肿柄菊水浸提液对3种作物的化感作用研究

范丽娜， 孙东玲， 秦小萍， 杨美林， 张余杰

(云南农业大学植物保护学院，云南昆明 650201)

肿柄菊水浸提液对3种作物的化感作用研究

范丽娜， 孙东玲， 秦小萍， 杨美林， 张余杰

(云南农业大学植物保护学院，云南昆明 650201)

采用培养皿滤纸法测定肿柄菊不同浓度水浸提液对豌豆、萝卜和水稻种子萌发、幼苗生长的影响。结果表明：肿柄菊浸提液对豌豆和萝卜种子萌发有抑制和延缓作用，对水稻最终萌发率无显著影响；低浓度的浸提液可促进受体植物幼苗生长，高浓度则有显著的抑制作用，同时还发现高浓度浸提液可降低受体植物叶绿素、可溶性蛋白质和糖的含量。

肿柄菊；水浸提液；化感作用；种子萌发；幼苗生长

高等植物的化感作用(allelopathy)是指高等植物次生代谢产生的化学物质释放到环境中对其他临近植物或自身(即自毒)产生的不利或有利的影响[1]。由许多植物得到证实，雨水淋溶是植物活体和残体释放化感物质的主要途径[2-3]，对该途径的研究对生态农业发展具有重要的意义。肿柄菊(Tithoniadiversifolia)别称墨西哥向日葵，属菊科肿柄菊属植物，在原产地墨西哥为1年生草本植物，根系发达，繁殖力强，能在各类土壤中生长。经调查，在云南逃逸生长的肿柄菊已成为多年生的灌木或亚灌木，其主杆粗壮、分支繁多、植株高大等特征[4]给农业生产带来严重的危害。目前，对肿柄菊的应用研究主要集中在医药、杀虫剂、肥料和饲料的利用与研究等方面[5-7]，但对肿柄菊的化感作用研究还鲜有报道。本研究采用新鲜肿柄菊地上部分不同浓度的水浸提液处理3种常见作物种子和幼苗，观察它们对受体植物种子萌发和幼苗生长的影响，为了解肿柄菊入侵扩张机理提供基础数据，同时也为肿柄菊有效利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验所用的新鲜肿柄菊地上部分，采集于云南省昆明市东郊。受体植物种子为豌豆(PisumsativumL.)、萝卜(RaphanussativusL.)、水稻(OryzasativaL.)。

1.2 方法

1.2.1 水浸提液的制备 取新鲜肿柄菊地上部分，用蒸馏水洗净后自然晾干、称重，剪至约4 cm大小并用研钵研磨，加蒸馏水浸泡12 h后用双层纱布过滤，过滤后得到质量浓度为100 g/L的母液，4 ℃冰箱保存待用。试验时将母液倍比稀释成50、25、12.5、6.25 g/L 使用，蒸馏水作对照。

1.2.2 肿柄菊水浸提物化感活性测定 采用培养皿滤纸培养法进行种子萌发试验[8]，选取饱满、大小一致的各种受体种子，用0.5%的次氯酸钠将种子消毒10 min，再用蒸馏水冲洗3～5次。将20粒种子置于经高压灭菌且铺有两层滤纸的培养皿(大小为6 cm)中，培养皿中分别加入10 mL的100、50、25、12.5、6.25 g/L水浸取液，以蒸馏水作对照。其中，豌豆用直径为9 cm的培养皿。每个处理3个重复，将培养皿放到25 ℃ 40%光照16 h、20 ℃黑暗 8 h 的光照变温培养箱中培养。每天补充等量的水浸提液和蒸馏水。以对照种子出现1 mm胚根作为萌发的标准，每隔24 h计录发芽数，连续2 d 种子的发芽数不再增加视为萌发结束，计算最终萌发率、发芽指数，7 d后测量根长、苗高，称取鲜重。

发芽速度指数的计算：从对照开始发芽起，连续5 d记录种子发芽情况，根据Pande等采用的计算方法[9]，计算各处理种子的发芽速度指数(GI)，发芽速度指数(GI)按下式计算：

发芽速度指数(GI)=2×(5×X1+4×X2+3×X3+2×X4+1×X5)

式中：X为每隔24 h发芽的种子数，X1为24 h记录的种子发芽数，X2为48 h记录的种子发芽数，以此类推。

化感指数的计算：用处理与相应对照的比值(T/C)作为化感作用衡量指标。参照Williamson等的方法[10]计算。

IR=1-C/T，当T≥C时

IR=T/C-1，当T

式中C为对照值；T为处理值。IR为化感效应，IR>0为促进作用，IR=0为无作用，IR<0为抑制作用，绝对值的大小与作用强度一致。

1.2.4 生理生化指标的测定

1.2.4.1 受体叶绿素含量的测定 采用丙酮浸提法[11]，按Arnon法的修正公式[12]计算提取液的叶绿素浓度。

Ca=12.71D663-2.69D645

Cb=22.9D645-4.86D663

C=Ca+Cb

叶绿素含量(mg/dm2)=(C×V)/(A×1 000)

式中：Ca为叶绿素a的浓度(mg/g)；Cb为叶绿素b的浓度(mg/g)；C为叶绿素浓度(mg/L)；V为提取液总体积(mL)；A为叶片表面积(dm2)。

1.2.4.2 可溶性蛋白质含量测定 采用考马斯亮蓝G-250法[13]测定植物中可溶性蛋白含量，公式如下：

样品中蛋白的含量(mg/g)=(C×VT)/(V1×FW×1 000)

式中：C为查标准曲线所得蛋白质含量(μg)；VT为提取液总体积(mL)；FW为样品鲜重(g)；V1为测定时加样量(mL)。

1.2.4.3 可溶性糖含量测定 采用苯酚法测定植物中可溶性糖含量[14]，公式如下：

样品中可溶性糖含量(mg/g)=(C×VT×N)/(V1×FW×1 000)

式中：C为查标准曲线值(μg)；VT为提取液总体积(mL)；N为稀释倍数；FW为样品鲜重(g)；V1为测定时加样量(mL)。

2 结果与分析

2.1 肿柄菊水浸提液对豌豆、萝卜和水稻种子萌发的化感作用

由表1看出，不同浓度肿柄菊浸提液对不同农作物种子的发芽率影响不同，在浓度为6.25 g/L时，3种作物最终萌发率与对照的差异不显著；在浓度大于等于25 g/L时，豌豆和萝卜与对照相比具有显著差异，而水稻与对照相比无显著差异。总体看来，肿柄菊浸提液对豌豆和萝卜种子最终萌发率的抑制作用与提取液浓度呈正相关，但对水稻最终萌发率无明显影响，不同浓度处理的水稻种子与对照之间无显著差异。随浸提液浓度升高，3种作物发芽速度指数抑制率绝对值增大。

2.2 肿柄菊浸提液对豌豆、萝卜和水稻幼苗生长的化感作用

由表2 看出，浸提液浓度为6.25g/L时，对3种作物地上部分生长有促进作用， 其中对萝卜的促进作用最显著，对水稻促进作用不显著，在浓度大于等于25 g/L时，对3种作物地上部分生长起抑制作用，且抑制率极高；在低浓度时，对豌豆和水稻根生长有的促进作用，随着浓度的升高起抑制作用，且抑制作用逐渐增强；在浓度为6.25 g/L时，对3种作物鲜重有显著促进作用，随着浓度的升高促进作用降低，逐渐起抑制作用，且抑制作用逐渐增强。

表1 不同浓度肿柄菊水浸提液对3种作物种子萌发的影响Table 1 Effects of water-extractions from T. diversifolia on the three crops germination rate

注：表中数据为“平均值±标准误”。同列数据后不同字母表示在0.05水平差异显著(Duncan氏新复极差法)。

表2 不同浓度肿柄菊水浸提液对3种作物幼苗生长的影响Table 2 Effects of water-extractions from T. diversifolia on the three crops seedling growth

注：“—”表示该种子未萌发或只发芽未生长。

2.3 植物叶片叶绿素含量的变化

由图1可以看出，随着浸提液浓度的升高受体植物叶绿素含量逐渐降低，处理与对照差异性极显著。

2.4 植物可溶性蛋白的变化

由图2可以看出，3种作物体内可溶性蛋白含量随浸提液浓度升高而逐渐减少，且呈正相关性，与对照相比有明显的差异性，表明肿柄菊浸提液较强地抑制了受体植物可溶性蛋白的合成。

2.5 植物可溶性糖的变化

由肿柄菊浸提液对受体植物幼苗可溶性糖含量的测定结果(图3)可以看出，3种作物体内可溶性糖含量随浸提液浓度升高而逐渐减少，与对照相比有明显的差异性，表明肿柄菊浸提液较强地抑制了受体植物可溶性糖的合成。

3 讨论与结论

本试验结果表明，肿柄菊水浸提液对豌豆和萝卜种子萌发起抑制和延缓作用，且浸提液浓度越大，抑制和延缓作用越强。与张中信等在文章中指出野艾蒿的水浸提液对受试植物萌发主要表现抑制作用，而且抑制作用随水浸提液梯度升高而加强的结论一致[15]。肿柄菊水浸提液对水稻种子萌发无显著作用，与杨海燕等的研究结论[16]有一定差异，造成这一差异的原因可能与肿柄菊采集地点的不同、肿柄菊部位不同、肿柄菊水浸提液梯度的不同以及不同植物品种对肿柄菊化感作用适应能力的不同有关，另外也可能与试验研究的侧重点不同有关系。肿柄菊水浸提液对3种作物幼苗苗高、根长、鲜重有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的现象。与李翔等在黄花棘豆水提液对油菜化感作用机理的初步研究中所得结论一致，他们认为高浓度的黄花棘豆水提液可导致油菜幼苗根部结构发生变化，抑制油菜根尖的有丝分裂，推迟有丝分裂时间，从而抑制植物生长[17]。

植物体内叶绿素含量的多少直接影响植物光合作用，进而影响植物体内物质和能量的积累。肿柄菊浸提液降低了3种植物幼苗的叶绿素含量，从而使植物光合作用受到抑制。该结果与Heji等在研究胡桃醌的化感作用机理时所得结论一致，他们认为胡桃醌的化感物质可明显降低叶片叶绿素含量和净光合速率[18]。植物体内的可溶性蛋白和糖与植物的抗逆性和适应性有关，其含量的变化影响到各类酶的活性和功能以及植物的光合作用。肿柄菊水浸提液降低3种植物可溶性蛋白和糖的含量，可能影响植株膜功能、阻碍叶绿素合成，最终导致植株幼苗和根生长受阻。

本研究证明肿柄菊的提取液含有植物生长抑制物质，能抑制种子萌发和幼苗生长，同时减少叶绿素、可溶性蛋白和糖的积累。

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AllelopathyofAqueousExtractsfromTithoniadiversifoliaonThreeCrops

FAN Li-na， SUN Dong-ling， QIN Xiao-ping， YANG Mei-lin， ZHANG Yu-jie

(College of Plant Protection，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China)

The effect of aqueous extracts formTithoniadiversifoliaat different concentrations on seed germination and seedling growth ofPisumsativum，RaphanussativusandOryzasativawere determined was determined in petri dish assays. At low concentrations，the extracts promoted growth of the target species. At high concentration，extracts inhibited and delayed seed germination ofP.sativumandR.sativusbut did not affect germination ofO.sativa. The inhibitory effects of the aqueous extracts ofT.diversifoliaat high concentrations were associated with decreases in the contents of chlorophyll，soluble protein and sugar in the target species.

Tithoniadiversifolia；aqueous extracts；allelopathy；seed germination；seedling growth

A

1003-935X(2013)02-0026-05

范丽娜，孙东玲，秦小萍，等. 肿柄菊水浸提液对3种作物的化感作用研究[J]. 杂草科学，2013，31(2)：26-30.

2013-03-08

范丽娜(1986—)，女，硕士研究生，研究方向为植物源农药。E-mail：fanlina00@163.com。

秦小萍，副教授，博士，主要从事生物农药的研究。E-mail：qxp99@163.com。