豚草水浸液對(duì)小麥種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

王立新，王鳳梅，鄒佳文，郝建華

（常熟理工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，江蘇常熟 215500）

豚草水浸液對(duì)小麥種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

王立新，王鳳梅，鄒佳文，郝建華

（常熟理工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，江蘇常熟 215500）

研究不同濃度的豚草水浸液對(duì)小麥種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響.結(jié)果表明：小麥種子發(fā)芽率總體隨著豚草水浸液濃度的升高而顯著下降；對(duì)小麥幼苗初生根的伸長(zhǎng)具有顯著的抑制作用，但對(duì)小麥苗高的抑制作用程度稍弱；顯著增強(qiáng)小麥幼苗莖葉的超氧化物歧化酶、過氧化物酶的活性.濃度效應(yīng)明顯.

豚草；水浸液；小麥

豚草（Ambrosia artemisiifolia L.）又名艾葉破布草、美洲艾，是菊科豚草屬的一種一年生惡性雜草，上世紀(jì)40年代傳入我國(guó)，首先侵入東北[1]，至今已在東北地區(qū)廣泛蔓延．現(xiàn)在許多南方省市也有較大的發(fā)生，常熟近幾年也有發(fā)現(xiàn)，且侵入范圍有逐年擴(kuò)大的趨勢(shì)．

植物化感作用是指植物（含微生物）通過釋放化學(xué)物質(zhì)到環(huán)境中而產(chǎn)生對(duì)其他植物直接或間接的有害作用[2]．其釋放的化學(xué)物質(zhì)是植物或微生物的次生代謝產(chǎn)物，即化感物質(zhì)[2]．化感物質(zhì)可以由植物的營(yíng)養(yǎng)或生殖器官通過揮發(fā)、分泌、浸析或植物殘?bào)w分解等方式釋放到環(huán)境中[3]．研究豚草對(duì)小麥等農(nóng)作物的化感作用，特別是對(duì)農(nóng)作物種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響具有重要意義．本文通過利用不同濃度的豚草水浸液模擬雨水淋溶，研究其對(duì)小麥的化感作用，為探討豚草廣泛分布并使其他植物受害的機(jī)制提供一定的參考．

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

豚草（Ambrosia artemisiifolia L.）種子由常熟理工學(xué)院郝建華教授提供，實(shí)驗(yàn)室盆栽培養(yǎng)．小麥品種為揚(yáng)麥158，購(gòu)于常熟市種子站．

1.2 方法

1.2.1 材料處理

取自然風(fēng)干的成熟豚草植株用蒸餾水浸泡24小時(shí)后過濾，制成質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的母液，于4℃冰箱中保存?zhèn)溆茫?/p>

小麥種子用0.5%次氯酸鈉消毒10 min，經(jīng)蒸餾水沖洗3次后浸種24 h，挑選顆粒飽滿一致、無(wú)病蟲害、無(wú)破損者放入鋪有雙層消毒紗布濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿均勻放置30粒，用濃度分別為0.01 g/mL、0.02 g/mL、0.03 g/mL、0.04 g/mL、0.05 g/mL豚草浸出液于光照培養(yǎng)架上培養(yǎng)．每天定時(shí)加液，加液量以種子濕潤(rùn)為宜．以蒸餾水培養(yǎng)為對(duì)照．每組處理3個(gè)重復(fù)．

1.2.2 測(cè)定方法

發(fā)芽率的統(tǒng)計(jì)采用直接計(jì)數(shù)法，以5 d內(nèi)胚芽長(zhǎng)度大于1/2種子長(zhǎng)度者視為萌發(fā)，用百分率表示．將發(fā)芽的種子移入紙杯中繼續(xù)培養(yǎng)，一周后進(jìn)行各項(xiàng)生理指標(biāo)測(cè)定．初生根長(zhǎng)及苗高的測(cè)定采用直尺測(cè)量法，每皿隨機(jī)挑選5顆種子進(jìn)行測(cè)量，取平均值．小麥幼苗莖葉SOD活性采用NBT法，南京建成科技有限公司生產(chǎn)的SOD試劑盒進(jìn)行測(cè)定．POD活性采用愈創(chuàng)木酚法．

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

利用SPASS 12.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析，并用LSD（L）進(jìn)行多重比較．

2 結(jié)果與分析

2.1 豚草水浸液對(duì)小麥發(fā)芽率的影響

如圖1所示，小麥種子的發(fā)芽率隨著豚草水浸液濃度的增加而呈逐漸降低的趨勢(shì)．豚草水浸液濃度至0.05 g/mL時(shí)，發(fā)芽率為15.6%，僅為對(duì)照組的16.2%．方差分析結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，除了0.01 g/mL濃度外，其余濃度的豚草水浸液對(duì)發(fā)芽率都有顯著的抑制作用．

2.2 豚草水浸液對(duì)小麥根長(zhǎng)與苗高的影響

對(duì)能夠發(fā)芽的種子繼續(xù)培養(yǎng)一周后測(cè)定其根長(zhǎng)和苗高．實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2和圖3，由圖可見，不同濃度的豚草水浸液對(duì)小麥幼苗的根長(zhǎng)、苗高具有不同程度的抑制作用．當(dāng)豚草水浸液濃度達(dá)到0.02 g/mL時(shí)，對(duì)小麥根長(zhǎng)的生長(zhǎng)已經(jīng)具有顯著的抑制作用，而對(duì)苗高的影響在0.04 g/mL時(shí)才達(dá)顯著性差異水平．由此可見，豚草水浸液對(duì)小麥幼苗根長(zhǎng)的抑制程度明顯強(qiáng)于對(duì)苗高的抑制．

圖1 豚草水浸液對(duì)小麥種子發(fā)芽率的影響

圖2 豚草水浸液對(duì)小麥幼苗根長(zhǎng)的影響

圖3 豚草水浸液對(duì)小麥幼苗苗高的影響

2.3 豚草水浸液對(duì)小麥幼苗莖葉SOD活性的影響

超氧化物歧化酶（SOD）是生物體內(nèi)一種重要的抗氧化酶，具有特殊的生理活性，是生物體內(nèi)清除自由基的首要物質(zhì)．其活性高低與植物抗性大小有一定的相關(guān)性．當(dāng)外來脅迫導(dǎo)致活性氧大量產(chǎn)生時(shí)，它能及時(shí)應(yīng)激提高活性以有效清除自由基，保護(hù)細(xì)胞免受氧化脅迫的傷害．由圖4可見，隨著豚草水浸液濃度的增大，小麥超氧化物歧化酶（SOD）活性總體呈明顯的上升趨勢(shì)，0.05 g/mL處理組達(dá)到最高，約為對(duì)照的4.2倍．表示小麥在生長(zhǎng)過程中受到了豚草水浸液中相關(guān)物質(zhì)的影響，使植物體內(nèi)的超氧化物歧化酶活性增加，以應(yīng)對(duì)不斷增強(qiáng)的氧化壓力．

2.4 豚草水浸液對(duì)小麥幼苗莖葉POD活性的影響

從圖5中可以看出，豚草水浸液培養(yǎng)可使小麥幼苗莖葉的POD活性明顯增強(qiáng)，且水浸液濃度與小麥POD活性呈現(xiàn)顯著正相關(guān)．過氧化物酶作為另一種受逆應(yīng)激酶在小麥幼苗受到豚草水浸液處理后同樣出現(xiàn)比較強(qiáng)烈的響應(yīng)．但與SOD活性相比，其增強(qiáng)幅度相對(duì)較?。?/p>

圖4 豚草水浸液對(duì)小麥SOD活性的影響

3 討論

圖5 豚草水浸液對(duì)小麥POD活性的影響

本文利用自然風(fēng)干的成熟豚草植株，模擬自然界雨水淋溶研究其對(duì)小麥種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響．總體表現(xiàn)為豚草水浸液不僅大大抑制小麥種子的萌發(fā)，對(duì)能夠萌發(fā)的種子同樣可以起到抑制幼苗生長(zhǎng)的作用．其中，對(duì)根長(zhǎng)的抑制遠(yuǎn)大于對(duì)苗高的抑制．這一結(jié)果與張風(fēng)娟等[4]的研究比較一致．豚草水浸液不僅使小麥幼根的長(zhǎng)度變短，同時(shí)還影響其形態(tài)建成，表現(xiàn)為幼根數(shù)目增多，顏色呈黃褐色，根毛不發(fā)達(dá)，出現(xiàn)較多不規(guī)則扭曲等現(xiàn)象，陳賢興等[5]的報(bào)道也出現(xiàn)類似現(xiàn)象．

不同濃度的豚草水浸液在不同程度上抑制小麥種子的萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)，濃度越高，抑制作用越強(qiáng)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的濃度效應(yīng)．這與豚草在低密度分布時(shí)致使玉米產(chǎn)量下降，高密度分布導(dǎo)致玉米顆粒無(wú)收的生產(chǎn)實(shí)踐[6]有一定的因果聯(lián)系．

豚草可以通過揮發(fā)、雨水淋溶和根系分泌等途徑向環(huán)境中釋放化合物，由此對(duì)周圍的植物產(chǎn)生抑制[7]．本研究利用蒸餾水浸提的方法使豚草植株中的水溶性物質(zhì)得以釋放，由此抑制了小麥種子的萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)．其較強(qiáng)的濃度效應(yīng)也可理解為由水溶性化感物質(zhì)的多少所引發(fā)，其中兩種抗氧化酶的反應(yīng)也暗示小麥?zhǔn)艿诫嗖莼形镔|(zhì)的脅迫．有研究表明，化感物質(zhì)可對(duì)細(xì)胞膜形成傷害，細(xì)胞膜功能的改變必然會(huì)影響植物對(duì)水分和礦質(zhì)元素的吸收，進(jìn)而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育[8]．本研究也從側(cè)面證實(shí)了這樣的觀點(diǎn)．

蘇南地區(qū)盡管不是小麥的重要種植區(qū)，但對(duì)蔬菜等作物的種植卻較為普遍．豚草可對(duì)多種經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)生化感作用[5，6]．我們的前期研究也發(fā)現(xiàn)豚草水浸液能大大抑制白菜和蘿卜種子的萌發(fā)．由此，為了避免豚草通過化感作用侵害經(jīng)濟(jì)作物，應(yīng)加強(qiáng)田間管理，及時(shí)去除豚草植株，避免不應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)損失．

[1]萬(wàn)方浩，關(guān)廣清，王韌.豚草及豚草的綜合防治[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1993：89-94．

[2]Rice E L.Allelopathy[M].New York:Academic Press，1974:1-5.

[3]余叔文，孫文浩.植物間的相互作用——相生相克現(xiàn)象.植物生理與分子生物學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，1992：1376-3941．

[4]張風(fēng)娟，郭建英，龍茹，等.不同處理的豚草殘留物對(duì)小麥的化感作用[J].生態(tài)學(xué)雜志，2010，29（4）：669-673．

[5]陳賢興，單和好.豚草對(duì)幾種經(jīng)濟(jì)作物的生化他感作用[J].海南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，21（1）：69-73．

[6]李秀梅.惡性害草的綜合防治研究進(jìn)展[J].雜草科學(xué)，1997（1）：7-10．

[7]王大力，祝心如.豚草的化感作用研究[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，1996，16（1）：11-19．

[8]Einhellig F A.The chemistry of allelopathy，U.S.A[A].Thompson A C ED，1985：252-278.

Effect of Ambrosia artemisiifolia L.Water Extracts on the Seed Germination and Growth of Wheat

WANG Li-Xin,WANG Feng-mei,ZOU Jia-wen,HAO Jian-hua
(School of Biology and Food Engineering,Changshu Institute of Technology,Changshu 215500,China)

The effect of the different concentrations of water extracts of Ambrosia artemisiifolia L.on germination and growth of wheat were studied.The results showed the germination rate of wheat had a significant inhibition. The water extracts show inhibitory effects on the root length and shoot length.SOD and POD activity were significantly enhanced.The concentration effects were significant.

Ambrosia artemisiifolia L.;water extract;wheat

Q945

A

1008-2794（2011）10-0067-04

2011-08-20

常熟理工學(xué)院植物學(xué)重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科基金資助項(xiàng)目.

王立新（1973—），女，江蘇常熟人，常熟理工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向：植物生理生化.