核桃坚果水浸液对4种植物种子萌发及生长的影响

李林晴，刘凯，王红霞，房鑫，高仪，张志华

(1 河北农业大学山区研究所/河北省山区农业工程技术研究中心/国家北方山区农业工程技术研究中心，河北 保定 071001；2 河北农业大学 园艺学院，河北 保定 071001)

王红霞(1976-)，女，河北藁城人，博士，副研究员，研究方向为果树栽培育种。

核桃(JuglansregiaL.)，又名胡桃，为胡桃科胡桃属的落叶乔木，分布和栽培遍及世界多个国家和地区，是重要的用材树种、生态树种、经济树种和生物能源树种，其坚果由硬壳和种仁组成，具有较高的营养价值和保健功能[1]。近年来，国家大力扶植木本粮油产业，核桃的栽植面积在不断扩大[2]。为满足市场的需求，则需要培育大量的苗木。核桃播种前需在清水中浸泡，可促进种子萌发[3]。贾彩霞等人在研究中发现，核桃壳提取液中含有某些内源抑制物质对农作物的萌发和生长有抑制作用[4]，因此播前浸种可能会清除核桃壳和种仁中抑制萌发的物质，从而提高核桃种子的发芽率。核桃的水浸液中包含何种成分，在种子萌发过程中发挥何种作用，未见前人报道。植物化感作用是指某种植物向周围环境释放特定的次生物质，对邻近植物的生长发育产生的影响，它体现了植物之间的相互作用，既包括促进作用，也包括抑制作用[5-8]。前人对核桃的化感作用的研究多集中在核桃植株主要器官提取物及挥发油对其他植物生长的影响方面[9]，在王方琳[10]对具有化感潜势的植物的研究中，鉴定出了黄酮类物质。也有研究发现黄酮类物质存在于具化感作用的水稻幼苗中，且水稻幼苗通过产生和释放这些化感物质可以建立自己的防除杂草机制[11]。植物间的化感作用与类黄酮的种类和浓度有关[12]，而有关核桃种子、核桃壳及核桃仁的水浸液的化感效应报道较少。本试验通过采用浸泡不同的时间以及不同部位，研究核桃种子水浸液对莴笋(LactucasativaL. var.angustataIrish ex Bremer)、萝卜(RaphanussativusL.)、马蹄金(DichondrarepensForst.)、野牛草[Buchloedactyloides(Nutt.) Engelm.]种子发芽及对莴笋、萝卜幼苗生长发育情况的影响，并以黄酮及多酚含量为指标，研究核桃种子不同部位的黄酮及多酚物质与种子萌发及生长的相关性，以此探究抑制核桃种子萌发的物质及核桃种子的化感作用，为农作物间作套种、化感抗害提供依据和指导。

1 材料与方法

1.1 材料

核桃品种为‘赞美’，采收于赞皇县榆底村，坚果饱满、无病虫害、大小均一、无青皮残留。本试验所用莴笋、萝卜、马蹄金、野牛草种子均采购自保定农资科技市场，健康、饱满，无空壳。

1.2 方法

1.2.1 核桃水浸液的制备 选取60粒大小一致的核桃种子，将其随机分为3份。1份收集完整的种仁，1份收集种壳(包括核桃分心木部分)，1份取不做处理的完整种子。室温下将3份材料分别浸泡于700 mL清水中[4]。每24 h收集1次水浸液作为1个处理，共收集7次，依次编号为t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7，过滤后注入棕色细口瓶中，将其密封，置于4 ℃的冰箱中保存备用。

1.2.2 化感作用的研究与测定 莴笋种子每50粒为1次重复，放入铺好滤纸的培养皿中，以种仁、种壳、核桃种子3种部位的水浸液浇灌作为处理，每一处理分别用t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7水浸液浇灌。萝卜、野牛草、马蹄金种子每30粒为1次重复，用t1、t4、t7水浸液浇灌。每组3个重复，并以清水为对照。早晚进行浇灌，并放入恒温光照培养箱中做发芽培养[13]。每天记录发芽数量。直至清水处理的种子完全发芽后，选取莴笋及萝卜种子不同处理每次重复均随机选取出10株幼苗，分别测量根芽长度并记录，再用数据软件进行整理，然后进行各种分析。计算公式如下：

种子发芽率=(发芽种子数/处理种子总数)×100%

(1)

发芽抑制率与根长抑制率，参照化感效应敏感指数(RI)，采用Williamson[15]提出的对化感效应的检验方法：

当T≥C时，RI=1-C/T

(2)

当T

(3)

其中，C为对照值，T为处理值；RI为化感效应，RI小于0表示抑制作用，如果大于0则表现促进作用[16-17]。

将种子萌发数和根长、苗长测定值换算成对照抑制百分率：

对照抑制百分率=(1-处理/对照)×100%

(4)

综合效应(SE)是同种植物的3个测定值的对照抑制百分率的算术平均值。

1.2.3 水浸液中成分测定 类黄酮含量测定参照宋宇琴等方法，并略有改进[17]；多酚含量测定参照于文蛟等人采用福林酚法，并略有改进[18]。

2 结果与分析

2.1 水浸液对种子萌发的影响

核桃种子不同部位的水浸液对莴笋、萝卜、马蹄金、野牛草种子萌发的影响见表1。

表1 不同部位水浸液对四种植物种子萌发的影响

由表1可知，核桃种子不同部位的水浸液对莴笋、萝卜、马蹄金、野牛草种子的发芽均表现为抑制作用，t7处理的核桃种子水浸液对莴笋的抑制作用显著大于其他处理，发芽抑制率为21.38%。同一处理不同部位的水浸液对萝卜种子发芽的抑制作用一定程度上大于莴笋种子，而种壳水浸液培养的莴笋和萝卜种子的发芽率抑制效果差异不大，但是对2种杂草种子的抑制作用要明显高于2种蔬菜种子。核桃不同部位的水浸液对莴笋、萝卜种子发芽的抑制作用表现为：种仁大于种壳和种子，而种壳与种子之间抑制作用的差异不明显；种仁的水浸液对这些种子发芽的抑制作用比其他2个部位的水浸液更为明显，即种仁大于种壳和种子。

核桃种子不同部位的水浸液对莴笋、萝卜2种蔬菜幼苗生长的影响见表2。

表2 不同部位水浸液对2种蔬菜幼苗生长的影响Table 2 Effects of aqueous extracts from different parts on the growth of two vegetable seedlings

由表2可以看出除t7外，各个处理核桃种子水浸液对莴笋幼苗的根生长，皆表现出较弱的促进作用；不同处理核桃种子水浸液对莴笋芽的生长，除t2、t3外，也表现出微弱的促进作用；但对萝卜的根和芽的生长均起到了抑制作用。t1处理的核桃种子水浸液对萝卜幼苗的生长，在根和芽的生长上均表现出较强的抑制作用，其他处理种子水浸液虽也表现出一定的抑制效果，但均低于t1处理。

t1处理的种仁水浸液对萝卜幼苗及莴笋幼苗的根、芽生长均表现出很强的抑制作用，莴笋和萝卜根的发芽抑制率达到100%，芽部的生长也非常缓慢迟钝，对莴笋和萝卜的发芽抑制率分别为88.86%和90.62%。t2、t3、t4处理的种仁水浸液培养的莴笋幼苗，根部的生长开始逐渐解除抑制，表现出促进作用，而用t4～t7处理的种仁水浸液培养，根生长又重新表现出抑制作用，但抑制效果明显降低。t2处理的种仁水浸液培养的莴笋幼苗，芽的生长抑制效果减弱，抑制率为9.88%，而用t3～t7处理的水浸液培养，芽生长又重新表现出促进作用。对于萝卜幼苗，t4、t7处理的种仁水浸液表现出对根和芽生长仍抑制作用，但其抑制作用减退。

种壳水浸液除t4处理外，其他处理均表现出对莴笋幼苗根部生长的抑制作用，其中以t1处理的种壳水浸液抑制效果最为显著，抑制率可达40.85%。种壳水浸液对芽的生长除t1处理外均表现出促进效果，仅t1处理起抑制作用，抑制率为3.36%。种壳水浸液对萝卜幼苗的根和芽的生长均表现出抑制作用，对根的抑制效果以t7处理最为显著，抑制率为42.63%，对萝卜幼苗芽的抑制效果不显著。

综合表2可以看出，t1处理的种仁水浸液对于莴笋、萝卜幼苗生长的抑制作用效果最大，抑制率均在80%以上。种壳水浸液的抑制效果较小，核桃种子水浸液对莴笋幼苗显示出促进作用，即种仁>种壳>核桃种子。从t2处理开始，不同部位的水浸液对莴笋幼苗的根芽生长，没有明显的差异；而t4、t7处理不同部位水浸液对萝卜幼苗的根芽生长的抑制作用则表现为种壳>种仁>核桃种子，并且对幼苗的根的抑制作用大于芽。

2.2 水浸液对莴笋和萝卜的综合效应

核桃种子不同部位的水浸液对莴笋、萝卜2种蔬菜生长发育的综合效应见表3。

表3 综合效应(SE)Table 3 Synthesized effects (SE)

由表3可以得出，核桃种子、种仁及种壳的水浸液对莴笋和萝卜表现出不同的化感作用。核桃不同部位的水浸液对莴笋和萝卜的生长发育均起到不同程度的抑制作用，综合效应大小表现为种仁大于种壳和核桃种子。种仁的水浸液对莴笋和萝卜的抑制作用强于核桃种子和种壳2种部位，抑制率分别为18.33%、18.61%。种壳的水浸液对莴笋和萝卜的抑制作用与种仁相比较弱，对莴笋的抑制效应强于核桃种子，对萝卜的抑制效应与种子相比较弱。3种部位的水浸液对萝卜生长发育的抑制作用综合效应明显高于莴笋。

2.3 核桃坚果不同部位浸提液成分分析

核桃种子不同部位浸泡不同时间浸提液黄酮含量和多酚含量的变化情况见图1、图2。

图1 核桃不同部位不同处理黄酮含量变化图 图2 核桃不同部位浸提液多酚含量变化图

由图1可以看出，种仁和种壳的水浸液中黄酮含量从t1至t7处理，呈现出逐渐下降的趋势，而核桃种子呈波动状态。t1处理时以种仁水浸液黄酮含量最高，明显高于核桃种子及种壳的黄酮含量。

由图2可以看出，种仁和种壳的水浸液中的多酚含量从t1至t7处理，大致呈现出逐渐下降的趋势。t1处理时以种仁浸提液中多酚含量最高，明显高于核桃种子及种壳的多酚含量。

3 讨论与结论

核桃种子的水浸液对莴笋、萝卜、马蹄金、野牛草4种种子萌发均起到抑制作用，对萝卜幼苗生长的抑制作用大于莴笋幼苗的生长，且对2种种子的抑制作用部位整体表现为根大于芽，对马蹄金和野牛草种子生长的抑制作用大于莴笋和萝卜。核桃种仁的水浸液对幼苗生长的抑制作用大于其余2个部位的影响。随着浸泡种仁天数的增加，水浸液中所含黄酮及多酚的量均逐渐降低，浇灌的莴笋根生长的抑制作用率也在逐渐下降，二者均呈现下降趋势。

植物化感作用是指某种植物向周围环境释放特定的次生物质[5-8]，对邻近植物的生长发育产生的影响，它体现了植物之间的相互作用，既包括促进作用，也包括抑制作用。张博等[19]研究发现山核桃叶片水浸物对萝卜、黑麦草种子萌发和幼苗的生长发育起到了抑制作用。张权和姚小华等[20]采用蒸馏水浸法收集山核桃青皮化感物质，经检测发现不同浓度浸提液对小麦、油菜等种子发芽以及幼苗的生长发育均表现为抑制作用。彭晓邦、程飞等[21]研究了不同浓度的核桃叶水浸液对不同产地黄岑种子萌发的影响，结果显示随着浓度的升高，对受体的促进作用逐渐减弱。即核桃叶水浸液在某种程度上促进黄岑种子的萌发和幼苗的生长。王蓓、蔡靖等研究表明，核桃叶水浸液对玉米、花生、豌豆和辣椒的种子萌发以及幼苗的生长发育的各项指标均显示为抑制作用，随着浸液的浓度增大，抑制作用不断增强[22]。本试验研究结果表明核桃水浸液对莴笋、萝卜幼苗生长的抑制作用，整体表现为根>芽，这与前人的研究一致[23]。不同部位水浸液对2种杂草种子的抑制作用整体上高于2种蔬菜种子，并且不同植物对于核桃种子不同部位的水浸液的反应也有一定差异，这说明了不同的植物作为受体，其对核桃种子中的化感物质的感应能力不同。

在核桃苗木繁育过程中，把核桃种子适度浸泡可促进核桃种子萌发[3]，而种壳提取液中含有某些内源抑制物质对植物萌发和生长有抑制作用[4]，因此播前浸种可能会减少核桃种仁中抑制萌发的物质。种仁的水浸液对种子发芽的抑制作用比其他2个部位的水浸液更为明显，即种仁>种壳和种子。且核桃种仁水浸液对莴笋、萝卜的幼苗生长发育显示用浸泡1 d的水浸液培养的幼苗，其生长发育受到抑制的作用最为明显，根和芽的抑制率可高达88%以上；通过测定水浸液中的多酚和黄酮的含量发现，随着浸泡时间的延长，水中多酚、黄酮含量降低。随着浸泡种仁天数的增加，浸提液中所含黄酮及多酚的量均逐渐降低，而用其浸液浇灌的莴笋根生长的抑制作用率也在逐渐下降，说明核桃种仁中所含的对莴笋根部生长与发育起抑制作用的物质可能包含黄酮和多酚，这与杨才琼等[13]的研究结果一致，抑制物质具体包含哪些还需进一步探究。此外，研究还发现核桃水浸液对杂草种子萌芽有显著的抑制作用，因此在农业生产中若能利用植物间的化感作用，对田间杂草进行有效抑制，进而减少化学药剂的使用，对生产与生态具有极大的指导意义。