鱼腥草浸提液对小麦种子萌发及幼苗生长的化感作用

2022-05-13李丽杨傅嵩郎闯郑琳昕肖佳伟张博

中国林副特产 2022年2期

李丽，杨傅嵩，郎闯，郑琳昕，肖佳伟，张博

(佳木斯大学生命科学学院，黑龙江佳木斯 154007)

0 引言

通过植物向自身生长环境释放出某些化学物质，而导致其周边生物的生长和发育发生显著变化的现象称为化感现象，这些释放的化学物质为化感物质[1]。化感作用作为时下热点话题已有丰富的研究[2-3]。鱼腥草(HeartleafHouttuyniaHerb)为三白草科(Saururuaceae)蕺菜属，由于其茎叶均有鱼腥味儿，因此得名鱼腥草。鱼腥草又名折耳根，首先记录在南北朝中药学家陶弘景所著的《名医别录》中[4]，主要分布于我国中南部等地方,是我国已传承千年的传统中药材[5]。鱼腥草具喜温、好湿，耐荫性强，适应性强，对土壤条件和光照要求不严苛等特点，因此，鱼腥草可以与适宜的作物套种、间种，探明鱼腥草与套种、间种作物的化感影响。

目前，报道了鱼腥草浸提液刺激列当种子萌发的研究[6]，证明了鱼腥草浸提液中含有化感刺激物质，也报道了对绿豆种子萌发及幼苗生长产生化感影响，其中绿豆萌发与生长过程中表现出不同程度的化感抑制与促进作用。李春英等[7]以小麦为受体研究了苘麻挥发油的化感作用，结果表明：苘麻挥发油对小麦幼苗的生长等有一定的抑制作用，并且在所研究的3种作物：小麦，玉米、大豆中，小麦受到化感抑制作用的影响明显高于其对玉米和大豆的化感抑制作用。刘瑞姣等[8]研究了桔梗的水浸提液对小麦幼苗的一系列生理指标的影响，得到了该浸提液对小麦的化感作用，结论得出被影响后的小麦幼苗地上部分的生长为高浓度(5～20 mg/mL)抑制作用、低浓度(≤1 mg/mL)促进作用。而与地上不同，会抑制根部的生长。鱼腥草与小麦间种，小麦的叶片可为鱼腥草提供适宜的生存环境，鱼腥草可在合理种植的条件下，利用化感物质刺激提高小麦的产量。

鱼腥草有很强的鱼腥味道，能有效抵御多种病虫害威胁[9]、减少农药的使用率，保护环境。然而，鱼腥草与小麦之间的化感效应研究未见报道，研究通过探索鱼腥草与小麦之间的化感影响，判断鱼腥草对小麦化感作用的基本性状与特征，为小麦与鱼腥草的间种提供理论支持，也为鱼腥草在东北地区的引进提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

实验用鱼腥草购于佳木斯新玛特超市，小麦种子(克丰3号)购于佳木斯市种子公司。

1.2 鱼腥草浸提液的制作方法与种子的预处理

鱼腥草浸提液的制备：将鲜鱼腥草去除根须，冲洗干净，滤干、切割成小段，置在研钵中研成匀浆。并与蒸馏水按1:10质量比配。超声提取30 min,用纱布过滤，过滤后用离心机以1700 r/min速离心7 min，取上清液。上清液为供体母液。用蒸馏水将供体母液分别稀释为0%(蒸馏水，对照组CK)，20%，40%，60%，80%的鱼腥草浸提液，供实验使用。将浸提液放置于4 ℃的冰箱中。

种子的预处理：将供试的小麦种子与0.15%浓度的高锰酸钾溶液混合浸泡30 min消毒，用蒸馏水多次冲洗直至无明显的高锰酸钾残留溶液，滤干。

1.3 实验设计

在15 cm培养皿上平铺2张滤纸，依次用鱼腥草浸提液润湿滤纸，最后将密度适宜的供试小麦种子(35粒)，均匀的摆放在培养皿中。以蒸馏水为CK组，加盖培养。3 d后记录三种作物种子发芽情况(发芽势)，7 d后测量种子发芽率及幼苗中叶绿素含量、丙二醛含量、鲜重和株高。

1.4 测定项目与方法

测量各处理小麦种子的鲜重(以20株记)，株高。测定幼苗叶片中叶绿素含量与丙二醇含量。叶片中丙二醇的测定参考硫代巴比妥酸法[10]，叶绿素含量的测定采用乙醇提取分光光度计法测定[11]

1.5 数据统计

每组实验设置5组平行实验。

发芽率(%)=(发芽种子数/实验种子总数)×100。

种子发芽势(%)=(规定天数内发芽种子数/实验种子总数)×100。

化感潜力参考 Williamson等[12-13]的化感效应指数(ResponseIndex， RI)的方法：当T≥C时,RI=1-C/T，若T0时，表示为化感促进作用，当RI<0时，则为化感抑制作用，RI的绝对值表示出实验对象受到化感作用的强弱。

小麦种子及幼苗的生长数据通过Excel表格和SPSS 19.0软件进行记录，显著性分析与绘图。

2 结果与分析

2.1 鱼腥草水浸提液对小麦种子萌发的影响

由表1数据可得出，在不同浓度鱼腥草浸提液处理下，小麦种子的发芽率与对照组(0% CK)有较显著的增高，在40%鱼腥草浸提液的处理下，小麦发芽率最高，达到88.75%，而后发芽率有所下降，在高浓度80%鱼腥草浸提液处理下，小麦发芽率最低为77.14%也显著高于CK。小麦种子的发芽势同样受到鱼腥草浸提液的化感影响，鱼腥草浸提液处理后的小麦种子的发芽势除80%处理组与CK持平外，都显著高于对照组，促进状态呈现先升高后减弱的趋势，且在40%的情况下达到最大值为85.71%。发芽势与发芽率的化感效应(RI)都为正值，即RI>0。说明鱼腥草浸提液对小麦种子的发芽有一定的化感促进作用。

表1 鱼腥草水浸提液对小麦种子发芽率,发芽势的影响

2.2 鱼腥草浸提液对小麦幼苗株高的影响

由表2数据可知，在不同浓度鱼腥草浸提液处理下，小麦幼苗株高与CK并未有显著性差异，但仍然反映出小麦株高有增高趋势。通过RI体现出，小麦幼苗的株高同样受到了化感作用，在浓度为40%～60%是RI分别为0.003、0.079，说明小麦幼苗株高呈现出上升趋势。幼苗在较高浓度60%处理下，幼苗株高最高为7.57 cm。在浸提液浓度为40%，小麦幼苗的株高最小，为6.99 cm > CK 的6.97 cm。通过不同浓度鱼腥草浸提液浓度的处理后小麦株高的RI均为正值，说明鱼腥草浸提液对小麦幼苗株高有一定的化感促进作用。

表2 鱼腥草浸提液对小麦幼苗株高的影响

2.3 鱼腥草浸提液对小麦鲜重的影响

由表3数据可知，不同浓度鱼腥草浸提液处理后的小麦鲜重除40%浓度与CK没有显著性差异外，其他各浓度处理后的小麦鲜重都与CK有显著差异，经过不同浓度鱼腥草浸提液处理后的小麦鲜重的RI，都为正值，整体来说，小麦鲜重呈现升高趋势，在浓度为20%时，小麦鲜重达到了0.182 cm的最大值，随之20%浓度下的RI 也最大值0.093。而后浓度升高，通过小麦鲜重的测定值与RI的数值变化来看，小麦鲜重有所下降，在鱼腥草浸提液浓度在60%处理下，鲜重最小，有0.168 cm，但仍与CK有较显著的差异，数值明显大于CK。说明鱼腥草浸提液对小麦鲜重同样存在化感促进作用，但浓度越高，这种化感促进作用效应越弱。

表3 鱼腥草浸提液对小麦鲜重的影响

2.4 鱼腥草浸提液对小麦幼苗叶片叶绿素含量影响

由图1可知，鱼腥草浸提液对小麦幼苗叶绿素含量影响不大，叶绿素a的含量只在20%浓度鱼腥草浸提液处理下、叶绿素b含量在40%、80%浓度鱼腥草浸提液处理下有所增加，且与CK相比叶绿素含量没有显著性差异，而叶绿素b的含量在80%浓度鱼腥草浸提液处理下与CK显著性降低，其余都与CK无明显差异。由图2可知，鱼腥草浸提液处理后的小麦幼苗中的叶绿素含量有轻微变化，只在浓度为20%是稍增加一点，而40%和60%鱼腥草浸提液培养时，叶绿素含量对比CK想比，都有所下降。而表明鱼腥草浸提液对小麦在叶绿素几乎没有太大的影响。

图1 鱼腥草浸提液对小麦幼苗叶绿素a、b的影响

图2 鱼腥草浸提液对小麦幼苗叶绿素影响

2.5 鱼腥草浸提液对小麦幼苗丙二醇(MDA)含量的影响

丙二醇(MDA)是膜脂过氧化反应的最终分解产物，MDA的含量可以在一定程度内反应植物在逆境中受到伤害的作用[14]，MDA的含量变化也在一定程度上反映了植物体内自由基的含量变化，自由基的含量与植物受到的损伤程度有关，即MDA含量越少，代表植物体内自由基含量越少，能防止自由基对植物产生迅速而强烈的损伤。随着鱼腥草浸提液浓度的升高，小麦幼苗中的MDA浓度呈现先下降后上升在下降的趋势，且MDA含量显著低于CK(0.0334 μmol/g)，在80%鱼腥草浸提液处理下，小麦幼苗MDA含量最低(0.0197 μmol/g)。说明鱼腥草浸提液对小麦幼苗MDA含量有抑制作用，且浸提液浓度越高，抑制效果越明显。

图3 鱼腥草浸提液对小麦幼苗丙二醇含量的影响

3 讨论与结论

3.1 鱼腥草浸提液对小麦种子、幼苗生长的化感效应

研究发现，发芽势体现在种子的生活能力，发芽是否整齐，出苗是否一致等方面。小麦种子在不同浓度鱼腥草浸提液的处理下，呈现出先升高后下降的状态，都高于CK组，而通过化感效应(RI)的绝对值变化可看出，在一定程度内小麦种子受到了较为显著的化感促进作用。鱼腥草浸提液处理过的小麦种子的发芽率高于CK，也说明小麦种子受到浸提液内化感物质的化感作用。当小麦幼苗受到不同浓度鱼腥草浸提液影响时，小麦体内的主要生理过程也会因此受到影响，主要体现在小麦地上部分的变化。小麦株高随着鱼腥草浸提液浓度的增大而增高，说明鱼腥草浸提液对小麦株高存在化感促进影响。小麦幼苗鲜重受到鱼腥草浸提液的化感作用影响较大，在较低浓度下就受到了强烈的化感促进作用，后随着鱼腥草浸提液浓度是升高缓慢下降，仍高于CK。小麦的发芽率、发芽势、鲜重、株高的综合化感效应，表明鱼腥草与小麦间存在着化感作用，而这种化感作用通常表现为化感促进作用。说明鱼腥草和小麦间种在田里，鱼腥草体内的化感物质经过雨水、浇灌等方式不断稀释，可促进小麦的发芽、鲜重和株高的生长。

3.2 鱼腥草浸提液对小麦幼苗光合作用系统与抗氧化系统的化感效应

植物间种与否不仅体现在植物种子萌发与幼苗生长的水平上，植物体内复杂的代谢反应也会反应出化感作用效应。叶绿素是在植物光合反应中非常重要的物质。叶片中叶绿素的含量直接影响植物的光合作用[15]，叶绿素的含量可以直接影响小麦生长的好与不好。但鱼腥草浸提液对小麦幼苗的叶绿素含量不论从叶绿素a、叶绿素b的含量，还是从叶绿素的平均含量上看，都对小麦幼苗的叶绿素含量影响不大。但仍呈现出化感效应。植物在生长过程中，丙二醛可以很大程度上反应体内代谢的情况。也就是说通过检测它的含量，我们可以得到小麦幼苗在各种情况下的长势。在不同浓度鱼腥草浸提液的培养下，小麦幼苗MDA呈现出先下降后上升在下降的走势。说明鱼腥草浸提液对小麦幼苗MDA含量有抑制作用，说明鱼腥草浸提液可以减少小麦幼苗中的MDA，从而减弱小麦幼苗中的过氧化反应及其产物的损害。暗示鱼腥草与小麦间种后可以减弱小麦的过氧化损伤，促进小麦的生长。