全 文 ：肿柄菊对绿豆和水稻种子的化感作用
杨海艳 1 ,罗中泽2 ,李桂花 1 ,徐成东 1＊
(1.楚雄师范学院化学与生命科学系 ,云南楚雄 675000;2.楚雄州农业科学研究所 ,云南楚雄 675000)
摘要 [目的 ]研究不同浓度的肿柄菊叶、茎和花序水浸提液对绿豆和水稻种子萌发的化感作用。 [方法]分别用蒸馏水对肿柄菊叶、茎
和花序进行活性物质浸提 ,并稀释为 3.0%、1.0%和 0.5% 3个浓度 ,采用培养皿滤纸法进行种子萌发和幼苗生长试验 ,研究不同浓度不
同部位肿柄菊对绿豆和水稻种子萌发的化感作用。 [结果]肿柄菊叶、茎、花序水浸提液均对绿豆和水稻种子萌发和幼苗生长产生一定
的抑制作用 ,并且随着肿柄菊不同部位的水浸提液浓度的增加 ,其化感效应不断增强;肿柄菊不同部位水浸提液在相同浓度下对绿豆和
水稻种子的化感效应强度顺序大体呈现为:叶>花序>茎。 [结论]肿柄菊植株不同部位及浓度的水浸提液均对绿豆和水稻种子产生化
感效应 ,这也可能是肿柄菊入侵的重要机制。
关键词 肿柄菊;水稻;绿豆;化感作用
中图分类号 S184 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2011)13-07576-03
ResearchontheAllelopathyofTithoniadiversifoliaonthePhaseolusradiateandOryzasativaSeed
YANGHai-yanetal (DepartmentofChemistryandLifeScience, ChuxiongNormalUniversity, Chuxiong, Yunnan675000)
Abstract [ Objective] ThealelopathyofthedifferentconcentrationsoftheextractsfromTithoniadiversifolialeaf, stemandinflorescenceon
thegerminationofPhaseolusradiateandOryzasativawasstudied.[ Method] TheactivematerialintheTithoniadiversifolialeaf, stemandca-
pitulawereextractedwithdistiledwater, thenweredilutedtotheconcentrationof3.0%, 1.0%and0.5%andfinalytheexperimentinthe
seedgerminationrateandseedlinggrowthofPhaseolusradiateandOryzasativaunderthetreatmentofthoseconcentrationswasconductedin
ordertoresearchthealelopathyofthediferenttreatmentstothem.[ Result] Theresultsshowedthattheaqueousextractsfromleaf, stemand
inflorescenceofTithoniadiversifoliahadconsiderableinhibitoryefectonseedgerminationrateandseedlinggrowthofPhaseolusradiateand
Oryzasativaandthealelopathywasgradualywasintensifiedwiththeconcentration-increasingofthoseactivematerials.Theorderofthealel-
opathyintensityoftheactivematerialfromdiferentpartsatsameconcentrationwasleaf>capitula>stem.[ Conclusion] Theextractsfrom
leaf, stemandcapitulaofTithoniadiversifoliahadtheconsiderablealelopathytotheseedgerminationrateandseedlinggrowthofPhaseolus
radiateandOryzasativa, whichwasimportantmechanismthatthetwocropscouldbedamagedbyTithoniadiversifolia.
Keywords Tithoniadiversifolia;Oryzasativa;Phaseolusradiate;Alelopathy
基金项目 国家自然科学基金项目(30760046)。
作者简介 杨海艳(1979-),女 ,云南楚雄人 ,实验师 ,硕士 , 从事植物
病理及植物生理研究。 ＊通讯作者 ,教授 ,博士, 从事植物
学研究 , E-mail:chtown@cxtc.edu.cn。
收稿日期 2011-01-17
肿柄菊(Tithoniadiversifolia)别名太阳花 、金光菊 、臭菊 、
树菊等 ,属菊科肿柄菊属 ,一年生草本植物 ,根系发达 ,繁殖
力强 ,能在各类土壤中生长 [ 1] 。肿柄菊原产墨西哥及中美洲
地区 ,曾作为观赏植物 、绿肥和防止土壤侵蚀植物被广泛引
种到亚洲 、非洲 、美洲 、澳洲等许多地区 [ 2] 。由于肿柄菊种子
具有很强的繁殖潜力 ,种子传播到某一地段后 ,经过一段时
间的营养生长定居 ,肿柄菊可以靠植株基部萌生的不定根和
不定芽形成克隆植株 ,克隆植株迅速生长后形成单优群落 ,
又因为其本身的郁闭度比较大 ,下层植物很难迅速生长 [ 3] 。
近年来 ,肿柄菊在云南的 9个地州 53个县生长 ,主要生长在
公路 、田边 、乡间 、林缘 、空地形成密集型单优群体 ,给农业生
产带来了严重危害 [ 4] ,是一种具有较大潜在危害性的外来
植物。
面对肿柄菊对生态环境和农业生产日益严重的危害 ,人
们不断寻找控制其种群增长和提高利用的新途径 ,通过资源
的经济利用控制其种群的增长是最为经济的方法。目前 ,肿
柄菊的利用研究工作已经有很多报道 ,主要集中在药物的利
用与研究 、杀虫剂和除草剂的研究 、肥料和饲料的利用与研
究等方面 [ 4] 。但对肿柄菊的化感作用 [ 5]研究还未见报道 ,研
究其对主要作物的化感作用对农业生产具有重要意义 。笔
者选取楚雄常见大小春作物水稻 (Oryzasativa)和绿豆
(Phaseolusradiate)作为受体植物 ,研究肿柄菊对这 2种种子
萌发和幼苗生长的影响 ,以进一步探讨其成功入侵的机理 ,
为其防治和有效利用提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 供体 。肿柄菊采自云南省玉溪新平县水塘乡 ,海拔
550m。
1.1.2 受体作物种子。绿豆 、水稻(楚恢 7号)种子由楚雄
州农业科学研究所提供。
1.2 试验方法
1.2.1 受体作物种子的表面消毒。把 0.2%高锰酸钾溶液
分别倒入装有绿豆和水稻种子的烧杯中 ,至高锰酸钾溶液浸
过种子 ,消毒 10 min,然后用蒸馏水冲洗至少 5次。
1.2.2 肿柄菊浸提液的制备及溶液的配制方法。将肿柄菊
各部位(叶 、茎 、花序)分离 、风干 、粉碎 ,分别用蒸馏水进行活
性物质浸提 24h,按每 100ml蒸馏水 10g干物质的比例浸泡
24 h,双层纱布过滤 2次后即得 10%的肿柄菊叶 、茎 、花提取
母液。在试验中分别用蒸馏水将原液稀释为 3.0%、1.0%和
0.5%3个浓度 ,置于室内进行试验。
1.2.3 试验设计。采用培养皿滤纸法 [ 6]进行种子萌发和幼
苗生长试验。选取籽粒饱满 、大小均一的受体植物种子置于
铺有 2层滤纸的培养皿中 ,根据种子大小每皿放置 20粒 ,分
别加入一定量(以淹没种子的 1/3为准)各浓度肿柄菊各部
位提取液(浓度分别为 3.0%、1.0%、0.5%,以蒸馏水为对
照),在室内自然条件下进行培养 ,每处理 3个重复。每天更
换等体积相应的各种浓度浸提液 ,直到种子不再萌发时 ,记
录种子萌发数 、胚根和胚轴长 ,并进行观察 。
1.2.4 测定指标及方法 。萌发率:萌发试验结束后发芽种
责任编辑 郑丹丹 责任校对 况玲玲安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2011, 39(13):7576-7578
子数占全部种子总数的百分比。胚根 、胚轴长度:种子萌发
试验结束后在培养皿内随机选取 5个幼苗进行胚根和胚轴
长度的测定 ,取平均值。RI为化感效应 , RI=1 -C/T(T≥
C), RI=T/C-1(T
化感作用强度的大小 [ 7] 。
1.2.5 数据统计。试验数据采用 SPSS17.0进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 肿柄菊不同部位及浓度水浸提液对 2种种子萌发和幼
苗生长的影响
2.1.1 绿豆种子。由表 1可知 ,用浓度为 3.0%的叶水浸提
液处理绿豆种子时 ,种子萌发率为 0,表现出极显著的抑制作
用(P<0.01),说明 3.0%浓度的叶水浸提液已经是绿豆种
子萌发的致死浓度;浓度为 1.0%时 ,叶水浸提液处理的绿豆
种子的萌发率 、胚根和胚轴长与对照相比明显降低 ,均表现
出极显著的抑制作用(P<0.01),表现为幼苗在形态上发生
卷曲 ,胚根 、胚轴长明显缩短;浓度为 0.5%时 ,叶水浸提液处
理的绿豆种子萌发率与对照相比略降低 ,其抑制作用不明显
(P>0.05),胚根 、胚轴长与对照相比明显降低 ,表现出极显
著的抑制作用(P<0.01)。结果表明 ,肿柄菊叶水浸提液对
绿豆种子萌发和幼苗生长的抑制作用均表现为随着浓度升
高而增强。
表 1 肿柄菊不同部位及浓度水浸提液对绿豆种子萌发和幼苗生长的
影响
Table1 Influenceofdifferentpartsandconcentrationsofsolutionsof
TithoniadiversifoliaonthegerminationofPhaseolusradiate
seedsandseedlinggrowth
浓度∥%
Concentration
部位
Part
萌发率∥%
Germination
rate
胚根长∥cm
Lengthof
radicles
胚轴长∥cm
Lengthof
hypocotyl
3.0 叶 0＊＊ 0＊＊ 0＊＊
茎 81.67＊ 1.12＊＊ 1.72＊＊
花序 80.00＊＊ 1.37＊＊ 1.53＊＊
1.0 叶 48.33＊＊ 0.15＊＊ 0.67＊＊
茎 85.00＊ 7.11＊＊ 3.80＊
花序 83.33＊ 5.40＊ 3.40＊＊
0.5 叶 90.00 0.90＊＊ 1.54＊＊
茎 93.33 7.91＊＊ 4.07
花序 93.33 5.50＊ 3.73＊＊
0(CK) 95.00 4.47 4.60
注:＊、＊＊分别表示处理与对照相比差异达 0.05、0.01显著水平。
Note:＊and＊＊ represented0.05and0.01 significancelevelofdifer-
encesbetweentreatmentandcomparison.
在浓度为 3.0%的茎水浸提液处理下 ,绿豆种子的萌发
率 、胚根和胚轴长与对照相比明显降低 ,对萌发率有显著的
抑制作用(P<0.05),对胚根和胚轴长均表现出极显著的抑
制作用(P<0.01);在浓度为 1.0%的茎水浸提液处理下 ,绿
豆种子的萌发率和胚轴长与对照相比明显下降 ,表现出显著
的抑制作用(P<0.05),胚根长与对照相比明显变长 ,表现出
极显著的促进作用(P<0.01);在浓度为 0.5%的茎水浸提
液处理下 ,绿豆种子萌发率和胚轴长与对照相比稍有下降 ,
抑制作用不显著(P>0.05),胚根长与对照相比明显变长 ,表
现出极显著的促进作用(P<0.01)。
肿柄菊花序水浸提液对绿豆种子萌发和幼苗生长作用
的规律与茎水浸提液大体相同 ,都表现为在高浓度下极显著
抑制绿豆种子萌发和幼苗生长 ,但不会致死 ,而随着浓度降
低抑制作用降低 ,对胚根生长甚至转换为促进作用的规律 。
2.1.2 水稻种子。由表 2可知 ,用浓度为 3.0%的叶水浸提
液处理水稻种子时 ,与绿豆种子相比抑制作用稍减弱 ,不会
对水稻种子致死 ,但与对照相比水稻种子的萌发率 、胚根和
胚轴长明显降低 ,均表现出极显著的抑制作用(P<0.01);浓
度为 1.0%的叶水浸提液对水稻种子的萌发率 、胚根和胚轴
长也表现出明显的抑制作用(P<0.01);浓度为 0.5%时 ,其
叶水浸提液只对水稻种子的胚根 、胚轴长有显著的抑制作用
(P<0.05),对水稻种子的萌发率抑制作用不显著。
表 2 肿柄菊不同部位及浓度水浸提液对水稻种子萌发和幼苗生长的
影响
Table2 Influenceofdiferentpartsandconcentrationsofsolutionsof
TithoniadiversifoliaonthegerminationofOryzasativaseeds
andseedlinggrowth
浓度∥%
Concentration
部位
Part
发芽率∥%
Germination
rate
胚根长∥cm
Lengthof
radicle
胚轴长∥cm
Lengthof
Hypocotyl
3.0 叶 40.00＊＊ 0.19＊＊ 0.33＊＊
茎 93.33 0.73＊＊ 0.65＊＊
花序 92.67 0.82＊＊ 0.78＊＊
1.0 叶 85.00＊＊ 0.25＊＊ 0.51＊＊
茎 93.33 1.53 0.91＊
花序 93.33 1.26 0.80＊＊
0.5 叶 93.33 0.85＊ 0.91＊
茎 95.00 1.73 1.20
花序 98.33 1.30 0.97
0(CK) 98.33 1.89 1.30
注:＊、＊＊分别表示处理与对照相比差异达 0.05、0.01显著水平。
Note:＊and＊＊represented0.05and0.01significancelevelofdifer-
encesbetweentreatmentandcomparison.
浓度为 3.0%的茎水浸提液对水稻种子的萌发率抑制作
用不显著 ,但仍对胚根和胚轴长表现出极显著的抑制作用(P
<0.01);浓度为 1.0%和 0.5%的茎水浸提液对水稻种子的
萌发率和胚根长的抑制作用均不显著 ,对胚轴长的抑制作
用 , 1.0%浓度处理抑制作用显著 , 0.5%浓度处理抑制作用
不显著 。
在浓度为 3.0%的花序水浸提液处理下 ,水稻种子的胚
根和胚轴长与对照相比明显缩短 ,表现出极显著的抑制作用
(P<0.01),而水稻种子的萌发率与对照相比略降低 ,抑制作
用不显著;浓度为 1.0%和 0.5%时 ,水稻种子的萌发率 、胚根
和胚轴长与对照相比均略降低 ,除 1.0%浓度处理对胚轴长
表现为极显著的抑制作用外(P<0.01),均表现出不显著的
抑制作用。
2.2 肿柄菊不同部位及浓度水浸提液对 2种种子萌发和幼
苗生长的化感作用强度比较
2.2.1 绿豆种子。由表 3可知 ,当肿柄菊植株不同部位水
浸提液的浓度为 3.0%时 ,对绿豆种子萌发率和胚轴长的抑
制作用顺序为:叶 >花序 >茎 ,对胚根长的抑制作用顺序为:
叶 >茎 >花序;浓度为 1.0%时 ,其各部位水浸提液对绿豆种
子萌发率和胚轴长的抑制作用顺序为:叶 >花序 >茎 ,叶水
757739卷 13期 杨海艳等 肿柄菊对绿豆和水稻种子的化感作用
浸提液对胚根长仍有抑制作用 ,但茎和花序水浸提液对胚根
有促进作用 ,其作用的顺序为茎 >花序;在浓度为 0.5%时 ,
其各部位水浸提液对绿豆种子萌发率和胚轴长的抑制作用
顺序为:叶最大 ,花序 、茎次之 ,叶水浸提液对胚根长仍有抑
制作用 ,但茎和花序水浸提液对胚根有促进作用 ,其作用的
顺序为茎 >花序。结果表明 ,随着肿柄菊不同部位水浸提液
浓度的逐渐升高 ,抑制作用增强;肿柄菊不同部位水浸提液
在同浓度下 ,对绿豆种子萌发和幼苗生长的化感作用强度呈
现的规律大体为:叶 >花序 >茎 。
表 3 肿柄菊不同部位及浓度水浸提液对绿豆种子萌发和幼苗生长的
化感作用强度
Table3 Thealelopathyefectsintensityofdifferentpartsandconcen-
trationsolutionsofTithoniadiversifoliaonthegerminationof
Phaseolusradiateandgrowthofseedlings
浓度∥%
Concentration
部位
Part
萌发率
Germination
rate
胚根长
Lengthof
radicles
胚轴长
Lengthof
hypocotyl
3.0 叶 -1.00＊＊ -1.00＊＊ -1.00＊＊
茎 -0.14＊ -0.67＊＊ -0.63
花序 -0.16＊＊ -0.51＊＊ -0.67＊
1.0 叶 -0.48＊＊ -0.97＊＊ -0.86＊＊
茎 -0.11 0.36＊＊ -0.17
花序 -0.12＊ 0.14 -0.26＊
0.5 叶 -0.05 -0.81＊＊ -0.67＊＊
茎 -0.02 0.43＊＊ -0.11
花序 -0.02 0.17 -0.19＊
注:＊、＊＊分别表示处理与对照相比差异达 0.05、0.01显著水平。
Note:＊and＊＊ represented0.05and0.01 significancelevelofdifer-
encesbetweentreatmentandcomparison.
2.2.2 水稻种子。由表 4可知 ,当肿柄菊植株不同部位水
浸提液的浓度为 3.0%时 ,对水稻种子萌发率的抑制作用顺
序为:叶 >花序 >茎 ,对胚根和胚轴长的抑制作用顺序为:叶
>茎 >花序;浓度为 1.0%、0.5%时 ,其各部位水浸液对水稻
种子萌发率的抑制作用顺序大体为:叶最大 ,茎和花序次之 ,
对胚根和胚轴长的抑制作用顺序都为:叶 >花序 >茎。结果表
明 ,随着肿柄菊不同部位水浸液浓度的升高 ,其抑制作用增强 ,
且肿柄菊不同部位水浸提液在同一浓度下 ,对水稻种子萌发和
幼苗生长的抑制作用顺序大体呈现为:叶 >花序 >茎。
3 结论与讨论
肿柄菊植株不同部位及浓度的水浸提液对绿豆和水稻
种子的化感效应都表现为 ,随着水浸液的浓度升高 ,化感效
应也不断增强 ,与外来入侵植物的研究结果类似 [ 8-12];肿柄
菊不同部位水浸提液在相同浓度下对绿豆和水稻种子萌发
和生长的化感作用大体呈现的规律为:叶 >花序 >茎 ,可能
是因为叶片是肿柄菊释放化感物质的主要部位;当叶的水浸
液浓度为 3.0%时 ,导致绿豆种子不能萌发 ,水稻种子萌发率
明显降低 ,而种子萌发是植物生活史中的重要阶段 ,这使得
肿柄菊自身能够在种间竞争中占据优势地位 ,说明化感作用
可能是肿柄菊入侵的重要机制。
表 4 肿柄菊不同部位及浓度水浸提液对水稻种子萌发和幼苗生长的
化感作用强度
Table4 Thealelopathyeffectsintensityofdifferentpartsandconcen-
trationsolutionsofTithoniadiversifoliaonthegerminationof
Oryzasativaandgrowthofseedlings
浓度∥%
Concentration
部位
Part
萌发率
Germination
rate
胚根长
Lengthof
radicles
胚轴长
Lengthof
hypocotyl
3.0 叶 -0.59＊＊ -0.90＊＊ -1.00＊
茎 -0.05 -0.61＊＊ -0.50＊＊
花序 -0.08＊＊ -0.60＊＊ -0.40＊＊
1.0 叶 -0.14＊＊ -0.87＊＊ -0.61＊＊
茎 -0.05 -0.18 -0.30＊
花序 -0.05 -0.33＊ -0.38＊＊
0.5 叶 -0.05 -0.55＊＊ -0.29＊
茎 -0.03 -0.10 -0.09
花序 -0.01 -0.31 -0.26
注:＊、＊＊分别表示处理与对照相比差异达 0.05、0.01显著水平。
Note:＊and＊＊represented0.05and0.01significancelevelofdifer-
encesbetweentreatmentandcomparison.
通过室内试验对肿柄菊不同部位水浸液的化感作用进
行了初步研究并得出一些结论 ,但在自然状态下化感作用会
受到诸如土壤性质 、气候条件 、资源供应量 、生境干扰度和植
物生长发育状况等的影响 ,相当复杂 ,上述因素及它们之间
的交互关系以及肿柄菊的入侵机理有待进一步研究 。试验
发现肿柄菊的叶 、茎 、花序的水提物都会对绿豆和水稻种子
萌发产生一定的抑制作用 ,所以在农业生产过程中 ,要采取
必要的防治措施去除肿柄菊的危害 ,以保证农业增产稳产 。
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7578 安徽农业科学 2011年