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收稿日期:2009-11-13
基金项目:国家民委生态系统模型及应用重点开放实验室重点资助项
目 (No.2007SY 001);北方民族大学博士科研启动基金
项目。
作者简介:闫兴富 (1968-),男 , 河南周口人;博士 ,副教授 ,主要从事
种子生物学 、植物生态学教学和研究工作;E-mail:xxfyan@
126.com。
火炬树水浸提液对玉米种子萌发的化感效应
闫兴富 , 杜 茜 , 方 苏 , 周立彪
(北方民族大学 生物科学与工程学院 , 宁夏 银川 750021)
摘要:研究了不同浓度 (0.10、0.05、0.025g/L)的火炬树(Rhustyphina)凋落叶和宿存果穗水浸提液对玉米种子萌发的
化感作用。结果表明:2种器官水浸提液对玉米种子的萌发均具有强烈的抑制效应 , 不同浓度的水浸提液处理的种子萌
发率 、萌发指数和幼苗活力指数均显著低于对照 ,而且萌发进程延迟。凋落叶水浸提液对玉米种子萌发的化感效应强于
果穗水浸提液 ,两者均表现出明显的浓度效应。
关键词: 火炬树;水浸提液;玉米;种子萌发;化感作用
中图分类号: S513 文献标志码: A 文章编号: 1001-4705(2010)03-0015-04
AlelopathicEfectsofWaterExtractionofRhustyphinaon
ZeamaysSeedsGermination
YANXing-fu, DUQian, FANGSu, ZHOULi-biao
(ColegeofBiologicalScienceandEngineering, NorthernUniversityforNationalities,
YinchuanNingxia750021, China)
Abstract:TheAlelopathicefectsofdiferentconcentration(0.10, 0.05, 0.025g/Lrespectively)ofwater
extractionfromleafliterandpersistentfruitclusterofRhustyphinaonthegerminationofZeamaysseedswere
investigated.Theresultsshowedthattheseedgerminationwassignificantlyinhibitedbybothwaterextractions
ofleafliterandfruitcluster.Germinationpercentage, germinationindexandvigorindexwereallowerthan
thoseofcontrolandthegerminationcoursewasdelayedafterbeingtreatedwithdiferentconcentrationsofex-
traction.Thealelopathicefectofwaterextractionfromleafliterwashigherthanthatoffruitclusterextraction
andconcentrationefectsofbothextractionswerealobserved.
Keywords: Rhustyphina;waterextraction;Zeamays;seedgermination;alelopathy
植物主要是通过茎叶挥发 、茎叶淋溶 、根系分泌及
植物残株的腐解等途径向环境中释放化感物质 ,影响
周围植被的形成和演替 、种子的萌发和衰败等过程。
植物化感物质引起种子劣变和活力降低而导致萌发率
降低和萌发推迟[ 1] ,而且表现出明显的浓度效应[ 2 ～ 7]
和不同器官浸提液间化感作用的差异 [ 3] ,另有研究结
果显示 ,低浓度的化感物质对植物种子的萌发表现为
促进作用[ 6] 。
火炬树 (Rhustyphina)为漆树科(Anacardiaceae)
盐肤木属落叶灌木或小乔木 ,原产北美 ,于 1959年由
北京植物园作为观赏树种引入我国。尽管还没有充分
的证据证明火炬树目前或将来是否会对自然生态系统
构成威胁[ 8] ,但蒋高明 [ 9]认为 ,火炬树可能是继凤眼
·15·
研究报告 闫兴富 等:火炬树水浸提液对玉米种子萌发的化感效应
DOI :10.16590/j.cnki.1001-4705.2010.03.059
莲(Eichhorniacrassipes)、大米草 (Spartinaanglica)、紫
茎泽兰 (Eupatoriumadenophorum)、微甘菊 (Mikania
micrantha)等之后的又一植物类入侵物种。已有研究
报道 ,火炬树地上和地下部分浸提液都有一定的化感
活性 ,而且叶浸提液比根浸提液对紫穗槐 (Amorpha
fruticosa)和侧柏 (Platycaldusorientalis)的种子萌发
影响更为显著[ 10] 。植物化感物质对玉米 (Zeamays)
种子萌发的抑制效应方面的研究已有不少报道[ 11 ～ 13] ,
有关火炬树器官浸提液对玉米种子萌发的影响仍未见
报道。本实验研究了火炬树叶片和宿存果穗的水浸提
液对玉米种子萌发的化感作用 ,以期为相关领域的研
究提供参考 。
1 材料与方法
1.1 材 料
火炬树凋落叶于 2009年 2月底采自银川市北京
西路绿化带中的火炬树成年植株下 ,宿存果穗采自北
方民族大学校园内的成年火炬树植株 ,在实验室内将
凋落叶片去除杂物后切成碎片 ,将果穗去除花序轴 ,仅
保留小穗 , 洗净表面泥土后称取凋落叶碎片和小穗
100g于烧杯中 ,加蒸馏水 1 000 ml浸泡 24h,用双层
纱布过滤 ,滤液原液即定义为浓度为 0.10g/L的火炬
树凋落叶和果穗水浸提液 ,将浸提液置于 4℃冰箱中
备用。供试材料为永玉 3号玉米种子 。
1.2 实验设计
将上述制备的浸提液分别稀释 2倍 (0.05g/L浸
提液)、4倍 (0.025 g/L浸提液),分别用 0.10、0.05
g/L和 0.025g/L水浸提液处理种子 ,共 3组处理 ,每
组供试种子 100粒 ,以双层滤纸为萌发基质 ,将种子播
于 4个内径为 10cm的培养皿中 ,作为 4个重复 ,每皿
播种 25粒。种子萌发于 PQX-330A-12H型智能人工
气候箱 (宁波莱福科技有限公司生产)控制的 14h光
照 /10h黑暗 (光照强度约 11 500lx), “白天 ”温度为
25℃、“夜晚”温度为 20℃的条件下进行。分别以母
液 、2倍稀释液和 4倍稀释液代替蒸馏水每 1 ～ 2d浇
水 1次 ,以蒸馏水为对照 (播种 25粒 ,重复 4次)。以
胚根伸出种皮 2mm为萌发标准 ,每 24h观测记录种
子萌发 1次 ,记录萌发的种子数 ,并以游标卡尺测定已
萌发种子的胚根长度 (mm),记录后及时取出已萌发
种子 ,观察记录至连续 14d不再有种子萌发为止 。
1.3 种子萌发参数计算和数据统计分析
评价种子活力的参数包括萌发率 (GP)、萌发速
率系数 (CGR)、萌发指数 (GI)和幼苗活力指数
(VI),分别按下述公式计算:
(1)GP=萌发种子数 ×100% /试验用种子总数;
(2)CRG=[ ∑(t×n)/∑n] ×100,式中 t为自
萌发实验开始时的天数;n为在 t天内萌发的种子
数 [ 14] ;
(3)GI=MDG×PV,式中 MDG为平均每天种子萌
发数 ,等于萌发实验结束时种子萌发数 /萌发实验经历
的天数 , PV为种子最大萌发数 ,等于萌发实验期间任
意一天中达到的最大萌发数 /达到这一最大值所需的
天数[ 15] ;
(4)VI=萌发率 ×(幼苗根长 +幼苗茎长
(mm))[ 14] ;以萌发率化感效应指数 (IAE),表示化感
作用强度大小 ,其绝对值大小反映化感作用的强弱 。
图 1 不同浓度的火炬树凋落叶浸提液对玉米种子萌发的影响
注:同一条形图中的不同字母表示差异显著(p<0.05)。下同。
·16·
第 29卷 第 3期 2010年 3月 种 子 (Seed) Vol.29 No.3 Mar. 2010
表 1 不同浓度火炬树凋落叶和果穗水浸提液对玉米种子萌发化感效应指数的影响
浓度
(g/L)
凋落 叶 浸提 液 果 穗浸 提液
萌发速率系数
CRG
萌发率
GP
萌发指数
GI
幼苗活力指数
VI
萌发速率系数
CRG
萌发率
GP
萌发指数
GI
幼苗活力指数
VI
0.025 0.001 1.086 2.708 1.254 0.010 0.587 1.901 0.642
0.05 0.040 2.318 6.827 4.482 0.028 1.281 2.562 1.371
0.10 0.075 3.563 20.862 8.588 0.075 1.920 5.817 1.819
图 2 不同浓度的火炬树果穗浸提液对玉米种子萌发的影响
(5)IAE=1 -C/T(T≥ C), 或 IAE=C/T-1
(T
析方法作进行各处理间差异性分析。
2 结果与分析
2.1 凋落叶浸提液对玉米种子萌发的影响
火炬树凋落叶水浸提液对玉米种子具有强烈的抑
制作用 , 0.025、0.05g/L和 0.10g/L的火炬树凋落叶
水浸液处理的玉米种子萌发率从对照的 97.33%降到
46.67%、29.33%和 21.33%,均显著低于对照 (p<
0.01,图 1A);萌发速率系数随处理浓度的提高而增
大 , 但不同浓度处理及与对照间均差异不显著
(图 1B);萌发指数随凋落叶浸提液浓度的增大而减
小 ,而且不同浓度浸提液处理种子的萌发指数(分别
为 2.38、1.13和 0.40)均显著小于对照 (8.81, p<
0.01)(图 1C);随着浸提液浓度的增大 ,不同浓度浸
提液处理种子的幼苗活力指数分别从对照的 776.39
减小到 344.52、141.61和 80.97,各处理间及与对照
间均差异显著(p<0.05,图 1D)。
2.2 果穗浸提液对玉米种子萌发的影响
0.025、0.05g/L和 0.10g/L的果穗水浸液处理
的玉米种子萌发率分别为 61.33%、 42.67%和
33.33%,均显著低于对照(p<0.01 ,图 2A),但与凋
落叶浸提液相比 ,果穗水浸提液的抑制作用相对较弱;
高浓度的果穗水浸液对玉米种子萌发延迟效应更为明
显 ,其萌发速率系数显著高于对照和其它浓度处理
(p<0.05,图 2B);与对照相比 ,不同浓度的果穗浸提
液处理后玉米种子的萌发指数(图 2C)和幼苗活力指
数(图 2D)均随浸提液浓度的增大而减小 ,而且均显
著低于对照(p<0.01)。
2.3 玉米种子萌发的化感效应的指数
火炬树凋落叶水浸提液对玉米种子萌发的化感效
应强于果穗 ,单因素方差分析结果显示 ,相同浓度的不
同器官水浸提液处理后玉米种子的萌发率 (0.025
g/L, p<0.05)、萌发指数(0.10g/L, p<0.05)和幼苗
活力指数(0.05 g/L和 0.10g/L, p<0.05)间的差异
均达到显著水平(表 1)。凋落叶和果穗水浸提液对不
同萌发参数的影响也有较大差别 ,对萌发指数的化感
效应最大 ,萌发率和幼苗活力指数次之 ,对萌发速率系
数的化感效应最小。
3 讨 论
化感物质通过影响种子萌发前的吸水作用而影响
种子萌发过程中的物质代谢和各种代谢关键酶活性 ,
从而引起种子劣变和活力降低而导致萌发率降低和萌
·17·
研究报告 闫兴富 等:火炬树水浸提液对玉米种子萌发的化感效应
发时间的延迟 [ 1] 。有关植物化感物质抑制种子萌发
的研究报道很多 ,而且均表现出不同程度的浓度效
应 [ 3 ～ 6] ,例如 ,裂叶牵牛(Ipomoeahederacea)水浸提液
对小麦(Triticumaestivun)、白菜(Brasicpekinens)、早
熟禾(Poaangustifolia)、鸡冠花(Celosiacristata)种子
萌发和幼苗生长的抑制作用随着浓度的增加而增
强 [ 5] 。本研究中 ,高浓度的火炬树凋落叶和果穗水浸
提液明显降低玉米种子的萌发率 ,延迟种子萌发 ,萌发
指数和幼苗活力指数也随浸提液浓度的增大而显著减
小 ,而且也表现出明显的浓度效应 ,这与前人的结论
一致。
不同浓度的化感物质对植物种子萌发具有完全相
反的效应 ,即 “高浓度抑制 ,低浓度促进 ”。例如 ,低浓
度外来入侵植物银胶菊(Partheniumhysterophorus)根 、
茎 、花水浸提液对三叶鬼针草(Bidenspilosa)种子萌发
具有促进作用或没有影响 [ 16] 。已有报道显示 ,玉米种
子萌发对曼陀罗(Daturastramonium)生物碱的化感作
用表现出 “低浓度促进 ,高浓度抑制”的反应[ 13] ,火炬
树的凋落叶和宿存果穗水浸提液对玉米种子萌发的化
感作用没有表现低浓度的促进效应 ,可能与所设置浓
度梯度偏高有关 。植物之间的化感作用相当复杂 ,例
如 ,高浓度的柠条(Caraganamicrophyl)根和茎叶水浸
液对甘草(GlycyrizaUralensis)种子萌发具有较强的抑
制作用 ,但甘草的营养器官水浸液对柠条种子萌发和
幼苗生长则表现为促进作用[ 17] ,同一植物的化感物质
对不同植物种子的萌发也表现出完全不同的化感效
果 [ 18] 。另外 ,火炬树凋落叶水浸提液对玉米种子萌发
的化感效应强于果穗水浸提液 ,类似的研究报道很多 ,
例如 ,加拿大一枝黄花(Solidagocanadensis)叶和花序
的水浸液对辣椒 、番茄和长梗白菜的种子萌发和幼苗
生长的影响大于茎浸提液 [ 3] ,银胶菊不同部位的浸提
液在不同浓度下对三叶鬼针草种子萌发的影响也具有
较大差异[ 16] 。
火炬树是一种高入侵风险的树种 ,而且已有关于
其化感物质抑制其它植物种子萌发的研究报道[ 10] ,尽
管目前还没有火炬树属于入侵物种的充分证据 ,但化
感作用是入侵植物成功实现入侵的重要途径 ,提高物
种入侵防范意识 ,加强火炬树对其它植物化感效应方
面的研究对其入侵风险的评估具有重要的现实意义 。
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