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齿果酸模水浸液对4种作物的化感作用



全 文 :书 [收稿日期] 2013-12-13;2014-06-21修回
 [基金项目] 郑州大学2013年度大学生创新创业训练计划项目(2013xjxm033)
 [作者简介] 朱 强(1991-),男,在读本科。E-mail:zhuqiang21@163.com
 *通讯作者:郭予琦(1972-),女,副教授,博士,从事植物化学与分子生物学的研究。E-mail:guoyuqi@zzu.edu.cn
[文章编号]1001-3601(2014)07-0382-0053-04
齿果酸模水浸液对4种作物的化感作用
朱 强,安 黎,邹梦辉,田曾元,郭予琦*
(郑州大学 生命科学学院,河南 郑州450001)
  [摘 要]为了解齿果酸模(Rumex dentatua L.)的化感作用,采用室内生物测试法研究了齿果酸模叶
片和根水浸液对小麦、高粱、萝卜和小白菜种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:齿果酸模叶片和根水浸
液对4种作物发芽、胚根生长、幼苗生长都具有较强的化感抑制作用,对胚根生长的影响最大,对发芽的影响
最小,叶片的化感作用稍强于根。齿果酸模叶片水浸液在浓度为0.025g/mL时显著或极显著地抑制4种
作物胚根和幼苗生长;根水浸液在浓度为0.0125g/mL时极显著地抑制4种作物的胚根生长(P=0.01);叶
片和根水浸液对4种作物发芽率的综合抑制率分别为27%和17%。
[关键词]齿果酸模;水浸液;作物;化感作用
[中图分类号]S451 [文献标识码]A
Alelopathic Efect of Rumex dentatua Aqueous Extract on Four Crops
ZHU Qiang,AN Li,ZOU Menghui,TIAN Zengyuan,GUO Yuqi*
(College of Life Science,Zhengzhou University,Zhengzhou,Henan450001,China)
  Abstract:The present experiment was conducted to study the alelopathic effect of leaves and root of
R.dentatuaaqueous extracts on germination and seedling growth of wheat,sorghum,radish and pakchoi
by indoor biological monitoring method.The results indicated that the leaves and root of R.dentatua
aqueous extracts had strong alelopathic effects on germination,seedling growth and radicle growth of the
four crops.R.dentatuaaqueous extractshad the strongest inhibition on radicle growth and the least effect
on germination.Alelopathic effect of leaves was stronger than root.The leaves aqueous extracts had
significant inhibition on seedling growth and radicle growth of the four crops under the concentration of
0.025g/mL extracts treatment.Meanwhile,the root aqueous extracts had extremely significant inhibition
on radicle growth of the four crops under the concentration of 0.0125g/mL extracts treatment.The
inhibition ratio of leaves and root aqueous extracts on germination rate of four crops were 27%and 17%
separately.
Key words:Rumex dentatua;aqueous extracts;crop;alelopathic effect
  植物化感作用是植物通过淋溶、挥发、残体分解
和根系分泌等方式向环境释放化学物质,从而对周
围植物产生直接或间接的、有害或有利的作用[1]。
研究和掌握这种化学作用规律,对认识植物群落结
构、演替并合理开发和利用,实现杂草和病虫害的有
效控制,减少农业生态系统对化学农药的依赖具有
重要意义[2]。杂草是农田中一个重要的有害因子,
化感作用是许多杂草对作物造成危害的主要机
制[3-5]。对高危杂草化感作用的研究还有助于开发
植物源除草剂,目前这一领域受到国内外普遍关注,
并已成为研究的热点[6-8]。国内学者对紫茎泽兰
(Eupatorium adenophorum)、胜红蓟 (Ageratum
conyzoides)、豚草(Ambrosia artemisiifolia)、毛苕
子(Vicia villosa)等植物[9-12]的化感作用进行了深
入研究,并取得许多有益成果。自然界杂草种类众
多,其中绝大部分的化感作用尚未了解,开发潜力巨
大。
齿果酸模(Rumex dentatua L.)为蓼科酸模属
(RumexL.)一年或多年生草本,异名牛舌草、土大
黄、羊蹄大黄等。广泛分布于我国的华北、西北、华
中、西南等地区[13]。齿果酸模可入药[14],也是矿区
废弃地先锋植物之一,具有富集重金属净化环境的
特性[15]。齿果酸模的化感作用尚未见报道,前期研
究发现,其具有较强的化感作用,鉴于此,对齿果酸
模叶片和根水浸液的化感作用进行了初步研究,以
期为了解齿果酸模的化感作用及其合理开发提供理
论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供体植物:果实期齿果酸模叶片和根,采于郑州
大学校园内。
受体植物:单子叶植物小麦(Triticum aesti-
vum)和高粱(Sorghum vulgare),双子叶植物萝卜
(Raphanus sativus)和小白菜(B.chinensis L.),均
购于郑州豫研种子公司。
 贵州农业科学 2014,42(7):53~56
 Guizhou Agricultural Sciences
1.2 试验方法
1.2.1 浸提液的制备 采集生长良好的齿果酸
模叶片和根,清水冲洗干净,自然风干,剪成1cm2
小片,称取一定量加入10倍(质量/体积)蒸馏水室
温浸提24h。4层纱布过滤得浓度为0.1g/mL的
浸提液,梯度稀释为 0.05g/mL,0.025g/mL,
0.0125g/mL。4℃冰箱保存备用。
1.2.2 生物测定 以小麦、高粱、萝卜和小白菜种
子为受体,采用培养皿滤纸法测试齿果酸模叶片和
根的化感作用。将健康均一的受体种子冲洗干净,
10%次氯酸钠消毒5min,蒸馏水洗5次,置于垫有
2层滤纸的培养皿(直径d=9cm)中。每培养皿摆
放30粒,3次重复。每皿中加入8mL不同植物不
同浓度的新鲜叶片的水浸提液,用蒸馏水作对照。
人工气候培养箱中25℃暗培养3d,统计发芽率,每
皿取10株测量根长、苗高,取平均值。
1.3 数据处理
为了便于比较不同植物间化感作用的强弱,采
用衡量化感效应的敏感指数RI值[16]表示化感效
应。计算公式:
RI=1-C/T(T>C)
RI=T/C-1(T≤C)
式中,C为对照,是以蒸馏水培养的受体植物各
项指标的平均值;T为处理值,是以浸提液培养的受
体植物各项指标的平均值。当RI>0时表示浸提液
具有促进作用,RI<0时表示具有抑制作用。RI的
绝对值代表作用强度的大小。综合效应(SE)为各
项敏感指数的算术平均值[17]。
采用SPSS16.0软件对数据进行统计分析,用
平均抑制率和标准误表示测定结果,分别对各项测
试结果进行单因素方差分析,并用Duncan法对各
测定数据进行多重比较,用Excel2007作图。
2 结果与分析
2.1 叶片水浸提液对种子萌发和幼苗生长的影响
2.1.1 种子萌发情况 由图1知,齿果酸模叶片
CK%%%%%%%%%%%%%%%%%%%0.0125%%%%%%%%%0.025%%%%%%%%%%%%%%0.05%%%%%%%%%%%%%%%%0.1
0
20
40
60
80
100
120



/%
Ge
rm
in
at
io
n%
ra
te
质量浓度 /(g/mL)
Concentration
小麦 高粱 萝卜 小白菜
 图1 齿果酸模叶片水浸液处理作物种子的萌发率
 Fig.1 Germination rates of crops seeds treated with
aqueous extract from the leaves of R.dentatua
水浸液能降低4种作物的发芽率,且随着水浸液浓
度升高发芽率明显下降。叶片水浸液对小白菜的影
响最大,最低浓度时抑制作用已达极显著水平
(P=0.01),发芽率为67.78%,0.1g/mL时发芽率
为44.44%;其次是高粱,0.0125g/mL时发芽率较
对照显著降低(P=0.05),在最高浓度时发芽率为
63%;小麦和萝卜在低浓度下发芽率受到的影响较
小,0.05g/mL时与对照间差异可达显著或极显著
水平,0.1g/mL时发芽率最低,分别为41.41%和
48.89%。
2.1.2 幼苗生长情况 从表1看出,齿果酸模叶
片水浸液对4种作物根和幼苗生长的影响不同,根
和幼苗生长受到的抑制作用随着浸提液浓度的增加
逐渐增强,敏感性强弱次序为高粱>萝卜>小麦>
小白菜。齿果酸模叶片水浸液对高粱生长的影响最
大,0.125 g/mL 时 根 长 已 显 著 低 于 对 照
(P=0.05),苗高与对照差异达到极显著水平
(P=0.01);小麦和萝卜的根在0.025g/mL时受到
显著或极显著的抑制作用,幼苗在0.125g/mL时
受到极显著抑制(P=0.01);小白菜根和幼苗在
0.05g/mL时才受到极显著抑制(P=0.01);萝卜和
小白菜的根在最低浓度时受到轻微的促进作用,但
差异不显著。0.1g/mL时齿果酸模叶片水浸液对
4种作物的综合效应在80%~90%。总体上,低浓
表1 齿果酸模叶片水浸提液处理4种作物幼苗的根长和苗高
  Table 1 Root length and seedling height of the four crops treated with aqueous extract from the leaves of R.dentatua
受体植物
Plant
质量浓度/(g/mL)
Concentration
根长/cm
Root length
RI 苗高/cm
Seedling height
RI 综合效应
Synthesis effect
小麦 CK  4.63±0.09aA - 3.00±0.06aA - -
 Triticum aestivum  0.0125  4.29±0.18aAB -0.07  1.84±0.03bB -0.39 -0.23
0.025  3.39±0.47bB -0.27  1.65±0.16bB -0.45 -0.36
0.05  2.07±0.20cC -0.55  1.23±0.06cC -0.59 -0.57
0.1  0.79±0.01dD -0.83  0.56±0.03dD -0.81 -0.82
高粱 CK  4.63±0.41aA - 3.73±0.32aA - -
 Sorghum vulgare  0.0125  3.73±0.08bAB -0.19  1.65±0.04bB -0.56 -0.37
0.025  3.54±0.18bB -0.24  1.63±0.02bB -0.56 -0.4
0.05  1.30±0.03cC -0.72  0.77±0.04cC -0.79 -0.76
0.1  0.34±0.05dD -0.93  0.49±0.03cC -0.87 -0.9
萝卜 CK  6.03±0.52aA - 4.00±0.17aA - -
 Raphanus sativus  0.0125  6.16±0.66aA  0.02  2.74±0.10bB -0.32 -0.15
0.025  4.16±0.36bA -0.24  2.93±0.08bB -0.27 -0.25
0.05  1.23±0.11cB -0.8  1.51±0.14cC -0.62 -0.71
0.1  0.33±0.02cB -0.95  0.89±0.07dD -0.78 -0.86
小白菜 CK  2.17±0.03abA - 1.67±0.09aA - -
 B.chinensis  0.0125  2.51±0.18aA  0.16  1.59±0.05aA -0.05  0.05
0.025  1.87±0.32bA -0.14  1.44±0.10aA -0.14 -0.14
0.05  0.46±0.03cB -0.79  1.13±0.06bB -0.33 -0.56
0.1  0.12±0.02cB -0.94  0.62±0.01cC -0.63 -0.79
  注:表中同列小写字母分别达5%的显著差异水平,大写字母表示1%极显著差异水乎(下同)。
  Note:Different lowercase and capital letters in the same column indicated 5%and 1%significant levels respectively.The same below.
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                                        贵 州 农 业 科 学
                                   Guizhou Agricultural Sciences
020
40
60
80
100
120
小麦 高粱 萝卜 小白菜
CK%%%%%%%%%%%%%%%%%%%0.0125%%%%%%%%%0.025%%%%%%%%%%%%%%0.05%%%%%%%%%%%%%%%%0.1



/%
Ge
rm
in
at
io
n%
ra
te
%
Concentration
质量浓度 /(g/mL)
 图2 齿果酸模根水浸液处理作物种子的萌发率
 Fig.2 Germination rates of crops seeds treated with
aqueous extract from the root of R.dentatua
度时幼苗对齿果酸模叶片水浸液的敏感性高于根,
高浓度时根则更敏感。
2.2 根水浸提液对种子萌发和幼苗生长的影响
2.2.1 种子萌发情况 由图2知,齿果酸模根水
浸液同样能在一定程度上降低4种作物的发芽率,
且存在浓度效应,但对不同受体的作用效果存在较
大差别。小麦和小白菜发芽率在0.05g/mL浓度
时较对照显著或极显著降低(P=0.01),分别下降
27%和 18%;高 粱 和 萝 卜 发 芽 率 在 最 高 浓 度
0.1g/mL时下降程度达到极显著水平(P=0.01),
分别降低28%和17%,其他浓度下效果不显著
(P=0.05)。
2.2.2 幼苗生长情况 由表2可知,齿果酸模根
水浸液对4种作物根和幼苗生长的影响较大,
0.0125g/mL浓度时所有受体的根和幼苗被极显著
地抑制(P=0.01)(小白菜和萝卜苗高除外),抑制
率在10%~65%。随着浓度的升高抑制作用更加
显著。0.01g/mL 时对4种作物的综合效应在
60%~95%,敏感性强弱次序为小麦 > 高粱 >
萝卜>小白菜。另外,齿果酸模根水浸液对小麦幼
苗的抑制作用明显强于根(最低浓度时除外),对其
他3种作物根的影响强于幼苗。
表2 齿果酸模根水浸提液处理4种作物幼苗的根长和苗高
  Table 2 Root length and seedling height of the four crops affected by aqueous extract from the root of R.dentatua
受体植物
Plant
质量浓度/(g/mL)
Concentration
根长/cm
Root length
RI 苗高/cm
Seedling height
RI 综合效应
Synthesis effect
小麦 CK  4.63±0.38aA  3.00±0.06aA
 Triticum aestivum  0.0125  2.47±0.18bB -0.47  1.75±0.19bB -0.42 -0.44
0.025  2.70±0.14bB -0.42  1.47±0.03bB -0.51 -0.46
0.05  1.29±0.16cC -0.72  0.59±0.08cC -0.80 -0.76
0.1  0.36±0.04dD -0.92  0.13±0.05dD -0.96 -0.94
高粱 CK  4.63±0.41aA  3.73±0.32aA
 Sorghum vulgare  0.0125  3.02±0.20bB -0.35  2.12±0.04bB -0.43 -0.39
0.025  2.68±0.19bBC -0.42  2.15±0.17bB -0.42 -0.42
0.05  1.88±0.09cC -0.59  1.74±0.10bB -0.53 -0.56
0.1  0.24±0.02dD -0.95  0.43±0.22cC -0.89 -0.92
萝卜 CK  6.03±0.52aA  4.00±0.17aA
 Raphanus sativus  0.0125  4.12±0.31bB -0.32  3.51±0.07bA -0.12 -0.22
0.025  4.34±0.24bB -0.28  3.45±0.19bA -0.14 -0.21
0.05  2.70±0.08cC -0.55  2.74±0.11cB -0.31 -0.43
0.1  1.03±0.15dD -0.83  1.56±0.19dC -0.61 -0.72
小白菜 CK  2.17±0.33aA  1.67±0.09aA
 B.chinensis  0.0125  0.81±0.48cC -0.63  1.71±0.12aA  0.02  0.02
0.025  1.13±0.10bB -0.48  1.94±0.10aA  0.16  0.16
0.05  0.49±0.02dD -0.77  1.04±0.09bB -0.38 -0.38
0.1  0.21±0.01eE -0.9  0.67±0.13cB -0.6 -0.6
2.3 叶片和根水浸提液化感作用比较
从表3看出,叶片和根水浸液的作用效果不完
全一样,叶片水浸液对受体苗高的影响最大,其次是
根长;根水浸液对受体根长的抑制作用最强,其次是
苗高;根和叶片对种子发芽率的影响都最小。齿果
酸模叶片对受体发芽率和苗高的影响较根大,对受
体根长的影响较小。综合来看,叶片的化感作用稍
强于根,对受体根长的影响最大。
表3 齿果酸模叶片和根水浸液的综合效应
  Table 3 Synthesis effect of aqueous extract from
the root and leaves of R.dentatua
项目
Item
发芽率
Germination
rate
根长
Root length
苗高
Seedling
height
平均
Average
叶片水浸液 Leaf -0.27 -0.47 -0.51 -0.42
根水浸液 Root -0.17 -0.60 -0.43 -0.40
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 朱 强 等 齿果酸模水浸液对4种作物的化感作用
 ZHU Qiang et al Alelopathic Effect of Rumex dentatua Aqueous Extract on Four Crops
3 结论与讨论
1)齿果酸模叶片和根水浸液具有较强化感作
用,对小麦、高粱、萝卜和小白菜发芽、胚根生长、幼
苗生长均表现较高的抑制作用。叶片的化感作用稍
强于根,对受体胚根生长影响最大。齿果酸模叶片
水浸液浓度在0.025g/mL时,可显著或极显著地
抑制4种作物胚根和幼苗生长,对高粱影响最大,综
合抑制率为40%;根水浸液在0.0125g/mL浓度时
极显著地抑制4种作物胚根生长(P=0.01),对小
白菜影响最大,抑制率为63%;叶片和根水浸液在
0.1g/mL浓度时对4种作物发芽率的抑制作用达
到显著或极显著水平,叶片和根对受体的总平均抑
制率分别为27%和17%。齿果酸模叶片水浸液在
低浓度下对4种作物幼苗生长的抑制作用大于胚
根,而在高浓度下对胚根的影响大于幼苗,这种现象
比较少见,一般胚根比幼苗对化感作用更敏感;齿果
酸模根水浸液对胚根的作用强于幼苗。这与水浸液
液成分、活性及活性成分含量有关。
2)齿果酸模水浸液对4种作物具有较强化感
活性,可通过化感作用来抑制大田作物生长,从而获
得生长优势。所以应及时除掉该草降低化感危害。
另外,可以推知齿果酸模对其他杂草也会有一定的
化感作用,这提示其在天然除草剂开发方面具有较
大的潜力。利用化感物质开发天然除草剂已是化感
作用研究走上应用的一个重要方向。目前,鉴定的
化感物质主要有水溶性有机酸、直链醇、脂肪族醛与
酮、简单不饱和内酯、长链脂肪酸和多炔、蒽醌和复
合醌、简单酚、苯甲酸类、肉桂酸类、香豆素类、类黄
酮、单宁、类萜和甾类化合物、氨基酸与多肽、生物碱
和氰醇、硫化物和芥子油苷、嘌呤和核苷等,其中研
究最多的是酚类和核苷[18-20]。具有开发植物源除草
剂潜力的有醌酚类、生物碱类、苯嗪酮类、肉桂酸类、
香豆素类、噻吩类、腈类、类黄酮类、噻嗯聚乙炔类及
萜烯类等10余种,其中有些已被开发成天然除草
剂[21-22]。天然除草剂的研发应用已成为除草剂发展
的必然趋势。齿果酸模对杂草的化感作用及其活性
成分的分析鉴定有待进一步研究。
[参 考 文 献]
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(责任编辑:聂克艳)
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                                        贵 州 农 业 科 学
                                   Guizhou Agricultural Sciences