全 文 ：芒萁水提取物对玉米种子萌发和幼苗生长的影响
袁宜如 1 , 李晓云 1 , 邹峥嵘 2＊ ,高光林 1 ,王晓锋 1 ,蔡飞 1　
(1.九江学院 ,江西九江 332005;2.江西师范大学生命科学学院 ,江西南昌 330022)
摘要　 [目的 ]研究不同浓度梯度的芒萁水提取物对玉米种子萌发和幼苗生长的影响。 [方法 ]将经 TTC检测具有较强活力的玉米种
子分成空白组、不同浓度的芒萁水提液处理组置于恒温箱中培养 3～ 5d,统计不同处理方法下种子的萌发率 ,再分别取样 ,采用DNS试
剂测定萌发玉米种子淀粉酶活性 ,采用蒽酮比色法测定萌发玉米种子可溶性糖含量。 [结果]一定浓度芒萁水提液可降低萌发玉米种子
淀粉酶活性及可溶性糖含量 ,且水提液溶度越高 ,抑制作用越明显;对于玉米幼苗生长则表现出高浓度抑制 ,低浓度促进的效应。 [结
论]该研究为芒萁化感作用的进一步研究提供了重要参考。
关键词　芒萁;化感作用;玉米;种子萌发;幼苗生长
中图分类号　S513　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2009)35-17434-02
EffectsofWaterExtractsfromDicranopteirspedataontheSeedGerminationandSeedlingGrowthofZeamays
YUANYi-ruetal　(JiujiangUniversity, Jiujiang, Jiangxi332005)
Abstract　[ Objective] TheresearchaimedtostudytheefectsofwaterextractsfromDicranopteirspedataontheseedgerminationandseed-
linggrowthofZeamays.[ Method] ThehighervigorseedsthathadbeenselectedbyTTCmethodwerecultivatedinconstanttemperatureincu-
bator.TheamylaseactivitiesofseedgerminationwasdeterminedbyDNS(3, 5-dinitrosalicylicacid)reagent.Thesolublesugarcontentwas
determinedwiththeanthronecolorimetrymethod.[ Result] Theresultsshowedthatacertainextentwaterextractscouldreducetheamylaseac-
tivitiesandthesolublesugarcontent.Lowconcentrationextractsshowedpromotingfunctionandhighconcentrationextractsexpressedinhibito-
ryfunctionontheseedlinggrowthofZeamays.[ Conclusion] ThisresearchcanprovideimportantreferenceforfurtherstudyontheDicran-
opteirspedataalelopathy.
Keywords　Dicranopteirspedata;Alelopathy;Zeamays;Seedgermination;Seedlinggrowth
基金项目　江西省教育厅科技项目资助(GJJ08436)。
作者简介　袁宜如(1975-),男 ,江西宜丰人 ,硕士 ,讲师 ,从事资源植
物的应用开发研究。 ＊通讯作者 , 博士 , 副教授 , E-mail:
zouzhr@163.com。
收稿日期　 2009-08-12
　　芒萁(Dicranopteirspedata)又名铁狼萁 ,为里白科芒萁属
蕨类植物。该植物广泛分布于我国长江以南各省区 ,为典型
的酸性土壤指示植物 ,生于强酸性的红壤丘陵或马尾松林
下 ,常成片大量生长 ,可以用于水土保持 ,用作燃料 、编织用
品等。芒萁还可以入药 ,有清热利尿 、祛瘀止血的功效。
芒萁作为一种酸性土壤指示植物 ,具有很强的化感作
用 。化感作用的确定方法有很多种 ,许多植物的生理生化参
数如相关酶的活性 、叶绿素含量 、呼吸速率等也能够真实地
反映化感物质的作用 ,有助于确定化感作用 [ 1] 。已有研究表
明 ,一定浓度芒萁水提液对受体植物的萌发种子淀粉酶活
性 、可溶性糖和叶绿素含量有明显的抑制作用 [ 2-3] 。该研究
在前人工作的基础上 ,进一步研究了芒萁提取物对玉米种子
萌发和生长的影响。
1　材料与方法
1.1　材料 、仪器 、试剂　芒萁采自江西省南昌市湾里区的梅
岭山区 ,玉米种子购自江西省种子公司。
LRH-300GSⅡ型人工气候箱 ,广东医疗器械厂生产;R-
201型旋转薄膜浓缩蒸发仪 ,郑州杜甫仪器厂生产;SHB-C型
循环水真空泵 ,郑州杜甫仪器厂生产;DHG-9240A型电热恒
温鼓风干燥箱 ,上海精密实验设备有限公司生产。
无水葡萄糖(AR),天津市科密欧化学试剂公司产品;3,
5-二硝基水杨酸(AR),上海远帆助剂厂产品;氢氧化钠
(AR),天津永大化学试剂开发中心产品;酒石酸钾钠(AR),
上海试剂一厂产品;重蒸酚(AR),上海如吉生物科技发展有
限公司产品;无水亚硫酸钠(AR),天津市福晨化学试剂厂
产品。
1.2　方法
1.2.1　芒萁水提取物的制备。将野外采集的野生芒萁 ,去
除枯枝败叶 、烂根 ,在阴凉处风干后 ,用剪刀剪成约 1 cm长
的小段 。取 1 kg芒萁用 6 L蒸馏水浸泡并加热 ,煮沸后继续
加热 1h,静置 23 h。用 8层脱脂纱布过滤 ,得上清液 ,残渣
中再加入 6 L蒸馏水 ,重复提取 1次 ,合并 2次提取液滤液。
将滤液 50 ℃条件下旋转薄膜减压蒸发浓缩 ,得到浓度为
0.20 g(FW)/ml的芒萁水提液。
1.2.2　玉米种子的预处理和萌发培养。经水选取下层饱满
玉米种子 ,用浓度 70%的酒精消毒 ,无菌水清洗 3次 。取内
径为 9cm的培养皿 ,每皿铺 2层滤纸 ,无菌水对照组和 3种
不同浓度的芒萁水提液处理组 ,每组 3个重复。于对照组和
处理组各培养皿中分别加入 10 ml相应浓度的芒萁水提液 ,
使滤纸完全浸透 。将经过处理的种子均匀置于各培养皿中
(10粒 /皿),恒温箱中 25 ℃培养。培养过程中适时补充无
菌水和各相应浓度的芒萁水提液 ,使滤纸保持湿润 ,提供良
好的生长环境 ,观察种子萌发状况并记录。
1.2.3　淀粉酶活力的测定。
1.2.3.1　葡萄糖标准曲线制作。称取已在 80 ℃烘箱中烘至
恒重的葡萄糖 100 mg,配制成 500 ml溶液 ,即得糖浓度为
200μg/ml的标准溶液。分别吸取葡萄糖标准溶液 0.5、1.0、
1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 ml于小试管 ,用蒸馏水
补充至 10ml,稀释成一系列 0 ～ 100 μg/ml的不同浓度溶液。
取不同浓度的葡萄糖溶液各 0.5 ml与 1.5 mlDNS试剂反
应 ,沸水浴加热 15 min,冷却后加 10 ml水 ,摇匀后利用分光
光度计在 540nm处测定其 OD值。以不同浓度葡萄糖溶液
为横坐标 ,光吸收值为纵坐标 ,绘制标准曲线。
1.2.3.2　淀粉酶活力的测定 。取出培养皿中萌发 3 d的玉
米种子 10 g,洗净切碎 ,按质量体积比 1∶2的比例加 20 ml浓
责任编辑　张彩丽　责任校对　卢瑶安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2009, 37(35):17434-17435, 17459
度 0.1mol/L的 NaAc缓冲液(含浓度 6 mol/LCaCl2 , pH值
5.0)及少量石英砂研磨 , 1层尼龙纱布过滤。滤液以 20 000
r/min离心 20 min,取上清液用浓度 10 mmol/LNaAc缓冲液
透析 。过夜后以 20 000 r/min离心 10 min,取上清液作为淀
粉酶粗酶液 ,定容备用。在具塞试管中加 5 ml浓度 2%的淀
粉 , 1ml浓度 0.1 mol/L的 NaAc缓冲液(pH值 5.0), 3.9 ml
蒸馏水。在 37℃预热 5 min,加 0.1 ml酶液 ,保温 30 min后
煮沸 10 min,冷却后取 0.5ml样品 、1.5 mlDNS试剂加入试
管中 ,沸水浴中加热 15 min,冷却后加 10 ml蒸馏水 ,摇匀后
用分光光度计在 540nm处测定其光密度。
根据制作的葡萄糖标准曲线(540 nm),求出每个 OD值
相当的葡萄糖量 K(mg)。酶活力以 1 h生成 1 mg麦芽糖所
需的酶量作为 1个酶活力单位。
酶活力(mg/ml)=K×OD×10×2×n/(0.5×0.1×1.9)
式中 , n为酶液稀释倍数;K为每个 OD值相当的葡萄糖量
(mg);1.9为麦芽糖换算成葡萄糖的换算因子。
1.2.4　可溶性糖含量的测定 。
1.2.4.1　葡萄糖标准曲线的绘制。一系列浓度 0 ～ 100
μg/ml的不同浓度葡萄糖溶液配制参照 “1.2.3.1”方法 。分
别取各浓度葡萄糖溶液与 5ml蒽酮试剂混合 ,沸水浴 10 min
后冷却 ,在 625 nm处测定其 OD值。以葡萄糖溶液浓度为横
坐标 ,光吸收值为纵坐标 ,绘制标准曲线。
1.2.4.2　可溶性糖含量的测定。取萌发玉米幼苗在 110 ℃
烘箱中烘 15min,然后调至 70 ℃过夜。烘干后的种子磨碎
后称取 50 mg样品倒入 10 ml刻度离心管内 ,加入 4 ml浓度
80%酒精 ,置于 80℃水浴中不断搅拌 40min,离心 ,收集上清
液 ,其残渣加 2 ml浓度 80%酒精重复提 2次 ,合并上清液 。
在上清液中加 10 mg活性炭 , 80 ℃脱色 30 min,定容至 10
ml,过滤得到可溶性糖溶液。吸取上述酒精提取液 1 ml,加
入 5ml蒽酮试剂混合 ,沸水浴煮 10 min,取出冷却 ,摇匀后用
分光光度计在 625nm处测定其 OD值。对照葡萄糖标准曲
线得到提取液中糖的含量 。
从葡萄糖标准曲线上得到提取液中糖的含量 ,计算公式:
w=C×V/m×100%
式中 , w为糖的质量分数(%);C为从标准曲线中查出的糖
质量分数(mg/ml);V为样品稀释后的体积(ml);m为样品
的质量(mg)。
1.2.5　芒萁水提取物对玉米幼苗生长的影响。
1.2.5.1　玉米种子的催芽。用浓度 75%的酒精溶液将种子
消毒 5 min,然后用无菌水冲洗 3次。取培养皿铺 4层滤纸 ,
展平后加盖 ,置于高压锅内 ,经 120 ℃蒸汽灭菌 20min,待冷
却后取出 ,在每个培养皿中分别加入 5ml无菌水。将玉米种
子置于各培养皿中放匀 ,置于 25 ℃恒温箱中培养 ,试验中适
时补充等量无菌水 ,使滤纸始终保持湿润。
1.2.5.2　玉米幼苗的培养。取已发芽的玉米种子用培养皿
继续培养 ,培养皿底部铺 4层滤纸 ,展平后加盖灭菌处理 。
在各培养皿中放入 8粒已出芽且芽长相同的玉米种子 ,加
盖 ,置于 LRH-250-G型人工气候箱中培养。培养条件为:25
℃, 12 h光照 +12h黑暗 。培养期间不断适时加入等量的无
菌水或芒萁水提取液 ,使滤纸始终保持湿润 。
1.2.5.3　不同浓度的芒萁水提取液对玉米幼苗生长的影
响。分别以浓度 0.20、0.10、0.05、0.02g(FW)/ml芒萁水提
液作为处理组 ,以蒸馏水为对照组 ,进行培养 ,步骤如 “1.2.
5.2”。培养 7 d后 ,取 5棵相对整齐的玉米幼苗分别测定其
苗高 、根长 ,所得数据用 t检验进行差异显著性检验 。
2　结果与分析
2.1　芒萁水提取液对萌发玉米种子淀粉酶的影响　表 1结
果表明 ,各浓度芒萁水提液对萌发玉米种子淀粉酶活性均产
生不同程度的抑制作用 ,且处理浓度越高 ,抑制作用越明显。
表 1　芒萁水提取液对萌发玉米种子淀粉酶活性的影响
Table1　TheeffectsofwaterextractsfromD.pedataontheamylase
activityofgerminatedmaizeseeds
芒萁水提液浓度∥g(FW)/mlWaterextractconcentrationfromD.pedata
OD值ODvalue
葡萄糖量μgGlucoseamount
酶活力mg/mlEnzymeactivity
0.40 0.024 51.429 25.985
0.20 0.044 70.476 65.283
0.10 0.066 91.429 127.038
无菌水 0.130 152.381 417.043
2.2　芒萁水提取液对萌发玉米种子可溶性糖含量的影
响　表 2结果显示 ,各理组可溶性糖含量均低于对照组 ,且
浓度越高可溶性糖含量降低越明显。
表 2　芒萁水提取液对萌发玉米种子可溶性糖含量的影响
Table2　TheeffectsofwaterextractsfromD.pedataonthesoluble
sugarcontentinthegerminatedmaizeseeds
芒萁水提液浓度∥g(FW)/mlWaterextractconcentrationfromD.pedata
OD值ODvalue
可溶性糖含量∥μgSolublesugarcontent
糖质量分数∥%Massfractionofsugar
0.4 0.108 17.175 0.344
0.2 0.179 28.015 0.560
0.1 0.432 66.641 1.333
无菌水 0.740 113.664 2.273
2.3　不同浓度芒萁水提取液对玉米幼苗生长的影响　对
玉米幼苗的苗高 、根长及根数的测定结果表明(表 3),随着
芒萁水提液浓度增加 ,抑制作用增强;在低浓度处理(0.02
g(FW)/ml)下 ,抑制作用不明显 ,反而表现出促进作用 。
表 3　不同浓度芒萁水提取液对玉米幼苗苗高、根长、根数的影响
Table3　Theeffectsofdiferentconcentrationsofwaterextractsfrom
D.pedataontheseedlingheight, rootlengthandrootnumber
ofmaize
处理
Treatment
苗高∥cm
Seedlingheight
根长∥cm
Rootlength
根数∥根
Rootnumber
CK 4.70 4.51 3.13
Ⅰ 5.10 5.14 3.00
Ⅱ 1.24 2.29 1.25
Ⅲ 1.03 0.83 1.00
Ⅳ 1.00 0.19 1.00
　注:处理 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中芒萁水提液浓度分别为 0.02、 0.05、 0.10、
0.20g(FW)/ml。
　Note:TheconcentrationofwaterextractsfromD.pedataintreatmentsofⅠ,
Ⅱ, Ⅲ andⅣare0.02, 0.05, 0.10and0.20g(FW)/ml.
(下转第 17459页)
1743537卷 35期　　　　　　　　　　　　　　　　袁宜如等　芒萁水提取物对玉米种子萌发和幼苗生长的影响
有显著差异;定植后 30 d,处理②的根系活力最大 ,与处理①、
③、④、⑤以及对照间有显著差异 ,且与处理①、③、④以及对
照间差异达到极显著水平 。从以上分析可以看出 ,处理②表
现较好。
表 5　硝态氮不同替代量对生菜根系活力的影响
Table5　TheeffectsofdiferentNO3--Nsubstitutionamountonthe
rootactivityofletuce μg/(g· h)
处理
Treatment
定植后天数 Daysafterfixed-planting∥d
10 20 30
① 457.92bB 603.87aA 224.94bB
② 621.27bAB 784.36aA 520.58aA
③ 533.97bB 628.24aA 252.79bB
④ 526.74bB 632.79aA 242.62bB
⑤ 1 125.25aA 677.78aA 271.81bAB
⑥(CK) 676.97bAB 725.44aA 250.65bB
2.5　硝态氮不同替代量对生菜叶绿素含量的影响　由表 6
可知 ,定植后 10 d,处理④的叶绿素含量最大 ,但是各处理与
对照间没有显著差异;定植后 20 d,处理②的叶绿素含量最
大 ,与处理①、④、⑤以及对照间有显著差异 ,且与处理①、⑤
表 6　硝态氮不同替代量对生菜叶绿素含量的影响
Table6　TheeffectsofdiferentNO3--Nsubstitutionamountonthe
chlorophylcontentinletuce mg/g
处理
Treatment
定植后天数 Daysafterfixed-planting∥d
10 20 30
① 0.844 4aA 1.0211bcBC 0.723 1bA
② 0.789 3aA 1.209 5aA 0.803 0abA
③ 0.824 3aA 1.104 6abAB 0.958 4aA
④ 0.849 2aA 1.062 1bcAB 0.890 9abA
⑤ 0.719 9aA 0.943 3cdBC 0.737 0bA
⑥(CK) 0.742 1aA 0.878 4dC 0.831 4abA
以及对照间的差异达到极显著水平;定植后 30 d,处理③的
叶绿素含量最大 ,与对照间没有显著差异 ,但与处理①、⑤间
有显著差异 。
3　讨论
蔬菜尤其是叶类蔬菜 ,极易富集硝酸盐。人体摄入的硝
酸盐中 80%以上来自所食蔬菜 ,硝酸盐对人体的危害早已受
到人们的普遍关注。蔬菜积累硝酸盐的根本原因在于根系
对硝态氮的吸收量大于其体内还原同化量 ,因此 ,有人研究
采用铵态氮部分替代营养液中硝态氮或减少硝态氮的供
应 [ 2-3] ,以降低蔬菜硝酸盐含量。研究发现 ,氨基酸或混合氨
基酸替代 20%硝态氮 ,可明显降低生菜和洋葱体内的硝酸盐
含量 ,改善蔬菜品质 ,而且还促进体内氮代谢 ,增加叶片全氮
含量 [ 4-5] 。一般认为 ,过量的铵态氮能抑制植物对钾与钙的
吸收 [ 2 , 4] ,单纯给作物提供铵态氮源能使其遭受毒害 ,毒害主
要由 NH3引起 , NH3的毒害受 pH值和浓度的影响 ,在酸性至
中性条件下 , H+浓度较高会降低 NH3的产生 ,因而提高了
NH4 +的浓度 ,而作物能忍受较高浓度的 NH4 +;在 NH4 +浓度
较大或 pH值较高时 ,会产生较多的 NH3而使作物遭受氨害 ,
水溶态 NH3对植物的毒害机理尚未探清 [ 6] 。
参考文献
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(上接第 17435页)
3　讨论
植物化感作用作为自然界普遍存在的一种现象 ,对于它
的研究不仅有助于进一步揭示植物间存在的化学生态关系 ,
而且在农业生产 、森林抚育 、植物保护和生物防治等方面也
表现出巨大的应用潜力。
在生产实践中常见本地农民刈割芒萁覆盖菜圃 、旱田 ,
以防杂草和保墒 [ 2] 。该研究从农业生产实践出发 ,选择玉米
作为受体植物进行相关试验 ,结果表明:不同浓度芒萁水提
液对玉米萌发种子淀粉酶活性和可溶性糖含量表现出不同
程度的抑制作用。在芒萁水提液作用下 ,萌发玉米种子的淀
粉酶活性降低 ,导致可溶性糖含量明显降低 ,间接影响到种
子呼吸代谢和能量供给 ,从而影响种子萌发 、幼苗成苗及植
株后期生长发育。同时 ,在对芒萁水提液对玉米幼苗生长影
响的研究中发现 ,高浓度水提液对玉米幼苗生长表现出抑制
作用 ,而低浓度水提液则表现出促进效应。
化感物质作为一种信息载体物质几乎存在于植物的所
有器官中。在研究过程中发现 ,在制备芒萁水提液时 ,芒萁
植株取材部位不同 ,水提液制备方法不同 ,相应浓度的芒萁
水提液作用效果也不一样 ,这就需要进一步加强芒萁化感物
质的基础研究 ,即加强芒萁化感物质分离 、纯化及鉴定等方
面的研究 ,为后续芒萁化感作用机理的研究提供指导。
参考文献
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1745937卷 35期　　　　　　　　　　　　　　　　潘杰等　水培生菜氮肥替代研究