全 文 ：火炬树果穗水浸提液对小麦种子萌发的化感效应
闫兴富 方 苏 杜 茜 周立彪 李颖
(北方民族大学生物科学与工程学院 , 750021,宁夏银川)
摘 要 研究了不同浓度(10%、5%、2.5%和
1.7%)的火炬树(Rhustyphina)果穗水浸提液对小
麦种子萌发的化感作用。结果表明 ,火炬树果穗水
浸提液对小麦种子的萌发具有强烈的抑制作用 。
1.7%、2.5%、5%和 10%的火炬树果穗水浸提液处
理的小麦种子萌发率从对照 (蒸馏水处理)的
98.9%分别降到 81.1%、74.4%、46.7%和 26.7%,
萌发率 、萌发指数和幼苗活力指数均显著低于对照
(P<0.05),而且萌发进程延迟。火炬树果穗水浸
提液对萌发指数的化感效应最强 ,对幼苗活力指数
的化感效应次之 ,对萌发速率系数的化感效应最弱 。
关键词 火炬树;水浸提液;小麦;种子萌发;化
感作用
化感作用(alelopathy)又称他感作用或相生相
作者简介:闫兴富 ,副教授 ,主要从事种子生物学 、植物生态学教学和
研究工作
基金项目:北方民族大学科研项目(2008Y022)和北方民族大学博士
科研启动基金项目
收稿日期:2009-07-13;修回日期:2009-11-02
克作用 ,主要是指 1个活体植物(供体植物)通过地
上部分茎叶挥发 、茎叶淋溶 、根系分泌等途径向环境
中释放一些化学物质而影响周围受体植物的生长和
发育 [ 1] 。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 [ 2] ,而且表现出明显
的浓度效应[ 3 ～ 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)原产北美 ,又名加拿大盐
肤木 、鹿角漆 , 漆树科 (Anacardiaceae)、盐肤木属
(Rhus)落叶灌木或小乔木 ,于 1959年由北京植物
园作为观赏树种引入我国 。已有研究报道 ,火炬树
地上和地下部分浸提液均有一定的化感活性 ,而且
叶浸提液比根浸提液对种子的萌发影响更为显
著[ 8] 。赵晓萌等 [ 9] 、慕小倩等[ 10]和杨建等 [ 11] 分别
对骆驼蓬 (Peganumharmala)、唐古特大黄 (Rheum
tanguticum)和播娘蒿(Descurainiasophia)水浸提液
对小麦种子萌发的抑制作用做了报道。但有关火炬
树对小麦种子萌发的化感作用的研究仍未有相关报
EffectsofPlantingDensityonStarchAccumulation
inSorghumGrains
GaoXin, XiaoMuji, ZhouYufei, XuWenjuan, HuangRuidong
(ColegeofAgronomy, ShenyangAgriculturalUniversity, Shenyang110161, Liaoning, China)
Abstract EfectsofplantingdensityonthestarchaccumulationinsorghumgrainsofTieza17wasstudied.There-
sultsshowedthatthecontentsofamylose, amylopectinandtotalstarchincreasedcontinuouslyduringthegrainfiling
proces.Underthemediumplantingdensity, thehigheststarchcontentswereobservedatthematurestage.Thetotal
starchaccumulationratesincreasedatfirstandthendecreased.Theaccumulationrateofamyloseingrainsunder
lowandmediumplantingdensitieshadtworapidaccumulationperiods, i.e.onthe28thdayand42thdayafteran-
thesis.Theaccumulationrateforsorghumunderhighdensitywashigheratearlygrainfilingstage, andthatforsor-
ghumwithlowdensitywashigheralongwiththegrainfilingprocess.Theaccumulationrateofamylopectinwashigh
onthe20thdayand35thdayafteranthesis, anditdecreasedatlategrainfilingstage.Theratioofamylopectin/am-
ylaseforsorghumunderlowplantingdensitywashigherandthatforsorghumunderhighplantingdensitywashigher
atearlygrainfilingstage.
Keywords Sorghum;Plantingdensity;Starchcontent;Starchaccumulationrate
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作物杂志 Crops2009.6DOI :10.16035/j.issn.1001-7283.2009.06.003
道 。本试验以火炬树果穗水浸提液为材料 ,研究了
其对小麦种子萌发的化感作用 ,旨在为火炬树化感
作用方面的研究及其生态入侵的防范提供参考 。
1 材料与方法
1.1 试验材料
2009年 2月底 ,采集生长于北方民族大学校园
内成年火炬树植株上的宿存果穗 ,除去花序轴 ,保留
小穗 ,洗净表面尘土后置于烧杯中 ,以 1∶10(质量
比)的比例加入蒸馏水浸泡 24h,用双层纱布过滤后
即得 10%的火炬树果穗水浸提液 ,置于 4℃冰箱中
备用。供试受体为宁春 42小麦种子 。
1.2 试验设计
将火炬树果穗浸提液分别稀释 2倍 、4倍和 6
倍 ,分别得 5.0%、2.5%和 1.7%的浸提液 ,分别以
10%、5.0%、2.5%和 1.7%的浸提液处理种子 ,共 4
组处理 ,每组供试种子 120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 30粒。种子萌发于由 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℃
的条件下发芽。分别以 10%、5.0%、2.5%和 1.7%
的浸提液代替蒸馏水每 1 ～ 2d给水 1次 ,以蒸馏水
为对照(播种 30粒 ,重复 4次)。以胚根伸出种皮
2mm为萌发标准 ,每 24h观测 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的种子 ,观察记录至
连续 2周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(Germination
percentage, GP)、萌发速率系数(Coeficientofrateof
germination, CRG)、萌发指数 (Germinationindex,
GI)和幼苗活力指数(vigorindex, VI),分别按下述
公式计算有关萌发参数:(1)GP=萌发种子数 ×
100%/试验用种子总数;(2)CRG=[ ∑ (t×n)∕∑
n] ×100。式中:t为自萌发试验开始时的天数;n为
在 t天内萌发的种子数 [ 12] ;(3)GI=MDG×PV,式
中:MDG为平均每天种子萌发数 ,等于萌发试验结
束时种子萌发数 /萌发试验经历的天数 , PV(peak
value)为种子最大萌发数 ,等于萌发试验期间任意
一天中达到的最大萌发数∕达到这一最大值所需的
天数 [ 13] ;(4)VI=萌发率 ×(幼苗根长 +幼苗茎长
(cm))[ 12] ;以萌发率化感效应指数(Indexofalelo-
pathicefect, 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;(5)IAE=1 -C/T(T
≥C),或 IAE=C/T-1(T
子方差分析方法进行各处理间差异性分析。
2 结果与分析
2.1 果穗水浸提液对小麦种子萌发率的影响
火炬树果穗水浸提液对小麦种子具有强烈的抑
制作用 , 1.7%、2.5%、5%和 10%的火炬树果穗水
浸液处理的小麦种子萌发率从对照的 98.9%分别
减小到 81.1%、74.4%、46.7%和 26.7%,均显著低
于对照(P<0.05)。而且 10%的浸提液处理种子的
萌发率均显著低于其他各浓度处理(P<0.05)(图
1)。
图 1 不同浓度的火炬树果穗水浸提液对小麦
种子萌发率的影响
同一柱形图中的不同字母表示差异显著(P<0.05),下同
2.2 果穗水浸提液对小麦种子其他萌发参数的影响
萌发速率系数随果穗水浸液浓度的提高而增
大 , 1.7%、2.5%、5%和 10%的水浸液处理后的小
麦种子萌发速率系数分别为 359.62、346.2、 368.1
和 369.5, 均显著低于对照 (266.2, P<0.01)(图
2A),但各浓度间差异不显著 。萌发指数和幼苗活
力指数均随水浸提液浓度的提高而减小 ,其中萌发
指数从对照的 33.4分别显著减小到 11.7、11.0、6.3
和 1.8(P<0.05),除 1.7%和 2.5%两个浓度处理
间无显著差异外 ,其他各浓度处理间均差异显著(P
<0.05)(图 2B);在水浸液浓度为 1.7%、2.5%、
5.0%和 10.0%时 , 幼苗活力指数分别为 570.7、
435.3、281.2和 123.7,均显著低于对照(1 163.4),
而且高浓度处理 (10.0%)还显著低于两个较低浓
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作物杂志 Crops 2009.6
度处理(1.7%和 2.5%)(P<0.05,图 2C)。
图 2 不同浓度火炬树果穗水浸提液对小麦种子的萌发
速率系数 、萌发指数和幼苗活力指数的影响
2.3 果穗水浸提液对小麦种子萌发的化感效应指
数的影响
小麦种子 4个萌发参数的化感效应指数均随水
浸提液浓度的提高而逐渐增大 ,不同萌发参数的化
感效应指数具有较大差异 。其中对萌发指数的化感
效应最强 ,对幼苗活力指数的化感效应次之 ,对萌发
速率系数的化感效应最弱;影响较大的萌发参数 ,其
不同浓度间差异也较大 ,对萌发指数 、幼苗活力指数
和萌发率化感效应指数的最大值(分别为 17.32、
8.40和 2.71), 分别约是最小值 (为 1.84、1.04和
0.22)的 9.4倍 、8.1倍和 12.4倍 ,而对萌发速率系
数化感效应指数的最大值 (0.28)和最小值(0.26)
相差很小(图 3)。
图 3 不同浓度火炬树果穗水浸提液对小麦
种子萌发化感效应指数的影响
3 讨论
本试验表明 ,火炬树果穗水浸提液明显降低了
小麦种子的萌发率 、萌发指数和幼苗活力指数 ,而且
延迟种子萌发进程 。据宋亮等 [ 2]报道 ,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发时间的
延迟 。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 ,加拿大一枝黄花(Solidagocanadensis)水浸提液
对辣椒 、番茄和长梗白菜的种子萌发和幼苗生长具
有明显的抑制作用 ,其中叶和花序的水浸提液的抑
制作用大于茎的水浸提液[ 3] ;已有报道显示 ,小麦
种子萌发对小花山桃草 (Gauraparviflora)、杨树
(Populuspp.)和裂叶牵牛 (Ipomoeahederacea)等的
水浸提液的化感作用均反应敏感 [ 5, 14, 15] ,这均与本
研究的结论一致。
植物化感物质对种子萌发表现出高浓度抑制 ,
低浓度促进的现象 ,即浓度效应。例如 ,低浓度辣椒
全株 、根 、茎和叶的水浸提液对大白菜 、萝卜 、番茄和
黄瓜 4种蔬菜种子的萌发表现为促进作用[ 6] ,低浓
度银胶菊(Partheniumhysterophorus)水浸提液对三
叶鬼针草(Bidenspilosa)种子萌发具有促进或没有
影响 [ 16] ;玉米种子萌发对曼陀罗(Daturastramoni-
um)生物碱的化感作用也表现出低浓度促进 ,高浓
度抑制的效应 [ 17] ,本试验中火炬树宿存果穗水浸提
液对小麦种子萌发的化感作用没有表现低浓度的促
进效应 ,这可能与所设置水浸提液浓度梯度偏高有
关。植物之间的化感作用相当复杂 ,例如 ,高浓度的
柠条(Caraganamicrophyl)根和茎叶水浸提液对甘
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提液对柠条种子萌发和
幼苗生长则表现为促进作用 [ 18] ,即使同一植物的化
感物质对不同植物的种子萌发也表现出完全不同的
化感效果 [ 14] 。方芳等 [ 3] 还报道 ,加拿大一枝黄花
(Solidagocanadensis)叶和花序的水浸提液对辣椒 、
番茄和长梗白菜的种子萌发和幼苗生长的影响大于
茎水浸提液 ,银胶菊不同部位的水浸提液在不同浓
度下对三叶鬼针草种子萌发的影响也具有较大差
异[ 16] 。
火炬树作为一种高入侵风险树种 ,对小麦种子
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作物杂志 Crops2009.6
的萌发具有强烈的化感抑制作用。吴长虹等 [ 8]也
报道 , 火炬树地上和地下部分水浸提液紫穗槐
(Amorphafruitcosa)和侧柏(Platycladusorientalis)种
子的萌发都有一定的化感活性 ,其他外来入侵植物
对小麦种子萌发的化感作用方面的研究也有报
道 [ 5, 15] ,尽管没有充分的证据证明火炬树不会对自
然生态系统构成威胁 [ 19] ,但蒋高明[ 20]认为 ,火炬树
可能是继凤眼莲 (Eichhorniacrasipes)、大米草
(Spartinaanglica)、紫茎泽兰 (Eupatoriumadenopho-
rum)、微甘菊(Mikaniamicrantha)等之后的又一植
物类入侵物种。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
其他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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AlelopathicEfectsofWaterExtractionfromFruit
ClusterofRhustyphinaonGerminationofWheatSeeds
YanXingFu, FangSu, DuQian, ZhouLibiao, LiYing
(ColegeofBiologicalScienceandEngineering, NorthernUniversityforNationalities, Yinchuan, 750021, Ningxia, China)
Abstract Alelopathicefectsofdiferentconcentration(10%, 5%, 2.5% and1.7%, respectively)ofwaterex-
tractionfromfruitclusterofRhustyphinaongerminationofwheatseedswereinvestigated.Theresultsindicatedthat
seedgerminationwassignificantlyinhibitedbythewaterextractionsofR.typhinafruitcluster.Germinationpercent-
ageforseedstreatedwithwaterextractionsof1.7%, 2.5%, 5%and10%reducedsignificantlyfrom98.9% (con-
trol, treatedwithdistiledwater)to81.1%, 74.4%, 46.7%and26.7%, respectively.Thegerminationpercentage,
germinationindexandvigorindexforseedstreatedwithdiferentconcentrationsofextractionwerelowerthanthose
ofcontrolandthegerminationcoursewasdelayedforseedstreatedwithdiferentconcentrationofextractions.The
strongestalelopathyonthegerminationindexwasobservedandfolowedwiththatonvigorindex.Theefectonco-
eficientofgerminationratewasthelowest.
Keywords Rhustyphina;Waterextraction;Wheat;Seedgermination;Alelopathy
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