全 文 ：第 卷 第 期 草 地 学 报 年 月
几种豆科牧草水浸提液对多花黑麦草
化感作用 旳机理研究
刘 苏娇 ， 赵 国 琦 ， 邬彩霞 ， 徐 俊 ， 张建刚
扬州大学动物科学与技术学院 ， 江苏 扬 州
摘要 ：为探明 豆科牧草化感物质对多花黑麦草 种 子萌发 和幼苗生长 的 化感抑制 机理 ， 測定
了 紫花首 塘 （ ‘ ， ） 、 毛苕 子 （ 、黄 花 草木 樨 （ “
、 白 三叶 （ ‘ ， ） 、 红三叶 （ 夕 和 杂 三 叶 （
这 种 豆科牧草 水浸提液对多花黑麦草种子萌发及幼苗生 长过程 中 主要 生理生化指 标的 影 响 。 结 果表 明 ： 供
试豆科牧苹水浸提液显著降低多花黑麦 草种子的 淀粉酶活性 和种子活 力 （ 黄花草木樨处 理组种 子活力
低 ， 比对照低 各处理组可显著降低多花黑麦草幼苗的可溶性糖和叶绿 索 含量 （ 显 著提 高 多花
黑麦苹幼苗体内 超氧化物歧化酶 、过 氧化物酶 的活性以 及丙二 醛含量 （ 杂三叶处理组过氧化物 酶活性达
最高 ， 比对 照高 。 豆科牧草的化感物质可能主要通过抑制 多花黑麦草种子胚 乳养分的 分解 和供应来 抑制
种子萌发及幼苗生长 ，豆 科牧苹 的化感物质对 多花黑麦草幼苗 细胞膜亦有一定 的损伤作用 。
关键词 ： 豆科牧 草 化感作用 多花黑 麦草 营养 膜损伤
中 图分类号 ： 文獻标识码 ， 文章编 号 ：
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收稿 曰 期 修回 日 期 ：
基金项 目 ： 国 家 自然科学基金项 目 （ 资助
作者简介 刘 苏娇 （ ，女 ， 山 东烟台 人 硕 士研究生 主要从事牧草栽培与利用方面的研究 ， 通信作 者
第 期 刘苏娇等 ： 几种豆科牧 草水浸提液对 多花黑麦草化感 作用 的机理研 究
植物化感作用及其化感物质 的研究 已 成为生态 测定项 目及方法
学的研究热点之一 。 国 内外在植物化感潜力和应用 种子活力指数 ：播种 后 ，各培养皿随机称取
前景方面 已有大量报道 许多研究表明 ， 生产 中 萌发 中 的多花黑麦 草种子 去离子水冲洗后用
广泛栽 培 利 用 的 紫花 苜 蓿 （ 丄 滤纸吸干表 面水分 ，分 别 装人 试管 中 ， 加入
‘ ，
） 以及毛苕子 等豆 去离子水浸泡 。 立 即测定开始浸泡种子时浸泡液 的
科牧草均具有较强的 化感作用 。 已 报道 的研究 电导率 浸泡 后测 定浸泡液的 电 导率
结果表明⑷ ， 紫花苜蓿 、 毛苕子 、 黄花 草木樨 （ 然后将种子及其浸泡 液置于 ° 水浴 中 煮 沸
、 白 三 叶 （ ，取 出冷却至 ，测煮沸后种子浸泡液的 电导
‘ ，
） 、红三叶 （ 率 《 。 每个处理 次重复 。 计算种子相对电导率
和杂三 叶 （ 等豆科牧草普 为种子活力 指数 。
遍含有丁香酸 、香草酸 、原儿茶酸 、 香豆酸 以及 肉 桂
酸等多种酚酸类化感物质 ，对多 花黑 麦 草 °
‘ 鸣 ， ）种子 萌发 和 种子淀粉海活性 ：播种 后 ’采用 ’ 二確 基
生长具有显著抑制作用 。 为 阐 明这些豆科牧草頓 发芽势 ： 播种 后所有 多花黑麦草发 芽 种子含化感物质对多花黑麦 草化感抑 制 的作用机理 ， 本 的百分率 。研究对用豆科牧草水浸提液处理的多 花黑麦草种 子 且
— 幼苗叶片 中 叶绿素 （ 含量 ： 播种 后 ， 采，和 生长过程 中■要生■— 了 廳合液浸提法测定 ⑴ 。
幼苗可溶性糖含量 ：播种 后 ， 采用蒽酮 比色
法测 定 ° 。
幼苗超氧化物歧化酶 活性 ：播种 后 ，
采用氮蓝 四唑 光化还原法测 定 ° 。
供试材料 幼苗过氧化物酶 活性 ：播种 后 ，采用
以紫花苜 蓿 、 毛苕子 、黄花草木樨 、 白三叶 、红 三 愈创木酚法测定 。
叶和杂三 叶为施体植物 ， 于各豆科牧草 的盛花期采 幼苗丙二 醛 （ 含 量 ： 播 种 后 ， 采 用
集其完整植株 ，均采集于江苏省农科院试验 田 。 多 法测 定 ° 。
花黑麦草 为受体植物 。 豆科牧 草种子均购于 中种 草
业公司 ， 多花黑麦 草种子购于百绿集 团 。 统计方法
用 软件 （
豆科牧草水浸提液 制备及 多花黑麦草培养 对数据进行单 因素方差分析 。
水浸提液 的 制备 ： 分别取 种牧草的新鲜茎叶
各 剪成 长 的小段 ，用 蒸馆水 结果与分析
在 ° 浸提 获得 — 的水浸提液 。
水浸提液经二重过滤 ：第 一重用定量滤纸过滤 ；第二 豆科牧草水漫提液处理对多 花黑麦草种子 萌
重用滤元单位为 的 滤膜 过滤 。 得到 的水 发的化感作用
浸提液 ° 冷藏备用 。 对 多花 黑麦 草种子 活 力 指数 的影 响 与对
多花黑麦草 的培养 ： 采用培养皿砂 培法 。 在直 照相 比 供试豆科牧草水浸提液均显著降低 了 多 花
径为 的培养皿中加入 洗净并烘干的石 黑麦草的 种子活力指数 （表 ，各处理的
英砂 每个培养皿中加人供试豆科牧草水浸提液 多 花 黑 麦 草 种 子 比对 照 种 子 活 力 指 数 降 低 了
，对照加等量去离子水 。 均匀播入经 次氯 。 豆科牧草水浸提液处理降低多花
酸钠消毒的多花黑麦草种子 粒 。 ° 光照培养 黑麦草种子活 力指数的能力存在明显种间差异 。 其
光照时间 ， 光照强度 智 能光照 中 ， 黄花草木樨水浸提液处理作用最强 ，其处理的多
培养箱 ，杭州钱江仪器设备有 限公 司 ） 。 花黑麦 草种子活力 比对照降低 了 ，显著低 于
试验采用完全随机区组设计 ， 次重复 白 三叶 和杂三叶水浸提液处理 。
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表 豆科 牧草 水漫提液对 多 花黑 麦草 种子 萌发 的 化感作用
淀粉酶 淀粉酶 总淀粉酶 发 芽势处理 种子 活力 指数
对照
丨
紫花苢猜
°
毛 若子
黄花草木樨 、°
白 三叶
红 叶
杂 ■ 叶
注 ： 同一列数据后标不同小写字母则表示差异达显著水平 （ 。 下 同
：
对 多 花黑 麦苹种子淀粉酶活性的 影 响 供 种子 淀粉酶活性又 显 著低 于 白 三 叶 、 红三叶 和杂
试豆科牧草水浸提液处理均降低 了 多花黑麦草种子 三 叶水浸提液处理 。
的淀粉海活性 ，且对 淀粉酶活性 的影响大 于对 对 多 花黑 麦草种子早 期 萌 发 的 影 响 与对
淀粉酶 活性 的影响 （表 。 照 相 比 ，豆科牧草水浸提液对 多花 黑麦 草 种子的早
与对照相 比 ， 除 白三 叶和杂三叶外 供试豆科牧 期 萌发均具有 明显 的抑 制作用 。 其中 ， 紫花苜 蓿 、 毛
草水浸提液处理均 降低了 多 花黑麦草种 子 的 淀 苕子 、黄花草 木樨和红三叶水 浸提液处理均显 著抑
粉酶活性 。 其中 ， 紫花苜蓿 和黄花草木樨水浸提液 制 多花黑麦 草种子 的 早期 萌发 （ ， 抑 制率
处理 达到显著水平 ， 抑制率分别为 和 分别为 ， 和 。 紫花 苜
。 所有供试豆科牧草水浸提液处理均降 蓿 、毛苕子和黄花草木樨水浸提液 处理的 多花黑 麦
低了 多花黑麦草种子 卩 淀粉酶活性 。 其 中 ， 紫花苜 草种子发芽势显著低于其他供试豆科牧草水浸提液
蓿 、毛苕子 以及黄花草 木樨水浸提 液处理达 到 显著 处理 （ 。
水平 ，这些处理的多 花黑 麦草 种 子 卩 淀粉酶活性 比
对照 分别 降低 了 ， 和 豆科牧草水漫提液 处理对 多花黑麦草 幼苗 生
。 由 于 淀粉酶在总淀粉酶 中 占 据绝对比例 ， 理性状的彩 响
所 以豆科牧草水浸提液处理对总淀粉酶活性的影 响 对可溶性糖含量的 影 响 与对照相 比 ，供试
与对 卩 淀粉酶活性的影响完全一致 。 豆科牧草水浸提液处理均降低 了多花黑 麦草 幼苗 中
种豆科牧草水浸提液处理对多 花黑 麦草种 子 可溶性糖含量 （表 。 其 中 ， 紫花苜蓿 、 毛苕子 、 黄
淀粉座活性 的影响存在种 间差异 。 紫花苜蓿 、毛 苕 花 草木樨和红三叶 水浸提液 处理均达到 显著水 平 ，
子和黄花草木樨水浸提液处理对 多花黑麦草种 子淀 它们处理的多花■章幼苗中 可溶性糖含量比对照
粉酶活性的影响强 于其他供试豆科牧草 。 其 中 ， 紫 分别降低 和
花苜蓿 和黄花草木樨水浸提液处理的 多花黑麦草种 。 其 中 ，黄花草 木樨和红三 叶水浸提液处理的
子 淀粉酶活性显著低于 白 三叶 、 红三叶和 杂三叶 可 溶性糖含量显著低于其他 种豆科牧草水浸提液
水浸提液处理 ，毛苕子水浸提液处理的 多花黑麦 草 处理 （ 。
第 期 刘苏娇等 ： 几种豆科牧草水浸提液对多花黑 麦草化感作用的机理研究
对叶绿素含量 的影响 与对照相 比 ，供试豆 的活性 （表 。 其中 ， 紫花苜蓿 和红三叶水浸提液
科牧草水浸提液处理均降低了多花黑麦草幼苗叶片 处理均达到显著水平 多花黑麦草幼苗 中 活性
中叶绿素 及 叶绿素 的含量 。 其 中 ，黄花草木樨 比对照分别髙 和 尸 显著高
水浸提液处理显著降低了多花黑麦草幼苗叶片 中叶 于其他供试豆科牧草水浸提液处理 ， 且其余供试豆
绿素 和 的 含 量 ， 抑 制率分 别 达 到 和 科牧草处理不存在明显 的种间差异 。
毛苕子水浸提液处理则显著降 除 白 三叶 外 ， 其他供试豆科牧草水浸提液处理
低 了多花黑麦草幼苗叶片 中叶绿素 的 含量 ， 抑 制 均显著增加 了多花黑麦草幼苗 中 的 活性 （
率为 。 对 于叶绿素总含量 ， 只有 。 其中 ， 杂三叶水浸提液处理的多花黑麦草幼
黄花草木樨水浸提液处 理达 到显著水平 ， 比对照低 苗 中 活性最高 ， 比对照髙 ，其次依次
此外 ，黄花草木樨水浸提液 处 为毛苕子 、红三叶 、黄花草木樨和紫花苜 蓿水浸提液
理的多花黑麦 草幼苗 中叶绿素 含量最低 ，显著低 处理 ， 比 对 照 分 别 高 ， 和
于除毛 苕 子水 浸 提 液 处 理 外 的 其 他 处 理 （
。 黄花草木樨水浸提液处理 的多 花黑麦 草幼 对 含量 的 影 响 供试豆科牧草水浸
苗 中叶绿素 含量亦最低 ，显著低于其他处理 （ 提液处理均增加 了多花黑 麦草幼苗 中 含量
其次为 毛苕子 ，其处理的 多花黑麦草幼苗 中 （表 。 其中 ， 紫花苜蓿 、 毛 苕子 、 黄花草木樨和红
叶绿素 含量显著低于紫花苜蓿 、 白 三叶和杂三叶 三叶水浸提液处理的多花黑麦草幼苗中 含量
水浸提液处理的 （ 〈 。 对 于叶绿素 总含量 ， 均显著高于对照 ， 比对照 中 含量分 别增加 了
黄花草木樨水浸提液抑制作用最强 ，显 著低于其他 和 。 毛苕
供试豆科牧草 水浸提液处理 表 。 子和黄花草木樨处理的多花黑麦草幼苗 中 含
对 和 活性的 影 响 供试豆科牧 量显著高于 白 三叶 、红 三叶 和杂三 叶处理 的 （
草水浸提液处理均增加 了 多花 黑麦草幼苗 中 。
表 豆科牧箪水漫提液对受体 多花黑麦萆幼 苗生理性状的 彩响
可溶性糖 叶绿索 叶绿索 总叶绿素
“
超氧化物岐化酶 过氧化物蔺 两二餓处理
对照
紫花苜蓿
°
毛莕子
黄花草木樨
白 三叶
红 三叶
杂三叶一
示种子生 活力 的水平 化感物质对 细胞膜 的伤
害可能是化感效应 的 起 始 点 ， 是化感 作 用 的 靶位
豆科牧草水浸提液处理抑制 多花黑麦草种子 点 〕 。 种子受 到伤害发生劣变时 ，细胞膜结构 和功
萌发 的作用机理 能 的完整性将受到 伤害 ，导致膜透性增加 ，种子会向
种 子活 力指数是评价种子萌发程度 的指标 ， 表 周 围的溶液渗漏 出较多 的 电解质 。 种子浸出 液的 电
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导率 ， 与种子活力成负相关㈩ 。 本试验结果表 明 ，供 耗 。 因此 ， 多 花黑麦草萌动后从胚乳获得的 养分减
试豆科牧草水浸提液处理导致多花黑麦草种子 生物 少 ，这可能是多花黑麦草幼苗体内 可溶性糖含量降
膜结构遭到不同程度的 伤害 ， 种子浸 出 液 的相对电 低 （ 表 ，生长缓慢的一个重要原因 。
导率增加 ，导致种子活 力 降低 。 结果 与前人报道 的 叶绿素是植物光合作用 的主要 色素 ， 在幼苗生
化感物质 增大植 物种 子浸 出 液 电 导率 的结 果 长过程 中 ， 叶 绿素含 量 的 高低 对生长 速度 影 响 甚
一致 。 大 。 ” 和 等 〕 的研究均 发 现 ， 化
淀粉酶活性的高低直接关系 到萌发种子的代谢 感物质对植物光合作用 的影响 主要表现为 叶绿素 含
强度 。 本试验 中 ， 供试豆科牧草紫花 苜蓿 、 毛 苕 量和 光合速率的下降 。 等 ° 研究表明 ， 酚 酸与植
子 、黄花草木樨和红三叶水浸提液处 理均显著降低 物的化感作用有着密切联系 。 邬彩霞等㈨ 研究结果
了多花黑麦草发芽种子 的淀粉酶活性 ， 而它们 对多 表 明 ， 紫花苜蓿 、毛苕 子 、 黄花草 木樨等豆科牧草水
花黑麦 草 种子 的早期萌 发抑 制作用也较强 。 李翔 浸提液 中均含有 肉 桂酸 、 阿魏酸 、香草 酸 、 丁香 酸和
等 报道黄花棘豆 水提 香 ■酸等多种酣酸物质 本试验 中 ， 供试 科牧草
液对燕麦种子淀粉酶活性及种子萌 发也均有较强 的 水浸提液处理均降低 了 多花黑 麦草幼 苗体内 叶绿素
抑制作用 。 因 此 ， 可 以 认为 豆科 牧草 水浸提液处理 的含量 ，表 明 多花黑麦 草幼 苗 在豆科牧草水浸提液
降低多花黑 麦草种子淀粉酶的活性是抑制 种子萌发 中化感物质的作用下光合效能下降 。 据这些研究结
的重要原 因之一 。 果可 以推测 ，在豆科牧草水浸提液 中 众 多酚酸等化
本研究 中 ，供试豆科牧草水浸提液处理均 抑 制 感物质的作用下 ， 多花黑麦 草幼 苗体内 的叶 绿素 含
了多 花黑麦 草种子的早期萌动 ，其原 因是 由 于化感 量显著降低 ， 光合作用效能降低 ，光合产物减少 ， 是
物质 的作用 导致多花黑麦草种子生物膜结构遭到破 多花黑麦 草幼苗生长发育缓慢 的 另一个重要原因 。
坏 和种子 中 淀粉酶活性降低 的综合作用 而导致种子 和 活性与植物抗逆性相关 」 。 化感
活 力 降低 。 淀粉酶活 性降低 ， 多 花黑 麦草 种子胚乳 物质可增 加 细胞 膜透过性 ， 影 响植物体酶 活性 。
养分的分解和供应就会受 到 影响 ， 进 而种 子 萌 发能 本试验 中 供试豆科牧草水浸提液处理均提高 了 多花
力 就会减 弱 ’ 与 邬 彩霞 等 的 研究结果 一致 。 此 黑麦草 幼苗 中 和 活性 。 这 可能是 由 于水
夕 卜 邬彩 饈等 研究表 明 ， 由 于不 同 豆科牧草水浸提 浸提液 中 的 化感物质浓度 较低 ，化感效应激活 了 多
液屮 酚酸类化感物质 含世不 同 ，对多 花黑 麦 草 种子 花黑 麦 草 幼 苗 体 内 的 一些 保 护 酶 ， 包 括 和
活 力 及 淀粉酶 活性的抑 制 能 力 也就不 同 ， 导致豆科 ， 来维持活性 氧的 代谢平衡 ， 抑 制膜质过氧化 。
水浸提液处理对多 花黑麦 草种子萌 发的受抑 作用存 也证明 了 当机体内 活性氧 的累 积超过 正
在种 间差异 。 紫花苜 蓿 、 毛 苕子和黄花草 木樨水浸 常状态时 ， 在 以 及 等抗氧化酶能有效控
提液 中香草酸 、丁香酸 、原儿茶 酸 以 及香 豆酸等酚酸 制 的范 围 内 ， 细胞会增 加这些酶的合成 。 此外 ，从细
类化感物质含量显著髙 于 白 三叶和 杂三 叶 ， 其处理 胞膜系统过氧化损 害 的指标来看 ， 豆科牧草水浸提
对多花黑麦草种子活 力 和淀 粉酶活 性影 响均较强 ’ 液处理的多花黑麦草幼苗体内 比对照 显著增
所以对多花黑麦草种子萌发的抑制作用也较强 。 加 。 这一结果表 明 ，多花黑麦 草幼苗在豆科牧草 水
从上述分析可 以 推论 ， 化感 物质损伤种子膜系 浸提液 中化感物质 的 作用下 细胞膜受到伤 害 ，体 内
统和抑制 淀粉酶 活性是豆科牧草 水浸提液处理抑制 发生 了膜质过 氧化作 用 。 赵利 等 研究表 明 ， 在地
多 花黑麦草种子 萌发 的重要原因 之一 。 肤 （ ‘ 水 浸提 液 胁 迫下 ， 受体 胡 麻
叶片 含量持续增加 。
豆科牧草水漫提液 处理抑 制 多花黑麦草幼 苗 以 上结果 表明 ， 豆科牧 草水浸提液处理 的多 花
黑麦 草幼苗体 内 活性氧代谢平衡被 打 破 ， 膜 系 统受
禾 本科植物幼苗 （ 叶前 ）生长 主要依赖胚乳提 到损伤 ， 可能也是幼 苗生 长发育受 抑 的原 因之一 。
供■分 。 本试验结果表 明 ， 豆科牧草 水浸提液处 一
理后 ， 多花黑 麦草种子的淀粉酶活性降低 ， 导致种 子 结论
胚乳储藏 的淀粉转 化效率降低 。 此外 ， 由 于 化感 物
质抑 制并延 迟 了多花黑麦草 种子 的萌 发 ， 种子 中 贮 综上所述 ，豆科牧 草水 浸提 液 中 的化感物质 能
藏的淀粉水解产生 的糖在种子萌动过程 中被大量消 显著影响 多花黑麦草种子萌发和 幼苗生长过程中 的
第 期 刘苏娇等 ： 几种豆科牧草水浸提液对 多花黑麦 草化感作用的 机理研 究
重要生理生化性状 ， 显著降低多花黑麦 草种子的淀
粉酶活性和种子活力 ， 以 及多花黑麦草幼苗 的可溶 李合生 植物生理生化实验原理和技术 北京 ： 高 等教育 出
性糖和叶绿素含量 ， 同时还显著改变 了 多花黑麦草 碰财描 ■胸 丨節餘洪法水 ，魏 正贵 ，赵 贵文 菠菜 叶绿 素的沒提 和 协同 萃取 反应幼苗体 内超氧化物歧化酶 、 过氧化物酶 活性 以及丙 应用 化学
二酸含量 。 化感物质通过对种子膜的 伤害 ， 降低 了 郑光华 种子生理研究 北京 ： 科学出 版社
多花黑麦草种子活力 ；通过抑制淀粉酶活性 ， 降低 了 张秋菊 ，张爱华 ，孙晶 波 等 植物体 中 萜类物质化感作用 的研
胚乳中 淀粉的转化利用效率 ， 导致种子萌动受阻 ， 幼 ’ ’ 〉
苗生长滞缓 。 此外 ， 化感物■使多花黑麦草 效 应 吉林农业科学 ， ， ：体内 的叶绿素含量降低 ，体内 ’活性氧代谢平衡：被 打 李 翔 杨顺义 沈慧敏 等 黄花棘豆水 提液对燕麦 的化 感作用
破 ， 细胞膜受到损 害 ，进一步导致多花黑麦草幼 苗的 及 其机理研究 西北植物学报 ， ，
生长发育受抑 。 郞 彩 ，沈益新 ，李志华 豆利牧 草对多花 黑麦草化感作用 的种
间差异 中国草地 ，
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邬彩霞 沈益新 ，李志华 豆科牧草水浸提液 中几种酚酸物质的
含量及其化感潜力 草地学报 ， ： 责 任编 辑 刘 云霞 ）
宋松泉 ， 程红 焱 种子生物学研究指南 北 京 科学 出版社 ，