脂肪酸酯化合物对西瓜幼苗生长及生理生化特性的影响

郑阳霞，雷凤芸，邱爽，赵善梅

(四川农业大学园艺学院，四川 成都 611130)

随着农业种植结构的调整，规模化、专业化西瓜种植的连作面积逐年增加，连作障碍日趋严重[1]。引起连作障碍的主要原因是植物的自毒作用[2]，即植物自身产生的根系分泌物对植物造成的伤害[3-4]。在西瓜[5]、马铃薯[6]、黄顶菊[7]、辣椒[8]等植物中均检测到脂肪酸酯类化合物这一类根系分泌物。现阶段多利用嫁接来防控西瓜的连作障碍[9]。郑阳霞等[10]研究结果表明，嫁接西瓜的根系分泌物中脂肪酸酯类物质的相对含量与自根西瓜明显不同。笔者以邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)这2 种脂肪酸酯类化合物处理西瓜幼苗，研究它们对西瓜幼苗生长及生理特性的影响，以明确其对西瓜的化感作用，为阐明西瓜连作障碍机制提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

西瓜‘早佳84-24’品种，由新疆农人种子科技有限责任公司出品。

邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为分析纯。

1.2 试验设计

将西瓜种子于55 ℃温汤浸种20 min，冷却至室温，再继续浸种4～6 h 后，放入28～30 ℃恒温箱中催芽。种子露白后，播于口径为14 cm 的塑料圆形花盆中，培养基质为珍珠岩。DIPB 和DOP 分别配制成浓度为0.05、0.10、0.50、1.00、4.00 mmol/L的溶液。西瓜种子出苗后，用1/3 Hoagland 营养液浇灌，每盆100 mL，每3 d 浇灌1 次；幼苗长至四叶一心时，浇灌DOP 和DIPB 溶液，每盆100 mL，以不施DOP 和DIPB 溶液为对照，共12 个处理。每个处理5 盆。每盆2 株。每处理3 次重复。分别于处理后5、10、15 d 测定西瓜幼苗的POD 活性、CAT 活性、SOD 活性、丙二醛含量和脯氨酸含量[11]；于处理后15 d 测定西瓜幼苗的株高、茎粗、生物量及根系活力[11]。

1.3 数据处理

利用Excel 2017 整理试验数据，用SPSS 20.0进行统计分析，用最小显著差法(LSD)法对各组数据进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 DOP 和DIBP 对西瓜幼苗生长的影响

由表1 可知，DOP 和DIBP 为0.00～4.00 mmol/L时，随着DOP 和DIBP 浓度的加大，西瓜幼苗的生长性状指标呈现出先增后减的特点。0.10 mmol/L DOP 处理，西瓜幼苗的茎粗、株高、地上部鲜质量、地下部鲜质量和地上部干质量均达最大值，表明0.10 mmol/L DOP 对西瓜幼苗的生长具有促进作用，但高于1.00 mmol/L 后，各项生长指标有所下降，甚至显著低于对照。0.05 mmol/L DIBP 处理时，西瓜幼苗的地下部鲜质量和地下部干质量达到最大值，显著高于其他处理和对照，地上部鲜质量、地上部干质量以及根系活力在浓度为0.50 mmol/L 时达到最大值，但当高于1.00 mmol/L 时，西瓜幼苗的株高、地上部鲜质量以及地下部干质量等均显著低于对照，表明低浓度 DIBP 对西瓜幼苗的生长具有一定的促进作用，随着浓度增大，则会抑制西瓜的生长。

表1 脂肪酸酯化合物处理西瓜幼苗的生长性状 Table 1 Influences of easter compounds on watermelon seedlings

2.2 DOP 和DIBP 对西瓜幼苗生理生化特性的影响

3 结论与讨论

连作条件下，作物根系分泌物的积累影响化感作用的强弱，化感物质对受体植物的作用强度也与其浓度密切相关。HAO 等[12]研究表明，西瓜根系分泌物对西瓜和莴苣幼苗的生长均有明显的抑制作用，且抑制程度随根系分泌物浓度的增大而增大。DIBP 对茄子幼苗生长表现为“低促高抑”的化感效应[13]。酚酸类化感物质肉桂酸浓度为0.10～1 000 μmol/L 时对莴苣生长均有抑制作用，咖啡酸表现出低浓度(0.10～10.00 μmol/L)促进生长、高浓度(100～1 000 μmol/L)抑制生长的作用模式[14]。耿广东等[15]研究表明，邻苯二甲酸(1.0×10-4～1.5×10-2mol/L)对莴苣种子发芽和幼苗生长均有不同程度的抑制作用，并随浓度的增加，其抑制作用增强。本试验结果表明，低浓度的DOP 和DIBP 对西瓜幼苗的生长有一定的促进作用，但当浓度过高时，会抑制西瓜幼苗的生长。

有研究表明，随着化感物质浓度的加大和处理时间的延长，受体植物的抗氧化酶活性会产生变化，膜脂过氧化产物MDA 含量增加[16-18]，这在对茄子[19]、辣椒[20]以及广藿香[21]的研究中同样得到了证实。本试验中，不同浓度的DOP 和DIBP 处理，西瓜幼苗的SOD、POD 和CAT 活性均发生了显著变化，并且随着处理时间的延长，MDA 含量明显增加。DOP 和DIBP 处理后10 d，西瓜幼苗SOD、POD 及CAT 活性明显增大，此时MDA 含量较低。处理后15 d，SOD、POD 和CAT 活性明显降低，而MDA 含量随着处理浓度的升高急剧增大，表明此时西瓜抗氧化酶活性受到了抑制。脂肪酸酯类化合物对西瓜的化感作用强度与作用时间和浓度有关，作用时间越长、浓度越大，对植株抗氧化系统的破坏越大，最终影响植株的生长。

高强[22]的研究证明，甜瓜根系分泌物处理生菜和萝卜幼苗后，萝卜幼苗中游离脯氨酸含量明显增加，生菜中游离脯氨酸含量则降低。徐圆圆等[23]使用不同浓度的对羟基苯甲酸(p-HA)和阿魏酸(FA)处理柳杉幼苗，发现随着p -HA、FA 浓度的升高，柳杉幼苗游离脯氨酸含量总体表现为逐渐减少，较对照组低。本试验结果表明，DOP、DIBP 处理均会使西瓜幼苗叶片脯氨酸含量增加，但在处理后15 d，较高处理浓度下脯氨酸含量显著降低，表明此时西瓜幼苗中脯氨酸的累积可能受到了抑制，从而影响了细胞中的水分平衡，抑制了植株的生长。