著增加，同时运用宏蛋白质组学系统鉴定了连续种植体系中根际土壤不同蛋白的表达量，结果表明地黄连续种植导致根际酚酸类物质积累进而引起土壤微生物生态环境的改变^{[35, 36]}。随着花生连作年限的增加，土壤中对羟基苯甲酸、香草酸和香豆酸含量增加，但土壤花生根际细菌和放线菌的数量明显减少，真菌数量增多，土壤微生物区系发生改变^[29]。西瓜根系分泌物中的酚酸类物质可以促进尖孢镰刀菌孢子的形成和萌发，而水稻根系分泌物中的酚酸类物质能抑制尖孢镰刀菌孢子的形成和萌发^[37]。

近年来，无论是粮食、油料、蔬菜、药材、还是园艺植物，连作障碍越来越引起人们的关注，连作障碍使植物产量下降，抗逆性降低，其中酚酸类物质在土壤中积累是引起作物连作障碍的主要原因^[38]。不同种类植物连作，分泌酚酸的种类和数量存在差异，因而对土壤条件和微生物群落结构影响不同，并且连作土壤微生物区系变化与酚酸类物质有着极其密切的关系。

对植物直接毒害：酚酸类物质通过影响细胞膜的通透性、矿质元素吸收、光合作用、植物激素、蛋白质和DNA合成等多种途径来影响植物生长。Hao等^[39]研究表明，阿魏酸是西瓜根系分泌物的主要成分，其根系分泌物对西瓜和莴苣幼苗有显著的抑制作用，并且这种作用随着根系分泌物浓度的增加而增大。黄瓜根系分泌物中含有苯甲酸、对羟基苯甲酸等10种毒性化感物质，当黄瓜根系分泌酚酸达到一定浓度时就会抑制黄瓜生长^[6]。水培添加阿魏酸、香草酸、香草醛和对羟基苯甲酸，研究4种酚酸对地黄生长的影响，结果表明，经过酚酸处理，地黄幼苗SOD(超氧化物歧化酶)和POD(过氧化物酶)活性先升高后下降，MDA(丙二醛)含量升高，抑制地黄生长，推测酚酸可能是造成地黄连作障碍的潜在物质^[40]。

对植物间接毒害：植物生长发育既受控于内部信号，又取决于土壤提供充足的矿质营养。因此，在许多环境下，土壤可用的营养元素是约束植物生长的关键因素^[41]。目前已经认可，土壤养分与化感效应之间存在相互关系。Baziramakenga等^[42]指出酚酸类化感物质可以显著干扰大豆对P、K、Mg、Mn等矿质元素的吸收，并且降低植株根和茎的生物量。王兴祥等^[38]在研究江西红壤时指出：花生连作酚酸积累从而导致土壤偏酸，造成病原真菌数量增加，进而改变土壤微生物群落结构，抑制花生生长，增加发病率。土壤中肉桂酸和香草醛的浓度随着茄子连作年限的增加而增多，当肉桂酸和香草醛的浓度分别为1 mmol/L和4 mmol/L时会促进茄子枯萎病的发生，增加病原菌的侵染。因此，高浓度的肉桂酸和香草醛增加了茄子的自毒作用和感染疾病的风险^[43]。同时，有学者证明酚酸与土壤贫瘠有关^[38]。

研究表明酚酸类物质的化感潜力是所有酚酸综合作用的结果^{[44, 45]}。Olofsdotter等^[46]指出，植物在自然状态下释放酚酸类物质的浓度尚不能起到抑草作用，而化感抑草效果则是由包括酚酸类物质在内的所有化感物质间的互作效应引起的。Rimando等^[47]研究表明，水稻根系浸提物中的化感活性成分基本上都是酚酸类物质，并且发现任何单一成分的酚酸其作用潜力都无法合理解释水稻田间的抑草效果，这些结果都暗示着酚酸类物质间存在着互作效应。何华勤等^[44]在探究几种酚酸类物质的互作效应时指出，酚酸类物质间的增效或拮抗的互作效应与各因子在化合物中的浓度水平密切相关，如水杨酸在浓度<0.14 mmol/L时，对对羟基苯甲酸表现增效作用，当浓度>0.14 mmol/L时则表现为拮抗作用。并且在一定范围内，水杨酸对肉桂酸都有拮抗作用，而肉桂酸在浓度为0.14 mmol/L时对水杨酸表现出拮抗作用，同时指出香草酸与肉桂酸的作用效果都是增效的。由此表明，自然界中酚酸所展现的化感作用是多种酚酸相互作用的共同结果。

酚酸类物质可以增加细胞膜通透性，导致细胞内溶物外流和诱导脂质过氧化，最终抑制植物生长或组织坏死^[48]。酚酸类物质也可以抑制植物对矿质营养元素的吸收，如黄瓜根系分泌物中的苯丙烯酸、对羟基苯甲酸可以显著抑制黄瓜根系对K^＋、NO^-₃和H₂PO^－₄的吸收^[49]。Vaughan等^[50]指出酚酸类物质可以抑制豌豆主根和侧根的延伸、细胞分裂、改变形态结构，从而干涉植株的正常生长。酚酸类物质对植物呼吸作用的影响主要是削弱了植物对氧的吸收能力，而影响植物光合作用则是降低了叶绿素的含量和光合速率。Alsaadawi等^[51]报道10^-4 mol/L，5×10^-4 mol/L和10^-4 mol/L丁香酸，咖啡酸，原儿茶酸能够显著降低豇豆幼苗叶绿素含量。另外高浓度的酚酸还可以抑制叶绿素的正常积累进而造成短缺^{[52, 53]}。酚酸类物质可以降低植物生理活性，具体表现在苯甲酸能够影响吲哚乙酸和赤霉素的降解过程^[54]。另外，在梨中水杨酸可以抑制乙烯的合成^[55]。多数酚酸类物质会减少DNA和RNA的完整性以及通过阻碍氨基酸的运输来抑制蛋白质的合成^{[54, 55, 56]}。近年来，研究植物中酚酸影响特定酶的活性和功能越来越多，如绿原酸、咖啡酸抑制磷酸化酶活性，单宁可抑制过氧化物酶、过氧化氢酶和纤维素酶活性^[57]。除上述酚酸对酶活性的影响，Politycka等^[58]指出一定浓度的香草酸和香子兰酸可以影响POD和PAL(苯丙氨酸解氨酶)的活性。Batish等^[59]报道了在1 mmol/L咖啡酸处理下，可以显著抑制绿豆下胚轴蛋白酶活性。图 2概括了酚酸类物质影响植物生理的作用机制。

图 2 酚酸类物质作用机制[49] Fig. 2 Mechanism of phenolic acids[49]

图选项

自然条件下，酚酸类物质进入到土壤以后，在土壤吸附作用下会形成3种形态：完全束缚态，可逆束缚态和自由态，其中可逆束缚态和自由态在土壤中才是真正具有化感活性的化感物质，因为酚酸类物质在阈值范围内并不能产生化感活性，必须积累到一定水平才能对目标植物产生毒性。Dalton等^[60]指出土壤对酚酸的可逆吸收，可能是酚酸逃避微生物降解的有效措施，因为游离酚酸在大多数土壤中存在时间较短，Dalton还假设土壤对酚酸的“保护”有利于酚酸在土壤中积累到有毒水平。同时当酚酸类物质进入到环境以后，其保留时间、被利用情况和化感活性都会受到微生物的影响。许多情况下，土壤中微生物降解或者转化酚酸决定着其化感作用的存在方式与表达^[61]。另外，特殊的微生物群体可以降解酚酸使其失去化感活性，通常情况下被认为是土壤的自我解毒功能。但是在某些情况下，酚酸降解产物的化感活性可能会变得更强，因此，这往往是检测土壤中酚酸类化感物质持续性和毒性的难题。

在特异性酶参与下，微生物降解酚酸类物质在苯环断裂时一般具有相似的3种代谢途径，一条途径是邻苯二酚2，3-双加氧酶途径，即间位裂解途径。另一条途径是由邻苯二酚1，2双加氧酶起始反应的，即邻位裂解反应。还有一条途径是龙胆酸代谢途径。

几十年来，研究者们已分离到多种能降解酚酸类物质的微生物，这些微生物主要包括：(1)外界环境微生物：如假单胞菌(Pseudomonas sp.)、醋酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus)、红球菌(Rhodococcus)、根瘤菌(Rhizobia)、节杆菌(Arthrobacter)、芽孢杆菌(Bacillus)、洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderia cepaciaps)、白腐真菌(Phanerochaete)、 黄孢原毛平革菌(Phanerochete chrysosporium)、头孢霉属(Cephalosporium)、 青霉菌(Penicillium)、链霉菌(Streptomyces)、假丝酵母菌(Candida)等；(2)内生菌类：拟茎点霉(Phomopsis)、支顶孢属(Acremonium sp.)、镰刀菌(Fusarium sp.)等(3)肠道微生物：酪黄肠球菌(Enterococcus casseliavus)、狄氏拟杆菌(Bacteroides distasonis)、粪肠球菌(Enterococcus faecalis PDG-1)、迟缓埃格特菌(Eggerthella lenta)、消化链球菌(Peptostreptococcus sp. SDG-1)等。

外界环境微生物作用：一方面是从环境中筛选具有酚酸降解特性的微生物。Zhang等^[62]用香豆酸作为唯一碳源从土壤中分离出4种微生物，结果表明这4种微生物对香豆酸、阿魏酸和对羟基苯甲酸有高效的降解作用。目前报道只有假单胞菌属可以利用没食子酸作为唯一碳源生长^[63]；另一方面是通过微生物手段对农业生态环境与可持续发展提供保护。土壤中酚酸类物质的积累是作物产生自毒作用的主要原因。李华炜等^[64]在探索连作障碍中酚酸类物质的生物降解时发现，黄孢原毛平革菌分泌的胞外酶系对香草酸、阿魏酸和对羟基苯甲酸有显著的降解功能，黄孢原毛平革菌与3种酚酸培养3d后，这3种酚酸的平均降解率分别为98.39%、97.88%和58.20%。徐淑霞等^[65]将黄孢原毛平革菌制成菌剂施入连作7a的黄瓜土壤中，土壤中这3种酚酸含量都有所降低，降解率为54.46%。为此，选择特定的微生物对酚酸积累污染地区的生态保护和农业可持续发展具有重要意义。

植物内生菌作用：本文将植物内生菌定义为植物内生细菌、内生真菌和内生放线菌的总称。因为，目前关于内生菌降解酚酸的报道较少，笔者就本课题组的研究提出可能存在争议的看法。本课题组先前从重阳木茎内皮分离到1株内生真菌Phomopsis liquidambari。发现其在体外环境下，可以利用4-羟基苯甲酸作为唯一碳源和能量生长，并且最大降解率达到99%^[66]。同时在土壤中对Phomopsis liquidambari进行跟踪，我们发现其在土壤中可以存活30 d之久，并且可以明显加快土壤中凋落物的降解^[67]，这与前人研究一致^{[68, 69]}。土壤中酚酸类物质大部分来源于木质素的分解。因此我们推测，内生菌普遍存在于植物组织中，刚掉落的植物凋落物中含有大量的内生菌，凋落物脱离植物落到地表也伴随着植物内生菌脱离宿主进入土壤环境，部分内生菌在土壤中进行营腐生生活，势必可能会利用酚酸类化感物质作为能源生长。药用植物含有大量活性成分，但其内部内生菌群也十分丰富，一方面内生菌群在药用植物体内必须忍耐高浓度的药物成分，另一方面推测这些内生菌群也有可能介导活性化合物的合成与分解机制。茅苍术是江苏省道地药材，其体内积累大量挥发性药物成分，同时茅苍术体内含有与拟茎点霉属相似的菌群。当茅苍术凋落物进入土壤，一方面内生菌群可能调节土壤微生物区系发生改变，另一方面内生菌群可能有选择的在土壤中分解小分子有机酸。因此，设计实验，茅苍术与花生间作同时添加内生真菌，并取得显著效果^[70]。近期还发现，内生真菌Phomopsis liquidambari在凋落物存在下对吲哚的降解率达到99.1%^[71]。这些研究结果将为内生菌在体外缓解作物连作障碍及降解含氮杂环等污染物提供新的视角。

肠道微生物作用：酚酸，广泛存在于食物中，特别是在水果、蔬菜和饮品(咖啡、啤酒、白酒和果酒)^[72]。曾报道根据饮食习惯不同，人每天摄入的酚酸量大约为200 mg。近年来，人们对酚酸越来越重视，主要原因是其在食物中有较高的浓度、较强的生物学特性，并且容易被肠道吸收^[73]。肠道中存在着多样的酚酸降解菌群。因为肠道菌群存在于特殊的厌氧环境，目前较难在外界环境中应用，但是其作为一类潜在的研究对象已经引起广泛的关注。在这里，我们有必要关于肠道微生物对酚酸的降解进行简单概述：肠道中的酚酸主要来源于黄酮类裂解和食物释放。Couteau等^[74]在厌氧条件下通过含有绿原酸的基础培养基筛选肠道细菌，结果表明，筛选的肠道细菌包括很多已经鉴定的细菌，并在人类的肠道内可以大量水解绿原酸。另外，肠道酯酶在酯化酚酸裂解中扮演着重要角色。在肠道菌群作用下咖啡酸大量减少，并产生大量4-乙基邻苯二酚。阿魏酸通过肠道细菌代谢生成3-羟基苯丙酸，但随后代谢情况目前仍不清楚^[75]。

就目前而言，国内外在研究酚酸类物质降解上多数只局限于对高效降解菌株的筛选，研究较多的是多种微生物对酚酸类物质降解率的作用。很少有关于微生物降解酚酸类物质的关键基因与关键酶的作用的报道。对于土壤中酚酸类物质降解是特定微生物区系的共同作用，每种酚酸都通过特定的代谢途径进行降解，关于土壤中降解酚酸类物质微生物基因的多样性和降解关建酶基因的微生物来源也很少有人报道。

酚酸降解酶研究：小分子酚酸降解途径通常涉及到酚酸脱羧酶、羟化酶和加氧酶的共同作用。脱羧酶的作用主要使小分子酚酸脱羧生成乙烯基邻苯二酚、乙烯基苯酚、乙烯基愈创木酚和邻苯二酚等代谢产物^[76]。在已报道的研究中，乙烯基较不稳定，通常在加氧酶的作用下直接被氧化成醛基，紧接着氧化成羧基，苯环上有甲氧基的会脱去甲基变成羟基，最终生成类似于原儿茶酸的中间代谢产物^[77]。接着在微生物作用下，原儿茶酸脱羧成邻苯二酚。再选择性通过上述两条加氧酶途径进行开环，产物进入三羧酸循环等代谢途径^[66]。上述多种酶系催化的反应详细步骤只在某些酚酸上发生，但是微生物对任何酚酸物质的降解都是在不同的时间里通过表达不同酶类进行调控的。

酚酸降解基因研究：自然界酚酸类物质能否被完全降解，大部分主要取决于苯环断裂的难易程度。目前关于酚酸苯环直接裂解的研究未见报道，但是在微生物作用下多数酚酸都会转化成苯酚类中间代谢产物。因此，探究苯酚降解关键酶和关键基因的调控与表达对酚酸降解基因的研究具有至关重要的作用。好氧菌将苯酚及其衍生物氧化为邻苯二酚的单加氧酶是苯酚羟化酶，它是苯酚降解的一个关键酶。迄今为止，已克隆多组分苯酚羟化酶基因簇。如Comamonas testosteroni TA44l菌中苯酚降解基因簇 aphKLMNOP QBCEFGHJI，其中aphKLMNOPQB编码苯酚羟化酶基因和间位裂解酶邻苯二酚2，3-双加氧酶，aphCEFGHJI 编码间位代谢途径^[78]。Acinetobacter calcoaceticus PHEA-2的苯酚羟化酶基因簇mphKLMNOP，下游为编码苯甲酸降解途径相关酶的基因簇^[79]。并且一般情况下，苯酚降解基因簇结构上高度保守，苯酚羟化酶一般都由6个亚基组成，分别有苯酚降解基因的KLMNOP基因编码。研究指出，苯酚羟化酶基因均受基因调控表达，并且这些调控基因编码的调控蛋白都属于XylR/DmpR调控蛋白家族，目前发现的苯酚降解正调控基因大约有10个。

现阶段研究中，也有学者对酚酸降解途径的关键酶进行纯化、分析，并对关键酶基因进行克隆、定位和表达。Huang等^[80]从 Candida guilliermondii 纯化出酚酸脱羧酶，并指出酶的分子量为20 KDa，是一种二聚体脱羧酶，在Mg²⁺的刺激下具有更强的活性。通过对 Enterobacter sp. Px6-4中 FADase(阿魏酸脱羧酶)基因在大肠杆菌中的克隆、测序和表达，Gu等^[81]指出编码 FADase 的基因(fad)有507个氨基酸组成，编码蛋白有168个氨基酸残基组成。并且转录调节因子 PadR 位于 fad 基因的上游。高晓莉等^[82]在探究酚酸类物质的龙胆酸降解途径时指出，编码代谢3-羟基苯甲酸至丙酮酸的基因已被定位8 kb的DNA片段上，并且可以高效表达以及产生相应的酶活。Yoshida等^[83]在好氧细菌 Rhizobium sp. strain MTP-10005中鉴定出龙胆酸代谢途径所涉及的基因簇。这个基因簇由 graRDAFCBEK 基因、graA、graB、graC 和 graD 组成。酶学研究表明，graD、graA、graC 和 graB 主要编码间苯三酚羟化酶(EC 1.14.13.x)中的还原酶(GraD)和加氧酶(GraA)部分，以及编码 maleylacetate 还原酶(GraC)(EC 1.3.1.32)和偏苯三酚1，2-双加氧酶(GraB)(EC 1.13.11.37)。生物信息学分析表明 graE，graR 和 graK 基因主要编码一个未知功能蛋白(GraE)，一个转录调控因子(GraR)和一个苯甲酸盐运输蛋白(GraK)。对龙胆酸脱羧酶基因 graF 进行定量PCR，探究以龙胆酸作为唯一碳源条件下其mRNA的最大表达量。基因 graDAFCBE 反转录PCR表明这些基因簇转录单个mRNA分子，并且其基因的表达主要受龙胆酸诱导。Chen 等^[66]指出内生真菌B3在降解4-羟基苯甲酸时，4-羟基苯甲酸羟化酶，3，4-二羟基苯甲酸脱羧酶，邻苯二酚1，2-双加氧酶都是降解代谢所需的关键酶。

酚酸类物质的降解需要复杂酶系的共同作用，每一种酶在降解途径中都有特定的功能，在目前的研究中对多种酚酸降解酶如羟化酶、加氧酶、脱羧酶等基因克隆与表达已有较多的研究，并对降解途径基因簇的分析也越来越变得详细。国内外的研究已经深入到双加氧酶的结构与功能研究、相关基因的起源于改造、定量与表达、反应机理的研究等。但是就目前科学水平而言，通过分子手段在基因或者酶水平上来说清楚酚酸类物质降解的每一个细节比较困难，尤其是对于大田试验来说，酚酸类物质降解是微生物的多重作用，又因为降解酚酸的基因大多数是位于细菌染色体之外的质粒上，由于质粒水平转移或是遗传元件的转移机制等，使得探究降解基因的确切来源仍是不严格的，因此现阶段对于酚酸降解微生物多样性研究以及降解基因的的微生物来源仍是比较棘手的问题。

多年来，酚酸类物质是否为化感物质一直被质疑。主要因为田间条件下酚酸类物质的浓度要显著低于实验室条件下抑制种子萌发和幼苗生长的浓度。举个例子，在实验室条件下抑制牵牛花幼苗生物量的20%，需要对香豆酸的浓度为0.13 μmol/g土壤，但是目前已知在田间条件下对香豆酸的最大浓度<0.03 μmol/g土壤^[84]。有学者认为土壤中游离酚酸含量很低，在土壤中半衰期较短，土壤较强的吸附作用迫使酚酸直接作用减弱^[85]。Olofsdotter等^[46]指出酚酸通常被认为是假定的化感物质，并且水稻所释放的单一酚酸类物质的浓度不足以起到化感抑草的作用。实际上，实验室条件下主要探究的是单一酚酸的化感作用，但是当复合酚酸作用时对植物的影响更大^[29]。因此，本人认为酚酸类物质为化感物质并具有较强的化感活性，只是在田间条件下很难采取有效的措施确定其化感作用浓度，使得很多学者对酚酸是否为化感物质产生怀疑。

酚酸类物质的应用研究具有很大的潜能，但在土壤中的转化却存在着复杂性。因此，对其研究还存在着许多困难。一般认为酚酸类物质从植物分泌之后，在土壤中经过物理过程和化学过程的变化，在此期间还可能会受到土壤微生物的多重作用，因此对于多种酚酸类物质难以辨别是植物最初分泌出来的还是受到土壤微生物作用转化而来的。实验室条件下对于酚酸类物质的研究相对比较容易，但大田环境下的实验却存在着众多困难，因为大田实验中面临的是众多不确定的因素以及环境因子的干扰。我们知道酚酸类物质除具有化感作用外还具有其它的一些作用，这就很难辨别其专一效应与非专一性效应，如多种植物可以分泌一些酸类物质，这些酸类物质大多是有利于对无机营养物质以及微量元素的吸收，如果像其它实验一样，将这些酸类物质作用于植物可能会产生化感作用而将其分为化感物质，这样做显然是不正确的，因为大多数酸类物质都可以抑制植物的生长。作物产生的酚酸类物质虽然具有抑制杂草的作用，但是我们也发现这些酚酸类物质同样对作物产生抑制作用，这样就限制了酚酸类物质的全面应用。作物在不同的发育阶段产生的酚酸种类和浓度都不相同，高浓度的酚酸类物质对作物产生抑制，但是在某一浓度下酚酸类物质对于植物的生长有促进作用，实际应用中对这一临界值的控制比较困难。同时多种酚酸之间的互作效应使得对其化感活性的研究变得更加困难。Rice曾指出有些化感物质的作用不具有直接性，这种特点称为隐蔽性，这些化感物质可能与土壤中微生物交织在一起，通过潜在的病原菌或是腐生动物发挥其作用。对于土壤生态系统而言，化感作用受微生物基因型的影响也很大，土壤中复杂的基因多样性对于研究关键基因的作用也比较困难。

在今后的研究中，酚酸类物质的研究将向多方向发展，但最基本的仍是继续寻找植物产生的酚酸类化感物质，并且鉴定、纯化，探究这些次级代谢产物的特性，是否对植物具有专一性，采用同位素标记方法，追踪其在生物体内的合成途径、自然环境中存在状态以及与受体植物、微生物和生态系统相互作用的整个过程。现阶段分离和鉴定新的酚酸类物质仍是一个重要的方面，因为酚酸类物质不仅可以指导农业生产，而且具有广泛的应用价值，例如作为杀虫剂、食品添加剂、信号分子、防御分子以及人体抗氧化剂^{[14, 74, 86]},但事实上在已确定的酚酸类物质中真正具有应用价值的很少，所以鉴定新的酚酸类物质并探索其潜在的应用价值具有重要的作用。目前，实验室中酚酸类物质的研究多数还只局限于单一因素作用于受试植物，而自然环境中是多种物质混合在一起，多种物质之间存在着复杂相互转化的过程，在未来的研究中需要探索酚酸类物质释放到土壤中后期受到环境产生的影响，并且对酚酸类物质的基因调控、产生、释放及作用机制做进一步探讨。同时研究酚酸类物质的化感活性一定要将植物释放的酚酸种类和数量同时考虑，尤其要注意酚酸类化感物质之间的协同、拮抗和加和等相互作用。

连作障碍机理的研究，是农业生态文明建设可持续生产的热点之一。现阶段连作障碍各因子间的相互关系等问题也将是今后研究的新热点。在此，我们提出自己的一些想法：我们通常可以看到自然界很多野草每年在同一片地方都生长的很茂盛，完全没有“连作障碍”的趋势，这不禁让我们思考其中的原由是什么？对此，依据本课题组的研究我们推测这可能与植物固有的内生菌群有关，正是自然界植物中含有特性的内生菌群，才使植物免受“连作障碍”的干扰。Zhao等^[87]指出，脱落酸(ABA)随着种群的演替逐渐积累。早期演替的植物对ABA的敏感性会引起这类植物物种在之后的演替中随着环境ABA含量的升高而失去竞争优势，后期演替物种则因能忍受高浓度ABA取代早期演替植物的物种，从而说明ABA在群落演替中扮演着重要的角色。ABA是小分子有机酸，同为小分子有机酸的酚酸类物质，在生态系统群落演替中是否也有着一席之地呢，还需要后续的研究去探索。

就目前的研究成果来看，酚酸类物质的降解机制研究尚浅。随着分子生物学的发展，运用分子手段对酚酸类物质的降解过程进行研究，全面深入的探究酚酸类物质的降解过程，并进一步探究酚酸类物质降解关键基因与关键酶的重要作用。如今，在全球生态环境下，二氧化碳含量的升高影响植物的光合作用、种子萌发和幼苗的生长，研究表明二氧化碳浓度的升高还会影响水稻根系的分泌物，虽然这方面的研究尚浅，但二氧化碳浓度的升高并伴随着气温的上升是否会对酚酸类物质的特性产生影响，具有化感特性的植物其优良的性状是否会发生改变，以及植物酚酸类物质的变化又将怎样反作用于生态系统，这些问题都有待于进一步的研究。季节性反常变化，环境的复杂变化使得对酚酸类物质的研究也日趋变得复杂，因此，未来酚酸类物质的研究应考虑全球环境变化的因素。