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圆叶牵牛浸提液对白菜种子的化感作用研究



全 文 :收稿日期:2011-08-20
作者简介:高汝勇(1973-),女,河北枣强人,副教授,硕士,主要从事遗传学研究。E-mail:gaoruyong@126.com
圆叶牵牛浸提液对白菜种子的化感作用研究
高汝勇
(衡水学院 生命科学学院,河北 衡水053000)
摘要:圆叶牵牛是成功入侵的一种外来杂草。植物的化感作用在外来杂草入侵中发挥着重要的作
用。采用生物测定法研究了圆叶牵牛水浸提液对4个白菜品种种子萌发和幼苗生长的影响。结果
表明:不同含量的浸提液影响白菜种子萌发的速率,低含量(1%、2.5%)的浸提液促进白菜丰抗
78、津绿75的发芽,抑制率为-12.4%~-1.1%,但随着含量的提高,浸提液产生抑制作用,且逐
渐增强,抑制率为9.7%~27.2%;不同含量的浸提液均能抑制西由78、早熟5号的发芽。浸提液
均能抑制白菜根的生长,抑制率为12.5%~77.4%。低、中含量(1%~7.5%)的浸提液促进株高
增加,抑制率为-47.4%~-5.3%,随着浸提液含量的升高,促进作用减弱并转为抑制作用,抑制
率为9.10%~31.60%。综合分析,圆叶牵牛浸提液抑制白菜幼苗的生长发育,继而影响最终产
量。从综合效应值来看,早熟5号受影响较小,是抗性最好的品种。
关键词:入侵植物;圆叶牵牛;化感作用;白菜;种子萌发;幼苗生长
中图分类号:S634  文献标志码:A  文章编号:1004-3268(2012)02-0111-04
Study on the Alelopathy of Ipomoea purpurea on
Cabbage Seed
GAO Ru-yong
(Colage of Life Science,Hengshui University,Hengshui 053000,China)
Abstract:Ipomoea purpurea was an invasive alien plant.The alelopathy played an important role
in alien plant invasion.By means of laboratory bioassay,the alelopathic effect of water extract
fromIpomoea purpure on seed germination and seedling growth was investigated using four cab-
bage varieties.The results showed that the germination seeds of cabbage were affected by differ-
ent concentration of the water extract.Lower concentrations could increase the germination per-
centage of Fengkang 78and Jinlu 75and the inhibitive rates were-12.4%--1.1%.With the water
extract concentration increasing,the effect became inhibition which showed enhanced trends with
the inhibitive rates 9.7%-27.2%.The water extract decreased the germination percentage of
Xiyou 78and Zaoshu 5.Most water extract could restrain the growth of roots and the inhibitive
rates were 12.5%-77.4%.Lower and middle concentrations could increased the height of seed-
ling and the inhibitive rates were-47.5%--5.3%.Wtih the water extract concentration increas-
ing,the promtion effect was weakened and even became a inhibition effect,with the inhibitive
rates of 9.10%-31.60%.Zaoshu 5showed relatively stronger resistance.
Key words:invasive plant;Ipomoea purpurea;alelopathy;cabbage;seed germination;seedling
growth
  圆叶牵牛为1a生攀援草本植物,种子繁殖,耐
干旱瘠薄,原产于热带美洲。适应性较强,故分布广
泛,现已分布于我国绝大多数地区,是成功入侵的植
物之一。目前,生物入侵已经是很普遍的现象。入
侵植物除了和本地植物竞争光、水、肥等资源外,还
向环境中释放一些次生代谢产物,从而影响周围本
 河南农业科学,2012,41(2):111-114
 Journal of Henan Agricultural Sciences
DOI:10.15933/j.cnki.1004-3268.2012.02.015
地植物的生长发育,破坏生物多样性,引起本地植物
减产,引发一系列经济问题和生态问题。这些次生
代谢物质被称为化感物质,这种影响即是化感作用。
化感作用是指一种植物通过向环境释放化学物质而
对另一种植物所产生的直接或间接地伤害或有益的
作用[1]。目前认为,化感作用是许多入侵植物成功入
侵的重要机制之一,人们也越来越重视化感作用的研
究。近年来,关于入侵植物化感作用的研究较多[2-5],
但是关于圆叶牵牛这一入侵植物的化感作用未见报
道。白菜是重要蔬菜,深受人们喜爱,可周年上市。
本试验采用蒸馏水浸提圆叶牵牛地上部分的活性物
质,然后处理4个白菜种子,研究浸提液对其种子萌
发和幼苗生长的影响,旨在为研究圆叶牵牛的化感机
制以及白菜栽培生理提供有利依据。
1 材料和方法
1.1 试验材料
9月份采集健壮无病虫害的圆叶牵牛地上部
分,洗净晾干后充分剪碎,浸泡在蒸馏水中并间歇摇
匀,48h后两层纱布过滤得到10%的浸提液作为原
液。加蒸馏水分别稀释成1%、2.5%、5%、7.5%、
10%5种梯度的处理液。白菜种子包括西由78、早
熟5号、丰抗78以及津绿75等4个品种。
1.2 试验方法
将白菜种子用0.1%的 HgCl2 消毒处理10
min,用蒸馏水冲洗3次。培养皿内铺无菌滤纸2
张,加入100粒白菜种子,添加10mL处理液,以蒸
馏水为对照,重复3次。25℃进行常规培养,每天
更换同种浸提液。连续7d观察记录种子发芽情
况,7d后每处理随机选择10株幼苗,测量其根长、
株高及鲜质量,取平均值。统计发芽率、发芽指数、
活力指数等指标。发芽率=(7d内发芽种子数/种
子总数)×100%,发芽指数=∑(Gt/Dt),Gt表示第
t天种子的发芽数,Dt代表相应的发芽天数,活力指
数=发芽指数×第7天测得的整株幼苗鲜质量。化
感作用大小采用抑制率来表示,抑制率=(1-处理
发芽率/对照发芽率)×100%,负值代表促进作用,
正值代表抑制作用[6]。综合效应(SE)是供体对同
一受体4个测试项目(发芽率、根长、株高和活力指
数)的抑制率的算术平均值[7]。
2 结果与分析
2.1 圆叶牵牛浸提液对白菜种子发芽率的影响
圆叶牵牛浸提液对白菜种子萌发的影响见表
1。由表1可知,用低含量(1%、2.5%)浸提液处理
时,丰抗78和津绿75的发芽率大于对照,有促进作
用,从抑制率来看,促进程度随含量升高而增加,但
是促进作用始终不大。当浸提液含量超过5%后,2
个品种的发芽率小于对照,浸提液的作用转为抑制,
且抑制作用也有含量效应,即随浸提液含量的升高
而增加。浸提液对另外2个品种西由78和早熟5
号的种子萌发始终起抑制作用,抑制程度也具有含
量效应,从抑制率大小可知,津绿75种子萌发时对
浸提液抗性较强。
表1 圆叶牵牛浸提液对白菜种子发芽率的影响 %
浸提液含量/%
丰抗78
发芽率 抑制率
津绿75
发芽率 抑制率
西由78
发芽率 抑制率
早熟5号
发芽率 抑制率
CK  81  0  93  0  85  0  88  0
1  85 -4.9  94 -1.1  74  13.0  83  5.7
2.5  91 -12.4  96 -3.2  63  25.9  82  6.8
5  87 -7.4  84  9.7  60  29.4  79  10.2
7.5  64  21.0  80  14.0  53  37.7  70  20.5
10  59  27.2  72  22.6  46  45.9  54  38.6
2.2 圆叶牵牛浸提液对白菜幼苗根长和株高的影响
浸提液对白菜幼苗根长和株高的影响见表2。
从根长来看,用低含量(1%、2.5%)浸提液处理时,
早熟5号的根长稍大于对照值,浸提液起促进作用,
其中1%的浸提液的促进作用最大。但是随着含量
的升高,根长逐渐降低,均小于对照值,说明中、高含
量的浸提液转而起抑制作用,抑制程度也越来越大。
5个含量梯度的浸提液抑制了另外3个品种丰抗
78、西由78、津绿75根系的生长发育,并随着浸提
液含量的增加,抑制程度也随之增加。
从株高来看,浸提液的作用明显不同于对根长
的影响。用1%~7.5%的浸提液处理时,丰抗78、
早熟5号、西由78的株高基本上大于对照值,浸提
液起促进作用,从抑制率来看,2.5%浸提液的促进
作用最大。说明浸提液中某些成分是幼苗地上部分
生长必需的物质,随着浸提液含量增加,这些物质含
211 河南农业科学 第41卷 
量也增加,但是当这些物质含量达到一定程度后,即
浸提液含量达到10%后,反而开始抑制株高。对津
绿75来说,低、中含量(1%~5%)的浸提液利于株
高增加,含量过高(7.5%以上)则降低株高。
表2 圆叶牵牛浸提液对白菜幼苗根长和株高的影响
品种 项目
浸提液含量/%
CK  1  2.5  5  7.5  10
早熟5号 根长/cm  1.6  1.9  1.7  1.4  1.1  0.7
抑制率/% 0 -18.8 -6.3  12.5  31.3  56.3
株高/cm  1.6  1.9  2.1  2.0  1.6  1.3
抑制率/% 0 -18.8 -31.3 -25.0  0  18.8
丰抗78 根长/cm  3.1  2.7  2.1  1.9  0.8  0.7
抑制率/% 0  12.9  32.3  38.7  74.2  77.4
株高/cm  1.2  1.4  1.7  1.6  1.4  1.0
抑制率/% 0 -16.7 -41.7 -33.3 -16.7  16.7
西由78 根长/cm  4  3.1  2.8  2.6  2.2  1.8
抑制率/% 0  22.5  30  35.0  45.0  55.0
株高/cm  1.1  1.3  1.6  1.5  1.6  1.0
抑制率/% 0 -18.2 -45.5 -36.4 -45.5  9.1
津绿75 根长/cm  3.8  3.0  2.4  2.3  1.5  0.9
抑制率/% 0  21.1  36.8  39.5  60.5  76.3
株高/cm  1.9  2.0  2.3  2.8  1.8  1.30
抑制率/% 0 -5.3 -21.1 -47.4  5.3  31.6
2.3 圆叶牵牛浸提液对白菜种子活力指数的影响
浸提液对白菜种子活力指数的影响见表3。由
表3可知,低含量(1%、2.5%)浸提液对丰抗78、早
熟5号有促进作用,2.5%浸提液的促进作用最大,
而在其他含量下则抑制了活力指数,说明了种子萌
发和生长过程中在化感物质含量低的情况下把其作
为营养物质吸收,但化感物质太高时起到了抑制作
用。浸提液对西由78、津绿75均起抑制作用,对西
由78的抑制作用比较明显,并且随着含量的增大抑
制作用也越明显。
表3 圆叶牵牛浸提液对白菜种子活力指数的影响
浸提液含量/%
丰抗78
活力指数 抑制率/%
早熟5号
活力指数 抑制率/%
西由78
活力指数 抑制率/%
津绿75
活力指数 抑制率/%
CK  21.5  0  21.2  0  15.6  0  29.5  0
1  24.0 -11.6  23.1 -9.0  13.3  14.7  29.5  0.0
2.5  31.2 -45.1  26.6 -25.5  10.6  32.1  27.3  7.5
5  19.1  11.2  19.8  6.6  9.5  39.1  21.2  28.1
7.5  12.6  41.4  10.2  51.9  5.4  65.4  16.3  44.7
10  5.3  75.4  6.4  68.0  5.0  68.0  7.7  73.9
2.4 圆叶牵牛浸提液对白菜种子的综合效应
浸提液对白菜种子的综合效应见表4。由表4
可知,供试品种表现各异。低含量(1%、2.5%)的浸
提液促进丰抗78、早熟5号种子的萌发,但继续提
高含量,浸提液转为抑制作用。各处理均抑制了津
绿75、西由78种子的萌发。抑制程度具有含量效
应。在1%~2.5%的圆叶牵牛浸提液处理时,只有
早熟5号和丰抗78的SE为负值(即浸提液起促进
作用),其他品种的SE值均为正值(浸提液起抑制
作用)。在5%~10%浸提液处理时,所有品种的
SE值均为正值,而早熟5号的SE值最小。综合所
有浸提液处理,浸提液对早熟5号抑制作用最弱。
表4 圆叶牵牛浸提液对白菜种子的综合效应(SE值)
浸提液含量/% 丰抗78 津绿75 西由78 早熟5号
CK  0.0  0.0  0.0  0.0
1 -5.1  3.7  8.0 -10.2
2.5 -16.7  5.0  10.6 -14.1
5  2.3  7.5  16.8  1.1
7.5  30.0  31.1  27.9  25.9
10  49.2  51.1  44.5  45.4
3 讨论
本试验以大众蔬菜白菜为材料,首次研究了入
侵植物圆叶牵牛的化感作用。研究结果表明,圆叶
311 第2期 高汝勇:圆叶牵牛浸提液对白菜种子的化感作用研究
牵牛体内存在化感物质。发芽速率是衡量化感作用
较为敏感的一个指标[8]。化感物质含量低的浸提液
可提高丰抗78、津绿75的发芽率,随含量提高,浸
提液又起抑制作用。所有的处理均降低了西由78
和早熟5号的发芽率。在幼苗生长时,低、中含量浸
提液增加株高,高含量时降低株高,浸提液基本上抑
制根长。抑制程度随含量升高而增加。由于根的生
长受到抑制,根部发育不良,吸收水分、养分受阻碍
进而导致地上部分发育缓慢或发育不良,最终表现
为减少白菜产量。
圆叶牵牛的化感物质可以存在于根、茎、叶、花、
果实、种子中,通过残枝分解、雨水淋溶、茎叶挥发等
途径进入土壤中,进而影响其他植物种子的萌发和
幼苗的生长和发育。中国是全球受外来生物入侵影
响最大的国家之一[9]。植物的化感作用是普遍存在
于自然界的一种重要的化学生态防御机制,植物与
周围的生物群落通过次生代谢物质为媒介建立了稳
固的化学作用关系,研究和掌握这些化学作用规律,
对认识植物群落结构和演替并合理开发利用,实现
杂草和病虫害有效控制,减少农业生态系统对化学
农药的依赖具有重要的意义[10]。
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411 河南农业科学 第41卷