全 文 ：收稿日期:2009-04-28
基金项目:国家发改委高技术产业化项目 “高淀粉专用马铃薯新品种产
业化示范工程 ”;甘肃省农业生物技术与应用开发项目 “马铃
薯试管薯繁育技术应用研究 ”。
作者简介:柳永强(1982-),男 ,甘肃庄浪人;硕士 ,主要从事马铃薯遗
传与生理研究;E-mail:leiyu.oy8@163.com。
斑地锦入侵对马铃薯实生苗生长和活性氧代谢的影响
柳永强 1, 2 , 　张　武 1, 2 , 　王一航 1 , 　陈　鑫3 , 　高彦萍 1 , 　齐恩芳 1
(1.甘肃农业科学院马铃薯研究所 , 　甘肃 兰州 730070;
2.农业部会川马铃薯资源重点野外科学观测试验站 , 　甘肃 渭源 748201;
3.甘肃农业大学生命科学院分子生物学实验室 , 　甘肃 兰州 730070)
EfectofEuphorbiasupinaRaf.InvasiononPotatoSeedlings Growth
andOxidativeMetabolism
LIUYong-qiang1, 2 , ZHANGWu1, 2 , WANGYi-hang1 , CHENXin3 , GAOYan-ping1 , QIEn-fang1
摘要:试验以斑地锦苗数比 LK99实生苗数等于 0∶1为对照 ,设
1/3∶1、 1∶1、3∶1三个水平处理 ,研究斑地锦入侵情况下 LK99实
生苗生长和活性氧代谢特性。结果表明 , LK99实生苗生长和
活性氧代谢受入侵水平和入侵时间的协同影响。 1/3∶1水平对
LK99苗生长和活性氧代谢影响不明显;1∶1水平下 LK99实生
苗徒长 , 茎粗减小 , SOD和 CAT活性持续升高 , O2 -产率 、H2O2
含量 、MDA含量 、Pro含量先升高后下降;3∶1水平下 , LK99实
生苗生长减慢 , SOD和 CAT活性先升高后下降 , O2 -产率 、
H
2
O
2
含量 、MDA含量 、Pro含量持续升高;3个水平对根的伸
长影响不明显。
关键词:　LK99实生苗;斑地锦;生长;活性氧
中图分类号:　S532　　　文献标志码:　A
文章编号:　1001-4705(2009)09-0063-03
斑地锦 (EuphorbiasupineRaf.),大戟科杂草 ,一
年生匍匐草本 ,茎纤细 ,分枝密集;叶对生 ,中央有紫红
斑 ,背有柔毛;花序聚伞型杯状 ,单生于枝腋和叶腋;蒴
果三棱状卵球形 , 表面密生白色柔毛;种子卵形光
滑 [ 1] 。侵入田间不及时拔除 ,很快蔓延 ,侵占本地物
种生态位使其失去生存空间 ,并释放化感物质抑制本
地物种生长 [ 2] 。斑地锦生态适应力强 ,耗水肥大 [ 2] ,
作为外来入侵生物 ,常在入侵带发生生殖发育与扩张
方面的能量二次构建 ,以及与本地生物的非协同进化
关系 ,而呈现生理生态优势[ 3] 。入侵植物一方面通过
分泌具有 “新颖 ”毒性化感物质抑制本地植物生长[ 4]
甚至破坏其生理代谢 [ 5] ,另一方面引起入侵带土壤微
生物和营养成分对自身的偏利[ 6] ,最终导致当地物种
生长受阻 ,即入侵植物通过化感作用对本地植物产生
抑制性排挤效应 [ 5, 7] 。而以 H2O2积累为特征的活性
氧代谢是植物逆境响应的重要信号 ,也是植物抵御 、耐
受外来胁迫的重要反应 [ 8] 。近年来 ,斑地锦造成长江
流域和湘北地区农田生态系统严重破坏 [ 2] , 在云
南 [ 1] 、陕西[ 2] 、甘肃南部随处可见 ,严重威胁当地农业
生产 ,关于斑地锦入侵对当地作物产生影响及对本地
生态系统的破坏还未见报道 ,本试验采用人工模拟试
验 ,研究斑地锦入侵对马铃薯实生苗生长和活性氧代
谢影响 ,旨在探索斑地锦入侵对作物生长影响机制 ,为
我国农业生产及农田保护提供参考。
1　材料与方法
1.1　试验设计与方法
试验于 2008年 5 ～ 9月在甘肃农业大学分子生物
学实验室进行 ,供试材料为早熟马铃薯 LK99实生种
子(由农业部会川马铃薯资源重点野外科学观测试验
站提供)。将 2007年采集的 LK99实生子和斑地锦种
子消毒催芽 , 2008年 5月中旬 ,将 LK99实生子按
6cm×9cm株行距点播于蛭石苗床 , 斑地锦均匀撒
播 ,每隔 7天浇灌营养并定期防病。
试验共 4个水平处理 ,各处理 LK99实生苗数不
变 ,斑地锦苗数与 LK99实生苗数之比表示不同处理:
(1)对照 0∶1,用 ck表示;(2)处理 a(1 /3∶1),用 Tr1
表示;(3)处理 b1∶1,用 Tr2表示;(4)处理 c3∶1,用
Tr3表示 。各处理重复 3次 ,每重复小区 2.4m2。
1.2　指标测定
株高 、茎粗和根长用直尺和游标卡尺直接测量 ,叶
面积用 1 /2(叶宽 ×叶长)测算 。 O2 -测定参考王爱华
等 [ 9]的方法;H2O2测定参考林植芳等[ 10]的方法;SOD
活性 、CAT活性 、MDA含量和 Pro含量测定参考文献
[ 11]的方法。斑地锦出苗 25天后测定 ,隔 10天测 1
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问题探讨　　柳永强 等:斑地锦入侵对马铃薯实生苗生长和活性氧代谢的影响
次 ,共 5次 ,分别表示为 0、10、20、30、40d。
2　结　果
2.1　斑地锦入侵对马铃薯实生苗生长特性影响
从图 1可看出 ,斑地锦入侵时 , LK99实生苗生长
受入侵程度和入侵时间共同影响 。与对照相比 , 1/3∶1
水平对 LK99实生苗株高 、茎粗 、叶面积影响不大;1∶1
水平下 LK99实生苗徒长 ,茎横向生长变慢 ,叶面积变
小 ,第 40天 , 株高 、茎粗 、叶面积分别是对照的
121.0%、74.8%、76.7%;3∶1水平下 LK99实生苗生
长减慢 , 第 40天 , 株高 、茎粗 、叶面积分别是对照的
81.7%、82.6%、66.2%;3个水平对根伸长影响不大 。
2.2　斑地锦侵入对马铃薯实生苗活性氧代谢特性
影响
　　从图 2可看出 ,斑地锦入侵下 , LK99实生苗活性
图 1　斑地锦入侵下 LK99实生苗株高 、茎粗 、叶面积和根长随入侵天数变化
图 2　斑地锦入侵下马铃薯实生苗 SOD活性 、CAT活性 、O2 -产率 、H2O2含量 、
MDA含量 、Pro含量随入侵天数变化
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第 28卷　第 9期　2009年 9月　　　　　　　　　　　　种　子　(Seed)　　　　　　　　　　　Vol.28　No.9　Sep.　2009
氧代谢也受入侵程度和入侵时间影响。与对照相比 ,
1 /3∶1水平对 SOD活性 、CAT活性 、O2 -产率 、H2O2含
量 、MDA含量 、Pro含量影响不大 ,各指标值随对照平
均值上下波动。 1∶1和 3∶1水平下 , LK99实生苗各指
标值较对照平均值高 ,第 40天 , 1∶1水平这 6个指标分
别较对照平均值高 139.7%、96.7%、17.8%、30.2%、
55.4%、 -4.2%, 3∶1水平较对照平均值高 38.8%、
71.4%、92.3%、117.2%、217.9%、178.8%。入侵时
间对 LK99实生苗活性氧代谢影响表现为:1∶1水平
下 , SOD和 CAT活性随入侵时间升高 , O2 -产率 、H2O2
含量 、MDA含量 、Pro含量先升高后降低;3∶1水平下 ,
LK99实生苗 SOD和 CAT活性先上升后下降 , O2 -产
率 、H2O2含量 、MDA含量 、Pro含量随入侵时间的延长
而升高 。
3　分析讨论
植物活性氧代谢中 , O2 -一方面参与其它活性氧
形成 ,另一方面引起膜脱脂损害膜结构[ 12] , H2O2是
O2 -还原产物 [ 13] ,本身对植物伤害较小 ,易转化为 OH
破坏生物膜[ 10, 14] ;逆境下 , SOD、CAT通过清除 O2 -和
H2O2保护细胞膜 [ 12, 14] ;MDA是细胞膜脂过氧化终产
物 ,与细胞内许多物质反应引起膜损伤 [ 12] ;逆境下 ,脯
氨酸合成酶反馈抑制性降低 , Pro含量升高 ,其本身可
通过固化细胞壁减少细胞受损[ 15] 。在 3个入侵水平
中 , LK99实生苗生长和活性氧代谢受入侵程度和入
侵时间共同影响 ,而其生长 、活性氧 、保护酶变化之间
存一定吻合。这可能是由于 1 /3∶1水平下 ,斑地锦数
量低于一定阀值 ,两者处于互不干扰的独自生长模式 ,
对 LK99实生苗生长影响小 ,活性氧代谢正常 ,酶活性
波动较小。 1∶1和 3∶1水平下 ,水分 、养分和空间有限 ,
而不断增大 LK99实生苗与斑地锦植株对这些生存要
素的需求逐步增加 ,使其不能满足它们的生长需求 ,从
而表现出对水分 、养分和空间等因素的争夺。不同的
是 , 1∶1水平下 ,斑地锦对这些因素的争夺诱导了LK99
实生苗徒长 ,作为外来一种逆境也促进了 O2 -和 H2O2
的产生 ,较高的氧自由基积累诱导了 SOD和 CAT活
性升高 ,使 O2 -和 H2O2清除加快 ,活性氧代谢活跃 ,
两者表现出一种相互抑制的竞争性生长模式;3∶1水平
下 ,斑地锦侵占较多生态位 ,使养分形态和空间产生较
强的偏利性 ,促进 O2 -和 H2O2产生的同时 ,通过某种
作用抑制保护性酶活性升高 ,使积累的氧自由基不能
及时清除 ,自由基代谢失去平衡 ,生物膜损伤加剧 ,
LK99实生苗生长减慢 , LK99实生苗表现出生存维持
的耐受性生长模式。在此提出 ,这种解释的确切性和
斑地锦通过何种方式抑制甚至排挤马铃薯实生苗的效
应机制还有待进一步深入研究 。
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