全 文 :第29卷第6期
2011年12月
上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版)
JOURNAL OF SHANGHAI JIAOTONG UNIVERSITY(AGRICULTURAL SCIENCE)
Vol.29No.6
Dec.2011
文章编号:1671-9964(2011)06-0046-05 DOI:10.3969/J.ISSN.1671-9964.2011.06.009
收稿日期:2010-12-22
基金项目:上海市科委重点攻关项目(08391910100)
作者简介:刘小磊(1983- ),男,硕士生,研究方向:球根花卉,E-mail:jimi8688@126.com;
史益敏(1955- )为本文通讯作者,男,博士,教授,研究方向:球根花卉,E-mail:shiyimin@sjtu.edu.cn
几种荷兰水仙的化感作用初探
刘小磊,马晓红,史益敏
(上海交通大学 农业与生物学院,上海200240)
摘 要:对“德拉勃”、“荷兰船长”、“头巾”、“滨莎”4个荷兰水仙品种进行了化感作用研究。结果
表明荷兰水仙具有化感作用,化感作用强度顺序为:德拉勃>荷兰船长>头巾>滨莎,鳞茎片水提
液对白菜、萝卜、生菜、高羊茅、黑麦草种子胚根和胚芽生长均有抑制作用,对发芽期的高羊茅和黑
麦草的叶绿素合成产生抑制作用。以乙醇、丙酮、甲醇作为提取剂,鳞茎片乙醇提取液的化感抑制
作用最强,甲醇次之,丙酮最弱。
关键词:荷兰水仙;化感作用;生物测定
中图分类号:S 682.2+1 文献标识码:A
Study on Alelopathy of Narcissus pseudonarcissus
LIU Xiao-lei,MA Xiao-hong,SHI Yi-min
(School of Agriculture and Biology,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240,China)
Abstract:Four narcissus varieties,Delibes,Dutch Master,Mount Hood,Pinza were used to study
alelopathy.The results showed that the alelopathy responses of four narcissus varieties are in the
folowing order:Delibes>Dutch Master>Mount Hood>Pinza.The water extract from Delibes bulb could
affect root and shoot elongation of Chinese cabbage,radish,lettuce,tal fescue and ryegrass.Besides,it
reduces the chlorophyl content in tal fescue and ryegrass.Alcohol,acetone and methanol were tested as
the solvent and their extracts could inhibit development of radish seeds,in which alcohol extract has the
most obvious effect,folowed by methanol extract and acetone extract.
Key words:Holand narcissus;alelopathy;bioassay
荷兰水仙(Narcissus pseudonarcissus),又称洋
水仙、欧 洲 水 仙、西 洋 水 仙,为 石 蒜 科 水 仙 属
(Narcissus L.)多年生草本植物,原产于西班牙、意
大利南部、摩洛哥等地中海沿岸地区。现代水仙品
种最早起源于葡萄牙,西班牙野生水仙[1,2]。荷兰
水仙作为重要的园林花卉,是西班牙、荷兰等欧洲国
家的重要出口球根花卉品种,其栽培品种达20 000
多个。我国大量引进荷兰水仙种球并应用于园林
栽培[3]。
化感作用是指植物(包括微生物)通过产生化学
物质并排至环境中而对其他植物产生直接或间接有
害或有益效应的过程[4]。根据已有研究,荷兰水仙
中含有大量生物碱物质[5],且水仙生物碱的研究多
集中于医疗方面[6,7],其中涉及化感作用的文献较
少[8]。已知,中国水仙中的水仙环素(Narciclasine)
是水仙生物碱的一种,具有抑制白菜、萝卜、小麦、水
第6期 刘小磊,等:几种荷兰水仙的化感作用初探
稻发芽和幼苗生长的作用[9-12]。本文通过生物测定
方法,对荷兰水仙的化感作用进行了研究,可为荷兰
水仙栽培和病害防治等方面作参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验材料为4个荷兰水仙品种:“荷兰船长”
(Dutch Master)、“滨莎”(Pinza)、“头巾”(Mount
Hood)、“德拉勃”(Delibes),均于2004年从荷兰引
进。选取收获1个月后周径11~13cm的健康种
球,于2009年7月15日到7月22日内剥取试验用
鳞茎片(外表皮3~4层),于4℃内冰箱保存备用。
受试 种 子 为 白 菜 (Brassica pekinensis)、萝 卜
(Raphanus sativus L.)、生菜(Lactuca sativa L.)、
黑麦草(Lolium perenne L.)和高羊茅(Festuca
arundinacea),均购于上海市种子公司。
1.2 试验方法
1.2.1 不同受试植物生物测定
参照Russo生物测定方法[13]。荷兰水仙德拉
勃的鳞茎片35℃烘干72h,粉碎机粉碎后过40目
筛,再烘干。每培养皿放入0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.
5g,再注入蒸馏水30mL,上面放双层纱布。在纱
布上播种受试植物种子,选择均匀饱满的受试植物
种子,播种前用体积分数10% H2O2 消毒处理5
min。每培养皿放入萝卜、白菜、生菜、黑麦草和高
羊茅种子30粒。萝卜、白菜和生菜种子在25℃培
养箱内黑暗培养72h。黑麦草和高羊茅种子为同
样温度条件下光照培养7d。用直尺测量胚根长和
胚芽长。试验重复3次。黑麦草和高羊茅叶绿素含
量测定参照李合生等测定方法[14]。
1.2.2 不同有机溶剂提取物生物测定
参照Hassan S M方法[15]。荷兰水仙德拉勃的
鳞茎片35℃烘干72h,粉碎机粉碎后过40目筛,再
烘干。每三角瓶放入0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5g,注
入乙醇、甲醇、丙酮各30mL,25℃提取24h。吸取
10mL提取液于1层滤纸上,25℃蒸干。将蒸干滤
纸放入培养皿内,注入20mL蒸馏水。选取萝卜作
为测试植物,重复试验1测定步骤。试验重复3次。
1.2.3 不同荷兰水仙品种生物测定
使用不同荷兰水仙品种(德拉勃、头巾、荷兰船
长、滨莎)作为试验材料。鳞茎片经过35℃烘干72
h,粉碎机粉碎后过40目筛,再烘干。每培养皿放入
0.5g,再注入蒸馏水30mL,上面放双层纱布。选
取萝卜作为测试植物,重复试验1测定步骤。试验
重复3次。
1.3 数据处理及统计
1.3.1 数据处理
参照 Wiliamson等[16,17]提出的化感作用响应
指数RI值(response index)作为衡量荷兰水仙种球
水提液化感效应的大小。即:RI值=1-C/T,当T
≥C;RI值=T/C-1,当T<C。其中,C为对照值,
T为处理值,RI值大于0为促进,RI值小于0为抑
制,定义对照的RI值值为0,绝对值的大小表示与
作用强度一致。
1.3.2 数据统计
所得数据使用Excel和SAS软件进行作图和
显著性分析。
2 结果与分析
2.1 荷兰水仙德拉勃鳞茎片水提液对不同受试植
物种子发育及叶绿素含量的影响
从表1可以看出荷兰水仙德拉勃鳞茎片水提液
对白菜、生菜和萝卜胚芽胚根生长均能产生化感抑
制作用。水提液对白菜胚根生长化感作用RI值绝
对值随浓度增加呈增大趋势,当浓度为2g/30mL
时可以产生显著抑制作用;水提液对生菜和萝卜的
胚根和胚芽生长也呈现抑制作用,且随浓度增大而
增强。纵向比较3种受试植物,根据化感作用RI值
绝对值排序:白菜>萝卜>生菜,即白菜对荷兰水仙
水提液化感抑制作用最敏感,生菜受水提液化感抑
制作用最小。同时,3种受试植物中胚根生长较胚
芽生长更易受到水提液抑制。
高羊茅和黑麦草作为草坪草被广泛应用,在园
林植物配置上与荷兰水仙诸多品种经常协同种植。
从表2中可以看出荷兰水仙德拉勃水提液对高羊茅
和黑麦草种子生长的影响。化感作用RI值均小于
零,表明荷兰水仙鳞茎片水提液对高羊茅和黑麦草
2个草坪草品种的胚根和胚芽生长均有抑制。当水
提液浓度为0.1g/30mL时,高羊茅胚根和胚芽生
长受到显著抑制作用。这种抑制作用随水提液浓度
的升高而增强,即胚根和胚芽生长受到更强抑制作
用。从化感作用RI值绝对值可以看出,水提液对2
个草坪草品种的抑制作用明显,不同浓度间化感作
用差异显著。
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上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版) 第29卷
表1 荷兰水仙(德拉勃)水提液对白菜、生菜和萝卜胚根和胚芽生长的影响
Tab.1 Effects of extracts from the bulbs of Holand Narcissus(Delibes)by water
on the root and shoot length of Chinese cabbage,lettuce and radish
植物种类
Test plants
测定项目
Test parts
水提液浓度/[g·(30mL)-1]Extract concentration
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
响应指数 Response index
白菜
Chinese Cabbage
胚根 Root 0a -0.13a -0.55bc -0.69c -0.76b -0.94d
胚芽Shoot 0ab 0.23a -0.65bc -0.62dc -0.08c -0.87b
生 菜
Lettuce
胚根Root 0a -0.02ab -0.24a -0.41b -0.50b -0.85c
胚芽Shoot 0bc -0.10ab -0.12abc -0.25bc -0.29a -0.35c
萝卜
Radish
胚根 Root 0a -0.16a -0.42b -0.46bc -0.65d -0.81cd
胚芽Shoot 0abc -0.02a -0.12bc -0.16ab -0.20c -0.33ab
注:响应指数为3次重复测定平均值计算得出,数字后字母表示5%水平上显著性差异,下同
Note:Data of response index(RI)are the mean of three replicates in the same treatment;The characters indicate the significant level of
5%,respectively,and so does the folowing tables
表2 荷兰水仙德拉勃水提液对高羊茅和黑麦草种子生长的影响
Tab.2 Effects of extracts from the bulbs of Holand narcissus(Delibes)
by water on the growth of tal fescue and ryegrass
植物种类
Test plants
测定项目
Test parts
水提液浓度/[g·(30mL)-1]Extract concentration
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
响应指数 Response index
高羊茅
Tal fescue
胚根Root 0a -0.69b -0.86c -0.92d -0.94e -0.96e
胚芽Shoot 0a -0.22b -0.38c -0.36c -0.53d -0.64e
黑麦草
Ryegrass
胚根Root 0a -0.26b -0.89c -0.93cd -0.95d -0.96d
胚芽Shoot 0a -0.05a -0.17b -0.31c -0.49d -0.56e
叶绿素是植物光合作用重要物质,其含量变化
直接影响植物新陈代谢作用。从图1和图2中可以
看出荷兰水仙德拉勃鳞茎片水提液对高羊茅和黑麦
草的叶绿素含量都有抑制作用。叶绿素a、b以及
总含量随着提取液浓度的升高而下降。高羊茅和黑
麦草在荷兰水仙水提液化感作用下,叶绿素a和叶
绿素b的变化趋势相同,与对照相比,当水提液浓
度达0.5g/30mL时,叶绿素a,b以及总含量降到
最低。
2.2 不同有机溶剂提取物生物测定
从表3中可以看出,使用3种有机溶剂作为荷
兰水仙德拉勃鳞茎片提取剂,测定对萝卜种子发育
的影响,其化感作用RI值均小于0,表明3种有机
溶剂提取液对萝卜种子发芽具有抑制作用。根据显
著性差异分析,荷兰水仙乙醇提取物对萝卜胚根长
和胚芽长均能起到抑制作用,在浓度为1g/30mL
时即胚根RI值达到显著水平,胚芽生长在浓度为3
g/30mL时,达到显著抑制,说明萝卜的胚根生长对
乙醇水提液的影响更敏感。荷兰水仙丙酮提取物
对萝卜生长的化感作用RI值变化比乙醇提取物小,
图1 荷兰水仙德拉勃鳞茎片水提液对
高羊茅叶绿素含量的影响
Fig.1 Effects of extracts from the bulbs of
Holand narcissus by water on the
chlorophyl content of tal fescue
需要浓度达5g/30mL时,胚根化感作用RI值才达
到显著水平,胚芽化感作用 RI值不显著。荷兰水
仙甲醇提取物对萝卜胚根生长影响显著,浓度为1
g/30mL时即可产生抑制作用,对胚芽生长抑制作
用不明显。综上所述,3种荷兰水仙有机溶剂提取
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第6期 刘小磊,等:几种荷兰水仙的化感作用初探
物化感作用RI值排序:乙醇>甲醇>丙酮,且萝卜
胚根较胚芽生长更易于受 到化感作用抑制。
2.3 不同水仙品种化感作用的强度测定
从表4中可以发现不同品种荷兰水仙水提液对
萝卜种子发芽和胚根伸长都有抑制作用,其中德拉
勃的抑制作用最强,其化感作用RI值为-0.64,抑
制作用最小的荷兰水仙品种为滨莎,其化感作用的
RI值为-0.06。从胚芽生长抑制程度可以看出,2
个品种德拉勃和荷兰船长抑制胚芽生长,且德拉勃
抑制作用强于荷兰船长,化感作用 RI值分别为
-0.20和-0.05。而头巾和滨莎2个品种的则起到
促进萝卜胚芽生长的作用,化感作用 RI值分别
为0.16和0.14。对比分析4个荷兰水仙品种的水提
图2 荷兰水仙德拉勃鳞茎片水提液对
黑麦草叶绿素含量的影响
Fig.2 Effects of extracts from the bulbs of Holand
narcissus on the chlorophyl content of ryegrass
表3 荷兰水仙德拉勃三种有机溶剂提取液对萝卜胚根和胚芽生长的影响
Tab.3 Effects of extracts from the bulbs of Holand narcissus(Delibes)
by organic solvent on the root and shoot length of radish
有机溶剂
Organic solvent
测定项目
Test parts
提取液浓度/[g·(30mL)-1]Extract concentration
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
响应指数 Response index
乙 醇
Alcohol
胚根 Root 0.00a -0.34b -0.44b -0.62c -0.66c -0.72c
胚芽Shoot 0.00a -0.03a -0.08a -0.15b -0.35ab -0.40a
丙 酮
Acetone
胚根Root 0.00a -0.01a -0.04a -0.06a -0.10a -0.46b
胚芽Shoot 0.00a -0.05a -0.07a -0.11a -0.15a -0.16a
甲 醇
Methanol
胚根 Root 0.00a -0.15ab -0.04a -0.15ab -0.32b -0.06a
胚芽Shoot 0.00a -0.02a -0.07a -0.11a -0.12a -0.13a
表4 4个品种荷兰水仙水提液对萝卜生长抑制作用
Tab.4 Effects of extracts from the bulbs of four Holand narcissus varieties by water on radish growth
品种
Test plants
胚根长
Root length
响应指数
Response index
胚芽长
Shoot length
响应指数
Response index
CK 11.55 0.00a 4.32 0.00abc
头 巾
Mount Hood
9.69 -0.16a 5.13 0.16a
荷兰船长
Dutch Master
6.65 -0.31b 4.09 -0.05bc
滨 莎
Pinza 6.23 -0.06
b 5.03 0.14ab
德拉勃
Delibes 2.23 -0.64
c 3.46 -0.20c
液生物测定结果,鳞茎水提液对萝卜胚根生长抑制
强于胚芽生长,根据化感作用RI值绝对值大小排
序,4个品种荷兰水仙化感作用强度为:德拉勃>荷
兰船长>头巾>滨莎。
3 讨 论
白菜、生菜和萝卜是化感作用生物测定经常使
用的测试植物,其胚根长、胚芽长变化通常可以作为
化感作用强度指标[16,18]。荷兰水仙的鳞茎片水提
液对白菜、萝卜和生菜的胚根、胚芽生长有显著抑制
作用,根据化感作用RI值绝对值排序;白菜>萝卜
>生菜,即白菜受到水提液化感抑制作用最强,萝卜
次之,生菜最弱。对比3种受试植物的胚根和胚芽
生长,胚根所受到的化感抑制作用强于同种植物胚
芽,这种抑制作用同样表现在高羊茅和黑麦草上。
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上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版) 第29卷
荷兰水仙水提液还对草高羊茅和黑麦草的叶绿素
a、b和总量有影响,随浓度增加而加强。叶绿素含
量降低,这说明化感抑制作用具有累加性,由于水提
液浓度增加,其中含有相应的化感物质也相应提高,
抑制叶绿素合成。
一些化感物质不易溶于水,这些化感物质释放
到环境中,可以作为抑制物质存在于土壤中,从而直
接影响植物生长,通过有机溶剂提取后的化感物质
有利于进一步定量定性分析[14]。荷兰水仙鳞茎片
不同有机溶剂的提取液,化感抑制强度不同。乙醇
提取物抑制效果强于甲醇和丙酮,丙酮提取物化感
抑制作用最弱。这种抑制效果的区别,可能由于鳞
茎中化感物质在3种溶剂中的可溶性不同所致。对
荷兰水仙中的化感物质分离,乙醇提取物可以用来
进行下一步的定性和定量分析,从而确定化感物质
的主要成分。不同荷兰水仙品种化感作用强度比较
发现,德拉勃>荷兰船长>头巾>滨莎。4个品种
间化感作用差异显著,说明在不同品种间的水仙化
感作用强度不同,具体原因需要进一步研究。
对比中国水仙和丁香水仙化感作用的研
究[8,19],我们对这几种荷兰水仙的测定结果与前人
相关研究结果一致。化感作用的研究涉及到化感物
质粗提取、鉴定、生物测定等步骤[20]。本文通过对
荷兰水仙鳞茎片化感物质粗提液生物测定,对荷兰
水仙化感作用做出初步评定,而化感物质的鉴定尚
需要进一步研究。
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