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蜀葵种子水浸液对西瓜和枸杞的化感作用



全 文 :中国农学通报 2012,28(10):179-182
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
化感作用广泛存在于自然界中,化感物质是来源
于植物的次生代谢物质,存在于植物的许多组织器官
中,包括根、茎、叶、叶鞘、花等[1],可以通过挥发、淋溶、
根系分泌、残体腐解等方式进入环境,从而对其环境中
的其他植物(微生物)产生影响。
蜀葵(Althaea rosea)为锦葵科蜀葵属一年生草本
植物,别名一丈红、端午花、熟季花、麻杆花等[2]。原产
基金项目:2010年宁夏中部干旱带抗旱补水农业示范推广项目。
第一作者简介:张益民,男,1965年出生,宁夏平罗人,副研究员,主要从事生态学的研究工作。通信地址:750002宁夏银川市黄河路590号宁夏农林
科学院,Tel:0951-6886882,E-mail:zhangym1023@163.com。
收稿日期:2011-10-13,修回日期:2012-03-05。
蜀葵种子水浸液对西瓜和枸杞的化感作用
张益民 1,薛 泽 2
(1宁夏农林科学院,银川 750002;2北方民族大学生物科学与工程学院,银川 750021)
摘 要:研究蜀葵种子水浸液对西瓜和枸杞的化感作用,为植物化感作用的理论研究提供参考。采用生
物测定法,用不同浓度的蜀葵种子水浸液处理西瓜、枸杞的种子和幼苗,研究其化感作用。结果表明:
(1)不同浓度的蜀葵种子水浸液对西瓜种子萌发和幼苗生长均有不同程度的抑制作用,对枸杞幼苗的苗
高、鲜重有促进作用;(2)当蜀葵种子水浸液浓度为0.005 g/mL、0.010 g/mL时对枸杞种子萌发和幼苗生
长表现为化感促进作用,浓度为0.020 g/mL时对枸杞种子的发芽率、幼苗根长、根鲜重表现为化感抑制
作用。综上,蜀葵种子水浸液可抑制西瓜种子的萌发和幼苗的生长,对枸杞幼苗的苗高、鲜重的增加有
促进作用。
关键词:蜀葵;水浸液;西瓜;枸杞;化感作用
中图分类号:S4 文献标志码:A 论文编号:2011-2942
Allelopathy of Water Extracts from Seeds of Althaea rosea on Watermelon and Chinese Wolfbeery
Zhang Yimin1, Xue Ze2
(1Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Yinchuan 750002;
2College of Biological Science and Engineering, The North University for Ethnics, Yinchuan 750021)
Abstract: Allelopathy of water extracts from seeds of Althaea rosea on watermelon and Chinese wolfberry were
examined, with the objective of providing the reference for the theoretical study of allelopathy. By using the
techniques of laboratory bioassay, the effects of water extracts from seeds of Althaea rosea on seeds germination
and seedlings growth of watermelon and Chinese wolfberry were studied. The results showed that treated with
different concentrations water extracts from seeds of Althaea rosea on seeds germination and seedlings growth
of watermelon could be inhibited, and on height, fresh weigh of Chinese wolfberry could be promoted; when the
concentration of water extracts was 0.005 g/mL, 0.010 g/mL, the water extracts from seeds of Althaea rosea
exhibited significant promotion effects on seeds germination and seedlings growth of Chinese wolfberry, and
when the concentration of water extracts was 0.020 g/mL, the water extracts from seeds of Althaea rosea
exhibited significant inhibition effects on germination of seed, length of main root and fresh weight of root of
Chinese wolfberry.
Key words: Althaea rosea; water extracts; watermelon; Chinese wolfbeery; allelopathy
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
中国西南地区[3],现全国各地均有栽培。蜀葵具有重
要的观赏、食用、药用等用途,人们对其进行了一定的
研究。蜀葵以根、叶、花、种子入药,清热解毒,内服治
便秘、解河豚毒、利尿;外用治疮疡、烫伤等症[4]。蜀葵
花期长,花形美丽,色彩鲜艳[5],花型多样[6],是重要的
观赏植物。彭子模等[7]、孙健等[8-10]的研究说明,蜀葵花
色素基本无毒,花瓣中的色素易溶于酒精及热水,可作
为天然功能性色素在食品中使用。蜀葵耐旱、耐涝、耐
瘠薄、抗病虫害,其对农林业生产的作用,尤其是蜀葵
的化感作用,尚无相关报道。笔者以 2种宁夏常见的
资源植物西瓜和枸杞为材料,研究了不同浓度的蜀葵
种子水浸液对其种子萌发和幼苗生长的化感效应,以
期为植物化感作用方面的理论研究提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
本试验于 2010年 10月在北方民族大学生物学实
验教学示范中心进行。
1.2 试验材料
蜀葵种子于 2010年采集于北方民族大学校园内
种植的健壮植株,自然风干后,于室内贮藏备用。西瓜
和枸杞种子由北方民族大学贝盏临老师惠赠。
取蜀葵种子,自来水清洗后,用0.5% KMnO4溶液
浸泡 30 min,再用自来水清洗至无色,经 50℃通风干
燥箱中烘干48 h后粉碎成粉末,按质量体积比1:50称
取粉末状蜀葵 10 g,放入 500 mL锥形瓶中,分别加入
蒸馏水 500 mL,于 25℃、148 r/min振荡提取 48 h后,
3000 r/min 离心 10 min,取上清液,得到浓度为
0.020 g/mL的母液,于4℃冰箱中冷藏备用。
1.3 试验设计
1.3.1 种子萌发试验 选取大小适中,完整的西瓜和枸
杞种子,0.1% KMnO4溶液处理 20 min,清水冲洗 3遍
后,于21℃蒸馏水中浸泡1 h,选取双层滤纸为萌发基
质,将西瓜和枸杞种子播种于直径为 10 cm的培养皿
中,西瓜20粒/皿,枸杞50粒/皿;将浓度为0.020 g/mL、
0.010 g/mL、0.005 g/mL的蜀葵种子水浸液分别加入,
每皿 10 mL,3 次重复,以蒸馏水作对照,置于
PQX330A12H型智能人工气候培养箱(宁波莱福科技
有限公司生产)中,无光照,白天温度为 27℃,夜晚温
度为15℃的条件下培养。在此期间,每天浇灌蒸馏水
1次,保持滤纸湿润为宜。以胚根伸出种皮2 mm为萌
发标准[11],每24 h观测记录种子萌发1次,直到不再有
种子萌发为止,记录萌发的西瓜和枸杞种子数。
1.3.2 幼苗生长试验 选取饱满、大小一致的西瓜和枸
杞种子各300粒,经浓度0.1% KMnO4消毒漂洗后分别
均匀散播于铺有 2层滤纸的培养皿中,加人适量蒸馏
水,置于室内人工气候箱中催芽萌发,白天温度为
30℃,夜晚温度为25℃。种子萌发后,采用培养皿滤纸
法进行幼苗生长试验。对照及处理设置同上,每培养
皿放入 20粒萌发一致的种子,于室内人工气候箱培
养。白天温度为 30℃,夜晚温度为 25℃,光照强度为
7820 lx。每天补充蒸馏水,加水量应控制使滤纸湿润
即可。5天后测西瓜幼苗根鲜重、鲜重、根长、苗高,16
天后测枸杞幼苗的相应指标。
1.4 数据处理
发芽率、发芽指数分别按公式(1)~(2)计算。式中,
Gt表示第 t天的发芽数,Dt表示对应的发芽天数。
发芽率=(发芽种子数/供试种子数)×100% … (1)
发芽指数=∑(Gt/Dt) ………………………… (2)
化感效应指数(RI)的测定参照文献[12]的方法。公
式(3)中,RI为化感作用效应指数,C为对照值,T为处
理值;RI>0为促进作用,RI<0为抑制作用,其绝对值大
小与作用强度一致。
…………………… (3)
试验数据采用SPSS 17.0软件中单因素方差分析
法进行差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 蜀葵种子水浸液对西瓜种子萌发的影响
由表1可知,随着蜀葵种子水浸液浓度的提高,西
瓜种子发芽率、发芽指数呈降低趋势。不同浓度的蜀
葵种子水浸液对西瓜种子萌发的抑制作用较大,其中,
当蜀葵种子水浸液的浓度为0.010 g/mL时对西瓜种子
的发芽抑制显著,与对照相比其发芽率、发芽指数分别
降低了40.41%、40.46%。
2.2 蜀葵种子水浸液对枸杞种子萌发的影响
由表2可知,随着蜀葵种子水浸液浓度的提高,枸
杞种子的萌发表现为低浓度促进,高浓度抑制。当浓
度为0.005 g/mL时,对枸杞种子萌发的促进显著;其浓
水浸液浓度/(g/mL)
0.000(CK)
0.005
0.010
0.020
发芽率/%
78.33±2.89a
65.00±8.66a
46.67±7.64b
41.67±7.64b
发芽指数
1.73±0.04a
1.44±0.11ab
1.03±0.10b
0.92±0.10b
表1 不同浓度蜀葵种子水浸液对西瓜种子萌发的影响
注:表中同一列不同字母表示差异性显著(P<0.05)。下同。
·· 180
张益民等:蜀葵种子水浸液对西瓜和枸杞的化感作用
度为0.020 g/mL时,对枸杞种子萌发表现为抑制显著。
2.3 蜀葵种子水浸液对西瓜幼苗生长的影响
由表3可知,随着蜀葵种子水浸液浓度的升高,西
瓜幼苗的苗高、根长、根鲜重、鲜重呈降低趋势。不同
浓度的蜀葵种子水浸液对西瓜幼苗生长均有不同程度
的抑制作用。其中,蜀葵种子水浸液浓度为0.010 g/mL
时对西瓜幼苗的苗高、鲜重抑制显著,与对照相比其苗
高、鲜重分别降低了 21.58%、25.73%;浓度为
0.005 g/mL时对西瓜幼苗的根长、根鲜重抑制显著,与
对照相比分别降低了29.33%、29.82%。
2.4 蜀葵种子水浸液对枸杞幼苗生长的影响
不同浓度的蜀葵种子水浸液对枸杞幼苗生长的影
响具有较大差异(表 4)。与对照相比,不同浓度的蜀
葵种子水浸液对枸杞幼苗的苗高、鲜重均有显著的促
进作用;蜀葵种子水浸液浓度为 0.005 g/mL、
0.010 g/mL时对枸杞幼苗根鲜重有显著的促进作用,
浓度为0.020 g/mL时无显著差异。不同浓度的蜀葵种
子水浸液使枸杞幼苗根长有所增加,但与对照相比无显
著差异。
2.5 蜀葵种子水浸液对西瓜化感效应指数的影响
由表5可知,蜀葵种子水浸液对西瓜种子萌发和幼
苗生长表现为化感抑制效应。其中,浓度为0.020 g/mL
时对种子的萌发抑制作用最强,而浓度 0.010 g/mL对
西瓜幼苗生长指标的抑制作用最强。
2.6 蜀葵种子水浸液对枸杞化感效应指数的影响
由表 6可知,蜀葵种子水浸液对枸杞种子萌发和
幼苗生长化感作用的表现有较大差异。其中,当浓度
为 0.005 g/mL、0.010 g/mL时表现为化感促进作用,即
促进了种子的萌发和幼苗的生长;浓度为 0.020 g/mL
时对枸杞种子的发芽率、根长、根鲜重表现为化感抑制
作用,但对枸杞幼苗的苗高、鲜重表现为化感促进作
水浸液浓度/(g/mL)
0.000(CK)
0.005
0.010
0.020
发芽率/%
38.67±9.45b
56±3.46a
55.33±8.08ac
32.67±2.31d
发芽指数
1.38±0.19b
2.00±0.07a
1.97±0.24ac
1.16±0.28d
表2 不同浓度蜀葵种子水浸液对枸杞种子萌发的影响
水浸液浓度/(g/mL)
0.000
0.005
0.010
0.020
苗高/cm
4.45±0.38a
4.39±0.35a
3.49±0.56b
4.10±0.47ab
根长/cm
4.23±0.59a
2.98±0.39b
2.25±0.53b
2.27±0.27b
根鲜重/g
0.423±0.034a
0.297±0.022b
0.225±0.042c
0.262±0.056bc
鲜重/g
2.076±0.088a
1.920±0.131a
1.542±0.234b
1.030±0.267ab
表3 不同浓度蜀葵种子水浸液对西瓜幼苗生长的影响
水浸液浓度/(g/mL)
0.000
0.005
0.010
0.020
苗高/cm
0.95±0.10c
1.08±0.03b
1.19±0.03ab
1.14±0.09a
根长/cm
1.14±0.161a
1.24±0.104a
1.17±0.15a
1.00±0.32a
根鲜重/g
0.013±0.003b
0.021±0.004a
0.018±0.002a
0.013±0.003b
鲜重/g
0.056±0.008b
0.071±0.012a
0.079±0.002a
0.072±0.006a
表4 不同浓度蜀葵种子水浸液对枸杞幼苗生长的影响
水浸液浓度/(g/mL)
0.020
0.010
0.005
化感效应指数(RI)
发芽率
-0.465
-0.406
-0.168
发芽指数
-0.468
-0.404
-0.167
苗高
-0.465
-0.406
-0.168
根长
-0.475
-0.480
-0.310
根鲜重
-0.382
-0.469
-0.300
鲜重
-0.118
-0.257
-0.075
表5 蜀葵种子水浸液对西瓜化感效应指数的影响
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中国农学通报 http://www.casb.org.cn
用,有利于枸杞幼苗地上部分的生长。
3 结论与讨论
不同浓度的化感物质对不同植物种子萌发和幼苗
生长的化感效应有较大差异 [11-16]。例如,当用辣椒全
株、根水浸液处理萝卜种子时,则其浓度为0.010 g/mL
时,对萝卜种子的萌发表现为化感促进作用;当辣椒全
株、根、茎、叶的水浸液浓度等于或大于0.020 g/mL时,
对番茄、萝卜、大白菜和黄瓜种子萌发均表现为化感抑
制作用[14]。笔者的试验中,蜀葵种子水浸液对西瓜种
子萌发和幼苗生长表现为化感抑制作用,而对枸杞幼
苗苗高、鲜重表现为化感促进作用,这与前人的结论一
致。
研究表明,植物的化感作用多表现出不同程度
的浓度效应 [11-17],例如,毛苕子茎叶和根水浸提液处
理对杂草波斯婆婆纳、一年生早熟禾和稗草的种子
萌发和幼苗生长均有不同程度的抑制作用,且存在
明显的浓度效应 [17]。笔者在研究中发现,蜀葵种子
水浸液浓度较高时能明显降低西瓜种子的萌发率,
且西瓜幼苗的苗高也随水浸液浓度的增大而显著
减小,表现出明显的浓度效应,这与前人的结论一
致。
在试验中笔者发现,当蜀葵种子水浸液的浓度为
0.005 g/mL、0.010 g/mL时对枸杞种子萌发和幼苗生长
均表现为化感促进作用,而当浓度为 0.020 g/mL时却
对枸杞种子的发芽率、幼苗根长、根鲜重表现为化感抑
制作用。说明蜀葵种子水浸液浓度较低时能够促进枸
杞种子的萌发和幼苗生长,而浓度较高时却能够抑制
种子的萌发和幼苗根系的生长。这可能是由于不同浓
度的水浸液改变了供试植物体内的激素水平,从而导
致了地上部分与地下部分生长速度的改变所致,其具
体原因有待于进一步研究。
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水浸液浓度/(g/mL)
0.020
0.010
0.005
化感效应指数(RI)
发芽率
-0.128
0.285
0.303
发芽指数
-0.160
0.300
0.310
苗高
0.155
0.186
0.101
根长
-0.120
0.026
0.081
根鲜重
-0.036
0.239
0.339
鲜重
0.218
0.290
0.192
表6 蜀葵种子水浸液对枸杞化感效应指数的影响
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