全 文 ：第 33卷第 6期
20 1 0年1 1月
河 北 农 业 大 学 学 报
JOURNA L OF AGRICULT URAL UNIVERS IT Y OF HEBEI
Vol.33 No.6
Nov .2 0 1 0
文章编号:1000-1573(2010)06-0091-04
黄顶菊对几种作物生长影响的作用机理初步研究
商 闫1 , 韩建民1 , 时翠平1 , 张金林1 ,
王保珽2 , 董金皋1
＊ (1.河北农业大学 植物分子病理学实验室 , 河北 保定 071001;2.河北沧州市植保站 , 河北 沧州 061000)
摘要:在室内土壤盆栽条件下 , 探讨了黄顶菊对附近生长的萝卜 、玉米 、黄瓜和小麦植株生长的影响 ,结果发现 ,
黄顶菊对供试 4 种作物种子的萌发以及株高和鲜重增长都有明显的抑制作用 , 其中对黄瓜 、萝卜的抑制作用更
强。研究还发现 ,生长在黄顶菊附近的萝卜 、玉米 、黄瓜和小麦根系活力明显低于对照 ,叶片的可溶性蛋白 、叶绿
素含量以及 SOD 、POD、CAT 活力均低于对照 ,而丙二醛含量高于对照。结果预示黄顶菊可能通过根系分泌物
对附近的作物施加影响。
关 键 词:黄顶菊;化感作用;盆栽法
中图分类号:S 432.1 文献标志码:A
Preliminary study on mechanism of Flaveria bidentis and
influence on the growth of nearby crops
SHANG Yan1 , HAN Jian-min1 , SHI Cui-ping1 , ZHANG Jin-lin1 ,
WANG Bao-ting2 , DONG Jin-gao1
(1.Molecular Plant Patho lo gy Labo rato ry , Agricultural Univer sity o f Hebei , Baoding 071001 , China;
2.Plant P ro tec tion Station of Cangzhou , Cangzhou 061000 , China)
Abstract:The effects of F laveria bidentis on the grow th of nearby radish , co rn , cucumber and
wheat w ere studied under indoor po t ted-planting conditions.The results show ed that Flavera
bident is had an obviously inhibition to the seed germination , plant height and plant f resh
w eight increase of the 4 tested crops , and the inhibition to cucumber and radish w as st ronger
than corn and wheat.Further invest igation found that the roo t act ivities of radish , cucumbe r ,
co rn and wheat in treated g roup were significant ly low er than those in control g roup;the con-
tent of soluble pro tein , chlorophyll and activi ty of SOD , POD , CA T in the leaves in treated
g roup w ere low er than those in control g roup , and the content of MDA was higher than tha t in
the control.These results predicted that F laveria bident is po ssibly exerts influence on its nea r-
by crops through i ts ro ot-secreting mate rials.
Key words:F laveria bidentis(L.)Kuntze;al lelopathy ;pot test
黄顶菊[ F laveria bidentis(L .)Kuntze ] 是近
年来发现的一种外来入侵植物 ,为一年生草本 ,原产
于南美洲 ,分类学上隶属于堆心菊族黄菊属。黄顶
菊属于典型的 C4 植物[ 1] , 植株高大 , 种子量大 ,繁
殖力强 ,被称为“生态杀手” 。2001 年从衡水湖畔首
次发现[ 2] ,近年来在河北邯郸 、邢台 、衡水 、沧州 、石
家庄 、保定等地以及天津市不同程度发生 ,呈现出以
河北省中南部为中心向周边其他省市扩散趋势[ 3-5] 。
＊收稿日期:2010-09-09
基金项目:国家高新技术研究发展计划(863计划)基金(2006AA10A214);农业部公益性行业科研专项(200803022)
作者简介:商 闫(1986-),男 , 陕西渭南人 , 在读硕士生 ,从事植物化感作用研究.
通讯作者:韩建民(1963-),男 , 教授 ,主要从事农作物抗病生理的科研与教学工作.
河 北 农 业 大 学 学 报 第 33卷
随着黄顶菊对入侵地区的影响日趋严重 ,其化
感作用的研究受到重视。化感作用[ 6] 是指植物主要
通过茎叶挥发 、茎叶淋浴 、根系分泌及植物残株的腐
解等途径向环境中释放化学物质来影响周围植物的
生长和发育。李香菊等[ 7] 报道 ,黄顶菊植株水浸液
浓度越高对萝卜 ,大麦 ,花生等 28种植物发芽和胚
根伸长的抑制作用越强[ 7] 。许文超等[ 8] 发现黄顶菊
的丙酮提取物对马唐 、反枝苋的生长有抑制作用 。
张凤娟等[ 9] 报道 ,黄顶菊茎叶水浸提液对白菜和水
稻的 3种保护酶活性均有显著的抑制作用。冯建永
等[ 14]研究发现生长过 60 d黄顶菊河沙的水浸提液
对棉花 、玉米 、小麦和萝卜的苗高 、根长和植株鲜重
表现出抑制作用 ,浸提液浓度越高 ,抑制作用越强 。
目前对黄顶菊根系分泌的相关报道较少 ,且根系分
泌物中化感物质的研究已成为当前研究的热点之
一[ 10] 。为此 ,本试验在室内盆栽条件下 ,研究了黄
顶菊(F laveria bidentis)对附近生长的萝卜(Ra-
phanus sat ivus)、玉米(Zea mays)、黄瓜(Cucumis
sat ivus)和小麦(Tri ticum aestivum)植株生长的影
响 ,拟探究黄顶菊是否通过根系分泌途径产生的化
感作用影响附近作物的生长。
1 材料与方法
1.1 材料
黄顶菊(F laveria bidentis (L .)Kuntze)种子
采自河北献县 ,供试植物小麦(T .aestivum)品种为
“5389” ,玉米(Z .may)品种为“农大 108” ,萝卜(R.
sat ivus)品种为“特长三尺白” ,黄瓜(C.sativus)品
种为“新研 4号” ,均购于保定市农资市场。
1.2 方法
将黄顶菊种子播种在盛有蛭石的小花盆中
(8 cm×8 cm),待苗高 15 cm 左右时 ,将其移栽到装
有土壤(采自河北农业大学校园杨树林内 ,过 40 目
筛 ,烘箱灭菌处理)的塑料盆中(50 cm ×38 cm ×
16 cm)。土层厚度 11 ～ 12 cm ,每盆栽种黄顶菊 9
株 ,3行 ,3列 ,株距 10 cm ,行距 8 cm ,待其生长2周
后 ,在黄顶菊行间分别播种小麦 、黄瓜 、萝卜 、玉米种
子各 12粒 ,每粒种子距黄顶菊植株 4 ～ 5 cm 左右;
以单独播种各作物种子为对照 ,3次重复 ,置于人工
温室(16 h 光周期 ,25 ℃)内培养 ,定期浇水以保证
植物正常生长 ,浇水时直接浇于土壤上 ,以避免淋溶
物的影响。5 d后统计各盆作物发芽率 , 40 d 后测
定各盆中作物的株高 、鲜重 ,每盆随机选择 5片作物
叶片 0.5 g 进行叶绿素 、可溶性蛋白 、丙二醛
(MDA)含量以及 SOD 、POD 和 CAT 活力的测
定[ 1 1] ,每盆随机取 3株作物的根 0.5 g 进行根系活
力测定[ 11] 。
使用 Excel 2003 做数据统计 ,用 DPS 软件(V
7.55专业版)进行方差及显著性分析。化感效应指
数(R I)采用Williamson 等[ 12] 的方法进行计算 ,当
T ≥C时 ,R I =1-C / T ;当 T
度大小 ,正值表示促进效应 ,负值表示抑制效应 ,其
绝对值大小反映化感作用的强弱 。
2 结果与分析
2.1 对作物萌发和生长的影响
由表 1 可知 ,黄顶菊对生长在附近的萝卜 、玉
米 、黄瓜和小麦的萌发都有一定的抑制作用 ,其中对
萝卜萌发的抑制率较其他 3种作物高 ,化感效应指
数达-0.273 ,且处理和对照相比差异达显著水平
(P<0.05);对株高和植株鲜重都产生了明显的抑
制作用 ,其中对黄瓜抑制作用最强 ,萝卜次之 ,且黄
瓜 ,萝卜的鲜重与对照相比差异达到了显著水平。
这说明黄顶菊对生长在其附近的萝卜 、玉米 、黄瓜和
小麦的萌发和生长都有一定的抑制作用 ,且对不同
植物的抑制作用强弱也不相同。
表 1 黄顶菊对临近作物植株萌发和生长的影响
Table 1 Ef fects of Flaveria bidentis on seed germination and plant growth of nearby crops
供试植物
Tested c rops
处理
T reatment
萌发率/ %
Germination rate
RI
株高/cm
Height
R I
鲜重/ g
F resh w eight
R I
黄瓜 CK
T R
100.00a
91.67b -0.083
20.95a
15.13b -0.279
6.675a
4.470b -0.330
小麦 CK
T R
91.67a
87.50a -0.045
27.92a
25.17b -0.098
4.078a
3.900a -0.044
萝卜 CK
T R
91.67a
66.67b -0.273
10.41a
8.72b -0.162
4.831a
3.675b -0.239
玉米 CK
T R
90.19a
83.33b -0.076
38.44a
35.84b -0.068
13.662a
11.548b -0.155
注:每列数字(每 2个对应的处理作一比较)后面不同小写字母表示差异显著性(P<0.05),下表同.
92
第 6期 商 闫等:黄顶菊对几种作物生长影响的作用机理初步研究
2.2 对作物可溶性蛋白的影响
由图 1 可知 ,生长在黄顶菊附近的萝卜 、玉米 、
黄瓜和小麦植株可溶性蛋白含量明显低于对照。其
中对萝卜的影响最大 ,且萝卜的可溶性蛋白含量与
对照相比差异显著(P <0.05),化感效应指数达到
了-0.253 ,对黄瓜 、小麦和玉米的影响次之 ,化感效
应指数分别为 -0.181 , -0.142 和-0.160 。说明
此条件下黄顶菊对邻近生长的黄瓜 、萝卜 、玉米和小
麦的可溶性蛋白合成有一定抑制。
图 1 黄顶菊对临近作物可溶性蛋白含量的影响
Fig.1 Ef fects of Flaveria bidentis on content of
soluble protein of nearby crops
2.3 对作物叶绿素含量的影响
由图 2 可知 ,生长在黄顶菊附近的萝卜 、玉米 、
黄瓜和小麦植株叶绿素含量明显低于对照 ,其中对
黄瓜影响较大 ,对小麦 、萝卜和玉米的影响稍次之 ,
化感作用效应分别为-0.215 、-0.139 、-0119 和
-0.089。说明此条件下黄顶菊有可能对邻近的几
种作物体内的叶绿素合成有一定的抑制 ,且对黄瓜
抑制作用较小麦 、萝卜和玉米大。
图 2 黄顶菊对临近作物叶绿素含量的影响
Fig.2 Effects of F.bidentis on content of
chlorophyll of nearby crops
2.4 对作物丙二醛含量的影响
由图 3 可知 ,生长在黄顶菊附近的萝卜 、玉米 、
黄瓜和小麦植株丙二醛含量明显高于对照 ,但是与
对照相比差异没有达到显著水平。其中对萝卜的影
响最大 ,化感效应指数达到了+0.243 ,对小麦 、黄瓜
和玉米的影响稍次之 , 化感效应指数分别为
+0.204 、+0.129和 +0.109。这说明黄顶菊的生
长对邻近生长的几种作物来说是一种逆境 ,造成了
受体植物中丙二醛含量的升高。
图 3 黄顶菊对临近作物丙二醛含量的影响
Fig.3 Ef fects of F.bidentis on
content of MDA of nearby crops
2.5 对作物根系活力的影响
由图 4可知 , 4 种供试作物的根系活力与对照
相比都有明显的降低 ,且与对照相比差异水平显著
(P<0.05),其中对萝卜的抑制作用最强 ,化感效应
指数达到了-0.234 ,黄瓜次之 ,为-0.174;小麦为
-0.140 ,玉米为-0.124。说明了黄顶菊对邻近的
几种作物根系活力有一定的抑制 ,而且对萝卜 、黄瓜
的抑制作用较小麦和玉米强 。
图 4 黄顶菊对临近作物根系活力的影响
Fig.4 Ef fects of F.bidentis on
root activity of nearby crops
2.6 对作物体内保护酶活性的影响
由表 2可知 ,几种受体植物体内的 3种保护酶
活力与对照相比 ,都有一定程度的降低 ,且对照和处
理的差异均达到显著水平(P <0.05)。从 SOD活
力来看 , 对玉米 、萝卜和小麦的影响较黄瓜大;从
POD活力来看 ,对萝卜的影响较其他 3种作物大;
而从 CA T 活力来看 ,对黄瓜的抑制作用最强 ,化感
作用指数达到了-0.684 。总体来说 ,盆栽条件下 ,
本试验所设置的黄顶菊密度对 4种作物的 3种保护
酶活力均有一定的抑制作用 。说明黄顶菊有可能通
过根分泌途径来作用于邻近植物根系 ,导致其体内
保护酶活力的下降 ,从而使受体植物的抗氧化能力
减弱。
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河 北 农 业 大 学 学 报 第 33卷
表 2 黄顶菊对临近作物保护酶活力的影响
Table 2 Ef fect of F.bidentis on protective enzyme system of nearby crops
供试植物
Tested crops
处理
T reatment
SOD/(U · g-1) R I POD/[ U ·(g ·min)-1] RI CAT/(U · g-1) R I
黄瓜 CK
TR
213.45a
146.26b -0.315
1 528a
1 173b
-0.232 0.323a
0.102b -0.684
小麦 CK
TR
575.54a
374.12b -0.350
4 109a
3 376b
-0.178 0.850a
0.680b -0.200
萝卜 CK
TR
528.77a
327.34b -0.381
1 450a
1 045b
-0.279 1.632a
1.109b -0.320
玉米 CK
TR
350.21a
214.28b -0.388
540a
410b -0.241
0.760a
0.580b -0.237
3 讨论
化感物质是植物经茎叶挥发 、茎叶淋浴 、根系分
泌及植物残株的腐解等途径向环境中释放出的化学
物质 ,并对周围植物的生长和发育产生影响[ 13] 。研
究表明 ,黄顶菊植株的水浸液[ 7] 、丙酮提取物[ 8] 、生
长过黄顶菊河沙的水浸提液[ 14] 对棉花 、玉米 、小麦 、
萝卜等 28种植物的生长表现出不同程度的抑制作
用 ,黄顶菊自然挥发物对玉米 ,小麦 ,萝卜不表现化
感作用[ 14] 。李香菊[ 7]研究表明 ,黄顶菊水浸液对黄
瓜幼苗根伸长有促进作用 ,对玉米 、小麦 、萝卜均有
抑制作用 。王硕等[ 15] 研究表明:黄花蒿干粉水浸提
液可使小麦幼苗丙二醛含量升高 , 可溶性蛋白含量
下降 。研究表明 ,土壤中生长的黄顶菊对其附近生
长的黄瓜 、萝卜 、玉米 、小麦 4 种作物种子的萌发以
及株高和鲜重增长有明显的抑制作用 ,对黄瓜 、萝卜
的抑制作用强于玉米和小麦;进一步研究发现:黄顶
菊明显降低了其附近生长的萝卜 、玉米 、黄瓜和小麦
的根系活力;而且对 4 种作物的可溶性蛋白 、叶绿
素 、丙二醛含量以及 SOD 、POD 、CA T 活性也有一
定影响。以上结果预示黄顶菊可能通过根系分泌物
抑制了临近作物的生长。后期工作应着重对黄顶菊
的根系分泌物的成分以及根分泌途径在黄顶菊入侵
过程中所占的比重做深入探究 ,以期探究黄顶菊根
分泌途径化感作用的更深层次的机理 ,为天然除草
剂的开发提供理论基础 ,为作物连作障碍的研究提
供帮助。
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(编辑:李 川)
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