外源鞣酸和水杨酸及其混合液对番茄种子发芽的影响

张恩平 赵茹月 李亮亮 张淑红

（沈阳农业大学园艺学院，辽宁沈阳 110161）

化感作用是指一种植物通过向环境释放某些化学物质，在其周围形成一个微环境区域，从而抑制或促进该区域内其他植物（或其他微生物）生长的现象（Rice，1984）。化感物质通常是多种成分共存于植物生长自然环境中，它们共同作用于受体植物产生抑制或促进作用，这就是化感物质的复合效应，化感物质的复合效应表现为协同、加合、拮抗3种形式（Blum，1996）。Rice（1974）将化感物质按化学结构分为14类：水溶性有机酸、直链醇、脂肪族醛和酮，简单不饱和内酯，长链脂肪酸和多炔，苯醌、蒽醌和复醌，简单酚、苯甲酸及其衍生物，肉桂酸及其衍生物，香豆素类，类黄酮，丹宁，类萜和甾类化合物，氨基酸和多肽，生物碱和氰醇，硫化物和芥子油苷，嘌呤和核苷。目前普遍的化感物质分类主要是4类：酚酸类，萜类，糖和糖苷类，生物碱和非蛋白氨基酸。本试验采用的鞣酸和水杨酸已被证明是有化感作用的物质，由Kim 和Kil（1989）从番茄植株水提液中分离、鉴定出鞣酸和水杨酸等7种化学成分，并用纯化学试剂对茄子进行了种子发芽试验，确定了鞣酸和水杨酸单独作用时的化感作用的界限浓度均为5×10-3mol·L-1。范淑英等（2011）的研究表明不同浓度不同器官的茼蒿水提液对西瓜种子的萌发产生了低浓度促进高浓度抑制的作用。高浓度的邻苯二甲酸对番茄的生物量有较强的抑制作用（李亮亮 等，2011），而杨延杰和林多（2013）的研究则表明邻苯二甲酸抑制了黄瓜种子的萌发，但对萝卜种子萌发的影响则为低促高抑。

在各种化感效应的鉴定方法中，种子萌发试验是一种最常用的生物测定方法（曾任森，1999），因此被很多研究者所采用（孔垂华 等，1998；周宝利 等，2010；李巧峡 等，2012）。本试验通过发芽试验鉴定鞣酸和水杨酸以及二者混合液对番茄种子萌发生长的影响，以探究不同种类和浓度的化感物质对番茄种子萌发产生的化感效应。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2013年5月中旬在沈阳农业大学园艺学院实验室进行，供试番茄（Lycopersicon esculentumMill.）品种为辽园多丽，鞣酸和水杨酸均为分析纯，购于国药公司。

1.2 试验方法

首先将鞣酸和水杨酸分别配制成浓度为0、0.05、0.1、0.2、0.5 g·L-1的溶液，鞣酸和水杨酸的混合液用同浓度的鞣酸和水杨酸以1∶1 的比例混合而成，空白对照以蒸馏水代替。共计13个处理，每个处理3次重复。发芽试验采用培养皿滤纸法（Leather & Einhelling，1986）进行，取直径为9 cm 的培养皿，每个培养皿铺上3层定性滤纸，分别取10 mL 各处理的溶液加入培养皿中。然后挑选颗粒饱满均一的种子，温汤浸种消毒处理15 min，分别取50 粒种子均匀铺放在培养皿中。接着将培养皿放入（25±1）℃的恒温培养箱中培养，培养过程中为保持滤纸湿润，根据滤纸的湿润程度补充等量相应的处理液。从第1 天开始，每隔24 h 观察记录种子的发芽数，第10天计算发芽率和发芽指数，并测定萌发种子的根长和芽（胚轴+胚芽）长。

其中n为发芽持续的天数，Gt为第t天种子发芽的粒数，Dt为萌发的天数。

利用化感效应指数（RI）表示不同处理对番茄种子萌发及生长的化感作用。采用Williamson 和Richardson（1988）推荐的方法。

其中 C 为对照值，T 为处理值，RI ＞0 为促进作用，RI＜0为抑制作用，绝对值的大小与强度一致。

1.3 数据处理

采用Excel处理原始数据，并用Spss16.0 软件进行单因素方差分析和LSD 检验。

2 结果与分析

2.1 鞣酸和水杨酸及其混合液对番茄种子萌发的影响

从表1可以看出，低浓度0.05 g·L-1的鞣酸处理提高了番茄种子的发芽率，较对照提高了3.4个百分点，之后随着鞣酸浓度的升高发芽率逐渐降低，在鞣酸浓度为0.2、0.5 g·L-1时番茄种子的发芽率比对照显著降低；水杨酸浓度为0.2 g·L-1时显著降低了番茄种子的发芽率，与对照相比下降了7.3个百分点，在水杨酸浓度为0.5 g·L-1时抑制作用显著，种子的发芽率为0；而二者1∶1 的混合液在浓度为0.1 g·L-1时显著降低了发芽率，与对照相比下降了6.6个百分点。从化感效应指数可以看出，鞣酸对种子发芽率的作用表现为低促高抑的趋势，而水杨酸以及二者1∶1 的混合液则均表现为抑制作用，并且随着浓度的增高化感抑制作用逐渐增强。

与对照相比，鞣酸、水杨酸以及二者1∶1 混合液均对发芽指数表现为抑制作用，但鞣酸的抑制效果不显著；水杨酸在浓度为0.2 g·L-1时显著降低了番茄发芽指数，较对照降低了44.6%，而在浓度为0.5 g·L-1时抑制作用显著，并100%降低了番茄种子发芽指数；鞣酸和水杨酸1∶1 混合液在浓度为0.2 g·L-1和0.5 g·L-1时显著降低了种子发芽指数，分别降低了14.7%和56.8%。由化感效应指数可知，与对照相比，鞣酸对发芽指数的抑制作用不显著，而水杨酸及二者1∶1 混合液的抑制作用随浓度的升高而增强。

2.2 鞣酸和水杨酸及其混合液对番茄胚根生长的影响

从表2可以看出，鞣酸在浓度为0.05 g·L-1和0.1 g·L-1时促进了胚根的生长，在浓度为0.2 g·L-1和0.5 g·L-1时抑制了番茄胚根的生长，但与对照相比，影响效果不显著；水杨酸和二者1∶1 的混合液同样表现出低浓度促进、高浓度抑制的趋势，水杨酸在浓度0.5 g·L-1时100%地抑制了胚根的生长，而二者1∶1 的混合液在浓度0.05 g·L-1和0.1 g·L-1时显著促进了胚根的生长，分别较对照提高了14.1%和11.5%，在浓度0.5 g·L-1时显著抑制了胚根的生长，较对照降低了11.5%。由化感效应指数可知，鞣酸和水杨酸及二者1∶1 混合液对番茄胚根的生长均表现为低促高抑。

表2 鞣酸和水杨酸及其混合液对番茄胚根生长的影响

2.3 鞣酸和水杨酸及其混合液对番茄芽生长的影响

从表3可知，鞣酸在低浓度0.05 g·L-1时显著促进了番茄（胚轴+胚芽）的生长，较对照提高了5.0%，在高浓度0.2、0.5 g·L-1时显著抑制了番茄芽的生长；水杨酸以及二者1∶1 的混合液与对照相比，各处理均抑制了芽的生长，并随着处理浓度的升高，化感抑制作用逐渐增强，在浓度为0.5 g·L-1时抑制作用最强，番茄芽长分别较对照显著降低了100%和19.8%。由化感效应指数可以看出，鞣酸对芽的生长作用表现为低促高抑的趋势，而水杨酸及二者1∶1 混合液各浓度均抑制番茄芽的生长。

表3 鞣酸和水杨酸及其混合液对番茄芽生长的影响

3 结论与讨论

在植物界中，几乎所有的植物都或多或少地有化感物质产生，会产生不同程度的化感作用，这是物种进化过程中生存竞争的必然（莫延利，2009）。同时，植物体内所含的化感物质有很多种，化感物质之间存在不同的相互作用，使得单一种类的化感物质与多种化感物质混合所表现出的化感效应不同。本试验所选用的外源鞣酸和水杨酸已被鉴定是番茄的化感物质（Kim＆Kil，1989；Yu & Matsui，1993；姚军，2007），周志红等（1998）对番茄植株中几种化学成分的化感效应的研究结果表明，水杨酸和鞣酸在浓度为5×10-4mol·L-1时对叶用莴苣、大白菜和萝卜的抑制作用极显著，将化感作用较强的鞣酸或水杨酸分别与作用较弱的酯类按不同比例混合能够增强化感的抑制作用或促进作用。刘苹等（2012）的研究表明苯甲酸、对羟基苯甲酸和邻苯二甲酸两两互作时对花生种子发芽的化感效应有增强的趋势。因此，在研究化感物质对种子萌发的影响时要同时考虑化感物质的种类和数量，尤其要注意化感物质之间也存在着协同、拮抗和加合等相互作用（杨期和 等，2005）。综合研究评价各种化感物质的互作效应，能够更接近自然，更加准确地揭示化感物质的不同作用。

本试验结果表明：鞣酸在低浓度0.05 g·L-1时促进了番茄种子的萌发以及胚根和芽的生长，当浓度达到0.2 g·L-1时开始表现为抑制作用，尤其对发芽率和芽的生长抑制作用显著，综合呈现低促高抑的趋势。水杨酸对番茄种子萌发以及芽的生长呈现抑制作用，并随着浓度的增高抑制作用逐渐增强，在浓度0.5 g·L-1时达到100%的抑制作用；水杨酸在浓度小于0.1 g·L-1时促进了番茄胚根的伸长，高浓度时呈现抑制作用。鞣酸和水杨酸的1∶1混合液同样表现为随着浓度逐渐升高，对番茄种子萌发以及芽的生长的抑制作用逐渐增强；但在低浓度时显著促进了番茄胚根的生长。鞣酸和水杨酸对番茄种子萌发以及胚根长和芽生长的作用趋势与大多数化感物质的作用趋势相似，可见，鞣酸和水杨酸同样具有化感作用。同时，在浓度0.5 g·L-1时，3种处理的化感抑制作用表现为水杨酸＞1∶1 混合液＞鞣酸，由此可知，当在高浓度时，鞣酸与水杨酸之间存在拮抗作用，鞣酸可以减轻水杨酸的化感效应。周志红等（1998）的研究指出混合物的组分、组分物质的量比和受体种类都对化感作用的效应大小有很大影响。因此，在以后的研究中可以通过调整水杨酸和鞣酸的混合比例进一步研究二者的混合液所表现的化感效应，为进一步研究番茄化感物质效应提供更加充足的理论依据。

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