全 文 ：收稿日期:2008-02-15
基金项目:河南省科技攻关计划项目(0624420016)
作者简介:刘明久(1966-),男 ,河南新乡人 , 副教授 ,本科 , 主要从事种子学的教学与科研工作。
入侵植物香丝草化感作用的生物测定
刘明久 ,许桂芳 ,姜 辉
(河南科技学院 ,河南 新乡 453003)
摘要:用入侵植物香丝草[ Conyz a bonariensis (L.)C rong] 地上部分的水浸提液对几种作物种子
进行发芽试验 ,通过发芽率 、根长以及苗高来研究香丝草的化感作用 。结果表明 ,香丝草的化感作
用是存在的 ,其水浸提液在高浓度下对供试作物种子活力 、根长和苗高均有明显的抑制作用 ,而在
低浓度下则对小麦苗高 、绿豆和萝卜的根长具有促进生长的作用;香丝草水浸提液含有酚类物质。
关键词:香丝草;化感作用;生物测定;总酚
中图分类号:S545 文献标识码:A 文章编号:1004-3268(2008)06-0071-03
Bioassay of A llelopathy in Invasive Plant Conyza bonariensis
LIU Ming-jiu ,XU Gui-fang , JIANG Hui
(Henan Institute of Science and Techno log y , Xinxiang 453003 , China)
Abstract:The aqueous solution f rom the above-g round part of Conyza bonariensis (L.)C rong
w as used to t reat the seeds of four crops , then the seed germinat ion rate , roo t leng th , seedling
height and simple vigour index we re determined.The results show ed tha t the allelopathic ef fects
of C.bonariensis existed.Higher concentration o f aqueous so lution had significant inhibi ting effect
on the seed vigour , ro ot leng th and seedling height , whi le low concentration of aqueous so lution
could stimulate the infancy development of Trit icum aestivum L., Phaseolus munge L ., and Ra-
phanus sat ivus L.The aqueous so lut ion of C.bonariensis contains pheno l chemicals.
Key words:Conyza bonariensis(L.)Crong;Allelopathy;Bioassay ;Total phenol
植物化感作用是生态系统中种间相互作用的重
要途径 ,在植物群落的组成和分布 、外来种的生态入
侵等方面起着重要作用 。在合理安排作物布局 、作
物的间套轮作 、杂草防除 、新型生物源除草剂的研究
开发及植物种群群落演替的研究等方面显示出潜在
的应用价值[ 1] 。植物化感物质是植物体分泌到环境
中的代谢物或次生物 ,它们分布于植物的根 、茎 、叶 、
花 、果实或种子中[ 2] 。
香丝草[ Conyza bonariensis (L.)C rong] 为菊
科植物 ,别名野塘蒿 、野地黄菊。常生于荒地 、田边
及路旁 ,为常见杂草[ 3] 。全草可药用 ,味微苦 ,性微
凉。原产南美的香丝草最早于 1857年在香港采到
标本 ,不久便扩散到广东和上海 , 1887年在重庆采
到标本。到目前为止 ,香丝草作为外来入侵物种 ,已
经扩散到江苏 、江西 、河南 、福建 、台湾 、湖北 、湖南 、
广西 、四川 、贵州 、云南及西藏[ 4 , 5] 。有关香丝草的
化感作用研究尚未见报道 ,笔者进行了香丝草浸提
液对不同作物发芽率 ,活力指数等影响的研究 ,旨在
了解香丝草的化感作用 ,检测化感作用的有效成分 ,
为研制和开发植物性天然除草剂及减少农业生态系
统对化学农药的依赖提供一定的理论依据 。
1 材料和方法
1.1 材料
供体材料为香丝草的嫩茎叶(含水量为
63.79%),并以萝卜(Raphanus sativus L.)、绿豆
(Phaseolus munge L.)、油菜(Brassica campestris
L.)和小麦(Tri t icum aest ivum L.)4种植物种子作
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河南农业科学
DOI :10.15933/j.cnki.1004-3268.2008.06.012
为受体。
1.2 方法
1.2.1 香丝草中化感物质的提取 取香丝草嫩茎
叶 40 g ,剪切成 1 cm 长的小段 ,用 100mL 蒸馏水浸
提 48 h 。浸提液经过纱布过滤 ,制成浓度为 0.40
g/mL的浸提液 ,作为母液。用蒸馏水将母液分别稀
释成 0.20 , 0.10和 0.05g/mL 的溶液 ,保存于 4℃
的冰箱中备用。
1.2.2 化感活性生物鉴定 采用培养皿滤纸法[ 6] 。
在铺有 2层滤纸的培养皿中 ,分别放入上述 4 种作
物的种子 ,每个培养皿 100粒 。分别向培养皿中加
入不同浓度的香丝草浸提液 ,保持滤纸湿润。以空
白(加蒸馏水)作为对照 ,每处理 3 次重复 ,室温下
培养 。
测定各作物的种子发芽率 、苗高 、根长及苗重等
指标并计算简易活力指数[ 7] 。其中 ,油菜培养 8 d ,
于第 8天测定;绿豆及小麦均培养 7 d ,于第 7 天测
定;萝卜培养 10d ,于第 10 天测定[ 8] 。参照下列公
式计算简易活力指数和敏感指数。
简易活力指数(VI)=S×GR
式中 GR为发芽率;S为苗的重量(g)。
敏感指数(RI)=1-C/T (当 T ≥C), RI=T/C
-1(当 T
表示抑制生长 , RI累和为同一浓度下发芽率 、苗高 、
根长 、简易活力指数 4项测定值的 RI之和 。
1.2.3 香丝草浸提液中总酚类化感物质的测定
取各个浓度的浸提液 10mL ,然后分别加入 2%
FeCl3 2.5mL ,根据溶液颜色判断是否含有酚类化
感物质[ 10] 。
1.3 数据分析
采用最小显著差数法对结果进行分析。
2 结果与分析
2.1 不同浓度香丝草浸提液对 4种植物种子萌发
及幼苗生长的影响
2.1.1 不同浓度香丝草浸提液对油菜种子萌发及
幼苗生长的影响 由表 1 可知 ,高浓度的香丝草浸
提液对油菜种子萌发及幼苗生长的抑制作用是很明
显的。当浸提液的浓度为 0.40 g/mL 时 ,油菜的各
项观测值与对照比 ,均达到极显著水平。当浸提液
的浓度为 0.20 g/mL 时 ,对根长的抑制达到极显著
水平 ,对简易活力指数和发芽率的影响达到显著水
平。当浓度为 0.05 和 0.10 g/mL 时 ,抑制作用不
明显。
表 1 不同浓度香丝草浸提液对油菜种子萌发及
幼苗生长的影响
浸提液浓度
(g/mL)
根长
(cm)
苗高
(cm)
发芽率
(%)
简易活
力指数 RI 累和
0(CK) 5.59 5.23 92 2.32
0.05 5.17 4.67 85 2.03 -0.40
0.10 4.22 5.15 84 1.74 -0.63
0.20 3.20＊＊ 4.75 74＊ 1.20＊ -1.18
0.40 0.88＊＊ 2.82＊＊ 18＊＊ 0.09＊＊ -3.06
注:＊和＊＊表示差异显著性分别达到 5%和 1%水平
2.1.2 不同浓度香丝草浸提液对萝卜种子萌发及
幼苗生长的影响 由表 2可以看出 ,浓度为 0.40
g/mL和 0.20g/mL 的香丝草浸提液对萝卜种子根
长及幼苗生长具有极显著的抑制作用。同时 ,浓度
为 0.40 g/mL 和 0.20g/mL 的提取液极显著降低
了种子的发芽率 ,但浓度为 0.05g/mL 时 ,种子的
根长 、发芽率及简易活力指数均略高于对照。
表 2 不同浓度香丝草浸提液对萝卜种子萌发及
幼苗生长的影响
浸提液浓度
(g/mL)
根长
(cm)
苗高
(cm)
发芽率
(%)
简易活
力指数 RI 累和
0(CK) 7.70 5.57 78 6.02
0.05 8.27 5.35 85 6.69 0.22
0.10 7.77 5.03 72 3.87 -0.53
0.20 2.80＊＊ 3.90＊＊ 48＊＊ 1.72＊＊ -2.09
0.40 0.13＊＊ 0.90＊＊ 7＊＊ 0.08＊＊ -3.72
2.1.3 不同浓度香丝草浸提液对绿豆种子萌发及
幼苗生长的影响 由表 3可知 ,浓度为 0.40 g/mL
和 0.20 g/mL 的香丝草浸提液对绿豆幼苗根长和
苗高的生长具有极显著的抑制作用。绿豆幼苗的根
发育不良 ,苗的伸长生长受到抑制。在实际观测中
发现 ,绿豆种子的发芽率很高 ,在供试香丝草浸提液
浓度范围内 ,其发芽率均在 90%以上 ,因此 ,浸提液
对绿豆种子的发芽率影响不大。
表 3 不同浓度香丝草浸提液对绿豆种子萌发及
幼苗生长的影响
浸提液浓度
(g/mL)
根长
(cm)
苗高
(cm)
发芽率
(%)
简易活
力指数 RI 累和
0(CK) 3.80 3.80 100 11.63
0.05 4.66 3.40 98 11.12 0.02
0.10 2.23＊＊ 2.32＊ 97 7.45＊ -1.19
0.20 1.91＊＊ 1.67＊＊ 93 7.26＊＊ -1.51
0.40 0.77＊＊ 2.35＊＊ 95 7.22＊＊ -1.61
2.1.4 不同浓度香丝草浸提液对小麦种子萌发及
幼苗生长的影响 从表 4 看出 , 浸提液浓度为
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2008年第 6期
0.40 g/mL和 0.20g/mL 时 ,除发芽率外 ,其他各项
指标极显著低于对照 。当浸提液浓度为 0.10g/mL
和 0.05 g/mL 时 ,对根长的抑制作用达到极显著水
平 ,对苗高有促进作用 ,发芽率和简易活力指数比对
照略有减少 ,但未达到显著水平。
表 4 不同浓度香丝草浸提液对小麦种子萌发及
幼苗生长的影响
浸提液浓度
(g/mL)
根长
(cm)
苗高
(cm)
发芽率
(%)
简易活
力指数 RI累和
0(CK) 10.13 9.60 100 11.26
0.05 7.60＊＊ 11.63 99 10.81 -0.13
0.10 6.87＊＊ 11.38 97 9.81 -0.35
0.20 3.00＊＊ 5.93＊＊ 95 6.78＊＊ -1.52
0.40 1.50＊＊ 1.25＊＊ 75＊ 2.37＊＊ -2.76
2.2 香丝草浸提液中化感物质的鉴定
在不同浓度香丝草浸提液中加入 2%FeCl3 ,当
浸提液浓度为 0.40g/mL 和 0.20g/mL 时 ,经过
1 ～ 3min ,溶液颜色均由褐色变为墨绿色;浸提液浓
度为 0.10 g/mL 和 0.05g/mL 时 ,经过 1 ～ 3min ,
溶液颜色均由褐色变为浅绿色。由此可知 ,香丝草
浸提液中含有酚类化感物质 ,且酚类物质含量随浸
提液浓度的升高而增大 ,此结果与朱旺生等[ 10] 试验
结果一致 。
3 结论与讨论
植物化感作用能通过对种子发芽率 、苗长 、根长
的抑制来表达 ,同一植物对不同受体的抑制能力存
在很大的差异[ 11] 。根据试验所得 RI 值 ,将香丝草
浸提液对 4种受体植物的化感作用进行比较 ,结果
表明:在浓度为 0.05 g/mL 时 ,香丝草对受体化感
作用(抑制作用)强弱顺序为:油菜大于小麦 ,而对绿
豆和萝卜则表现为促进作用;在浓度为 0.10g/mL
时 ,化感作用由强到弱顺序为:绿豆 ,油菜 ,萝卜 ,小
麦;在浓度为 0.20g/mL 时 ,化感作用由强到弱顺
序为:萝卜 ,小麦 ,绿豆 ,油菜;在浓度为 0.40g/mL
时 ,其化感作用由强到弱顺序为:萝卜 ,油菜 ,小麦 ,
绿豆 。香丝草浸提液浓度在 0.20 ～ 0.40g/mL 范
围内 ,对供试作物种子萌发及幼苗生长表现为抑制
作用 ,且随着浸提液浓度的增加 ,抑制作用加强。
化感物质通过影响其他植物的呼吸代谢 、细胞
分裂增殖 、代谢和酶活性 、根系生长和矿质营养的吸
收利用[ 12]来抑制其生长。酚类化合物是水溶性物
质 ,其酸度比醇稍高 ,易凝固蛋白质[ 13] ,对植物种子
生长不利 。Roshchina 等[ 14] 报道 ,一些多酚类化合
物会破坏植物细胞膜的功能 ,影响细胞分化 。他认
为 ,这与化感物质抑制受体植物 SOD和 CAT 酶活
性 ,启动膜质过氧化 ,从而破坏膜的结构有关。香丝
草对 4种供试植物的种子萌发及幼苗生长的抑制作
用 ,表明它与其他植物之间存在化感作用 ,但它所含
的酚类物质是否对其他杂草起抑制作用需进一步的
研究 ,然后通过分离 、鉴定及人工合成这些化合物 ,
为控制杂草提供新的除莠剂[ 15] 。在香丝草的浸提
液中是否含有其他化感物质 ,其他化感物质的种类
及含量尚需进一步研究 。
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河南农业科学