全 文 :入侵植物南美蟛蜞菊不同组织部位
浸提物的化感作用研究
孙见凡1,2, 吴 易1, 吴鹏飞1, 杜道林1,2
(1. 江苏大学环境与安全工程学院, 江苏 镇江 212013;
2. 江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室, 江苏 镇江 212013)
摘 要:以油菜和番茄为受试植物,以立枯丝核病原菌和西瓜枯萎病病原菌为受试菌种,研究了南美蟛蜞菊干
茎、干叶、湿茎、湿叶酒精浸提物对这两种经济作物种子萌发时的化感作用活性以及对这两种病原菌生长的影响。 结
果表明,这 4 种浸提物对油菜种子的活力指数均有不同程度的抑制作用,干叶、湿叶浸提物对番茄种子的活力指数
有不同程度的抑制作用;这 4 种浸提物对立枯丝核病原菌的生长均有明显的抑制作用,干叶、湿茎浸提物对西瓜枯
萎病病原菌的生长有抑制作用,但干茎、湿叶浸提物对西瓜枯萎病病原菌的生长存在促进作用。
关键词:南美蟛蜞菊; 浸提物; 经济作物; 病原真菌; 化感作用
中图分类号:Q948.13 文献标识码:A 文章编号:1004-874X(2013)23-0074-05
Allelopathic effect of alcohol extracts from
different tissues of Wedelia trilobata L.
SUN Jian-fan1,2, WU Yi1, WU Peng-fei1, DU Dao-lin1,2
(1.School of the Environment and Safety Engineering,Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China;
2.Key Laboratory of Modern Agricultural Equipment and Technology Ministry of
Education & Jiangsu Province,Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China)
Abstract: The allelopathic potentials of alcohol extracts from Wedelia trilobata to economic crops and pathogenic
fungus were investigated to determine the role of allelopathy in successful invasion. The results showed that the four alcohol
extracts from Wedelia trilobata dry stems, dry leaves, wet stems and wet leaves all had different inhibitory effects on the
rape of seed vigor index. Alcohol extracts from wet leaves and dry leaves had different inhibitory effects on the tomato of
seed vigor index. The four alcohol extracts all have obvious inhibitory effect on the growth of Rhizoctonia solani. Alcohol
extracts from wet leaves and dry stems have inhibitory effect on the growth of Fusarium oxysporium f.sp.niveum, but the
alcohol extracts of dry stems and wet leaves promote the growth of Fusarium oxysporium f.sp.niveum.
Key words: Wedelia trilobata L.; Alcohol extracts; Economic crops; Pathogenic fungus; Allelopathy
南美蟛蜞菊 (Wedelia trilobata)为菊科 (Compositae)
蟛蜞菊属(Wedelia)植物。 南美蟛蜞菊原产中、南美洲,
20 世纪 70 年代作为地被植物引入我国, 现广泛分布
于我国华南地区及沿海部分地区。 该种已被列为“世界
上最有害的 100 种外来入侵物种”之一[1]。 南美蟛蜞菊
主要以无性繁殖为主,依靠匍匐茎不断占领新的空间,
节节生根并在节上产生新的植株, 具有较强的化感作
用(allelopathy),所以能侵占草地和湿地,侵蚀和排挤本
地植物, 抑制其他植物的生长而发展成群落中的单优
种群[2]。
化感作用是指某种植物通过向环境释放化学物质
而对其他植物(包括微生物)所产生的有益或有害的作
用[3]。 近几年从化感作用的角度探索外来植物入侵的机
制也成为一个研究热点[4-5]。 研究证明,外来杂草的化感
作用在其入侵过程中起着重要的作用[6-7]。 到目前为止,
有关南美蟛蜞菊的化感作用也有不少文献报道,如,南
美蟛蜞菊水提液 [8-11]对一些作物和杂草 [3]具有较强的化
感作用,降低种子萌发率,胚根、胚芽生长受到抑制,甚
至胚根、胚芽、种胚腐烂,植株生长速率减慢、长相变
差、黄叶、抗病虫力降低等现象。 还有研究表明其对某
些病原微生物也具有较强的杀菌效果 [1, 12]。但是,目前的
研究基本上仅局限于其总提取物对其他植物和微生物
收稿日期:2013-08-27
基金项目:国家自然科学基金(31200317, 31170386);中国博
士后基金(2012M521000); 江苏大学高级专业人才科研启动基金
(11JDG1147, 09JDG020)
作者简介:孙见凡(1981-),男,博士,讲师,E-mail: michaelsjf
@126.com
通讯作者:杜道林(1970-),男,教授, E-mail: ddl@ujs.edu.cn
广东农业科学 2013 年第 23期74
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2013.23.025
的化感作用影响, 而忽视了入侵植物不同组织部位各
自的化感作用潜力。 因此, 比较入侵植物不同组织部
位、不同处理方式的化感作用的大小更具有重要意义。
故而,本研究以南美蟛蜞菊最主要的两个生物部位(茎
和叶) 为供试材料, 分别采用干样和湿样两种浸提方
法。 以番茄和油菜两种经济作物为受体植物,以立枯丝
核病原菌和西瓜枯萎病原菌为受试菌种, 分别研究了
南美蟛蜞菊不同组织部位浸提物对这两种作物种子萌
发及幼苗胚、 胚轴生长的影响和对两种植物病原真菌
生长的影响, 以探析比较南美蟛蜞菊不同组织部位的
化感作用影响。
1 材料与方法
1.1 试验材料
厂 试验原材料南美蟛蜞菊地上部分取自海南海
口。 供试番茄、油菜种子购于本地种子店,经测试发芽
率 均 在 95%以 上 。 供 试 菌 种 立 枯 丝 核 病 原 菌
(Rhizoctonia solani)购于中国农业微生物菌种保藏管理
中心 ; 西瓜枯萎病原菌 (Fusarium oxysporium f.sp.
niveum)来于镇江市农业科学研究所。
主要实验设备和药品为 RE-2000A 型真空旋转蒸
发仪,苏净安泰超净工作台。 95%酒精,甲醇,二甲基亚
砜,吐温-20,以上药品均为分析纯。
培养基配制:马铃薯 300 g 去皮并切成丝状,加入
蒸馏水煮沸,0.5 h 后用纱布过滤两次, 再加入琼脂 30
g、蔗糖 30 g,溶解后补充蒸馏水至 1 500 mL,pH 自然,
然后将溶液倒入 17 个 250 mL 锥形瓶中, 每个锥形瓶
中倒入 60 mL,放入立式压力蒸汽灭菌器中灭菌(121°,
20 min)待用。将南美蟛蜞菊的干茎、干叶、湿茎、湿叶的
浸提物分别用 DMSO 配成质量浓度为 22、110、220、
330 mg/mL的样品溶液,在超净工作台上用 0.22 μm 的
滤膜过滤灭菌,每 60 mL 灭菌后的还没凝固的 PDA 培
养基中加入 273 μL 的处理物, 最后浸提物的浓度为
100、500、1 000、1 500 mg/L, 加入等量的 DMSO作为对
照组,再倒入 7 mm 的培养皿中,每 60 mL 倒 8 个培养
皿。
1.2 试验方法
1.2.1 南美蟛蜞菊酒精浸提物的提取 将南美蟛蜞菊
地上部分等量分成两部分, 一部分放在阴凉处晾干,一
部分将茎和叶分开,将茎剪成 2~5 cm 的小段,干样同
样处理,分别用 95%的工业酒精浸泡干茎、干叶、湿茎、
湿叶。 浸泡 48 h后倒出浸提液抽滤, 滤液经真空旋转
蒸发仪浓缩至干 (条件为温度:40℃,转速:110 r/min)。
分别对干茎、干叶、湿茎、湿叶浸提 3 次,每次 48 h。 得
到浸提物总浸膏后,用甲醇溶解,分别装入试剂瓶并贴
上标签待用。
1.2.2 浸提物对种子萌发影响试验 在直径为 7 cm
的培养皿中铺上两张直径比 7 cm 略小的滤纸作为培
养床。 将得到的提取液用甲醇配成浓度为 100、500、
1 000、1 500 mg/L的样品溶液。 分别吸取 5 mL样品溶
液加到滤纸上, 然后将培养皿放入通风橱中待甲醇挥
发尽后,向培养皿中加入 5 mL 的 0.1%的吐温-20(助溶
作用),每个处理浓度设 3个重复。以甲醇代替样品溶液
同上处理作为对照组, 在每个培养皿的滤纸上均匀放
置 30 粒供试种子,在温室中避光培养,每天统计种子
萌发数,油菜种子在实验的第 5 d测量胚根、胚轴长度,
番茄在实验的第 8 d测量胚根、胚轴长度。
1.2.3 浸提物对致病真菌的影响 在上述配好的 PDA
培养皿中每皿接种一个菌落直径(5 mm)、厚度和形态均
相同的活化后的供试菌株菌饼。 接种后将培养皿置于
28°C恒温培养箱中黑暗培养, 待对照组菌落面积达到
12 cm2左右时同一条件拍照。
1.3 数据处理
计算公式如下:
发芽率 [13](%)=5 d(3 d)发芽的种子数/供试验种子
数×100
发芽势 [13](%)=4 d(2 d)发芽种子数/供试验种子数×
100
发芽指数 [13]Gi=∑ (Gt/Dt), Gi为发芽指数,Gt为在 t
日的发芽个数,Dt为相应的发芽天数(d)
活力指数[13]=发芽指数×总长
运用 ImageJ 软件测量菌落的面积 , 使用 Excel
2003 做数据统计,用 SAS(9.1)软件进行方差及显著性
分析,用 Origin(8.1)软件作图。
2 结果与分析
2.1 浸提物对种子萌发影响试验
由图 1 可知,南美蟛蜞菊干叶、湿茎、湿叶酒精浸
提物对油菜种子的发芽势、发芽率、发芽指数都有明显
的抑制作用(P<0.05),并且随着浓度的增高抑制作用增
强,而干叶、湿叶的酒精浸提物对油菜种子的发芽势、
发芽率、发芽指数抑制作用更强。 干茎、干叶、湿茎、湿
叶酒精浸提物对油菜种子萌发的活力指数均有明显的
抑制作用(P<0.05),并且干茎、湿茎、湿叶浸提物随着浓
度的增高,抑制作用减弱。 由图 2 可知,干茎、干叶、湿
茎、湿叶酒精浸提物对油菜种子胚根、胚芽的生长均有
一定的抑制作用(P<0.05),在浓度为 100 mg/L 是抑制作
用最强,随着浓度的增高抑制作用减弱。
由图 3 可知,南美蟛蜞菊干叶、湿叶的酒精浸提物
对番茄种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数均有
明显的抑制作用(P<0.05)。 干茎酒精浸提物对番茄种子
发芽势、发芽指数、活力指数的影响是先促进后抑制。
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( c
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)
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0mg/L
100mg/L
500mg/L
1000mg/L
1500mg/L
小写英文字母不同者表示差异显著,图 4,图 5 同
图 2 南美蟛蜞菊浸提物对油菜种子胚根、胚轴生长的影响
另外, 从图 4 可以看出, 这几种浸提物对番茄种子胚
根、胚芽生长的影响在高浓度存在一定的促进作用(P<
0.05)。
2.2 浸提物对致病真菌生长的影响
从图 5(A)可以看出,南美蟛蜞菊干茎、干叶、湿茎、
湿叶酒精浸提物对立枯丝核致病真菌的生长均有明显
的抑制作用(P<0.05),浓度为 1 000 mg/L 时抑制作用最
强。 从图 5B 可知,干叶浸提物对西瓜枯萎病菌有明显
的抑制作用,在浓度为 500 mg/L时抑制作用最强。湿茎
浸提物在浓度为 500 mg/L、1 000 mg/L 时对西瓜枯萎
病菌有显著的抑制作用。 干茎浸提物对西瓜枯萎病菌
无明显的抑制或促进作用。 湿叶浸提物对西瓜枯萎病
菌有着显著的促进作用, 在浓度为 1 000 mg/L 时促进
作用最强(P<0.05)。
3 讨论
本文主要研究了南美蟛蜞菊干茎、干叶、湿茎、湿
叶酒精浸提物对油菜、 番茄种子萌发的影响以及其对
立枯丝核致病菌、西瓜枯萎病致病菌生长的影响。
发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数是评价种子
发芽很常用的指标,反映了种子的发芽速度,发芽整齐
度和幼苗健壮的潜势[14]。 从实验结果看,在高浓度时干
叶、湿茎、湿叶浸提物降低了油菜种子的发芽势、发芽
率、发芽指数,在低浓度时这 4 种浸提物均抑制了油菜
种子胚根、胚芽的生长。 这 4种浸提物对油菜种子的活
50
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芽
势
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指
数
250
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100
50
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活
力
指
数
0mg/L
100mg/L
500mg/L
1000mg/L
1500mg/L
A:发芽势;B:发芽率;C:发芽指数;D:活力指数;小写英文字母不同者表示差异显著。 图 3 同
图 1 南美蟛蜞菊浸提物对油菜种子萌发的影响
A B
C D
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1.5
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0.5
0
-0.5
-1.0
-1.5
胚
轴
长
( c
m
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长
( c
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0 mg/L
100 mg/L
500 mg/L
1000 mg/L
1500 mg/L
图 4 南美蟛蜞菊浸提物对番茄种子胚根、胚轴生长的影响
力指数都有显著的抑制作用, 活力指数是表示种子活
力比较全面的一项指标, 它把种子的发芽能力和幼苗
长势综合起来表示,指数数值高,种子活力大。 而对番
茄种子,只有干叶、湿叶浸提物对其发芽势、发芽率、发
芽指数、活力指数有显著的抑制作用。 干茎、湿茎浸提
物在高浓度时促进了番茄胚芽的生长,干叶、湿叶浸提
物在高浓度时则促进了其胚根的生长, 但在低浓度时
对胚根有着或高或低的抑制作用。 从结果可知南美蟛
蜞菊酒精浸提物对油菜的化感作用大于对番茄的化感
作用。
宋小玲等 [15]在对广东省鼎湖山国家级自然保护区
外来入侵植物进行调查发现, 南美蟛蜞菊在保护区公
路蔓延很快,生长茂盛,占据优势,并且极少发现病虫
害的现象。 有研究表明南美蟛蜞菊挥发性物质对一些
病原菌有明显的抑菌效果[1,16]。本文研究结果表明,南美
蟛蜞菊干茎、干叶、 湿茎、湿叶酒精浸提物对立枯丝核
致病菌的生长有显著的抑制作用,干叶、湿茎浸提物对
西瓜枯萎致病菌有显著的抑制作用。
南美蟛蜞菊不同部分的酒精浸提物对一些作物和
一些致病菌都存在化感作用,一方面抑制其他植物的
生长, 另一方面能让自己对一些致病菌有更好的抗
性,这可能就是它能快速成功入侵的机理之一。 到目
前为止,已有不少文献报道了南美蟛蜞菊的一些化感
物质 [9,17-18],但由于试验方法和所用的手段不一样,不
断有新的物质被发现。 因此深入研究南美蟛蜞菊化感
物质成分对于其防治工作具有很重要的意义。
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图 3 南美蟛蜞菊浸提物对番茄种子萌发的影响
A B
C D
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(责任编辑 苏柱华)
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图 5 南美蟛蜞菊酒精浸提物对立枯丝核菌(A)和西瓜枯萎病菌(B)生长的影响
A B
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