鱼腥草水浸提液对绿豆种子萌发及幼苗生长的化感作用.doc

鱼腥草水浸提液对绿豆种子萌发及幼苗生长的化感作用 种子(Seed)第38卷第2期2019年2月Vol.38No.2Feb.2019:2018-10-24基金项目:国家自然科学基金地区基金(41761010和81260641);贵州省科技计划项目基础研究计划(黔科合基础xx1121);贵州师范大学资助博士科研项目。 作者简介:韦小芳(1994),女(布依族),贵州安顺人;硕士研究生,研究方向:药用植物的开发与利用。 通讯作者:杨占南(1974),男(侗族),贵州黔东南人;博士,教授,主要从事药用植物的代谢分析;E-mail:yangzhannan163.。 鱼腥草水浸提液对绿豆种子萌发及幼苗生长的化感作用韦小芳1,杨占南1,罗世琼2,霍鸿浩1,张曲玲2,扶蝶1(1.贵州师范大学贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室,贵阳550001;2.贵州师范大学生命科学学院,贵阳550001)AllelopathicEffectsoftheWaterExtractsFrom Houttuyniacordata Thunb.onSeedGerminationandSeedlingGrowthof Vignaradiata(Linn.)WilczekWEIXiaofang1,YANGZhannan1,LUOShiqiong2,HUOHonghao1,ZHANGQuling2,FUDie1摘要:采用室内培养皿滤纸法,用不同浓度的鲜、干鱼腥草水浸提液对绿豆种子进行处理,分析种子萌发率,萌发指数和幼苗的出苗率、出苗指数,生物量,株高,根长,叶绿素,超氧化物歧化酶(SOD),过氧化物酶(POD)与丙二醛(MDA),探讨鱼腥草对绿豆生长的化感效应。 结果表明,鲜鱼腥草水浸提液对在高浓度时的绿豆种子萌发和幼苗出苗,幼苗的SOD、在低浓度时的MDA具有抑制作用,对幼苗株高,根长和生物量和在高浓度时的MDA具有促进作用,对幼苗的POD在小于40%处理浓度时具有促进作用,而随处理浓度增大逐渐转变成抑制作用;干鱼腥草浸提液对绿豆种子萌发,幼苗株高、根长、生物量和SOD具有抑制作用,对幼苗的POD、MDA具有促进作用。 暗示了鱼腥草对绿豆生长具有化感效应,这为鱼腥草与绿豆建立合理的种植模式提供理论依据和技术支持。 关键词:水浸提液;化感效应;套种;生理生化指标DOI编码:10.16590/j.ki.1001-4705.2019.02.078:S522文献标志码:A:1001-4705 (2019)02-078-05植物通过释放次生代谢组分直接或间接对周围植物的生长发育过程产生有益或有害的影响,这种影响直接导致植物自身的连作障碍以及周围植物的化感效应1。 目前有关植物化感效应的研究已取得了大量的研究成果2-3,然而,明确植物化感物质基础以及化感物质对受体植物的生长发育过程及影响机制仍是关注的焦点。 鱼腥草(HouttuyniacordataThunb.)为三白草科(Saururuaceae)蕺菜属(Houttuynia)药食同源植物,具有喜潮湿温暖环境,耐荫性强,适应性强,对土壤条件和光照要求不严等特点。 因此,鱼腥草可以与喜光短日照作物套种,而与作物的套种不仅要探讨2种植物的品种筛选、适宜的播种期、合理密植等4,还要明确鱼腥草对套种作物的化感效应。 目前,报道了鱼腥草水浸提对黄瓜种子的萌发过程,也报道了套种大白菜、萝卜和番茄种子萌发产生化感抑制作用,其胚根和芽苗分泌物对后茬播种的蔬菜种子发芽表现出不同程度的化感抑制作用5。 魏玉兰等6研究滇重楼种子水浸液对3种植物种子萌发和幼苗生长的影响,绿豆种子受影响最小;但赵铖等研究表明,黄花蒿对绿豆的化感效应随着浓度的增加化感作用增强7。 鱼腥草和绿豆(Vignaradiata(Linn.)Wilczek)套种,可利用绿豆叶片遮阴,使鱼腥草免受太阳暴晒,在炎热的夏季仍鲜嫩可口,减少土壤裸露时间、充分利用阳光、阻碍杂草生长,可保护环境、降低生产成本。 然而,鱼腥草和绿豆之间的化感效应研究未见报道,因此,本研究通过鱼腥草水浸提液对绿豆种子萌发及幼苗生长的影响,探讨鱼腥草对绿豆生长过程的化感效应,为鱼腥草与绿豆建立合理的种植模式提供参考。 1材料与方法1.1材料实验用鱼腥草购买于贵阳市云岩区菜田,绿豆种子购买于当地市场。 1.2鱼腥草浸提液的制备方法鲜鱼腥草水浸提母液:将鲜鱼腥草用研钵研磨成浆状后,按与蒸馏水110质量比加蒸馏水混合,超声提取30min,用纱布过滤后离心,取上清液。 干鱼腥草水浸提母液:将鱼腥草洗净泥土,自然风干后,粉碎机粉碎,过200目筛子,粉末用蒸馏水按质量比110混合,超声提取30min,用纱布过滤后离心,取上清87问题探讨韦小芳等:鱼腥草水浸提液对绿豆种子萌发及幼苗生长的化感作用表2鲜、干鱼腥草浸提液对绿豆种子出苗的影响处理浓度(%)出苗率(%)出苗指数生物量(g/10株)鲜处理绿豆干处理绿豆鲜处理绿豆干处理绿豆鲜处理绿豆干处理绿豆对照553.24a55.13.24a7.30.70a7.30.71a2.3710.21d2.3790.14a1052.62.6a22.10.80b6.71.11a2.91.31b2.4540.23c1.7800.11b2053.32.58a20.21.80b7.11.22a2.81.44b2.4580.19c1.9190.20b4055.83.16a7.40.92a-3.0850.22a8045.03.14b5.30.95b-2.6800.16b液;制备浸提液于4冰箱保存备用。 1.3实验设计将受体绿豆种子用2%次氯酸钠超声处理15min,再用无菌水清洗34次,滤干。 处理液用蒸馏水将鲜、干鱼腥草水浸提母液分别按0%、10%、20%、40%和80%稀释(v/v),以蒸馏水为对照(即0%),每个处理6次重复。 在直径为9cm的培养皿中垫上2张滤纸,均匀放置40粒大小一致的绿豆,分别加入10mL不同浓度处理液,以蒸馏水为对照,加盖培养,第2天开始记录种子发芽数,种子发芽以芽长大于1mm为标准,5d后开始测量绿豆种子的出苗数,17d后测量幼苗鲜重、根长、株高、叶片酶和叶绿素。 1.4测定项目与方法测量各处理绿豆幼苗的鲜重、根长和株高,均以10株计,测定幼苗叶片叶绿素含量(叶绿素a和叶绿素b)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)含量。 叶绿素含量采用李合生等8改进的丙酮法测定,以mg/g(FW)表示;抗氧化酶液提取参照Moer-schbacher等9的方法,超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑(NBT)光还原法测定10;过氧化物酶(POD)活性采用Kochba等11方法测定;膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量参照高俊凤12的方法,每组做3个平行。 1.5数据统计每组实验均设空白对照处理和6组平行实验,所有数据通过Excel软件和SPSS软件进行数据处理和作图并进行方差等分析。 萌发率(%)=(发芽种子总数/供试种子总数)100%。 萌发指数(GI)=(Gt/Dt),Gt为第t日的发芽种子数,Dt为相应的发芽天数13-14。 出苗率(%)=(出苗总数/供试种子总数)100%。 出苗指数(EI)=(Et/Dt),Et为第t日的种子出苗数,Dt为相应的出苗天数。 化感潜力评价通过处理与相应对照的比值(T/C)进行衡量,并采用Williamson15的化感效应指数(ResponseIndex,RI)作为衡量指标:RI%=(1-C/T)100%;其中,C为对照值,T为处理值,RI代表化感效应。 当RI0时表示促进作用,当RI0时为抑制作用,RI的绝对值的大小代表化感作用强弱。 2结果与分析2.1鱼腥草浸提液对绿豆种子萌发的影响由表1可知,通过不同浓度的鲜鱼腥草浸提液处理时,绿豆种子的萌发率较对照差异未显著。 而通过不同浓度的干鱼腥草浸提液处理时,绿豆种子的萌发率在10%40%浓度处理下,较对照差异未显著,在80%浓度处理下,显著小于对照。 通过不同浓度的鲜鱼腥草浸提液处理时,绿豆种子萌发指数在小于40%浓度处理时,较对照差异不显著,而在80%浓度处理时,种子萌发指数显著小于对照;通过不同浓度的干鱼腥草浸提液处理时,绿豆种子萌发指数显著小于对照,表明高浓度鲜鱼腥草浸提液对绿豆种子萌发具有一定抑制作用,干鱼腥草浸提液对绿豆种子萌发具有抑制作用。 表1不同浓度的鲜、干鱼腥草浸提液对绿豆种子萌发的影响处理浓度(%)萌发率(%)萌发指数鲜处理绿豆干处理绿豆鲜处理绿豆干处理绿豆对照99.21.29a99.21.29a62.22.05a60.22.05a1096.71.08a952.74a58.11.27a53.52.80b2097.12.01a992.24a60.91.25a55.41.25b4098.32.58a98.52.24a60.12.37a53.32.78b80972.11a68.31.02c55.01.77c32.72.65c注:表中“鲜”表示新鲜的鱼腥草水浸液;“干”表示晒干的鱼腥草水浸液;处理浓度是提取液的体积百分浓度;同列不同小写字母表示在(p0.05)水平上差异显著。 下同。 2.2鱼腥草浸提液对绿豆种子出苗的影响由表2可知,通过小于40%的鲜鱼腥草浸提液处理时,绿豆出苗率较对照差异不显著,通过高浓度(80%)处理时,绿豆出苗率显著小于对照,通过不同浓97种子(Seed)第38卷第2期2019年2月Vol.38No.2Feb.2019图3鲜(A)、干(B)鱼腥草水浸液对绿豆叶绿素(a+b)的影响图1鲜(A)、干(B)鱼腥草浸提液对绿豆株高与根长的影响度的干鱼腥草浸提液处理时,绿豆出苗率较对照差异显著,浓度大于20%,绿豆未长出幼苗。 通过不同浓度的鲜、干鱼腥草浸提液处理的绿豆出苗指数与出苗率的变化趋势基本一致。 说明高浓度鲜鱼腥草浸提液对绿豆的出苗率有抑制作用,干鱼腥草浸提液对绿豆的出苗率具有抑制作用。 通过不同浓度的鲜鱼腥草浸提液处理的绿豆鲜重均显著高于对照,不同浓度的干鱼腥草浸提液处理的绿豆鲜重均显著低于对照,说明鲜鱼腥草浸提液对绿豆生物量具有促进作用,而干鱼腥草浸提液对绿豆生物量具有抑制作用。 2.3鱼腥草浸提液对绿豆幼苗株高和根长的影响由图1可知,通过不同浓度鲜鱼腥草浸提液处理的绿豆株高均显著高于对照,并呈先升高后减小的趋势,鲜鱼腥草浸提液处理浓度为40%时,株高最高为14.46cm,鲜鱼腥草浸提液为20%时,株高最小为11.38cm(ck为9.12cm),而根长也均显著高于对照,并且变化趋势与株高基本一致。 通过不同浓度的干鱼腥草浸提液处理的绿豆株高和根长均显著低于对照,并逐渐减小的趋势,干鱼腥草水浸液为10%浓度处理时,株高和根长最高为5.60cm和2.43cm(ck为9.12cm和4.85cm),大于20%的干鱼腥草浸提液处理浓度时,无苗。 这表明鲜鱼腥草浸提液对绿豆株高和根长具有促进作用,而干鱼腥草浸提液对绿豆株高和根长具有抑制作用。 2.4鱼腥草浸提液对绿豆化感效应的影响由图2可知,通过不同浓度鲜鱼腥草浸提液处理的绿豆株高和根长的化感效应指数分别在0.100.37和0.220.39,表明鲜鱼腥草浸提液对绿豆株高和根长具有促进作用。 通过不同浓度干鱼腥草浸提液处理的绿豆株高和根长的化感效应指数分别在-1.00-0.63和-1.16-0.72之间,而干鱼腥草浸提液处理浓度大于20%时,绿豆不长苗,表明干鱼腥草浸提液浓度增大,对绿豆株高和根长的抑制越大。 图2鲜、干鱼腥草浸提液对绿豆株高与根长的化感效应2.5鱼腥草浸提液对绿豆叶绿素的影响由图3可知,通过不同浓度鲜鱼腥草浸提液处理的绿豆幼苗叶片的叶绿素a和叶绿素b的含量差异不08问题探讨韦小芳等:鱼腥草水浸提液对绿豆种子萌发及幼苗生长的化感作用显著,表明鲜鱼腥草浸提液对绿豆叶片叶绿素没有影响,而通过不同浓度干鱼腥草浸提液处理的绿豆叶片叶绿素a和叶绿素b差异未显著,表明干鱼腥草浸提液对绿豆叶片叶绿素没有影响。 2.6鱼腥草浸提液对绿豆超氧化物歧化酶(SOD)的影响超氧化物歧化酶(SOD)是存在于植物体内的一类能有效的清除超氧自由基的重要酶,当植物机体内产生过多的自由基时,自由基会对植物体产生伤害,导致疾病的发生,而SOD活性维持植物体内自由基的生成和清除的动态平衡,防止机体受到损伤。 由图4可知,通过不同浓度鲜鱼腥草浸提液处理的绿豆叶片的超氧化物歧化酶SOD值均显著小于对照,其SOD值为20.5262.47U/g(ck为94.12U/g),而通过40%的浓度处理时,SOD值为20.52U/g,通过80%的浓度处理时,SOD值反而升高为42.35U/g。 通过不同浓度干鱼腥草浸提液处理的绿豆叶片的SOD值均显著小于对照,其SOD值为18.9867.65U/g(ck为94.05U/g),并随处理浓度增加而增加。 表明鱼腥草浸提液对绿豆的SOD具有抑制作用。 图4鲜、干鱼腥草水浸液对绿豆超氧化物歧化酶(SOD)的影响2.7鱼腥草浸提液对绿豆过氧化物酶(POD)的影响过氧化物酶(POD)是植物防御系统中的一类活性酶,可以与SOD在植物抗氧化酶反应中协同作用共同清除植物代谢过程中产生的活性氧,保护细胞免受过氧化损伤,从而保证植物正常生长。 由图5可知,小于40%浓度的鲜鱼腥草浸提液处理处理时,绿豆叶片的POD值均显著大于对照,且呈增加趋势,当处理浓度到80%时,POD的值(29.67U/(gmin)显著小于对照(34.89U/(gmin),不同浓度的干鱼腥草浸提液处理的绿豆叶片的POD值(41.3358.33U/(gmin)显著大于对照36.09U/(gmin)。 表明鲜鱼腥草浸提液对绿豆的POD在小于40%具有促进作用,而随着处理浓度的增大逐渐转变成抑制作用,干鱼腥草处提液对绿豆的POD具有促进作用。 图5鲜、干鱼腥草水浸液对绿豆过氧化物酶(POD)的影响2.8鱼腥草浸提液对绿豆丙二醛(MDA)的影响植物器官衰老或在逆境下遭受伤害,往往发生膜脂过氧化作用,丙二醛(MDA)是膜脂过氧化作用的最终分解产物,其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度。 MDA含量在一定程度上反映了植物体内自由基的含量,即MDA越少,越能防止自由基对植物产生迅速而强烈的损伤。 由图6可知,通过小于20%浓度的鲜鱼腥草浸提液处理时,绿豆的MDA含量(4.715.81mol/g)小于对照(7.11mol/g),而大于40%浓度处理时,MDA含量(7.989.28mol/g)则大于对照。 不同浓度的干鱼腥草浸提液处理时,绿豆的MDA含量(7.869.80mol/g)均高于对照(7.06mol/g)。 表明低浓度的鲜鱼腥草浸提液对绿豆MDA具有抑制作用,高浓度的鲜鱼腥草浸提液对绿豆的MDA有促进作用,而干鱼腥草浸提液对绿豆的MDA具有促进作用。 图6鲜、干鱼腥草水浸液对绿豆丙二醛(MDA)的影响3讨论与结论3.1鱼腥草浸提液对绿豆种子,幼苗生长的化感效应通过鱼腥草浸提液对绿豆种子萌发、萌发率,幼苗出苗率、出苗指数、株高、根长及株高和根长的化感效应指数的影响,说明不同浓度的提取液对绿豆种子萌18种子(Seed)第38卷第2期2019年2月Vol.38No.2Feb.2019发和幼苗生长存在差异,暗示提取液中的代谢组分含量存在差异而导致种子和幼苗生长受到影响存在差异,高浓度鲜鱼腥草提取液对绿豆种子萌发又有一定的抑制作用。 经过自然风干后,代谢成分会发生变化,所以干鱼腥草提取液与鲜鱼腥草提取液对绿豆种子萌发及幼苗生长影响存在差异,因此,表现不同浓度的干鱼腥草提取液对绿豆种子萌发和幼苗生长具有抑制作用,实验结果与张福娣等报道的相一致16。 鲜鱼腥草浸提液对绿豆幼苗生物量具有促进作用,而干鱼腥草浸提液对绿豆生幼苗物量具有抑制作用。 暗示了鱼腥草适合与绿豆进行套种。 实验结果也表明,鲜鱼腥草浸提液对绿豆株高和根长具有促进作用,而干鱼腥草浸提液对绿豆株高和根长具有抑制作用。 也暗示了鱼腥草与绿豆套种可以促进绿豆株高和根长的生长,但如果鱼腥草残体自然风干残留在绿豆套种的地里,可能对绿豆种子萌发及幼苗生长抑制的化感作用。 3.2鱼腥草浸提液对绿豆幼苗抗氧化系统的化感效应很多植物代谢组分对套种植物的化感作用不仅表现在种子萌发和幼苗生长上,而且影响植物的抗氧化系统。 植物中的SOD是第一个在活性氧清除系统中发挥重要作用的抗氧化酶,在逆境胁迫下产生的活性氧和自由基对细胞产生危害,SOD保护细胞避免或减轻活性氧伤害。 实验显示鱼腥草浸提液对绿豆的SOD具有抑制作用,暗示鱼腥草提取液抑制绿豆幼苗SOD,从而减少了对细胞的保护;在逆境条件下植物POD是酶促防御系统的关键酶之一,与超氧化物歧化酶、过氧化氢酶相互协调配合,清除过剩的自由基17,实验显示,鲜鱼腥草提取液对绿豆的POD在小于40%具有促进作用,而随着处理浓度的增大逐渐转变成抑制作用,干鱼腥草处提液对绿豆的POD具有促进作用,暗示了低浓度的鱼腥草提取液以及干的鱼腥草提取液提高了绿豆幼苗POD的活性,高浓度鲜鱼腥草提取液降低了绿豆幼苗POD的活性;植物MDA是膜脂过氧化作用的最终分解产物,其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度18。 实验表明,低浓度的鲜鱼腥草浸提液对绿豆MDA具有抑制作用,高浓度的鲜鱼腥草浸提液对绿豆的MDA有促进作用;干鱼腥草处提液对绿豆的MDA具有促进作用,暗示了低浓度的鱼腥草提取液可以减少绿豆幼苗细胞膜受到的伤害,而高浓度鱼腥草提取液及干鱼腥草提取液增加绿豆幼苗细胞膜受到的伤害。 实验证明了鱼腥草对绿豆生长具有化感效应,这为鱼腥草与绿豆建立合理的种植模式提供理论依据和技术支持。 参考文献:1郭振升,崔保伟.3种间作套种模式对朝天椒田间生态及产量的影响J.湖北农业科学,xx,50 (23):4825-4827.2杜洋文,邓先珍,曾祥福.不同套种模式对油桐生长及其枝叶养分的影响J.森林与环境学报,xx,35 (3):255-260.3王广印,韩世栋,陈碧华,等.黄瓜种子及其萌发期的化感作用研究J.西北植物学报,xx,32 (8):1654-1663.4罗高玲,蔡庆生,陈燕华,等.甘蔗、柑橘间套种绿豆品种筛选试验J.南方农业学报,xx,44 (10):1638-1641.5李秀梅.掌握绿豆的生长习性进行科学种植J.农业与技术,xx,20 (35):134-135.6魏玉兰,毛美琴,赵燕.滇重楼种子水浸液对三种植物种子萌发和幼苗生长的影响J.植物科学学报,2018,36 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