脂液混粉法测定植物化感作用

脂液混粉法测定植物化感作用

近年来，植物化感作用的研究十分活跃。通过这项研究，我们不仅可以很好地指导生产实践，实现农业生态系统的良性循环，建立合理的栽培技术和栽培体系，而且可以在植物化感作用的理论上依靠植物化感作用。从植物组织中寻找合适的渗透活性物质，然后研究和开发模拟杂草，以减少有害化学物质的投资，有效合理地利用资源保护生态环境，提高农业生产力。在植物化感作用研究中,生物测定是必不可少的环节,常规的方法是先提取后测定,即利用极性溶剂(如水、乙醇等)或非极性溶剂(如乙醚、氯仿等)对植物组织中的化合物进行提取,经浓缩后进行生物测定,既费时又费力。为此,日本学者藤井于1994年研究开发出了可以直接利用植物叶片进行测定的“三明治法”,该方法模仿三明治的制作,将采集的植物叶片固定于两层琼脂之间,以测定从叶片中渗透出来的化合物对播种于上层琼脂表面上的生菜种子发芽及生长的影响。但该方法存在所渗透出来的化合物在琼脂中的分布不均匀、渗透量小以及种子发芽不齐等方面的不足。为了寻找更为便利有效的测定方法,作者在三明治法的基础上进行了探索研究,形成了“琼脂混粉法”,并利用该方法对部分园林植物的叶片组织进行了测定,现将结果报告如下。1材料和方法1.1植物叶片的采集支撑材料:琼脂粉(Bacteriologicalgrade,Lossondrying12%,Gelstrength1300g/cm2,Sanland-chemInternationalInc.)。供试植物:结球生菜(品种:抗热绿湖西生菜388,美国蔡兴利国际有限公司)。植物叶片:法国梧桐(Platanusorientalis)、华山松(Pinusarmandii)、白玉兰(Magnoliadenudate)、青桐(Firmianasimplex)、观赏桃(Prunuspersica)、腊梅(Chimonanthuspraecox)、梅花(Prunusmume)、紫玉兰(Magnolialiliflora)、棣棠(Kerriajaponica)、榆叶梅(Prunustriloba)、鸡爪槭(Acerpalmatum)、复羽叶栾树(Koelreuteriabipinnata)、常春藤(Hederanepalensis)、蚊母树(Distyliumracemosum)、垂丝海棠(Malushalliana)、西府海棠(Malusmicromalus)、萱草(Hemerocallisfulva)、国槐(Sophorajaponical)、扶芳藤(Euonymusfortunei)、紫叶李(Prunuscerasifera)、南天竹(Nandinadomestica)、探春(Jasminumfloridum)、矮天牛(Petuniahybrida)、海桐(Pittosporumtobira)、山茶(Camelliajaponica)、连翘(Forsythiasuspensa)、紫薇(Lagerstroemiaindica)、风箱果(Physocarpusamurensis)、柿树(Diospyroskaki)、木瓜(Chaenomelessieneis)、石榴(Punicagranatum)、合欢(Albizziajulibrissin)、秤锤树(Sinojackiaxylocarpa)、琼花(Viburnummacrocephalum)、大叶女贞(Ligustrumlucidum)、金丝桃(Hypericumchinense)、朴树(Celtissinensis)、人面竹(Phyllostachysaurea)、白蜡(Fraxinuschinensis)。以上植物叶片均采自山东省青岛市城阳区世纪公园。将这些植物的叶片置于阴凉处干燥后用高速万能粉碎机(FW100型,转速24000r/min,天津市泰斯特仪器有限公司)粉碎2min左右,而后用100目筛筛去大粉粒后留细小粉粒按下述方法混入热琼脂溶液后供测定用。1.2方法1.2.1做结球菜种子的消毒和人工气候箱的制备本试验的目的在于搞清不同浓度下琼脂凝胶体的固化状态及其对指示植物结球生菜幼苗生长的影响。称取不同量的琼脂粉分别置于300ml三角瓶内后加入相应的蒸馏水使总体积达100ml,放入微波炉内加热至完全溶解后分别倒入3个25ml小烧杯内冷凝,配制成0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.5%、2.0%共11个浓度处理,观察冷凝后凝胶体的固化状态和透明度等。做结球生菜生长试验时于移植发芽种子前配制。将结球生菜种子浸入0.2%次氯酸钠溶液中消毒15min后,洗涤并用蒸馏水浸泡2～6h(根据室内温度调整时间)吸水,而后用蒸馏水洗涤数次。在已消毒的带盖方盘内铺一层具有优良吸水性能的厨房用纸(五月花牌,已消毒,永丰余家品有限公司)后,将已吸水的生菜种子排放其上,而后滴加蒸馏水至纸张湿润但种子不漂浮为止,上盖后置于全智能人工气候箱(HP1000GS-B型,武汉瑞华仪器设备有限责任公司)内发芽,24～30h后胚根的长度将达到4～5mm。用尖嘴镊子在已冷凝的琼脂表面插5个小口后,分别夹取胚根长达4～5mm的已发芽结球生菜种子,将胚根垂直轻轻插入小口中。每烧杯5粒,重复3次。而后将所有烧杯用锡纸封口并置于已消毒的小纸箱内,放入人工气候箱遮光培养3d。人工气候箱的设置条件为14h光照(25℃)和10h黑暗(20℃)的自动循环,箱内的相对湿度为60%。3d后调查胚根和胚轴的长度。1.2.2添加总剂量的确定为了确认植物材料粉末对指示植物结球生菜幼苗生长的影响,并确定添加的适宜剂量,以梧桐叶片为材料,设立了0g/L、2g/L、4g/L、6g/L、8g/L、10g/L、12g/L、14g/L共8个叶片粉末添加浓度进行了测定。本试验的琼脂最终浓度为0.5%。按照1.2.1所示配制好琼脂溶液后静置,待冷却至60℃左右时加入已称好的梧桐叶片粉末混匀,然后分别均匀倒入25ml小烧杯内,冷凝。对照处理在琼脂溶解后直接分注至25ml烧杯。而后按照1.2.1所示的方法接种事先培养好的已发芽生菜种子并进行相同的处理。3d后调查胚根和胚轴的长度。1.2.3通过叶片粉末测定了结球生物生长的影响共测定了华山松等40种植物叶片粉末对结球生菜生长的抑制作用。方法同1.2.2。植物叶片的添加浓度为10g/L。2结果与分析2.1不同浓度琼脂凝胶体对结球生物量的影响为了找到适于观察和指示植物生长的琼脂浓度,特设置了0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.5%、2.0%共11个浓度进行了观察,发现以0.5%琼脂浓度配制的凝胶体,不仅柔软度适宜,有利于植物根系的生长,而且透明度好,易于进行根系生长的观察。0.4%以下浓度配制的凝胶体虽然透明性也很好,但过软,对植物种子的承受力较差。而0.6%以上浓度则逐渐变混浊,透明度变差,不利于种苗的插入。不同浓度琼脂凝胶体对结球生菜胚根和胚轴生长的研究结果表明,在0.5%～1.0%浓度范围内,该生菜的胚根和胚轴生长均未见显著差异。而在0.4%以下的凝胶体中,生菜的生长明显不良(数据略)。综合各方面的因素,最后选定0.5%的浓度为最终浓度。结球生菜是国际上普遍采用的化感作用测定指示植物之一,它具有感受性强、易于发芽和操作方便等优点。本研究所采用的也是结球型生菜,但品种为抗热绿湖西生菜388。2.2物叶片粉末添加量的影响以法国梧桐叶片粉末为材料测定了粉末添加浓度对结球生菜胚根和胚轴生长的影响,发现结球生菜胚根的生长在含有该植物叶片粉末的琼脂中受到了显著的抑制,且抑制作用随粉末添加浓度的增加而增大。在最低的2g/L浓度下抑制效果达5%左右,而高浓度的12g/L时达到了95%。而结球生菜胚轴的生长也受到了较好的抑制,且抑制率也随浓度的增加而增大,但与胚根相比抑制率却较低,特别是在2g/L浓度下,与空白对照相比反而具有一定的刺激生长作用(附图)。2.3不同植物叶片粉末对模拟胚轴生长的影响根据对法国梧桐的测定结果,选择了具有较高抑制效果的10g/L浓度对其他植物的叶片粉末进行了测定。从附表可以看出,几乎所有的植物叶片粉末在该添加浓度下,对生菜种苗的生长产生了抑制作用。且对胚根生长的抑制作用明显高于对胚轴生长的抑制。在供试的40种植物中,以南天竹叶片对生菜生长的抑制作用最强,它不仅有效的抑制了胚根的生长,而且也很好的抑制了胚轴的生长,经该植物叶片粉末处理后的生菜胚根长和胚轴长分别只有对照的1.9%和4.8%,计算抑制效果分别达98.1%和95.2%。海桐叶片粉末虽然对胚根的生长抑制活性稍高于南天竹的,抑制效果达98.4%,但对胚轴的生长抑制作用稍低一些,为89.7%。其他对生菜胚根抑制效果较好的依次为金丝桃、常春藤、复羽叶栾树、石榴、矮天牛、华山松、鸡爪槭、观赏桃、合欢和萱草的叶片粉末,它们的抑制效果均达90%以上,但对胚轴生长的抑制效果除华山松叶片达到98.5%外,其余均在51.3%～81%之间。对胚根抑制效果在80%～90%之间的有蚊母树、紫薇、探春、山茶、棣树、木瓜、扶芳藤、梅花、紫叶李、垂丝海棠、榆叶梅、柿子树、西府海棠、白蜡、风箱果和朴树的叶片粉末,它们对胚轴的抑制效果只有9.6%～74.9%,其中以朴树最低。其他植物对生菜胚根生长的抑制效果则在47.4%～79.7%之间,且以大叶女贞最低。这些植物对胚轴生长的抑制效果也较低,只有0.8%～46.6%,其中,抑制效果不足10%的有3种,分别为大叶女贞(0.8%)、青桐(1.5%)和人面竹(2.5%)。3指示植物的最佳生产浓度的确定从以上结果可以看出,作者所建立的以琼脂凝胶体为分散介质以植物材料的粉末为分散物的琼脂混粉法是测定植物组织中是否含有可抑制其他植物生长作用物质(或化感物质)的好方法,具有灵敏度高、操作简便、测定时间短、重复再现性好以及不需要提取就可以大通量广泛筛选的特点,而且易于观察指示植物的生长状况。本文以植物的叶片为材料进行了测定,但它也同样适用于植物的其他组织,如根、茎、花和果实