豚草水浸液对小麦种子萌发及幼苗生长的影响

王立新，王凤梅，邹佳文，郝建华

（常熟理工学院生物与食品工程学院，江苏常熟 215500）

豚草水浸液对小麦种子萌发及幼苗生长的影响

王立新，王凤梅，邹佳文，郝建华

（常熟理工学院生物与食品工程学院，江苏常熟 215500）

研究不同浓度的豚草水浸液对小麦种子萌发及幼苗生长的影响.结果表明：小麦种子发芽率总体随着豚草水浸液浓度的升高而显著下降；对小麦幼苗初生根的伸长具有显著的抑制作用，但对小麦苗高的抑制作用程度稍弱；显著增强小麦幼苗茎叶的超氧化物歧化酶、过氧化物酶的活性.浓度效应明显.

豚草；水浸液；小麦

豚草（Ambrosia artemisiifolia L.）又名艾叶破布草、美洲艾，是菊科豚草属的一种一年生恶性杂草，上世纪40年代传入我国，首先侵入东北[1]，至今已在东北地区广泛蔓延．现在许多南方省市也有较大的发生，常熟近几年也有发现，且侵入范围有逐年扩大的趋势．

植物化感作用是指植物（含微生物）通过释放化学物质到环境中而产生对其他植物直接或间接的有害作用[2]．其释放的化学物质是植物或微生物的次生代谢产物，即化感物质[2]．化感物质可以由植物的营养或生殖器官通过挥发、分泌、浸析或植物残体分解等方式释放到环境中[3]．研究豚草对小麦等农作物的化感作用，特别是对农作物种子萌发及幼苗生长的影响具有重要意义．本文通过利用不同浓度的豚草水浸液模拟雨水淋溶，研究其对小麦的化感作用，为探讨豚草广泛分布并使其他植物受害的机制提供一定的参考．

1 材料与方法

1.1 实验材料

豚草（Ambrosia artemisiifolia L.）种子由常熟理工学院郝建华教授提供，实验室盆栽培养．小麦品种为扬麦158，购于常熟市种子站．

1.2 方法

1.2.1 材料处理

取自然风干的成熟豚草植株用蒸馏水浸泡24小时后过滤，制成质量浓度为0.1 g/mL的母液，于4℃冰箱中保存备用．

小麦种子用0.5%次氯酸钠消毒10 min，经蒸馏水冲洗3次后浸种24 h，挑选颗粒饱满一致、无病虫害、无破损者放入铺有双层消毒纱布滤纸的培养皿中，每皿均匀放置30粒，用浓度分别为0.01 g/mL、0.02 g/mL、0.03 g/mL、0.04 g/mL、0.05 g/mL豚草浸出液于光照培养架上培养．每天定时加液，加液量以种子湿润为宜．以蒸馏水培养为对照．每组处理3个重复．

1.2.2 测定方法

发芽率的统计采用直接计数法，以5 d内胚芽长度大于1/2种子长度者视为萌发，用百分率表示．将发芽的种子移入纸杯中继续培养，一周后进行各项生理指标测定．初生根长及苗高的测定采用直尺测量法，每皿随机挑选5颗种子进行测量，取平均值．小麦幼苗茎叶SOD活性采用NBT法，南京建成科技有限公司生产的SOD试剂盒进行测定．POD活性采用愈创木酚法．

1.2.3 数据分析

利用SPASS 12.0软件进行数据方差分析，并用LSD（L）进行多重比较．

2 结果与分析

2.1 豚草水浸液对小麦发芽率的影响

如图1所示，小麦种子的发芽率随着豚草水浸液浓度的增加而呈逐渐降低的趋势．豚草水浸液浓度至0.05 g/mL时，发芽率为15.6%，仅为对照组的16.2%．方差分析结果显示，与对照组相比，除了0.01 g/mL浓度外，其余浓度的豚草水浸液对发芽率都有显著的抑制作用．

2.2 豚草水浸液对小麦根长与苗高的影响

对能够发芽的种子继续培养一周后测定其根长和苗高．实验结果见图2和图3，由图可见，不同浓度的豚草水浸液对小麦幼苗的根长、苗高具有不同程度的抑制作用．当豚草水浸液浓度达到0.02 g/mL时，对小麦根长的生长已经具有显著的抑制作用，而对苗高的影响在0.04 g/mL时才达显著性差异水平．由此可见，豚草水浸液对小麦幼苗根长的抑制程度明显强于对苗高的抑制．

图1 豚草水浸液对小麦种子发芽率的影响

图2 豚草水浸液对小麦幼苗根长的影响

图3 豚草水浸液对小麦幼苗苗高的影响

2.3 豚草水浸液对小麦幼苗茎叶SOD活性的影响

超氧化物歧化酶（SOD）是生物体内一种重要的抗氧化酶，具有特殊的生理活性，是生物体内清除自由基的首要物质．其活性高低与植物抗性大小有一定的相关性．当外来胁迫导致活性氧大量产生时，它能及时应激提高活性以有效清除自由基，保护细胞免受氧化胁迫的伤害．由图4可见，随着豚草水浸液浓度的增大，小麦超氧化物歧化酶（SOD）活性总体呈明显的上升趋势，0.05 g/mL处理组达到最高，约为对照的4.2倍．表示小麦在生长过程中受到了豚草水浸液中相关物质的影响，使植物体内的超氧化物歧化酶活性增加，以应对不断增强的氧化压力．

2.4 豚草水浸液对小麦幼苗茎叶POD活性的影响

从图5中可以看出，豚草水浸液培养可使小麦幼苗茎叶的POD活性明显增强，且水浸液浓度与小麦POD活性呈现显著正相关．过氧化物酶作为另一种受逆应激酶在小麦幼苗受到豚草水浸液处理后同样出现比较强烈的响应．但与SOD活性相比，其增强幅度相对较小．

图4 豚草水浸液对小麦SOD活性的影响

3 讨论

图5 豚草水浸液对小麦POD活性的影响

本文利用自然风干的成熟豚草植株，模拟自然界雨水淋溶研究其对小麦种子萌发及幼苗生长的影响．总体表现为豚草水浸液不仅大大抑制小麦种子的萌发，对能够萌发的种子同样可以起到抑制幼苗生长的作用．其中，对根长的抑制远大于对苗高的抑制．这一结果与张风娟等[4]的研究比较一致．豚草水浸液不仅使小麦幼根的长度变短，同时还影响其形态建成，表现为幼根数目增多，颜色呈黄褐色，根毛不发达，出现较多不规则扭曲等现象，陈贤兴等[5]的报道也出现类似现象．

不同浓度的豚草水浸液在不同程度上抑制小麦种子的萌发及幼苗生长，浓度越高，抑制作用越强，表现出较强的浓度效应．这与豚草在低密度分布时致使玉米产量下降，高密度分布导致玉米颗粒无收的生产实践[6]有一定的因果联系．

豚草可以通过挥发、雨水淋溶和根系分泌等途径向环境中释放化合物，由此对周围的植物产生抑制[7]．本研究利用蒸馏水浸提的方法使豚草植株中的水溶性物质得以释放，由此抑制了小麦种子的萌发及幼苗生长．其较强的浓度效应也可理解为由水溶性化感物质的多少所引发，其中两种抗氧化酶的反应也暗示小麦受到豚草化感物质的胁迫．有研究表明，化感物质可对细胞膜形成伤害，细胞膜功能的改变必然会影响植物对水分和矿质元素的吸收，进而影响植物的生长发育[8]．本研究也从侧面证实了这样的观点．

苏南地区尽管不是小麦的重要种植区，但对蔬菜等作物的种植却较为普遍．豚草可对多种经济作物产生化感作用[5，6]．我们的前期研究也发现豚草水浸液能大大抑制白菜和萝卜种子的萌发．由此，为了避免豚草通过化感作用侵害经济作物，应加强田间管理，及时去除豚草植株，避免不应有的经济损失．

[1]万方浩，关广清，王韧.豚草及豚草的综合防治[M].北京：中国科学技术出版社，1993：89-94．

[2]Rice E L.Allelopathy[M].New York:Academic Press，1974:1-5.

[3]余叔文，孙文浩.植物间的相互作用——相生相克现象.植物生理与分子生物学[M].北京：科学出版社，1992：1376-3941．

[4]张风娟，郭建英，龙茹，等.不同处理的豚草残留物对小麦的化感作用[J].生态学杂志，2010，29（4）：669-673．

[5]陈贤兴，单和好.豚草对几种经济作物的生化他感作用[J].海南大学学报（自然科学版），2003，21（1）：69-73．

[6]李秀梅.恶性害草的综合防治研究进展[J].杂草科学，1997（1）：7-10．

[7]王大力，祝心如.豚草的化感作用研究[J].生态学报，1996，16（1）：11-19．

[8]Einhellig F A.The chemistry of allelopathy，U.S.A[A].Thompson A C ED，1985：252-278.

Effect of Ambrosia artemisiifolia L.Water Extracts on the Seed Germination and Growth of Wheat

WANG Li-Xin,WANG Feng-mei,ZOU Jia-wen,HAO Jian-hua
(School of Biology and Food Engineering,Changshu Institute of Technology,Changshu 215500,China)

The effect of the different concentrations of water extracts of Ambrosia artemisiifolia L.on germination and growth of wheat were studied.The results showed the germination rate of wheat had a significant inhibition. The water extracts show inhibitory effects on the root length and shoot length.SOD and POD activity were significantly enhanced.The concentration effects were significant.

Ambrosia artemisiifolia L.;water extract;wheat

Q945

A

1008-2794（2011）10-0067-04

2011-08-20

常熟理工学院植物学重点建设学科基金资助项目.

王立新（1973—），女，江苏常熟人，常熟理工学院生物与食品工程学院高级实验师，硕士，研究方向：植物生理生化.