野草香地上器官水浸液的自毒作用

周秀梅,刘建玉,刘光明,李保印,林紫玉（.河南科技学院,河南新乡453003；.灵宝市园艺局,河南灵宝47500）

野草香地上器官水浸液的自毒作用

周秀梅1,刘建玉2,刘光明1,李保印1,林紫玉1
（1.河南科技学院,河南新乡453003；2.灵宝市园艺局,河南灵宝472500）

以风干野草香茎、叶、花序为供体,种子为受体,研究了野草香地上部器官水浸液的自毒作用.采用A× B=3×5二因素完全随机试验设计,室内生物测定法,测定了受体的发芽势、发芽指数、发芽率、成苗率、胚轴长度、胚根长度6项指标,并计算化感效应指数和化感综合效应（SE）.结果表明：A因素（野草香的地上器官叶、花序、茎）3个水平的SE值分别为-0.52、-0.64、-0.61,表现出叶＞花序＞茎的自毒作用强弱顺序；B因素（供体水浸液的浓度）5个水平的SE值分别为0、-0.18、-0.78、-0.99、-1.00,说明随供体水浸液浓度的升高自毒作用增强；受体6项指标的SE值分别为-0.53、-0.58、-0.58、-0.59、-0.54、-0.73,表明供体对受体6项指标的自毒作用强弱顺序为胚根长度＞成苗率＞发芽指数=发芽率＞胚轴长度＞发芽势.

野草香；水浸液；种子萌发；自毒作用

野草香Elsholtzia cypriani为唇形科香薷属草本植物,产于陕西、河南、安徽等地,生于田边、路旁、河谷两岸、林中或临边草地,海拔300～2 900 m[1-2].本课题组调查发现,野草香在豫北太行山区的路边、农田、民房瓦缝中均有分布.株高0.1～1.0 m,花小,淡紫色,全株有芳香气味,花能招引蜜蜂吸取花蜜.新鲜植株含芳香油,出油率0.51%～0.60%,油黄色.全草及叶入药,治伤风感冒、疔疮、鼻渊等症,有清热解毒作用,花穗可止血[2].可见,野草香是一种全株生香,且兼具药用的蜜源芳香草本植物,具有较好的开发前景.

化感作用是指一种植物或微生物（供体）向环境释放某些化学物质而影响其他有机体包括植物、微生物和动物（受体）的生长和发育的化学生态学现象,包括促进和抑制两方面作用[3-4].当供体和受体同属一种植物时产生的化感作用叫自化感作用（包括促进和抑制两方面）,这种自化感作用为抑制作用时,称为植物的自毒作用,即供体通过自身的分泌物,茎、叶的淋溶物及残体分解产物所产生的有毒物质累积,而抑制根系生长,降低根系活性,改变土壤微生物区系等,这种作用有助于病原菌的繁殖,并导致植物生长不良、发病、死亡[5].由于种子的萌发和幼苗期对自毒物质比较敏感,所以发芽率和幼苗生长的胚根长度和胚轴长度往往被视为衡量植物化感效应较为灵敏的指标[6～8].为此,本研究以风干的野草香植株的茎、叶、花序为供体,野草香的种子为受体,旨在探明其地上器官水浸液是否存在自毒作用,为其进一步的栽培利用提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2010年10月至2011年4月在河南科技学院教学科研中心开放实验室光照培养箱中进行.

1.2 试验材料

处于初花期的野草香植株地上部分和野草香成熟的果穗,分别于2010年10月4日和2010年12月8日采自河南省济源市黄楝树林场.当日运回实验室后,对野草香的地上部分,按茎、叶、花序分开,先用自来水冲去污物,再用蒸馏水清洗干净,晾至表面水分散尽,风干后室内常温保存备用.对野草香成熟的果穗洗净风干后,揉碎,经多次风选后的饱满种子,装入纸袋,置冰箱冷藏室保存备用.

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计采用A×B=3×5的二因素完全随机试验设计.A因素为野草香的地上器官,有3个水平,即茎（A1）、叶（A2）、花序（A3）；B因素为野草香地上器官水浸液的不同浓度,有5个水平,分别是0 g/L（B1）、10 g/L（B2）、25 g/L（B3）、50 g/L（B4）、75 g/L（B5）.每处理重复4次.

1.3.2 水浸液的制备分别将风干备用的野草香茎和花序剪成0.3 cm的小段、叶揉成碎片后,准确称量50 g放入容量瓶中,添加500 mL去离子水,密封瓶口浸提24 h,即得到质量浓度为100 g/L的水浸液.用定性滤纸二重过滤后,取上清液作为水浸提母液,在4℃的低温黑暗条件下贮藏备用.试验时用去离子水将各母液分别稀释至设计浓度.

上海市发改委副主任周强在会上作了讲话，指出目前中国已成功实现碳排放强度下降，并进入总量控制阶段，将来还可能进入碳中和乃至零碳发展阶段。中国将碳市场作为碳排放总量控制的重要手段，政府管理部门将履行职责、尽可能提高政策的可预期性，同时发挥市场公开透明的作用。作为低碳城市及是碳市场的试点城市，上海在能源领域完成了很多先导性的工作。申能成立专业公司进行碳资产管理正当其时，有助于申能集团本身资产优化以及市场活跃，希望申能碳科技与专业投资者发挥各自作用，积极推动上海市低碳发展工作。

1.3.3 化感作用的生物活性测定参考文献[9]的方法,所不同的是：每天20点观察种子萌发情况,统计发芽数（胚根突破种皮1～2 mm）,并在培养皿中分别添加0.5 mL相应浓度的水浸液以保证水分的供应和化感物质的持续影响,而又不至于使野草香微小种子常时间淹没而腐烂.至发芽数稳定后,记录发芽数和成苗数（子叶展开,胚根、胚轴均生长正常）,并测量胚轴和胚根的长度.

1.4 数据统计分析

化感综合效应（synthesis effect,SE）：用以综合比较各因素不同水平、各处理组合及受体各指标的化感作用强度.用测试指标的RI值相加的平均值进行评价,SE＞0为促进作用,SE＜0为抑制作用,绝对值的大小与作用强度一致,即S=（RI1+RI2+……+RIn）/n.其他指标的计算及数据统计分析方法参照参考文献[9]进行.

2 结果与分析

2.1 A因素、B因素及A×B对受体6项指标的影响

按1.4所述,分别对受体发芽势、发芽指数、发芽率、成苗率、胚轴长度和胚根长度6项指标进行方差分析,发现除A因素对受体发芽势的影响没有达到显著水平（P＞0.05）外,A因素对胚根长度影响已达显著水平但未达到极显著水平（0.01＜P＜0.05）,A因素对受体其他4项指标及B因素、A×B互作对受体6项指标的影响均达极显著水平（P＜0.01）,需进行多重比较.

2.1.1 A因素、B因素不同水平间的多重比较A因素、B因素不同水平间的多重比较结果见表1.

表1 A因素、B因素不同水平间的多重比较Tab.1 Multiple comparison among levels offactor A or factor B

由表1可知,从A因素不同水平处理受体后的发芽势和发芽指数值来看,均为A1＞A2＞A3,但A因素3个水平间对发芽势的影响不存在显著差异,说明数据的差异是由试验误差造成的；A因素3个水平对发芽指数的影响表现为：A3与A2差异不显著、与A1差异极显著.从发芽率、成苗率、胚轴长度、胚根长度来看,虽均为A1＞A3＞A2,但又分3种情况：对发芽率来说,A因素3水平间均存在显著差异,但A2与A3未达到极显著水平；对成苗率和胚轴长度来说,A1与A2、A3间均存在极显著差异,但A2与A3间差异不显著；对胚根长度来说,仅A1与A2存在显著差异,但未达到极显著水平.

表1表明,B因素处理受体后,除对胚轴长度的影响表现为随水浸液浓度的升高先极显著地增加,而后又随浓度的继续升高而极显著降低外,其他5项指标均表现为随供体水浸液浓度的升高而减小,所不同的是低浓度的水浸液（B2）处理受体后,发芽率和成苗率的值有一个不显著的降低,而发芽势、发芽指数、胚根长度则有极显著的降低.且高浓度（B5）处理受体后,6项指标的值均最小（为0）.

表2 A×B两因素互作的多重比较Tab.2 Multiple comparison ofA×B

由表2可知,7个处理组合（A1B5、A2B4、A2B5、A3B4、A3B5、A1B4、A3B3）处理受体后,其发芽势值与发芽指数的值不存在差异,而与其他组合间差异显著.

从受体的发芽率、成苗率和胚轴长度3个指标的数值看,A1B4、A1B5、A2A3、A2B4、A2B5、A3B3、A3B4、A3B5 8个组合间差异不显著,而与其他组合间差异显著.从受体的胚根长度值看,A1A3、A1B4、A1B5、A2B2、A2B3、A2B4、A2B5、A3B3、A3B4、A3B5 10组合间差异不显著,而与其他组合间差异显著.

2.2 受体6项指标的RI和SE

按1.4所述,计算出RI和SE（见表3）.

表3 受体6项指标的RI和SETab.3 RI and SE of6 indexes ofrecipienttreated with differentcombinations

从RI值看,除A1B2处理受体后,发芽势、发芽指数、发芽率、成苗率和胚轴长度与A3B2处理受体后,发芽势、发芽率、成苗率与胚轴长度的RI值为正值,说明对受体各指标起促进作用外,其余组合处理受体后,各指标的RI均为负值,表明对各指标起不同程度的抑制作用.从SE值大小看,各组合处理受体后,对6项指标总的抑制作用的强弱顺序是：胚根长度＞成苗率＞发芽指数=发芽率＞胚轴长度＞发芽势（见表3）.

根据表3数据及1.4所述,计算A因素和B因素不同水平的SE值（见表4）.

表4 A因素和B因素不同水平的SETab.4 SE ofdifferentlevels offactor A and Factor B

从表4中SE值的正负和绝对值大小看,A因素不同水平对受体的自化感作用表现为抑制作用,即自毒作用,且强弱顺序为：叶＞花序＞茎；B因素不同水平对受体的自毒作用随浓度的升高而增强,直至完全抑制.

3 结论与讨论

本研究表明,野草香茎叶、花、序水浸液均具自毒作用,自毒作用的强弱因器官和浓度不同有别.同浓度时,叶片水浸液的自毒作用最强；同器官时,自毒作用随浓度的升高而增强.供体主要通过抑制受体胚根的伸长和生长而影响供体幼苗的生长和发育.

植物化感作用的强弱与供体植物的器官有关[10].本试验中,野草香的自毒作用表现为叶片水浸液最为强烈,其次是花序,二者之间差异不大,而茎的自毒作用最弱,可能的原因是：叶片和花序中所含的水溶性自毒物质较多,茎中的自毒物质较少.至于野草香所含自毒物质的种类、数量及存在形态尚有待研究.

野草香水浸液对胚根长度和胚轴长度的抑制作用大于对发芽率的抑制作用,这与王希等[11]对异龄苜蓿自毒作用的研究结论一致.本试验中观察到,当供体水浸液浓度较高时,受体的胚根多不伸长,有些伸长的胚根短且呈深褐色,背向滤纸扭曲生长.原因可能是,水浸液浓度高时,其中的自毒物质含量较高,对胚根的伸长生长产生抑制或毒害.胚根对自毒物质的敏感性强于胚芽[12],卢成等[13]亦报道,紫花苜蓿化感物质的作用部位是受体植物的根部,通过抑制根部细胞的伸长和发育能够影响根部吸收能力,限制受体植物地上部发育,并最终导致其生物量下降,甚至死亡.

[1]丁宝章,王遂义.河南植物志：第3册[M].郑州：河南科技出版社,1997：385.

[2]中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志：第66卷[M].北京：科学出版社,1977：328-329.

[3]Rice E L.Allelopathy[M].2nd ed.New York：Academic Press,1984.

[4]Anaya A L.Allelopathy as a tool in the management of biotic resources in agroecosystems[J].Critical Reviews in Plant Sciences, 1999,18（6）：697-739.

[5]Singh H P,Batish D R,Kohli R K.Autotoxicity：concept,oganisms,and ecologicalsignificance[J].Critical Reviews in PlantSciences, 1999,18（6）：757-772．

[6]喻景权,松井久佳.豌豆根系分泌物自毒作用的研究[J].园艺学报,1999,26（3）：175-179.

[7]王广印,周秀梅,谢玉会,等.辣椒植株水浸液对辣椒种子萌发的自毒作用[J].上海交通大学学报：农业科学版,2008,26（5）：407-410.

[8]Zhou K,Zhou X M,Yang L F,et al.Autotoxic effects ofChrysanthemun（Chrysanthemun morifolium（Ramat）Tzvel.）[J].Allelopathy Journal,2009,24（1）：91-95.

[9]周秀梅,齐安国,郑翠翠,等.木香薷地上部位水浸液的化感作用比较[J].中国农学通报,2012,28（25）：196-200.

[10]于福科,黄新会,马永清.不同生长时期沙打旺不同部位及其植株的化感作用研究[J].草业学报,2008,17（5）：76-83.

[11]王希,沈禹颖,高崇岳,等.异龄苜蓿水浸液对其种子萌发的自毒效应[J].草地学报,2008,16（6）：609-612.

[12]Chung IM,Miller D A.Effectofalfalfa plantand soilextracts on germination and growth ofalfalfa[J].Agronomy Journal,1995,87（4）：762-767.

[13]卢成,曾昭海,王维,等.紫花苜蓿对九种杂草的化感作用[J].中国草地学报,2007,28（5）：42-45.

（责任编辑：邓天福）

Autointoxication of aqueous extracts from up-ground organs of Elsholtzia cypriani

Zhou Xiumei1,Liu Jianyu2,Liu Guangming1,Li baoyin1,Lin Ziyu1
（1.Henan Institute ofScience and Technology,Xinxiang 453003,China；2.Lingbao Horticultural Bureau,Lingbao 472500,China）

In order to discover the autointoxication of aqueous extracts from up-ground organs of Elsholtzia cypriani, having taken the dry stems,leaves and inflorescences as donors and the seeds of E.cypriani as recipients,the experiment was designed as A×B=3×5 factorial and arranged randomly,the 6 indexes,such as germination energy, germination index,germination rate,seedling rate,embryonal length and radicle length were determined by bioassay methods and the response index（RI）and synthesis effect（SE）were also calculated．The results showed that：The SE values for the three levels of factor A were-0．52,-0．64 and-0．61,separately,which indicated the autointoxication order of the donors was leave＞inflorescence＞stem；The SE values for the five levels of factor B were 0,-0．18,-0．78,-0．99 and-1．00,respectively,which indicated the autointoxication of the donors was stronger with the rising of the concentration；The SE values for the six indexes were-0．53,-0．58,-0．58,-0．59,-0．54 and-0．73,respectively, which indicated the order from the strongest to the weakest of autointoxication on the six indexes of recipients were radicle length＞seedling rate＞germination index=germination rate＞embryonal length＞germination energy．

Elsholtzia cypriani；aqueous extracts；seed germination；autointoxication

S567.23+9

A

1008-7516（2013）01-0013-05

10．3969/j．issn．1008-7516．2013．01．004

2012-12-07

河南省教育厅科技攻关项目（12A220001）；河南科技学院重点攻关项目（2008012）

周秀梅（1966-）,女,河南兰考人,博士,教授．主要从事园林植物与观赏园艺相关的教学和科研工作．