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Allelopathic effects of artemisinin on seed germination and seedling growth of vegetables

青蒿素对蔬菜种子发芽和幼苗生长的化感效应



全 文 :
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿猿卷 第 圆猿期摇 摇 圆园员猿年 员圆月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
基于树干液流技术的北京市刺槐冠层吸收臭氧特征研究 王摇 华袁欧阳志云袁任玉芬袁等 渊苑猿圆猿冤噎噎噎噎噎噎
三疣梭子蟹增养殖过程对野生种群的遗传影响要要要以海州湾为例 董志国袁李晓英袁张庆起袁等 渊苑猿猿圆冤噎噎噎
土壤盐分对三角叶滨藜抗旱性能的影响 谭永芹袁柏新富袁侯玉平袁等 渊苑猿源园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
南美斑潜蝇为害对黄瓜体内 源种防御酶活性的影响 孙兴华袁周晓榕袁庞保平袁等 渊苑猿源愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林凋落物养分输入量的早期影响 肖银龙袁涂利华袁胡庭兴袁等 渊苑猿缘缘冤噎噎噎噎
茎瘤芥不同生长期植株营养特性及其与产量的关系 赵摇 欢袁李会合袁吕慧峰袁等 渊苑猿远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
雷竹覆盖物分解速率及其硅含量的变化 黄张婷袁张摇 艳袁宋照亮袁等 渊苑猿苑猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
渍水对油菜苗期生长及生理特性的影响 张树杰袁廖摇 星袁胡小加袁等 渊苑猿愿圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
广西扶绥黑叶猴的主要食源植物及其粗蛋白含量 李友邦袁丁摇 平袁黄乘明袁等 渊苑猿怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
氮素营养水平对膜下滴灌玉米穗位叶光合及氮代谢酶活性的影响 谷摇 岩袁胡文河袁徐百军袁等 渊苑猿怨怨冤噎噎噎
孕云韵杂对斑马鱼胚胎及仔鱼的生态毒理效应 夏继刚袁牛翠娟袁孙麓垠 渊苑源园愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
浒苔干粉末提取物对东海原甲藻和中肋骨条藻的克生作用 韩秀荣袁高摇 嵩袁侯俊妮袁等 渊苑源员苑冤噎噎噎噎噎噎
基于柑橘木虱 悦韵玉基因的捕食性天敌捕食作用评估 孟摇 翔袁欧阳革成袁载蚤葬 再怎造怎袁等 渊苑源猿园冤噎噎噎噎噎噎
健康和虫害的红松挥发物对赤松梢斑螟及其寄生蜂寄主选择行为的影响
王摇 琪袁严善春袁严俊鑫袁等 渊苑源猿苑冤
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种群尧群落和生态系统
小麦蚕豆间作对蚕豆根际微生物群落功能多样性的影响及其与蚕豆枯萎病发生的关系
董摇 艳袁董摇 坤袁汤摇 利袁等 渊苑源源缘冤
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喀斯特峰丛洼地不同生态系统的土壤肥力变化特征 于摇 扬袁杜摇 虎袁宋同清袁等 渊苑源缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土高原人工苜蓿草地固碳效应评估 李文静袁王摇 振袁韩清芳袁等 渊苑源远苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
粉垄耕作对黄淮海北部土壤水分及其利用效率的影响 李轶冰袁逄焕成袁杨摇 雪袁等 渊苑源苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
三峡库区典型农林流域景观格局对径流和泥沙输出的影响 黄志霖袁田耀武袁肖文发袁等 渊苑源愿苑冤噎噎噎噎噎噎
基于 月孕 神经网络与 耘栽酝垣遥感数据的盐城滨海自然湿地覆被分类 肖锦成袁欧维新袁符海月 渊苑源怨远冤噎噎噎噎
寒温带针叶林土壤 悦匀源吸收对模拟大气氮沉降增加的初期响应 高文龙袁程淑兰袁方华军袁等 渊苑缘园缘冤噎噎噎噎
寒温针叶林土壤呼吸作用的时空特征 贾丙瑞袁周广胜袁蒋延玲袁等 渊苑缘员远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土高原小麦田土壤呼吸季节和年际变化 周小平袁王效科袁张红星袁等 渊苑缘圆缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同排放源周边大气环境中 晕匀猿浓度动态 刘杰云袁况福虹袁唐傲寒袁等 渊苑缘猿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
施加秸秆和蚯蚓活动对麦田 晕圆韵排放的影响 罗天相袁胡摇 锋袁 李辉信 渊苑缘源缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
基于水声学方法的天目湖鱼类资源捕捞与放流的生态监测 孙明波袁谷孝鸿袁曾庆飞袁等 渊苑缘缘猿冤噎噎噎噎噎噎
应用支持向量机评价太湖富营养化状态 张成成袁沈爱春袁张晓晴袁等 渊苑缘远猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
研究简报
亚热带 源种森林凋落物量及其动态特征 徐旺明袁 闫文德袁李洁冰袁等 渊苑缘苑园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
青蒿素对蔬菜种子发芽和幼苗生长的化感效应 白摇 祯袁黄摇 玥袁黄建国 渊苑缘苑远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
晕韵参与 粤酝真菌与烟草共生过程 王摇 玮袁赵方贵袁侯丽霞袁等 渊苑缘愿猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于核密度估计的动物生境适宜度制图方法 张桂铭袁朱阿兴袁杨胜天袁等 渊苑缘怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
施氮方式对转基因棉花 月贼蛋白含量及产量的影响 马宗斌袁刘桂珍袁严根土袁等 渊苑远园员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
学术信息与动态
未来地球要要要全球可持续性研究计划 刘源鑫袁赵文武 渊苑远员园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆怨圆鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿猿鄢圆园员猿鄄员圆
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 兴安落叶松林景观要要要中国的寒温带针叶林属于东西伯利亚森林向南的延伸部分袁它是大兴安岭北部一带的地带
性植被类型袁一般可分为落叶针叶林和常绿针叶林两类遥 兴安落叶松林景观地下部分为棕色森林土袁中上部为灰化
棕色针叶林土袁均呈酸性反应遥 随着全球气候持续变暖袁寒温针叶林生态系统潜在的巨大碳库将可能成为大气 悦韵圆
的重要来源袁研究表明袁温度是寒温针叶林生态系统土壤呼吸作用的主要调控因子袁对温度的敏感性随纬度升高而
增加袁根系和凋落物与土壤呼吸作用表现出相似的空间变异性遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 33 卷第 23 期
2013年 12月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.33,No.23
Dec.,2013
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家科技部“973冶支撑资助项目(2013CB127405); 中央高校基本科研业务费专项资金 XDJK资助项目(2010D002)
收稿日期:2012鄄08鄄22; 摇 摇 修订日期:2013鄄03鄄21
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: huang99@ swu.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201208221188
白祯, 黄玥, 黄建国.青蒿素对蔬菜种子发芽和幼苗生长的化感效应.生态学报,2013,33(23):7576鄄7582.
Bai Z, Huang Y, Huang J G.Allelopathic effects of artemisinin on seed germination and seedling growth of vegetables.Acta Ecologica Sinica,2013,33(23):
7576鄄7582.
青蒿素对蔬菜种子发芽和幼苗生长的化感效应
白摇 祯, 黄摇 玥, 黄建国*
(西南大学资源环境学院, 北碚摇 400716)
摘要:试验以菜豆、豇豆、大白菜和小白菜为对象,用不同浓度的青蒿素浸种,研究了黄花蒿产生的化感物质¾¾青蒿素对蔬菜
种子发芽及幼苗生长的影响。 结果表明,青蒿素对蔬菜种子发芽和幼苗生长的化感作用表现出浓度效应和品种差异,即浓度越
高,抑制作用愈强,尤以豇豆种子发芽率和小白菜生长的表现最为明显,前者的发芽率可降低 75.00%,后者的苗高降幅高达
88郾 37%,且胚根停止生长。 青蒿素抑制同季和后季作物的种子发芽和幼苗生长,有利于扩大黄花蒿的生存空间,增强生存竞争
优势。 在黄花蒿鄄蔬菜种植体系中,选择抗化感作用较强的大白菜和菜豆可提高土地利用率和整体生产水平。 用青蒿素浸种
后,蔬菜幼苗的根系活力降低,菜豆和豇豆叶绿素含量提高,而大、小白菜降低,均可视为妨碍生长的生理原因。 此外,青蒿素浸
种还提高蔬菜种子可溶性糖和游离氨基酸含量,推测青蒿素对种子水解酶活性的影响较小,但抑制合成酶催化的生化反应,导
致代谢紊乱,抑制幼苗生长。
关键词:黄花蒿;青蒿素;蔬菜;化感作用
Allelopathic effects of artemisinin on seed germination and seedling growth
of vegetables
BAI Zhen, HUANG Yue, HUANG Jianguo*
College of Resources and Environment, Southwest University, Beibei, Chongqing 400716, China
Abstract: Artemisinin, being extracted from Artemisia annua L., is recommended as a firstly used drug to treat malaria by
World Health Organization (WHO). During the growth and development of Artemisia annua L. in the field, a large amount
of this anti鄄malarial compound could be released into soil ecosystems by rain leaching, root exudation and plant residues
whereby to inhibit plant growth around Artemisia annua L. and microbial reproduction in soils. China is rich in cultivar
resources of Artemisia annua L. and produces almost 90% of total artemisinin in the world. This medical plant is
commercially grown in Three Gorges areas. Phaseolus vulgar and Vigna sinensis are grown simultaneously with this medical
plant and Brassica pikenensis and Brassica chinensis after Artemisia annua L. Scientist reported previously the growth
inhibition of several vegetables after growing Artemisia annua L in this areas. Therefore, allelopathic effects of artemisinin
on seed germination and seedling growth of this four vegetables were studied in the present experiment. 20 healthy vegetable
seeds were germinated in artemisinin solutions with variable concentrations (0, 6, 12, 24 and 48 mg / L) at 25益 for 10
days. Germination rate, embryo activities and chlorophyll in leaves were then measured. In order to know the metabolisms in
seeds under artemisinin treatments, seed respiration, free amino acids and soluble sugars in seeds were also analyzed at
48th hour after soaking the seeds in artemisinin solutions. The results showed that the allelopathic effects on seed
germination and seedling growth varied with artemisinin concentrations and vegetable species. The high artemisinin
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concentrations led to the strong allelopathic effects, particularly on the seed germination of Vigna sinensis and the seedling
growth of Brassica chinensis. The germination rate of Vigna sinensis and seedling height of Brassica chinensis were decreased
by 75. 00% and 88. 37%, respectively. Embryo roots of Brassica chinensis ceased growing in high concentration of
artemisinin. This growth inhibition on other plants could benefit the existence competition and enlarge the living space of
artemisia annua L. In cultivation systems of artemisia annua L. and vegetables, to grow vegetables such as Phaseolus vulgar
and Brassica pikenensis with relatively strong abilities of anti鄄allelopathy could increase both land use efficiencies and crop
yields in the whole systems. In addition, artemisinin reduced both the root activities of the four vegetables and chlorophyll in
the seedling leaves of Brassica pikenensis and Brassica chinensis but increased that in Phaseolus vulgar and Vigna sinensis.
These phenomena could be considered as a physiological reason for growth retards. Simultaneously, soluble sugars and free
amino acids in seeds increased significantly under artemisinin treatment. It suggests that artemisinin changed the hydrolysis
reactions little if any but inhibited synthase activities in the seeds during germination, whereby to interference the
metabolisms and to retard seedling growth. Further studies are necessary to detect artemisinin concentrations in the field and
to understand the allelopathic effects of this anti鄄malarial compound on these vegetable yields.
Key Words: Artemisia annua L.; artemisinin; vegetable; allelopathy
黄花蒿又名青蒿(Artemisia annua L.),为菊科 1年生草本植物,已入药 2000 多年,具有清热解毒的功效,
是中医常用中草药之一。 20世纪 70年代,我国科学家从黄花蒿中分离出青蒿素,黄花蒿成为提取青蒿素的
唯一原料药材[1]。 目前,全世界有 40% 左右的人口受到疟疾威胁[2],青蒿素是世界卫生组织(WHO)推荐治
疗疟疾的首选药物。
黄花蒿在生长过程中,通过根系分泌、降雨淋溶和枯枝落叶等多种途径向土壤释放化感物质¾¾青蒿素。
Karina等[3]报道,在种植黄花蒿的北欧土壤中,青蒿素平均含量为 11.7 mg / kg;种植黄花蒿之后,肯尼亚土壤
中青蒿素含量高达到 25 mg / kg[4];土壤溶液中青蒿素浓度可能是风干土壤的 5 倍以上[5]。 研究表明,青蒿素
及其前体可调节植物生长发育[6],抑制多种杂草的根芽和地上部生长[7鄄8]。 当土壤中的青蒿素浓度达到 6—
24 mg / kg时,抑制小麦、玉米、莴苣、萝卜、油菜、甘蓝等多种作物的种子发芽和幼苗生长[9鄄11]。 在重庆市黄花
蒿种植区,后茬作物小麦、油菜、青菜也有明显的减产现象[12鄄13]。 在土壤和水体中,当青蒿素的浓度达到 12
mg / kg时,对蚯蚓和绿藻产生毒害作用[14],导致土壤肥力和水体生产力降低。 因此,集约化种植黄花蒿之后,
存在于土壤和水体中的青蒿素可能具有广泛的生态危害[8,14鄄15]。
植物释放的化感物质对周围其它植物产生有利或有害作用,使之处于生存竞争的优势地位,有利于扩大
自己的生存空间和种群数量[16]。 研究化感作用可了解生态系统中植物群落的发生、发展和演替规律,调控植
物的种群结构和生长发育,减轻化感危害[17]。 我国黄花蒿种质资源丰富,种植面积和产量占全世界的 90%以
上。 重庆市是我国黄花蒿的主产区,种植面积和产量约占全国的 80%[14]。 菜豆、豇豆、大白菜和小白菜是当
地的主要蔬菜,前两者与黄花蒿同季节,后两者是黄花蒿的后季节蔬菜,均不同程度地表现出生长抑制和减产
现象。 为了弄清黄花蒿对蔬菜生产的化感机理,减轻化感危害,提高土地整体生产水平,论文作者以上述四种
蔬菜为对象,研究了青蒿素对种子萌发和幼苗生长的影响。
1摇 材料与方法
1.1摇 试验材料
供试蔬菜分别为菜豆(Phaseolus vulgaris L)、豇豆 (Vigna sinensis L)、大白菜(Brassica pikenensis)和小白菜
(Brassica chinensis),品种依次为芸丰 623、之豇 19、华良早五号和四季快熟 25d,购于重庆市北碚区种子门市
部。 供试青蒿素购于酉阳富民青蒿科技有限公司,纯度 98.7%。
1.2摇 试验方法
取健康、饱满、均匀一致的供试蔬菜种子用 0. 5%H2 O2消毒 10 min,无菌水洗净。 配制 0、6、12、24、
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48 mg / L的青蒿素溶液。 考虑到配制高浓度的青蒿素母液需要少量的乙醇助溶,故不含青蒿素的溶液包括纯
水(对照 1)和 0.01%乙醇溶液(对照 2,相当于青蒿素母液稀释后的最大乙醇浓度)。 然后,在 25 益的条件
下,分别用不同浓度的青蒿素溶液浸种至露白,取菜豆和豇豆各 20 粒种子,均匀置于底部垫有双层滤纸的塑
料圆盘中(直径伊深度= 15 cm伊3 cm),以消毒清洁的石英砂覆盖;大、小白菜则各取 50 粒种子均匀置于底部
垫有一层滤纸、直径为 9 cm的培养皿中。 在 25 益培养箱中用无菌水保持湿润,发芽至 10d备测有关项目。
1.3摇 测定项目与方法
以芽长超过种子长度的 1 / 2为标准,计算发芽率,并测定苗高和胚根长度。 然后,取幼苗根系测定其活
力,幼苗叶片测定叶绿素含量。 为了解发芽过程中,种子的碳氮代谢状况,在浸种后 48 h,分别测定种子的呼
吸强度,游离氨基酸和可溶性糖含量。
用 TD鄄HX01呼吸作用测定仪测定种子呼吸强度,TTC 法测定根系活力;乙醇鄄丙酮混合提取分光光度法
测定叶绿素,茚三酮比色法测定游离氨基酸,蒽酮鄄硫酸法测定可溶性糖含量。
1.4摇 数据处理方法
利用 Excel进行基本数据计算,DPS6.5软件进行统计分析,LSD多重比较法进行差异显著性检验,显著水
平为 P = 0.05。
2摇 结果与分析
2.1摇 青蒿素对蔬菜种子发芽性状的影响
表 1可见,0.01%的乙醇溶液浸种对蔬菜种子的发芽性状,如发芽率、苗高和胚根长度均无显著影响。 但
表 1摇 青蒿素对菜豆和豇豆种子发芽性状的影响
Table 1摇 Effect of artemisinin on seed germination characters of Phaseolus vulgaris L and Vigna sinensis L
品 种
Species
青蒿素浓度 / (mg / L)
Artemisinin
发芽率 / %
germination rate
苗高 / cm
Seeding height
胚根长度 / cm
Embryo Root length
菜豆 Phaseolus vulgaris 0(纯水) 86.00 a 16.31 a 12.39 a
0(0.01%乙醇) 76.00 a 15.77 a 12.19 a
6 63.00 b 13.77 b 9.88 b
12 50.00 c 12.93 b 7.97 c
24 45.00 c 9.50 c 6.52 d
48 36.00 d 8.60 c 4.10 e
豇豆 Vigna sinensis 0(纯水) 80.00 a 6.69 a 1.35 a
0(0.01%乙醇) 70.00 a 6.02 a 1.22 a
6 50.00 b 4.57 b 1.03 ab
12 41.00 bc 3.20 c 0.92 b
24 31.00 cd 3.15 c 0.77 b
48 20.00 d 2.59 c 0.70 b
大白菜 Brassica pikenensis 0(纯水) 76.00 a 1.16 a 4.49 a
0(0.01%乙醇) 75.00 a 1.08 a 4.31 a
6 62.50 b 0.73 b 3.98 ab
12 46.50 c 0.61 b 2.60 c
24 34.50 d 0.72 b 1.90 d
48 21.50 e 0.43 c 0.70 f
小白菜 Brassica chinensis 0(纯水) 85.50 a 2.58 a 4.00 a
0(0.01%乙醇) 83.00 a 2.68 a 3.90 a
6 70.50 b 2.14 b 4.00 a
12 64.00 b 1.24 c 1.00 b
24 57.00 bc 0.22 d 0.00 c
48 51.90 c 0.30 d 0.00 c
摇 摇 在同一列的同一品种中,有不同字母者表示差异显著(P= 0.05)
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是,青蒿素显著抑制蔬菜种子发芽和幼苗生长,抑制作用随浓度增大而增强。 用 12 mg / L青蒿素溶液浸种,蔬
菜种子的发芽率、苗高和胚根长度分别比纯水浸种降低了 41.86%、20.72%和 35.67%(菜豆),48.75%、52郾 17%
和 31.85%(豇豆),38.82%、47.41%和 42.09%(大白菜),25.15%、51.94%和 75.00%(小白菜)。
值得注意的是,青蒿素对蔬菜种子发芽性状的影响因蔬菜品种和发芽指标不同而异。 其中,豇豆种子发
芽率和小白菜幼苗生长降幅最大。 当青蒿素浓度为 48 mg / L 时,豇豆发芽率降低 75.00%,小白菜苗高降低
88.37%,胚根停止生长。
2.2摇 青蒿素对蔬菜幼苗叶绿素含量的影响
青蒿素对蔬菜幼苗叶绿素含量的影响因品种不同而异。 菜豆和豇豆幼苗叶绿素含量随青蒿素浸种浓度
的逐渐增加而提高,大、小白菜则显著降低。 用 48 mg / L 青蒿素浸种,菜豆和豇豆分别比对照提高了 56.10%
和 35.58%,大、小白菜则降低了 53.97%和 96.36%(图 1)。
图 1摇 青蒿素对幼苗叶绿素含量的影响
Fig.1摇 Effect of artemisinin on chlorophyll contents in the leaves of young seedlings
2.3摇 青蒿素对蔬菜幼苗根系活力的影响
图 2可见,用青蒿素浸种,随着浓度的提高,蔬菜幼苗根系活力降低,其降幅因蔬菜品种不同而异。 其中,
大、小白菜的降幅显著高于菜豆和豇豆。 在青蒿素的浓度为 48 mg / L时,菜豆、豇豆和大、小白菜的根系活力
比对照分别降低了 7.76%、37.31%、62.62%和 100.00%。
2.4摇 青蒿素对蔬菜种子呼吸作用的影响
图 3可见,低浓度青蒿素刺激蔬菜种子的呼吸作用。 浸种浓度为 6 mg / L,菜豆、豇豆和大、小白菜的呼吸
强度分别比对照提高了 80%、50%、17. 65%和 175. 0%。 但是,高浓度青蒿素抑制种子呼吸。 浸种浓度为
48 mg / L,它们的呼吸强度分别比对照降低了 40%、33.3%、78.5%和 25%。
2.5摇 青蒿素对蔬菜种子可溶性糖的影响
蔬菜种子中的可溶性糖含量随青蒿素浸种浓度的提高而增加。 当青蒿素浓度为 48 mg / L 时,菜豆、豇豆
和大、小白菜中可溶性糖含量分别比对照提高 18.09%、43.08%、148.61%和 53.43%(图 4)。
2.6摇 青蒿素对蔬菜种子游离氨基酸的影响
总体上,用青蒿素浸种提高种子中游离氨基酸含量。 大白菜种子中的游离氨基酸含量波动较大。 用浓度
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图 2摇 青蒿素对幼苗根系活力的影响
Fig.2摇 Effect of artemisinin on root activities in the leaves of young seedlings
为 0—12 mg / L的青蒿素浸种,小白菜种子中的游离氨基酸含量有所降低;当青蒿素的浓度为 24 mg / L 时,则
比对照提高了 45.99%。 随着青蒿素浸种浓度的提高,菜豆和豇豆种子中的游离氨基酸含量持续增加,当青蒿
素浓度为 48 mg / L时,比对照分别提高了 37.22%和 39.05%(图 4)。
图 3摇 青蒿素浸种对种子呼吸作用的影响
Fig.3摇 Effect of artemisinin on seed respiration when soaking seeds
图 4摇 青蒿素浸种对白菜种子可溶性糖的影响
Fig.4摇 Effect of artemisinin on soluble sugars in cabbage seeds
3摇 讨论
化感作用普遍存在于自然界中。 植物利用化感作用抑制其它植物生长,使自身处于生存竞争的优势地
位。 番茄根系的分泌物甚至抑制自身生长[18],胡卢巴分泌的化感物质 7鄄羟基香豆素抑制黄瓜根细胞伸长,大
葱根尖细胞的有丝分裂,致使根系的纵向生长速率降低,但促进根系的横向扩展[19鄄20]。 青蒿素抑制同季菜豆
和豇豆种子的发芽和幼苗生长,有利于扩大生存空间;对后季大、小白菜的抑制作用可减少土壤养分消耗,保
证来年的养分需要和生长发育。 值得注意的是,化感作用对受体作物生长的影响具有明显的浓度效应和种间
差异[21鄄23],青蒿素对抑制蔬菜种子发芽率和幼苗生长的化感作用均随浓度的提高而增强,其中豇豆种子发芽
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图 5摇 青蒿素浸种对白菜种子游离氨基酸的影响
摇 Fig.5摇 Effect of artemisinin on free amino acids in cabbage seeds
率和小白菜幼苗生长对青蒿素最为敏感,类似广藿香根
系分泌物对萝卜生长的影响[24]。 因此,在黄花蒿—蔬
菜种植系统中,选择对青蒿素相对不敏感的豇豆和大白
菜,一定程度上可提高土地利用率和农业整体生产
水平。
在植物体内,叶绿素含量与植物氮素营养密切相
关。 菜豆和豇豆幼苗叶片中叶绿素含量随青蒿素浸种
浓度的增加而提高,大、小白菜则显著降低。 在逆境条
件下,植物生长受到抑制,植株养分含量表现出“浓缩 /
稀释效应冶,叶绿素含量显著增加或降低[25]。 因此,用
青蒿素浸种,叶绿素含量的增减实际上是抑制幼苗生长
的生理表现。 此外,根系活力是根系代谢强度的综合反
应,与养分吸收能力密切相关[26]。 青蒿素导致幼苗根
系活力降低,可能干扰了根系的物质能量代谢,不利于
田间植株吸收土壤养分。
大量的研究表明,植物产生的化感物质影响受体植物体内的酶活性,干扰相应的物质能量代谢或信号转
导[27]。 青蒿素对蔬菜种子的呼吸作用表现出低促高抑的浓度效应,类似云雾山铁杆蒿茎叶浸提液对百里香
种子的影响[28]。 小麦秸秆水浸提液能放出萜类化合物,低浓度促进黄瓜幼苗生长,高浓度则产生抑制作
用[29]。 在种子萌发过程中,胚乳中储存的淀粉和蛋白质经水解酶的作用形成低分子的糖类和氨基酸,再经合
成作用构建植物体。 用青蒿素浸种,蔬菜种子中的可溶性糖和游离氨基酸含量增加,但幼苗生长受到抑制,说
明青蒿素对种子水解酶活性的影响不大,但抑制生物合成,导致代谢紊乱,妨碍幼苗生长甚至死亡。
总之,青蒿素抑制供试蔬菜的种子发芽、幼苗生长和根系活力,并表现出明显的浓度效应和种间差异。 青
蒿素可能降低种子碳氮代谢过程中合成反应,导致幼苗不能正常生长。
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
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叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
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本期责任副主编摇 王德利摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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