全 文 ：西北农业学报 2009 , 18(4):113-116
Acta A griculturae Boreali-occidentalis Sinica
两种含羞草科入侵植物的化感作用初探 ＊
朱 慧 ,马瑞君 ,李 云 ,庄玲妹
(韩山师范学院生物系 ,广东潮州 521041)
摘 要:以白菜 、萝卜 、莴苣为受体 , 以华南地区含羞草科入侵植物含羞草和金合欢的水浸液为供体 , 应用室
内生物测定方法 ,研究供体植物对 3 种作物种子萌发与幼苗生长的影响。结果表明 , 含羞草和金合欢水浸液
对白菜 、萝卜和莴苣种子萌发和幼苗生长存在不同程度的抑制作用 ,且这种抑制作用随着浓度的增加而增强 ,
当水浸液浓度为 0.20 g·m L-1时 , 各项指标均达到显著水平(P<0.05);比较两种供体植物对 3 种作物的综
合化感效应指数 ,金合欢明显高于含羞草;对两种供体植物水浸液的定性鉴定显示 , 均含有酚类化感物质。
关键词:含羞草;金合欢;入侵植物;综合化感效应指数
中图分类号:S545 文献标识码:A 文章编号:1004-1389(2009)04-0113-04
Allelopathy of Two Kinds of Invasive Plants in Mimosaceae
ZH U Hui ,MA Ruijun , LI Yun and ZH UANG Lingmei
(Departm ent of Biology , H anshan Normal Universi ty , Chaozhou Guangdong 521041 , Chin a)
Abstract:Effects of Mimosa pudica L.and Acacia f arnesiana L.aqueous ex t racts on the three crops
s seed germination and seedling g row th w ere determinated by laboratory bio assay method , such as
cabbage(B rassica campestris L.), Radish(Raphanus sativus L .)and lettuce(Lactuca sativa L .).
The resul ts show ed that the seed germina tion and seedling g row th of three crops w ere inhibited in va-
rious deg rees , and the allelopathic inhibitory ef fects st renghthened as the mass concentration of aque-
ous ex tract increasing , phy sio logical indexes w ere signif icant ly dif ferent(P<0.05)when concentra-
tion of aqueous ex tractss w as increased to 0.20 g ·mL-1 , the synthet ical allelopathic index of A.f ar-
nesiana was highe r than the index o f M.pudica.The identif ication test had pro ven that some pheno lic
allelo chemicals existed in the aqueous ex t racts of M.pud ica and A.farnesiana.
Key words:Mimosa p udica L.;Acacia f arnesiana L.;Invasive plant;The synthetical allelopathic in-
dex
粤东地区濒临南海 ,雨量充足 ,气候适宜 ,因
而入侵植物种类繁多。含羞草(Mimosa pudica
L.)与金合欢(Acacia f arnesiana L .),均属含羞
草科(Mimosaceae),是目前粤东地区常见的两种
入侵植物[ 1] ,野外调查结果表明 ,两种植物生态适
应性强 ,其中含羞草常在路旁 、空地 、草地等开阔
场所及田边等生境成为群落优势种;金合欢在极
贫瘠 、中等或稍好的土壤中生长良好 ,在肥力较好
的土壤上生长旺盛 ,具有生长迅速 、萌发能力强 、
繁殖快等特点 ,往往在自然生态系统中形成单优
群落或纯林 ,大肆排挤本地种 ,两种植物均严重影
响生物多样性和农林业生产。迄今为止 ,含羞草
科植物的含羞草与金合欢的部分化学成分鉴定等
已见报道[ 2-3] 。在化感作用的测试试验中 , 含羞
草常被用作受体植物 ,试验结果表明含羞草对一
些入侵植物水浸液有一定程度的抗性[ 4] ,为了进
一步了解含羞草科植物的化感作用 ,本试验以农
作物白菜(B rassica campestris L .)、萝卜(Ra-
＊收稿日期:2008-04-03 修回日期:2008-12-30
基金项目:广东省科技厅计划项目(2005B33302002);广东省自然科学基金项目(2007009850)。
作者简介:朱 慧(1976-),男 ,讲师 ,硕士 ,从事植物生态学教学与研究工作。 Email:gdzh uhui@126.com
phanus sat ivus L .)、莴苣(Lactuca sativa L.)为
受体 ,以资源丰富的粤东入侵植物含羞草与金合
欢的水浸提液为供体 , 应用室内生物测定方
法[ 5-6] ,对两种含羞草科入侵植物的化感作用进行
初步探讨 ,旨在了解含羞草科植物次生代谢产物
对植物生长的影响作用 ,为开发利用含羞草科植
物及植物源除草剂的筛选提供理论依据 。
1 材料与方法
1.1 材 料
供体材料为含羞草科的含羞草和金合欢的新
鲜叶片 ,于 2007年 7月采自潮州市慧如公园 ,选
择发育良好 ,没有病虫害的植株;受体植物的种子
有白菜 、萝卜和莴苣 。
1.2 方 法
1.2.1 水浸液的制备 选取含羞草 、金合欢发育
良好 、没有病虫害的植株 ,采集新鲜的叶片 ,用剪
刀剪碎 ,分别取 150g 含羞草和金合欢的新鲜叶片
于两个烧杯中 ,各加 750 mL 蒸馏水在室温下浸
泡 48 h ,先用 12层纱布过滤掉叶片 ,再用双层滤
纸抽滤后得到浓度为 0.20 g ·mL-1母液 。将母
液分别配置为 0.05 、0.10 、0.15 、0.20 g ·mL-1的
水浸液 ,贮于冰箱中备用 。
1.2.2 水浸液对白菜 、萝卜 、莴苣种子发芽率影
响测定 采用培养皿滤纸法[ 7] 。选用直径 90
mm 的培养皿 ,纸质(滤纸)萌发床 ,将 3种受体植
物的种子各 50粒均匀地放入 ,然后每皿分别加入
含羞草 、金合欢的不同浓度的水浸液 7 mL ,为排
除水浸液渗透势对受体植物的影响 ,最大浓度控
制在 0.20 g ·mL -1 ,因此水浸液浓度梯度设置为
0.05 g ·mL-1(处理 1)、0.10 g ·mL-1(处理 2)、
0.15 g ·mL-1(处理 3)、0.20 g ·mL-1(处理 4),
对照组(CK)加 7 mL 双重蒸馏水 ,共设 6 个重
复。在 28℃左右 、日光灯照射 12 h ·d-1的培养
箱中培养 ,每天观察记录发芽数 ,连续记录6 d ,种
子萌发过程中 ,适当补加水浸液和蒸馏水 ,保持滤
纸湿润。统计种子萌发率并计算萌发指数。
1.2.3 水浸液对白菜 、萝卜 、莴苣幼苗生长影响
测定 采用“小杯法”测定 。先将白菜 、萝卜 、莴苣
种子在培养皿中预萌发 ,用蒸馏水浇淋直到种子
露白 。在一次性杯(8 cm ×5 cm)中放入双层滤纸
作培养床 ,后每杯挑选 5粒露白一致的种子放入 ,
分别加入 2 mL 含羞草 、金合欢的 0.05 、0.10 、
0.15 、0.20 g ·mL-1水浸液 ,用封口膜将一次性
杯封口 ,以防水分蒸发和不同处理间的相互影
响[ 13] ;对照组只加 2 mL 蒸馏水 ,置 28℃日光灯
照射 12 h ·d-1的条件下培养 ,6个重复。第 5天
测定作物的根长 、苗高。具体测量方法:对每株幼
苗进行根长和苗高测量。
1.2.4 数据统计分析 相对萌发率 GR=(处理
萌发率/对照萌发率)×100%
种子萌发指数 GI =∑(Gt/Dt),其中 , Gt为
不同发芽时间的发芽率 ,Dt为不同的发芽试验天
数。
化感效应指数 GI = 1-C/ T 当 T ≥C
T/C-1 当 T
作用 , R I<0表示抑制作用 ,绝对值的大小与作用
强度一致 。综合化感效应 M =(萌发率的 R I 值
+萌发指数的 R I 值)/2或(根长的 R I 值+株高
的 R I 值)/2 ,当 M >0为促进 ,M<0为抑制 ,绝
对值的大小与作用强度一致[ 7] 。
采用 SPSS 软件对原始数据进行差异性检
验 ,分析处理组与对照组之间的差异显著水平。
1.2.5 化感物质定性鉴定 分别取浓度为 0.2 g
·mL-1的含羞草与金合欢水浸液 10 mL ,加入
2%FeCl3 溶液 2.5 mL ,观察溶液颜色的变化 ,判
断是否含有酚类化感物质[ 8] 。
2结果与分析
2.1 水浸液对作物种子萌发的影响
与对照相比 ,含羞草水浸液均对白菜 、萝卜和
莴苣种子萌发率和萌发指数整体表现出抑制作用
(表 1)。浓度为 0.10 g ·mL-1的含羞草水浸液
对 3种作物的种子萌发率和萌发指数的抑制作用
均已达到显著水平(P <0.05),而随着水浸液浓
度的升高 ,抑制作用逐渐增强;浓度为 0.05 g ·
mL -1的金合欢水浸液对白菜 、萝卜种子的萌发率
影响不显著 ,对莴苣种子萌发率影响显著 ,而对 3
种作物的萌发指数的抑制作用均达到显著水平
(表 1),随着浓度的升高 ,水浸液对两项指标的抑
制作用均呈上升趋势 ,在浓度为 0.15 g ·mL-1
时 ,所有指标与对照相比 ,均达到显著水平 ,浓度
为 0.20 g ·mL -1的抑制作用最为明显 。两种水
浸液对 3种作物的种子萌发率和萌发指数的影响
均表现出浓度依赖现象 ,即抑制作用与水浸液浓
度呈正比关系 。
·114· 西 北 农 业 学 报 18 卷
表 1 含羞草 、金合欢水浸液对作物种子萌发的影响
Table 1 Effect of aqueous extracts of M.pudica and A.f arnesiana on GI and GR of crops
植物
Plant
水浸液浓度 /(g·mL -1)
Con cen trat ion
白菜 B.campestr is
萌发率G R 萌发指数GI
萝卜 R.sat ivus
萌发率 GR 萌发指数 GI
莴苣 L.sat iva
萌发率G R 萌发指数GI
含羞草 M.pud ica CK 100a 52.80a 98.00a 43.47a 72.00a 16.31a
0.05 97.23ab 40.99b 99.33a 38.54a 74.67a 15.42a
0.10 93.33b 28.27c 93.33b 26.51b 68.67b 14.72b
0.15 96.13ab 24.79c 90.00b 23.40bc 42.00c 8.25c
0.20 89.43c 20.08d 85.33c 18.32d 30.67d 5.54d
金合欢 A.f arnesiana CK 98.67a 46.95a 99.33a 43.14a 71.33a 15.70a
0.05 100a 30.33b 97.33a 29.55b 59.33b 14.78b
0.10 84.00b 17.85c 95.33a 22.72c 53.33b 9.39c
0.15 72.00c 12.37d 92.00b 17.13d 39.33c 5.92d
0.20 44.00d 6.70e 72.67c 11.47e 30.67d 4.19e
注:表中同列同种处理数字后面字母相同者 ,表示经Duncan新复全距测验法(LSD)检验(P=0.05)差异不显著。下同。
Note:Th e di fferent letter in the s ame column w as the test by du ncan LSD(P=0.05)test w as not signi fican t.The same b elow.
表 2 含羞草 、金合欢水浸液对作物幼苗生长的影响
Table 2 Effects of aqueous extracts of M.pudica and A.f arnesiana on seedling growth of crops
植物
Plant
水浸液浓度 /(g·mL -1)
Con cen trat ion
白菜 B.campestr is
根长 Length 苗高 Height
萝卜 R.sat ivus
根长 Leng th 苗高 H eigh t
莴苣 L.sat iva
根长 Length 苗高 Height
含羞草 M.pud ica CK 5.06a 2.03cd 9.70a 3.43bc 2.03a 1.11a
0.05 2.91b 2.48a 6.79b 5.38a 1.19b 1.23a
0.10 2.01c 2.36ab 4.46c 3.85b 1.01b c 1.16a
0.15 1.99c 2.13bc 3.35c 3.17c 0.90cd 0.79b
0.20 1.47d 1.82d 3.34c 3.08c 0.68d 0.79b
金合欢 A.f arnesiana CK 4.83a 1.35a 8.86a 3.65a 2.34a 1.97a
0.05 3.28b 1.15b 5.10b 2.98b 1.26b 1.46b
0.10 1.74c 1.03bc 3.01c 2.04c 0.72 c 1.00c
0.15 1.02d 0.94c 1.88d 1.78c 0.33d 0.93c
0.20 0.20e 0.76d 1.26d 1.73c 0.22d 0.67d
2.2 水浸液对作物幼苗生长的影响
从表 2可见 ,与对照相比 ,4 种浓度梯度的水
浸液对白菜 、萝卜和莴苣幼苗根的生长(根长)均
有较大的影响 ,抑制作用随着水浸液浓度增加而
增强 ,尤其是金合欢水浸液对作物根长的影响表
现出明显的浓度依赖规律 。水浸液处理对根部的
影响主要表现在外形和长度上 ,据试验观察 ,与对
照组相比 ,培养 5 d 后 ,用浓度 0.20 g ·mL-1的
含羞草 、金合欢水浸液处理作物幼苗时 ,白菜 、萝
卜和莴苣幼苗的根大部分向上弯曲 ,生长缓慢 ,有
的甚至停止生长 ,根部变成黄褐色 ,这种现象在金
合欢水浸液处理的作物幼苗中尤其明显 。从统计
分析的结果看 ,含羞草水浸液对白菜 、萝卜和莴苣
幼苗根生长的抑制作用明显弱于金合欢水浸液。
4种浓度的含羞草水浸液对 3种作物的苗高
抑制不明显 ,甚至在低浓度时存在不同程度的促
进作用 ,只有高浓度(浓度为 0.15 g · mL-1与
0.20 g ·mL-1)的水浸液对莴苣的苗高表现出显
著的抑制作用;与对根长的影响作用类似 ,4种浓
度梯度的金合欢水浸液对白菜 、萝卜和莴苣幼苗
的苗高均存在抑制作用 ,且全部达到显著水平 ,并
且随着水浸液浓度的增加而增强。从表中数据分
析 ,含羞草和金合欢水浸液对白菜 、萝卜和莴苣幼
苗苗高的生长有很大的影响 ,含羞草对白菜 、萝卜
和莴苣幼苗的苗高生长表现为低促高抑 ,而金合
欢对白菜 、萝卜和莴苣幼苗的苗高生长主要表现
为较强的抑制作用。
2.3 水浸液对 3种作物的综合化感效应
综合化感效应的绝对值介于 0 ～ 1之间 ,绝对
值的大小与作用强度一致 。从表 3的综合化感效
应指数(M)分析 ,除了浓度为 0.05 g ·mL-1含羞
草水浸液对萝卜 、莴苣幼苗生长无抑制作用外 ,其
他综合化感效应指数均为负值 ,表现为抑制作用 ,
且综合化感效应指数均与水浸液浓度呈正比关
系。对照两种植物的水浸液的综合化感效应指
数 ,金合欢的效应指数明显高于含羞草 ,以最高浓
度 0.2 g ·mL-1的水浸液为例 ,含羞草对三种作
物种子的综合化感效应指数分别为 -0.248 、
-0.238 、-0.599 , 而金合欢分别为 -0.666 、
-0.430 、-0.708 , 分别比含羞草高 62.76%、
44.65%、15.40%;含羞草对 3种作物幼苗的综合
化感效应指数分别为-0.414 、-0.378 、-0.477 ,
而金合欢分别为-0.698 、-0.692 、-0.783 ,分别
比含羞草高 40.69%、45.38%、39.08%。
·115·4 期 朱 慧等:两种含羞草科入侵植物的化感作用初探
表 3 含羞草 、金合欢水浸液对作物的综合化感效应
Table 3 The synthetical allopathic effect of aqueous extracts of M.pudica and A.glauca on crops
植物
Plant
水浸液浓度 /(g·mL -1)
Con cen trat ion
白菜 B.campestr is
种子 S eed 幼苗 Seedling
萝卜 R.sat ivus
种子 Seed 幼苗 S eedling
莴苣 L.sat iva
种子 S eed 幼苗 Seedling
含羞草 M.pud ica 0.05 -0.060 -0.122 -0.008 0.032 0.003 -0.157
0.10 -0.136 -0.231 -0.115 -0.215 -0.052 -0.230
0.15 -0.145 -0.282 -0.165 -0.365 -0.438 -0.424
0.20 -0.248 -0.414 -0.238 -0.378 -0.599 -0.477
金合欢 A.f arnesiana 0.05 -0.048 -0.233 -0.078 -0.304 0.148 -0.360
0.10 -0.274 -0.441 -0.129 -0.551 -0.366 -0.591
0.15 -0.431 -0.545 -0.224 -0.650 -0.576 -0.693
0.20 -0.666 -0.698 -0.430 -0.692 -0.708 -0.783
2.4 酚类化感物质定性鉴定结果
采用刘凤楼[ 8] 的 FeCl3 显色法配制溶液 ,充
分振荡后静置 3 min ,溶液均呈现深绿色 ,根据酚
类化合物质的化学特性 ,初步判断两种水浸液中
均含有酚类化感物质 。
3 讨论
除了采用显著性检验对种子萌发率和萌发指
数 、幼苗的根长和苗高的平行试验数据进行差异
性比较外 ,还将种子萌发率与萌发指数相结合 ,幼
苗的根长与苗高相结合 ,采用综合化感效应指数
来综合评价两种含羞草科植物对 3种作物的化感
强度 。2种含羞草科入侵植物的水浸液对 3种作
物受体的种子萌发与幼苗生长的影响结果表明 ,
随着水浸液浓度的升高 ,化感综合效应也随之增
强 ,尤其是金合欢对受体作物的抑制作用比含羞
草更为明显 ,化感效应显著 ,直接导致作物种子萌
发率 、萌发指数降低 ,幼苗根长 、苗高受到显著的
影响 。
化感作用在自然界普遍存在 ,其强度 、作用对
象和作用时间存在明显的种间差异[ 9] ,这种差异
为不同类型除草剂的筛选奠定了基础。至今已经
发现的化感物质(Allelo chemicals)主要源于植物
的次生代谢产物 ,分子量较小 ,包括水溶性有机
酸 、直链醇 、脂肪族醛和酮 、生物碱 、单宁等 14类 ,
其中酚类化合物是高等植物的主要水溶性化感物
质 ,与自然状态下雨雾淋溶的主要释放方式相吻
合[ 10-11] 。研究表明 ,含羞草的 3 个水溶性化学成
分分别为黄酮苷类的 5 , 7 , 4′-三羟基-6-C-[ α-L-鼠
李糖(1※2)]-β-D葡糖黄酮碳苷 、D-1-O-甲基肌醇
及酚类物质岩白菜素等[ 3] ,而黄酮类物质与酚类
物质均为植物主要化感物质 ,与本文试验结果相
符合 ,虽然目前对金合欢叶的水溶性化学成分还
不清楚 ,但从金合欢水浸液对 3种作物较强的化
感效应以及其 FeCl3 显色反应的结果推测 ,其叶
片中应该含有较为丰富的酚类化合物。
金合欢属于灌木或乔木 ,目前是广泛分布于
华南地区的入侵植物 ,种子产量高 ,繁殖快 ,较之
含羞草 ,金合欢生长迅速 ,枝繁叶茂 ,生物量大 ,资
源十分丰富 ,危害大 ,常大批量的被人们从公园 、
农田或森林中清除后丢弃 ,结合本试验结果 ,笔者
认为可将其作为筛选天然植物源除草剂的备选植
物[ 7] ,进一步针对目标杂草进行生物测定 ,并分离
鉴定其植株内部化感物质的成分 、含量 ,研究其作
用机制[ 12] ,为开发利用含羞草科入侵植物提供更
为直接的依据 。
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·116· 西 北 农 业 学 报 18 卷