全 文 ：沙打旺组培根对其它作物种的生长干扰*
于福科
马永清* *
税军峰
李秀维
(中国科学院
水利部水土保持研究所 西北农林科技大学,杨凌 712100)
摘要
采用正交设计, 研究了 B5 培养基蔗糖和大量元素、微量元素及有机组分含量调节对沙打旺组培
根生长的影响; 并采用玻璃皿滤纸培养法,进行了培养滤液对萝卜和小麦幼苗生长干扰作用的研究. 结果
表明, 培养滤液的生长干扰作用实际是化感效应; 同时,营养胁迫是引发沙打旺化感效应的重要原因. 有望
为探明沙打旺化感作用营养胁迫机理提供初步的科学依据.
关键词
沙打旺
组培根
培养滤液
化感作用
文章编号
1001- 9332( 2005) 04- 0758- 05
中图分类号
S543; Q948. 12+ 2. 1
文献标识码
A
Effects of cultured Astragalus adsurgens root on other plants growth. YU Fuke, MA Yongqing, SHUI Junfeng
and LI Xiuw ei ( I nstitute of Soil and Water Conser v ation , Chinese A cademy of Sciences and M inistry of Water
Resour ces , Nor thwest Sci
Tech Univer sity of Agr icultur e and Forestr y , Yangling, Shaanx i 712100, China) .

Chin. J . A pp l . Ecol . , 2005, 16( 4) : 758~ 762.
By using orthogonal design, this paper investig ated the growth of cultured prairie milk vetch ( A stragalus adsur

gens ) root on the B5 medium with different contents of sucrose, macro
and microelements and organic supple

ments, and adopting the method of filter paper
culture in Petr i
dish, studied the effects o f A . adsurgens culture
filtrate on the seedling growt h of radish ( Raphanus sativus ) and wheat ( T r iticum aestivum ) . T he results
showed t hat the effect of A . adsurgens culture filtrate on R . sativus and T . aestivum seedling gr owth w as of al

lelopathic, and nutritional stress might be t he import ant cause of A . adsurgens allelopathy .
Key words
A stragalus adsurgens, Cultur ed root, Culture filtrate, Allelopathy .
* 中国科学院
水利部水土保持研究所领域前沿研究资助项目
( C124) .
* * 通讯联系人. E
mail: yongqingma@ nw suaf. edu. cn
2004- 07- 02收稿, 2004- 11- 15接受.
1
引

言
沙打旺( Astr agalus adsurgens )系我国特有的黄
芪属多年生牧草. 因其具适应性广、抗逆性强、富含
蛋白质、适口性好等优良特性[ 21] , 在我国北方干旱
区种植已达百年.然而,生长期长、结实率低、落籽性
强等缺陷[ 21] ,给其推广应用带来一定困难.
近几年, 有关沙打旺的研究涉及到其生物学习
性[ 12, 24, 26]、种植和利用[ 18, 20, 29]、遗传特性[ 7, 8]、优良
品种选育[ 3, 22]、组培再生[ 13~ 17, 23, 28]、病原学研
究[ 9, 25] ,病虫害调查与防治[ 11, 19]等.其中以沙打旺
生态学的研究最引人注目. 如邹厚远等[ 30, 31]发现,
沙打旺人工种群能加速草原百里香地椒群落较短时
期内演替为长芒草顶级群落; 关秀琦等[ 4]指出, 在
衰退的沙打旺人工草地上播种的深根性豆科牧草生
长不良,而浅根性禾本科牧草则生长正常; 刘洪岭
等[ 10]指出, 沙打旺种植样地后茬作物谷子产量及生
物量显著低于无芒雀麦种植样地.此类现象普遍被
认为由种间竞争[ 1, 2]引起,是否与化感作用有关呢?
目前尚缺乏有力证据.
为了避免自然条件下诸多外来因素的干扰,采
用无菌条件下培养组培根的方法研究沙打旺与其它
物种之间有无化感作用.在前期研究中,我们发现沙
打旺组培根培养滤液有一定的生长干扰作用,而该
干扰作用与培养滤液中的残留养分无关. 笔者就培
养基组分调节对沙打旺组培根生长的影响及其培养
滤液对萝卜和小麦幼苗的生长干扰效应作一报道,
以期从养分胁迫的角度探索沙打旺是否对其它物种
具有化感效应.
2
材料与方法
2 1
无菌组培根培养
B5 培养基为基本培养基, 本研究室建立的沙打旺组培
根无性系为材料. 设置 3 组正交试验[ 27] : 即调节蔗糖和大量
元素、微量元素和有机组分的含量. 试验设计分别见表 1~
应 用 生 态 学 报
2005 年 4 月
第 16 卷
第 4 期































CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Apr. 2005, 16( 4)!758~ 762
3.每组试验各有 9 个处理, 每个处理设置 4 个重复. 实验采
用 100 ml三角瓶,每瓶装改良 B5培养基 25 ml,转接无菌组
培根 0 1 g. 室温下摇床培养 18 d 后收取根,用冷冻干燥机
冻干,称取干重, 并对根干重作极差分析. 用过的培养基(溶
液)按不同处理过滤、收集,所得滤液即为培养基过滤液 .
表 1
蔗糖和大量元素含量调节 L9( 35)正交设计
Table 1 Orthogonal design of L9 ( 3
5 ) for content adjustment of sugar
and mass elements
处理号
Treatment
N o.
因子代号Codes of f act ors
A B C D E
蔗糖Sucrose
(% )
氮N it rog en
( mmol∀L- 1) H2PO
+
4
( mmol∀L - 1)
Ca2+
( mmol∀L - 1)
Mg 2+
( mmol∀L - 1)
1 1 00( 1) 1340( 1) 055( 1) 050( 1) 051( 1)
2 1 00( 1) 2680( 2) 110( 2) 100( 2) 102( 2)
3 1 00( 1) 4020( 3) 165( 3) 150( 3) 153( 3)
4 2 00( 2) 1340( 1) 110( 2) 050( 1) 102( 2)
5 2 00( 2) 2680( 2) 165( 3) 150( 3) 051( 1)
6 2 00( 2) 4020( 3) 055( 1) 100( 2) 153( 3)
7 3 00( 3) 1340( 1) 165( 3) 150( 3) 051( 1)
8 3 00( 3) 2680( 2) 055( 1) 100( 2) 153( 3)
9 3 00( 3) 4020( 3) 110( 2) 050( 1) 102( 2)
2 2
培养滤液对受体植物幼苗生长影响试验
同样设置 3 组试验: 即用 2 1 所述 3组试验各处理的培
养滤液处理萝卜(西农青丰冬)和小麦(小偃 22 号)种子, 以
蒸馏水处理作对照( CK ) , 进行玻璃皿滤纸培养[ 6] . 每组试验
同样各有 9 个处理 ( CK 除外) , 每个处理培养两种种子各 30
粒,即 30 次重复.具体做法:每只玻璃皿(直径 10 cm)内铺 2
层定性滤纸(直径 9 cm) , 按不同处理加入相应培养滤液 3
ml, 取萝卜或小麦种子 10 粒均匀分布其中,置于 25 # 的黑
暗环境中培养. 分别测量培养 48 h 时萝卜胚根长、64 h 时小
麦胚根和胚芽长. 分别对每组试验 9 个处理下两种受体植物
幼苗生长的的统计指标(胚根、胚芽长)作极差分析.
3
结果与分析
31
B5培养基营养物质含量调节对沙打旺组培根
生长的影响
表 2
微量元素含量调节 L9( 38)正交设计
Table 2 Orthogonal design of L9( 3
8) for content adjustment of trace elements
处理号
T reatment
No.
因子代号Codes of factors
F G H I J K L M
Fe2+
( mmol∀L- 1) Mn
2+
(
mol∀L- 1) Cu
2+
(
mol∀L- 1) Zn
2+
(
mol∀L- 1) BO
3-
3
(
mol∀L- 1)
MoO 2-4
(
mol∀L- 1)
Co2+
(
mol∀L- 1) I
-
(
mol∀L- 1)
1 005( 1) 3139( 1) 008( 1) 348( 1) 2419( 1) 052( 1) 005( 1) 226( 1)
2 005( 1) 6278( 2) 016( 2) 694( 2) 4838( 2) 103( 2) 010( 2) 452( 2)
3 005( 1) 9417( 3) 024( 3) 1042( 3) 7257( 3) 155( 3) 015( 3) 678( 3)
4 010( 2) 3139( 1) 016( 2) 348( 1) 4838( 2) 155( 3) 015( 3) 226( 1)
5 010( 2) 6278( 2) 024( 3) 1042( 3) 2419( 1) 103( 2) 005( 1) 678( 3)
6 010( 2) 9417( 3) 008( 1) 694( 2) 7257( 3) 052( 1) 010( 2) 452( 2)
7 015( 3) 3139( 1) 024( 3) 1042( 3) 2419( 1) 103( 2) 010( 2) 452( 2)
8 015( 3) 6278( 2) 008( 1) 694( 2) 7257( 3) 052( 1) 015( 3) 226( 1)
9 015( 3) 9417( 3) 016( 2) 348( 1) 4838( 2) 155( 3) 005( 1) 678( 3)
表 3
有机组分含量调节 L9( 32)正交设计
Table 3 Orthogonal design of L9( 3
2) for content adjustment of organic
supplements
处理号
Treatment
N o.
因子代号Codes of factors
N O
C8H12ClNO3
(
mol∀L- 1)
C12H18Cl2N4OS
(
mol∀L- 1)
C6H5O2N
(
mol∀L- 1)
C6H12O6
( mmol∀L- 1)
NAA
(
mol∀L- 1)
1 3 65 2224 6 09 0 42 ( 1) 1 61( 1)
2 3 65 2224 6 09 0 42 ( 1) 2 15( 2)
3 3 65 2224 6 09 0 42 ( 1) 2 69( 3)
4 4 86 2965 8 12 0 56 ( 2) 1 61( 1)
5 4 86 2965 8 12 0 56 ( 2) 2 15( 2)
6 4 86 2965 8 12 0 56 ( 2) 2 69( 3)
7 6 08 3706 1015 0 69 ( 3) 1 61( 1)
8 6 08 3706 1015 0 69 ( 3) 2 15( 2)
9 6 08 3706 1015 0 69 ( 3) 2 69( 3)


01 g 沙打旺组培根培养 18 d后的干重统计结
果(图 1)表明, 调节 B5 培养基蔗糖和大量元素、微
量元素及有机组分含量对沙打旺组培根的生长均具
有一定程度的影响.


由图 1可知, 蔗糖和大量元素试验处理 6 和 8
的组培根干重最高,而处理 1和 3最低.分析前两种
处理与后两种处理在组合因素水平上的差异,不难
发现,培养基蔗糖和大量元素含量偏高或偏低, 均不
利于沙打旺组培根的生长. 微量元素试验处理 3和
6的根干重很接近. 而实际上,这两种处理各因素水
平差异很大, 表明培养基微量元素较大幅度增加或
减少,对沙打旺组培根的再生与繁殖并无显著影响.
有机组分含量调节试验中,当盐酸吡哆辛等含量在
中低水平时,随 NAA含量的增加,沙打旺组培根的
生长逐渐加快,但幅度不大; 相反, 当盐酸吡哆辛等
含量较高时, 沙打旺组培根的生长将随 NAA 含量
的减少显著加快. 可见沙打旺组培根的生长对有机
组分,尤其对 NAA含量要求比较严格.
3组正交试验组培根干重极差分析表明, 对于
沙打旺组培根生长而言,最佳的蔗糖和大量元素含
7594 期












于福科等:沙打旺组培根对其它作物种的生长干扰












图 1
不同处理组培根干重比较( LSD法)
Fig. 1 Comparison on cultured root dry w eight of diff erent t reatment ( LSD) .
A:蔗糖和大量元素 Sugar and mass elements; B:微量元素T race elements;C:有机组分 Organic supplements.
* 相同字母表示在 P = 00 1(大写字母)和 P = 005(小写字母) 时差异不显著 T he same letters indicates no signif icant dif ference at level of P =
001( capital let ters) and P = 005( small let ters) .
量组合为: 蔗糖 200% + ( NH4 ) 2SO4 102 mmol∀
L- 1+ KNO3 2475 mmol ∀ L- 1 + NaH2PO4 ∀H 2O
055 mmol∀L- 1+ CaCl2∀2H2O 100 mmol∀L - 1+
M gSO4∀7H2O 153 mmol∀L- 1;而且,蔗糖用量对组
培根生长的影响较大, Ca2+ 、H2PO-4 、Mg2+ 次之, 氮
的影响较小. 最佳的微量元素含量组合为: FeSO4∀
7H 2O 005 mmol∀L- 1+ MnSO4∀4H 2O 6278
mol∀
L- 1+ CuSO4∀5H2O 008
mol∀L - 1+ ZnSO4∀7H 2O
694
mol ∀ L - 1 + H3BO3 2419
mol ∀ L- 1 +
Na2MoO4∀2H 2O 052
mol∀L - 1+ CoCl2∀6H2O 010

mol∀L- 1+ KI 226
mol∀L- 1; 在各微量元素中,
M oO4
2- 对组培根生长的影响最大, CO2+ 的影响最
小. 最佳有机组分含量组合为: 盐酸吡哆辛 365

mol∀L- 1 + 盐酸硫胺素 2224
mol∀L- 1 + 烟酸
609
mol∀L- 1+ 肌醇 042 mmol∀L- 1+ NAA 161

mol∀L - 1; 此外, 与其它有机组分整体作用相比,
NAA 影响相对较小.
32
培养滤液对受体植物幼苗生长的影响
玻璃皿滤纸培养 48 h 时萝卜胚根长、64 h时小
麦胚根和胚芽长统计分析结果显示,与对照比较, 培
养滤液对萝卜和小麦幼苗的生长均具有一定的抑制
作用.蔗糖和大量元素试验中,处理 3、7、9培养滤液
对萝卜胚根抑制作用较强, 处理 1、2、4 较弱; 处理
4、7、8、9对小麦胚根和胚芽的抑制作用较强, 而其
余处理较弱. 微量元素试验各种处理的培养滤液对
萝卜胚根抑制作用无明显差异; 处理 1 对小麦胚根
的抑制作用最弱, 而其余处理较强,但相互间无显著
差异;各处理培养滤液对小麦胚芽的抑制作用比较
接近.有机组分试验中,处理 1和 8培养滤液对萝卜
胚根,处理 9对小麦胚根生长表现出较强的抑制作
用,而其余处理的抑制作用较弱,且处理间的差异不
明显;除处理 8外,其余各种处理对小麦胚芽生长均
产生抑制作用,但处理间无明显差异.
33
具有抑制作用的因素水平优化组合的筛选
根据两种植物不同处理( CK 除外)幼苗生长指
标极差分析(略) , 筛选出具有强烈抑制作用的蔗糖
和大量元素、微量元素、有机组分的最优化组合. 结
果见表 4~ 6.
表 4
具有强烈抑制作用的蔗糖和大量元素含量优化组合
Table 4 Optimal content combinations of sugar and mass elements with
strong inhibi tion
抑制部位
Inhibited
parts
蔗糖
Sucrose
(% )
(NH4) 2SO4
( mmol∀L- 1)
KNO3
( mmol∀L- 1)
NaH2PO4
(mmol∀L- 1)
CaCl2
( mmol∀L- 1)
MgSO4
( mmol∀L- 1)
A 300 153 3713 165 150 153
B 300 102 2476 110 150 102
C 300 051 1238 110 050 102
A:萝卜胚根 Radish radicle; B: 小麦胚根 Wheat radicle; C: 小麦胚芽 Wheat
coleoptile.下同 The same below.
表 5
具有强烈抑制作用的微量元素含量优化组合
Table 5 Optimal content combinations of trace elements with strong inhibition
抑制部位
Inh ibited
part s
FeSO 4
( mmol∀L- 1) MnSO 4(
mol∀L- 1) CuSO4(
mol∀L- 1) ZnSO 4(
mol∀L- 1) H3BO 3(
mol∀L- 1) Na2MoO4(
mol∀L- 1) CoCl2(
mol∀L- 1) KI(
mol∀L- 1)
A 015 6278 016 694 4838 103 010 452
B 015 9417 024 1042 7257 103 010 452
C 015 9417 024 1042 2419 155 005 678
760



















应
用
生
态
学
报

















16 卷
表 6
具有强烈抑制作用的有机组分含量优化组合
Table 6 Optimal content combinations of organic supplements with
strong inhibition
抑制部位
Inhibited
part s
C8H12ClNO3
(
mol∀L- 1)
C12H18Cl2N4OS
(
mol∀L- 1)
C6H5O2N
(
mol∀L- 1)
C6H12O6
( mmol∀L - 1)
NAA
(
mol∀L- 1)
A 608 3706 1015 069 2 15
B 608 3706 1015 069 2 69
C 486 2965 812 056 2 69
4
讨

论
无论在自然条件下还是在人工模拟微环境, 植
物的生长与发育均与养分条件相关.本研究表明, 沙
打旺组培根的生长受蔗糖和大量元素、微量元素、有
机组分含量变化的影响不同. 这反映了沙打旺组培
根对培养基不同组分条件的变化具有不同的敏感
度.在试验范围内, 蔗糖对组培根生长的影响较大,
因为它是培养材料最直接的碳源.微量元素对组培
根的生长不可或缺,但其含量变化所产生的影响不
大;研究发现, MoO2-4 对组培根生长的影响相对其
它微量元素较大,这与贾恒义等[ 5]关于沙打旺对施
入营养物质效应的研究结论比较一致. 激素类物质
的种类与用量很大程度上决定组培工作的成败, 但
激素物质与其它有机组分组合又涉及到非常复杂的
系统效应;本研究未将盐酸吡哆辛、盐酸硫胺素、烟
酸、肌醇等分别作为单一因子考虑,原因正在于此.
前已述及, 培养滤液的生长干扰作用与其中的
养分残留无关. 据此可判断,在组培根生长过程中可
能有生长抑制物质产生. 由于组培根的培养是在无
菌条件下进行, 故生长抑制物质的来源只有一条途
径,即组培根自身分泌,说明沙打旺对其它物种具有
化感效应.我们的同步研究表明,沙打旺还具一定的
自毒作用,鉴于篇幅原因,本文从略.
不同的培养滤液对受体植物幼苗生长的影响有
一定差异,这与培养基组分原始含量的调节有关. 因
为受不同养分条件的胁迫, 组培根分泌的生长抑制
物质种类及其释放量可能不尽相同,表明营养胁迫
可能是诱发沙打旺化感效应的因素.但是,在众多养
分因子中, 哪些因子在诱发化感效应中具有主导作
用? 化感效应与各种主导因子之间存在什么样的相
关性? 这些问题将是我们后期研究的主要内容.
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作者简介
于福科, 男, 1976 年生,在读博士. 主要从事植物
组织培养及化感作用研究, 发表论文 2 篇. E
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yu
@ 163. com
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