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人参根系腐解物对十字花科植物的化感作用



全 文 :2013 年 第 2 期
CHINA PLANT PROTECTION 2013 ,Vol .33 .No .2
化感作用(allelopathy)是指植物或微生物通过
向环境中释放某些化学物质, 从而对自身或周围其
他植物(微生物)的生长产生有利或有害影响的一种
生态学现象[1]。 而化感物质的来源除自身的根系分
泌、雨雾淋溶和自然挥发外,大部分有效的化感物质
通过腐解残体释放[2-3]。植物在生长过程中会出现大
量死亡组织。例如残根、落叶和枝条等。 这些死亡组
织通过淋溶进入土壤, 通过土壤的生物因子和非生
物因子的作用降解或释放化感物质, 进而间接或直
接影响邻近或下茬同种或不同种植物的萌发和生
长。侯永侠等研究了辣椒秸秆腐解物化感作用[4],结
果表明, 辣椒腐解物中的化感物质导致了辣椒植株
生长减缓。 烟草残体的腐解液对莴苣种子萌发及幼
苗生长具有显著的抑制作用,且表现出低促、高抑的
双重浓度效应[5]。 芦笋根腐解物对芦笋及其他作物
的种子发芽和胚根伸长都有抑制作用, 且随浓度的
增大抑制作用增强[6]。
人参(Panax ginseng C. A, Mey.)属五加科人参
属。 研究表明,人参忌连作与人参的化感作用有关[3]。
对人参根际土壤的浸提液和根系分泌物中化感物质
进行了分离鉴定 [7],对化感作用机理的研究主要围
绕根系分泌物对其种子、幼苗、愈伤组织和亚细胞结
构以及人参、西洋参土传病原菌的影响等内容展开[8],
单独就人参腐解物的化感作用研究还较少。 本试验
人参根系腐解物对十字花科植物的化感作用
谢敬宇, 谭世强, 郭 帅, 张爱华, 雷锋杰, 张连学*
(吉林农业大学/吉林省人参工程技术研究所,吉林 长春 130118)
摘要: 采用人工腐解方法研究了人参根系腐解物对 3 种十字花科作物小白菜、油菜和萝卜的化感作用。结果表明,人
参根系腐解物对小白菜和油菜种子的萌发有抑制作用,且降低了 α-淀粉酶的活性;对小白菜和油菜幼苗的生长表现
为低浓度促进、高浓度抑制的作用;对萝卜种子的萌发和 α-淀粉酶活性表现为中、低浓度促进生长,高浓度抑制,对
其下胚轴和鲜重均有促进作用。
关键词: 人参根系腐解物; 化感作用; 种子萌发; α-淀粉酶活性
中图分类号:S476.19 文献标识码:A 文章编号:1672-6820(2013)02-0018-04
Allelopathy effect of ginseng root exudates on crucifer plants
Xie Jingyu, Tan Shiqiang, Guo Shuai, Zhang Aihua, Lei Fengjie, Zhang Lianxue
(Ginseng Engineering Research Centre of Jilin Province, Jilin Agricultural University, Changchun Jilin 130118, China)
Abstract: Allelopathic effects of decomposition from ginseng root on seed germination of three crucifer plants were studied
by the method of artificial decomposition. The results showed that decomposition from ginseng root had inhibitory function
on the germination of the pakchoi and rape and decreased α-amylase activity in seed, which showed stimulating functions
of seedling growth of pakchoi and rape with low concentration and inhibition functions of it with high concentration. The
decomposition from ginseng root showed stimulating effect on radish seed germination and seed α-amylase activity at mid-
dle and low concentration, and showed inhibition effect at high concentration, and it had stimulating effect on hypocotyl
length and fresh weight of radish.
Key words: ginseng root exudates; allelopathy; seed germination; α-amylase activity
收稿日期:2012-09-26; 修回日期:2012-12-10
基金项目:国家自然科学基金基金(31100239,31070316,31200224);科技部项目(2011BAI03B01);吉林省科技发展计划资助项目(20110926)
作者简介:谢敬宇,硕士研究生,主要从事药用植物栽培学研究。 E-mail:xie_13674465766@126.com
*通讯作者:张连学,教授,博士生导师,主要从事药用植物资源学研究。 E-mail:zlx863@163.com。
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2013 年 第 2 期
CHINA PLANT PROTECTION 2013 ,Vol .33 .No .2
处理浓度
(μg/mL)
发芽率
(%)
下胚轴长
(mm)
上胚轴长
(mm)
鲜质量
(g)
α-淀粉酶活性
[mg/(g·min)]
0.125 51.33 Aa 59.13 Ab 36.50 Ab 0.260 Aa 0.018 6 Aa
0.250 50.00 Aa 40.33 Aa 36.60 Aba 0.215 Aa 0.017 1 Aa
0.500 46.74 Aa 35.79 Aa 29.20 Aa 0.209 Aa 0.014 3 Aa
1.000 35.12 Bb 34.05 Aa 27.90 Aa 0.103 Bb 0.013 0 Ab
0(CK) 51.67 Aa 47.96 Aa 29.51 Aa 0.265 Aa 0.019 2 Aa
表 1 人参根系腐解物对小白菜种子萌发的影响 1)
1) 数据为 3 次重复的平均值;同列数据间不同大写字母表示差异显著(p<0.01),不同小写字母表示差异极显著(p<0.05)。
处理浓度
(μg/mL)
发芽率
(%)
下胚轴长
(mm)
上胚轴长
(mm)
鲜质量
(g)
α-淀粉酶活性
[mg/(g·min)]
0.125 84.00 Aa 56.40 Bb 17.04 Bb 0.325 0 Aa 0.044 8 Aa
0.250 83.33 Aa 52.12 Ab 18.69 Bb 0.338 3 Aa 0.041 5 Aa
0.500 80.00 Aa 49.31 Aa 16.80 Bb 0.350 5 Aa 0.036 4 Ab
1.000 63.33 Bb 49.04 Aa 15.57 Bb 0.388 4 Bb 0.020 8 Bb
0(CK) 85.00 Aa 47.17 Aa 12.73 Aa 0.310 3 Aa 0.048 2 Aa
表 2 人参根系腐解物对油菜种子萌发的影响 1)
1) 数据为 3 次重复的平均值;同列数据间不同大写字母表示差异显著(p<0.01),不同小写字母表示差异极显著(p<0.05)。
选取对化感作用较为敏感的十字花科作物小白菜、
萝卜和油菜种子作为试验材料, 研究了人参根系腐
解物质对其生长的影响,阐明人参腐解物的化感潜力。
1 材料与方法
1.1 试验材料
于 2011 年自吉林农业大学人参基地采得 4 年
生人参(根系部分),将其清洗干净,风干,粉碎,并过
60 目筛备用 。 小白菜 (Brassica rapa L.)、 油菜
(Brassica campestris L.) 和萝卜 (Raphanus sativus
L.)种子购于山东昌邑蔬菜良种繁育基地。
1.2 人参根系腐解物母液的制备
参照李云鹏等的方法 [9],取粉碎后的人参干材
料,按照干材料∶土壤∶水=1∶1∶3 (质量比)加入人参连
作 3年的土壤和蒸馏水, 同时设只加连作土壤和蒸
馏水为空白对照(CK),以消除土壤中物质的影响,
在 40 ℃下恒温腐解 30 d 后, 加入人参干材料重 5
倍体积的甲醇,超声振荡 60 min,12 000 r/min 离心
10 min,收集上清液,真空抽滤,滤液在 50 ℃减压浓
缩至干,制成人参根系腐解物母液。
1.3 生物测定
采用滤纸培养法,选取饱满的白菜、油菜、萝卜
种子,用蒸馏水清洗 3次,晾干备用。 将供试种子置
于铺有两层滤纸的培养皿中,每皿 25粒。 设 4个浓
度处理 , 分别加入 0.125、0.250、0.500 μg/mL 和
1.000 μg/mL 的人参腐解物提取液 2.0 mL, 另取土
壤提取液 (CK)2.0 mL 作空白处理。 各处理重复 3
次。 置 25 ℃恒温培养箱中培养,4~5 d 后测定各处
理萌发种子的发芽率,以胚轴长≥1 mm时为萌发标
准。胚轴长使用游标卡尺进行测量;种子鲜重用电子
分析天平称量;α-淀粉酶的活性测定参照张治安方
法[10]。
发芽率(%)=
(发芽种子数量/供试种子总数量)×100。
1.4 数据处理
采用 SPSS17.0 分析软件对测定的数据进行处
理,并进行差异显著性分析。
2 结果与分析
人参根系腐解物对小白菜种子萌发的影响见表
1。 人参根系腐解物对小白菜种子的萌发有抑制作
用, 且随浓度的升高抑制作用加强, 高浓度(1.000
μg/mL) 处理后, 小白菜种子发芽率仅为对照的
67.97%。 同时小白菜种子鲜质量的增加也受到抑
制, 且随着浓度的升高抑制作用愈加明显, 高浓度
(1.000 μg/mL) 处理后, 其鲜质量比对照降低了
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2013 年 第 2 期
CHINA PLANT PROTECTION 2013 ,Vol .33 .No .2
处理浓度
(μg/mL)
发芽率
(%)
下胚轴长
(mm)
鲜质量
(g)
α-淀粉酶活性
[mg/(g·min)]
0.125 75 Bb 37.87 Bb 0.756 6 Bb 0.046 1 Bb
0.250 74 Bb 40.81 Bb 0.709 2 Bb 0.040 6 Ab
0.500 70 Bb 44.35 Bb 0.695 8 Bb 0.037 3 Aa
1.000 55 Bb 45.90 Bb 0.681 0 Bb 0.028 4 Aa
0(CK) 64 Aa 32.25 Aa 0.647 6 Aa 0.029 8 Aa
表 3 人参根系腐解物对萝卜种子萌发的影响 1)
1) 数据为 3 次重复的平均值;同列数据间不同大写字母表示差异显著(p<0.01),不同小写字母表示差异极显著(p<0.05)。
61.13%。
低浓度的人参根系分泌物对小白菜种子上胚轴
的伸长表现为低、中浓度促进,高浓度抑制的规律。
0.125 μg/mL 处理后 , 其上胚轴长比对照提高了
23.68%。 人参根系腐解物对小白菜种子下胚轴的影
响表现为低浓度(0.125 μg/mL)促进,中、高浓度抑
制的趋势。 低浓度(0.125 μg/mL)处理后促进其下胚
轴伸长,0.250 μg/mL的浓度处理后, 其下胚轴伸长
受到了抑制,并随着浓度的升高,抑制效果增强。
人参根系腐解物降低了白菜种子 α-淀粉酶活
性, 且表现出了随着浓度的升高而抑制作用增强的
规律。 在高浓度(1.000 μg/mL)处理后小白菜种子的
α-淀粉酶活性仅是对照的 67.71%。
由表 2可知, 人参根系腐解物对油菜种子的萌
发率呈现出明显的抑制作用,且随着浓度的升高,抑
制作用逐渐增强。 在高浓度处理后的油菜种子发芽
率仅为对照的 74.51%。对油菜种子鲜质量的影响表
现为促进种子鲜质量增加, 且随着浓度的升高促进
作用逐渐增强, 在腐解液浓度达到 1.000 μg/mL 时
比对照增加了 25.17%。人参根系腐解物促进了油菜
种子上胚轴的伸长, 且随着浓度的升高促进作用逐
渐减弱, 在 0.125 μg/mL 时比对照提高了 33.86%。
对其下胚轴的影响呈现出促进作用, 低浓度处理后
比对照提高了 19.56%。
不同浓度的人参腐解物处理后, 随着浓度的升
高降低了 α-淀粉酶活性,且随着浓度的升高酶活性
进一步降低。 1.000 μg/mL浓度处理后,油菜的 α-淀
粉酶活性仅是对照的 43.15%,这与人参根系腐解物
对油菜种子萌发的影响一致。
人参根系腐解物对萝卜种子的萌发表现为中、
低浓度促进,高浓度抑制。 其低浓度 0.125 μg/mL时
处理后的萝卜种子发芽率比对照提高了 17.19%,高
浓度处理比对照降低了 14.06%。随着人参根系腐解
物浓度的升高对萝卜种子下胚轴伸长和鲜质量增加
均有促进作用, 对萝卜种子鲜质量表现随着浓度升
高促进作用逐渐减弱(表 3)。
不同浓度的人参根系腐解物对萝卜种子中的
α-淀粉酶活性表现为中、低浓度增加 α-淀粉酶的活
性 , 在低浓度 (0.125 μg/mL) 时比对照增加了
54.7%,高浓度降低淀粉酶活性。 这与人参根系腐解
物对油菜种子萌发的影响一致。
3 讨论
本试验证明人参残留在土壤中的腐解物对十字
花科的小白菜、 油菜和萝卜 3种作物都具有显著的
化感作用,且其化感作用与腐解物的浓度差异有关。
其对小白菜和油菜种子萌发有不同程度的抑制作
用,降低了种子的 α-淀粉酶活性;对小白菜种子的
上、下胚轴和鲜重均表现为低浓度促进,高浓度抑制
的双重作用;对油菜种子的上、下胚轴伸长表现为低
浓度促进,高浓度抑制作用,对其鲜质量表现为随浓
度升高促进作用增强; 人参根系腐解物对萝卜种子
的发芽率和种子中的 α-淀粉酶活性的影响表现为
中、低浓度促进,高浓度抑制作用,对其种子下胚轴
伸长、鲜质量有促进作用。
植物残株经过分解后由于增加了土壤的有机
质, 改善了土壤的物理结构等因素可以增加后茬作
物的产量。同时,因为释放化感物质而降低后茬作物
的产量[11]。 由本试验推测人参根系腐解物的化感作
用干扰了其他植物物种的生长。 在生产上人参能与
很多作物进行轮作,如紫苏、水稻、玉米、苜蓿等,与
水稻的轮作还有促进作用, 因此本研究结果对于人
参与其他物种间的互相关系的研究亦有参考价值,
下一步还需对人参腐解物的化感物质进行分离鉴
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2013 年 第 2 期
CHINA PLANT PROTECTION 2013 ,Vol .33 .No .2
定,以及对其作用机制进行探讨。
参考文献
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国农业出版社,2001:13-137,153.
............................................
油料作物和蔬菜的菌核病是一种腐生型病原
真菌病害。其分布广、危害大、难根治。油菜菌核病
常年株发病率高达 10%~30%, 严重的达 80%以
上,一般减产 10%~70%,且品质大幅度下降 [1]。 目
前防治菌核病的主要方法为喷施化学农药, 结合
摘除“ 三叶”、与禾本类作物轮作、无花瓣育种。 但
盾壳霉在贵州首次收集及研究初报
张宁洁
1
, 胡雅娣
2
(1. 贵州省油菜研究所,贵州 贵阳 550008; 2. 贵州省贵阳市南明区农业水利局农业推广站,贵州 贵阳 550002)
摘要: 采用土壤稀释平板分离法和土壤诱捕法从贵州省 7 个地区 14 个县(市)的 110 份土壤样品中分离得到 25 株
菌株, 其中真菌 15 株 、 细菌 10 株 。 经初步鉴定 , 与核盘菌菌核有一定颉颃作用的有小盾壳霉 (Coniothyrium
minitans)、镰孢属(Fusarium spp.)、曲霉属(Aspergillus spp.)、交链孢属(Allternaria spp.)、青霉属(Penicillium spp.)。 分
离结果表明,在贵州省盾壳霉主要分布于高海拔、潮湿、常年温度较低的地区,有一定的地域性。
关键词: 土壤; 核盘菌; 盾壳霉; 生物防治
中图分类号:S435.654; S476.19 文献标识码:A 文章编号:1672-6820(2013)02-0021-03
Preliminary study on Coniothyrium minitans and its first collection in Guizhou
Zhang Ningjie1, Hu Yadi2
(1. Guizhou Institute of Oil Crops, Guiyang Guizhou 550000, China; 2. Guiyang Nanming District Agriculture Extension
Station , Guiyang Guizhou 550002, China)
Abstract: 25 strains including 15 strains of fungi and 10 strains of bacteria were isolated from 110 soil samples collected
from 14 counties and cities in 7 regions in Guizhou province by the methods of soil dilution plate isolation and soil trap.
According to preliminary identification, there were Coniothyrium minitans, Fusarium spp., Aspergillus spp., Allternaria
spp., and Penicillium spp. which showed antagonistic function with Sclerotia of Sclerotinia sclerotiorum. The results indi-
cated that C. minitans distributed mainly in high altitude area with moist and low temperature in Guizhou province.
Key words: soil; Sclerotinia sclerotiorum; Coniothyrium minitans; biological control
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