果园草被残体浸提液对日本草种子发芽与幼苗生长的化感效应
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阔叶丰花草水浸提液对5种作物的化感作用马永林;马跃峰;郭成林;王彦辉;覃建林;吴文松【摘要】采用室内生物测定方法研究不同浓度的阔叶丰花草水浸提液对5种作物(西瓜、水稻、萝卜、辣椒和番茄)种子萌发和幼苗生长的化感影响.结果表明:不同浓度的阔叶丰花草水浸提液对5种作物种子的发芽率、幼苗茎长和根长均有较强的化感作用,并且随着浸提液浓度的升高,化感效应明显增强.当浸提液浓度为0.05 g/mL时,5种受体作物的化感综合效应强弱顺序为西瓜>萝卜>水稻>番茄>辣椒.其根部比茎部的化感作用更敏感,受到的抑制作用更强,但对辣椒和番茄的茎表现出了一定的促进作用.【期刊名称】《种子》【年(卷),期】2016(035)010【总页数】4页(P32-35)【关键词】阔叶丰花草;入侵植物;浸提液;化感作用【作者】马永林;马跃峰;郭成林;王彦辉;覃建林;吴文松【作者单位】广西农业科学院植物保护研究所/广西作物病虫害生物学重点实验室,南宁530007;广西农业科学院植物保护研究所/广西作物病虫害生物学重点实验室,南宁530007;广西农业科学院植物保护研究所/广西作物病虫害生物学重点实验室,南宁530007;广西农业科学院植物保护研究所/广西作物病虫害生物学重点实验室,南宁530007;广西农业科学院植物保护研究所/广西作物病虫害生物学重点实验室,南宁530007;柳城县太平镇林业站,广西柳州545202【正文语种】中文【中图分类】S451.1植物的化感作用是指一个活体植物通过向周围环境中释放化学物质,从而影响植物的生长和发育的现象,它包括促进和抑制作用2个方面[1-3]。
植物能通过雨水淋溶、挥发、残体分解和根系分泌等途径向周围环境释放次生代谢物质[4-5],其中有些次生代谢物具有化感效应,可以直接或间接地影响周围植物(如田间微生物和杂草等)的生长,从而影响植物群落组成和演替变化[6-10]。
目前,国内外研究者热衷于对植物化感机理研究,从而使植物化感作用的研究领域十分活跃,尤其是化感物质在杂草防控和农业可持续发展上的应用成为一个新的研究热点[11]。
第32卷 第2期V o l .32 No .2草 地 学 报A C T A A G R E S T I A S I N I C A2024年 2月F e b . 2024d o i :10.11733/j.i s s n .1007-0435.2024.02.019引用格式:张家迪,刘双清,邬腊梅,等.北美车前提取液对稗草和千金子的化感作用[J ].草地学报,2024,32(2):510-516Z HA N GJ i a -d i ,L I US h u a n g -q i n g ,WUL a -m e i ,e t a l .A l l e l o p a t h i cE f f e c t s o f P l a n t a g o v i r gi c a E x t r a c t o n E c h i n o c h -l o a c r u s -g a l l i a n d L e pt o c h l o a c h i n e n s i s [J ].A c t aA g r e s t i aS i n i c a ,2024,32(2):510-516北美车前提取液对稗草和千金子的化感作用张家迪1,2,刘双清1*,邬腊梅2,周尚峰2,黄 晨1,杨浩娜2*(1.湖南农业大学植物保护学院,湖南长沙410128;2.湖南省农业科学院杂草生物学及安全防控湖南省重点实验室,湖南长沙410125)收稿日期:2023-07-21;修回日期:2023-11-05基金项目:湖南省农业科技创新资金项目(2022C X 01);湖南省自然科学基金(2023J J 40368);国家自然科学基金(U 22A 20461);国家现代农业产业(麻类)技术体系科学家项目 杂草与综合防控岗位 (C A R S -16-E 19);湖南省农业科技创新资金项目(2022C X 01)资助作者简介:张家迪(2000-),女,汉族,河南驻马店人,硕士研究生,主要从事植物资源利用与保护研究,E -m a i l :184********@163.c o m ;*通信作者A u t h o r f o r c o r r e s p o n d e n c e ,E -m a i l :h a o n a y a n g @h u n a a s .c n ;l i u s h u a n g q i n g@h u n a u .e d u .c n 摘要:从植物中筛选出具有除草活性的化感物质为植物源除草剂的开发提供了丰富的资源㊂本试验比较分析了北美车前(P l a n t a g o v i r g i n i c a )水提液㊁醇提液与腐解提取液对稗草(E c h i n o c h l o a c r u s g a l l i )和千金子(L e pt o c h l o a c h i n e n s i s )种子萌发的化感作用㊂并利用超高效液相色谱-质谱联用(UH P L C -Q E -M S )技术鉴定腐解提取液中的主要化感物质,评价各物质对稗草和千金子种子萌发的影响㊂结果显示:腐解提取液对稗草和千金子种子萌发的抑制效果最强,壬酸㊁正辛酸㊁4-甲基儿茶酚为主要化感物质㊂4-甲基儿茶酚处理后稗草超氧化物歧化酶(S O D )㊁过氧化氢酶(C A T )和过氧化物酶(P O D )的活性随处理浓度增加先增强又下降㊂而相同处理下的千金子S O D 与P O D 活性随试验浓度增高先降低后增高,C A T 活性则随试验浓度增大而增强,表明4-甲基儿茶酚处理干扰了杂草体内活性氧平衡,且对稗草和千金子抗氧化酶的影响不同㊂关键词:北美车前;化感作用;植物源除草剂;稗草;千金子;腐解中图分类号:S 451.1 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2024)02-0510-07A l l e l o pa t h i cE f f e c t s o f P l a n t a g o v i r g i c a E x t r a c t o n E c h i n o c h l o a c r u s -g a l l i a n d L e pt o c h l o a c h i n e n s i s Z H A N GJ i a -d i 1,2,L I US h u a n g -q i n g 1*,WU L a -m e i 2,Z H O US h a n g -f e n g 2,HU A N GC h e n 1,Y A N G H a o -n a2*(1.H u n a nA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y C o l l e g e o f P l a n t P r o t e c t i o n ,C h a n g s h a ,H u n a nP r o v i n c e 410128,C h i n a ;2.H u n a nA c a d e m yo fA g r i c u l t u r a l S c i e n c e s /H u n a n W e e dS c i e n c eK e y L a b o r a t o r y ,C h a n gs h a ,H u n a nP r o v i n c e 410125,C h i n a )A b s t r a c t :S c r e e n i n g o f a l l e l o c h e m i c a l sw i t hh e r b i c i d a l a c t i v i t y fr o m p l a n t s p r o v i d e s a r i c hr e s o u r c e f o rb o -t a n i c a l h e r b i c i d e .I n t h i s e x p e r i m e n t ,w e c o m p a r e d a n d a n a l y z e d t h e a l l e l o pa t h i c e f f e c t s o f a u t o c l e a v e dd i s -t i l l e dw a t e r e x t r a c t i o n ,e t h a n o l e x t r a c t i o n a n d p l a n t d e c o m po s i t i o no n t h e g e r m i n a t i o no f E c h i n o c h l o a c r u s -g a l l i a n d L e p t o c h l o a c h i n e n s i s s e e d s i n P l a n t a g o v i r gi n i c a .U l t r a -h i g h -p e r f o r m a n c e l i q u i dc h r o m a t o g r a -p h y -m a s s s p e c t r o m e t r y (UH P L C -Q E -M S )t e c h n o l o g y w a s u s e d t o i d e n t i f y th em a i na l l e l o c h e m i c a l s i n t h e d e c o m p o s i t i o n e x t r a c t o f P .v i r g i n i c a ,a n d t h e a l l e l o p a t h y o f t h em a i n a l l e l o c h e m i c a l s o n t h e g e r m i n a t i o n o f E .c r u s ga l l i a n d L .c h i n e n s i s w a s e v a l u a t e d .T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h ed e c o m p o s i t i o ne x t r a c th a d t h e s t r o n g e s t i n h ib i t o r y e f f ec to nt h e g e r m i n a t i o no f E .c r u s ga l l i a n d L .c h i n e n s i s ,a n dn o n a n o i ca c i d ,n -o c -t a n o i c a c i d a n d 4-m e t h y l c a t e c h o lw e r e t h em a j o r a l l e l o c h e m i c a l s .F u r t h e r s t u d i e d f o u n d t h e a c t i v i t y of s u -p e r o x i d e d i s m u t a s e (S O D ),c a t a l a s e (C A T )a n d p e r o x i d a s e (P O D )o f E .c r u s ga l l i a f t e r 4-m e t h y l c a t e c h o l t r e a t m e n t i n c r e a s e d f i r s t l y a n d t h e nd e c r e a s e dw i t h t h e i n c r e a s eo f e x pe r i m e n t a l c o n c e n t r a t i o n .U n d e r t h e s a m e t r e a t m e n t ,t h e a c t i v i t i e s of S O Da n dP O Do f L .c h i n e n s i s d e c r e a s e d f i r s t a n d t h e n i n c r e a s e d ,t h e a c t i v i -t i e s o fC A Ti n c r e a s e d w i t ht h e i n c r e a s eo fe x p e r i m e n t a l c o n c e n t r a t i o n .I ts h o w e dt h a t4-m e t h yl c a t e c h o l t r e a t m e n t i n t e r f e r e dw i t h t h ea c t i v eo x y ge nb a l a n c e i nw e e d sa n dh a dd if f e r e n t e f f e c t so na n t i o x i d a n t e n -第2期张家迪等:北美车前提取液对稗草和千金子的化感作用z y m e s i n E.c r u s g a l l i a n d L.c h i n e n s i s.K e y w o r d s:P l a n t a g ov i r g i n i c a;A l l e l o p a t h y;B o t a n i c a lh e r b i c i d e;E c h i n o c h l o a c r u s g a l l i(L.)P.B e a u v.; L e p t o c h l o a c h i n e n s i s(L.)N e e s.;D e c o m p o s i t i o n化感作用(A l l e l o p a t h y)是指植物之间包括微生物的相生及相克作用,最早由M o l i s h在1937年提出,后又加入了刺激作用㊂21世纪对化感作用的研究普遍认为化感效应是通过供体植物体内相关基因的表达,在供体内持续合成化感物质(a l l e l o c h e m-i c a l)[1]㊂化感物质主要包括酚类㊁萜类㊁生物碱等14种[2],主要是植物通过雨雾淋溶㊁自然挥发㊁残体与凋落物分解以及根系分泌4种途径向周围环境释放产生[3]㊂植物自身分泌的次生代谢产物不仅能促进或抑制其他植物的正常生长发育,也有利于在自然界中降解,表现出较强的化感作用[4-5]㊂因此,植物化感物质为植物源除草剂的开发提供了宝贵的资源库[6]㊂农田杂草为农业生产中三大有害生物之一,其通过与作物竞争养分㊁光照,从而极大地影响了作物的生长和产量[7]㊂稗草(E c h i n o c h l o a c r u s g a l l i)和千金子(L e p t o c h l o a c h i n e n s i s)与水稻一样同属禾本科杂草,它们在生物学特性和生态习性方面都与水稻相近,这就导致了其与水稻伴生时更加具有隐蔽性㊁更加难以防治,造成水稻严重减产甚至绝收,是典型的稻田恶性杂草[8-10]㊂研究表明,稗草可使水稻减产58%[11];千金子可使水稻产量降低37.80%~ 39.22%[12]㊂北美车前(P l a n t a g o v i r g i n i c a L.)是一种典型的外来入侵种,原产北美洲,20世纪50年代进入我国华东地区,近年来其种群呈现暴发式增长态势[13]㊂该植物种子多,繁衍能力强,扩张速度快,危害草地㊁荒山㊁人工草坪等[14]㊂国内已有学者对北美车前的生物学和生态学特征以及不同种群密度下的生理学特性㊁形态学特性及生活史等进行了较为系统的研究[15]㊂其中有研究检测了北美车前对4种常用草坪植物种子萌发和幼苗生长的化感效应[16];研究结果表明北美车前水浸提液对小白菜(B r a s s i c ac h i n e n s i s L.)㊁萝卜(R a p h a n u s s a t i v u s L.)等四种植物的苗高㊁根长等表现出低促高抑的作用[17],而其对农田杂草的化感作用却鲜有报道㊂本研究将以稗草与千金子2种杂草作为试验对象,对北美车前水提液㊁乙醇提取液和腐解提取液进行除草活性筛选以及高除草活性提取液的化学成分分析,确定其主要化感物质,并进一步测定各化学物质对2种杂草的除草活性,旨在寻找北美车前中具有除草活性的先导化合物,为新型植物源除草剂的开发提供研究基础㊂1材料与方法1.1供试植物北美车前全株于2021年12月在湖南省长沙市采得,当天采摘后用清水洗净在整洁通风处阴干保存㊂稗草㊁千金子种子由湖南省农业科学院农业生物技术研究所杂草室提供㊂1.2试验方法1.2.1北美车前提取液的制备将干燥的北美车前植株用万能研磨机粉碎后用1m m的筛子过筛,同时采集其生长土壤表层2c m下的土壤于室温自然风干,土壤风干后用锤子敲碎并用1m m筛子过筛㊂用自封袋密封过筛后的北美车前粉末和土壤粉末,室温保存㊂分别称量25g杂草粉末置于烧杯中,按照1ʒ10质量比分别加入250m L无菌水和250m L无水乙醇,于25ħ浸提72h后用布氏漏斗抽滤,将抽滤后的乙醇提取液在恒温65ħ下旋转蒸去大部分乙醇后加水稀释,分别得到100g㊃L-1的北美车前水提取液和乙醇提取液㊂同时将25g杂草粉末㊁25 g土壤粉末和250m L的无菌水按1ʒ1ʒ10的比例倒入烧杯中,另取25g土壤粉末加入250m L的无菌水设为土壤提取液对照组,充分搅拌烧杯中的混合物,用塑料包装密封烧杯,置于25ħ的培养箱中暗培养,保持混合物一直处于厌氧状态(模拟土壤中杂草的分解环境),每3d轻轻摇晃一次㊂15d后将腐解提取物用布氏漏斗分别进行抽滤得到提取液,再将提取液8000r㊃m i n-1离心10m i n,离心后用0.22μm滤膜的砂芯漏斗过滤,获得100g㊃L-1的北美车前腐解提取液与土壤水提取液㊂将北美车前的三种提取液与土壤水提取液保存在冰箱中(-20ħ),用于下一步试验㊂1.2.2.北美车前提取液对杂草种子抑制作用的筛选试验取适量稗草种子用98%的浓硫酸处理5m i n去除种皮,然后用75%的乙醇消毒1m i n㊁3%次氯酸钠消毒10m i n,最后用蒸馏水冲洗干净㊂在115草地学报第32卷消毒清洗过程中,去除干瘪种子和杂物,得到饱满㊁无虫害的种子,置于装有蒸馏水的烧杯中(常温)催芽24h㊂千金子种子用砂纸磨去颖壳,置于装有蒸馏水的试管中低温(4ħ)催芽24h㊂试验所采用的生物测定方法为培养皿滤纸法㊂吸取一定量的北美车前水提液㊁乙醇提取液和腐解提取液,以蒸馏水为溶剂,分别配置成1,5,20,50,100g㊃L-1的溶液,在铺有两层滤纸的培养皿中,每皿放入20粒稗草种子或50粒千金子种子,分别加入不同浓度的3种北美车前提取液5m L,每组3次重复,以蒸馏水(C K1)和土壤水提取液(C K2)处理为对照,稗草和千金子在温度为(30ʃ1)ħ的人工智能光照培养箱中培养,光照与黑暗每12h交替进行,72h后测定稗草和千金子种子的发芽率㊂1.2.3化感物质的分析鉴定称取一定量冷冻干燥后的北美车前腐解提取液,加入提取液(甲醇ʒ水=3ʒ1(V/V),含同位素标记内标混合物),35H z 研磨处理4m i n,并在冰水浴中超声处理㊂后-40ħ静置1h,将样品12000r㊃m i n-1(离心力13 800(ˑg),半径8.6c m)离心15m i n,取上清液上机检测㊂采用超高效液相色谱-质谱联用技术对北美车前腐解液进行成分分析,通过液相色谱柱对目标化合物进行色谱分离,进行数据采集,原始数据经软件格式化后,进行峰识别㊁峰提取㊁峰对齐和积分等处理,然后与二级质谱数据库匹配进行物质注释,得到北美车前腐解液中所含的化感物质㊂1.2.4化感物质对杂草种子萌发的影响通过二级质谱匹配定性打分值(打分值越接近于1,代表匹配结果可信度越高),筛选出鉴定结果分值大于0.8且相对含量较高的15种化感物质,购买其标准品分别用二甲基亚砜㊁水㊁乙醇等溶解后用蒸馏水配置为高浓度母液,蒸馏水稀释成浓度为0.5g㊃L-1用于除草活性筛选㊂稗草与千金子种子处理方法与试验方法同上,72h后统计种子发芽数并计算发芽率㊂根据上述试验结果分析除草活性较高的几种化感物质,并降低其处理浓度为0.2g㊃L-1后继续测定主要化感物质的除草活性㊂杂草种子处理方法和试验方法均同上㊂1.2.54-甲基儿茶酚对稗草和千金子酶活力的影响通过上述试验筛选出正辛酸㊁壬酸㊁4-甲基儿茶酚三种物质对稗草和千金子种子萌发均有较好抑制活性㊂正辛酸又名羊脂酸,已有试验证明其除草活性与光合作用有关[18];而30%壬酸水乳剂对各类杂草均有良好的防治效果[19]㊂故本试验不再探究以上2种物质的除草活性,重点研究4-甲基儿茶酚对杂草的抑制作用㊂将催芽后的种子移栽到9c m的培养盆中,在30ħ/27ħ(白天/夜晚)光周期为12h/12h的温室中培养,期间随机更换培养盆的摆放位置㊂待杂草长到2~3叶期,通过人工拔除,留下长势均匀的植株10株左右㊂待杂草3-4叶期,用浓度为0,0.5,1, 2,4,8g㊃L-1的4-甲基儿茶酚溶液(水溶液)喷雾处理㊂喷施药剂3d后称取各处理杂草的地上部分进行酶活试验,采用南京建成生物工程研究所研发的过氧化氢酶(C A T)㊁过氧化物酶(P O D)㊁超氧化物歧化酶(S O D)试剂盒进行测定㊂1.3.数据处理试验所得数据使用E x c e l整理,采用单因素方差分析(L S D法)在D P S软件中进行分析,并进行差异显著性检验(D u n c a n氏新复极差法)㊂试验数据以平均值ʃ标准误表示,P<0.05㊂萌发率(%)=萌发种子数供试种子数ˑ100%2结果与分析2.1北美车前三种提取液对稗草和千金子种子萌发的影响3种提取液对稗草和千金子种子萌发都有一定的影响,且随着3种提取液浓度的增加,稗草和千金子种子发芽率都有所降低,其中腐解液对2种杂草种子萌发的抑制效果最好,在浓度为100 g㊃L-1北美车前腐解液处理下,完全抑制了两种杂草种子的萌发;在50g㊃L-1处理下,稗草和千金子种子的发芽率分别为43.35%和0㊂而北美车前水提液与蒸馏水对照相比,只有在100 g㊃L-1浓度处理下杂草种子的萌发受到显著抑制,其余浓度下并无显著差异;乙醇提取液在100和50g㊃L-1浓度处理下显著抑制了稗草和千金子的萌发,但其发芽率高于腐解提取液(表1)㊂C K1与C K2之间不存在显著差异,表明北美车前腐解提取液除草活性几乎不受土壤因素的影响㊂因此,北美车前腐解提取液对稗草和千金子的除草活性高于乙醇提取液和水提取液㊂215第2期张家迪等:北美车前提取液对稗草和千金子的化感作用表1 北美车前提取液对稗草和千金子种子萌发的影响T a b l e 1 T h eE f f e c t s o fE x t r a c t s f r o m P l a n t a g o v i r g i n i c a o n t h e E c h i n o c h l o a c r u s g a l l i a n d L e pt o c h l o a c h i n e n s i s 浓度C o n c e n t r a t i o n /g㊃L -1发芽率G e r m i n a t i o n r a t e /%腐解提取液D e c o m po s i t i o n 水提液W a t e r e x t r a c t乙醇提取液E t h a n o l e x t r a c t稗草C K 182.77ʃ3.37a82.77ʃ3.37a82.77ʃ3.37aC K 283.47ʃ4.21a 83.47ʃ4.21a 83.47ʃ4.21a 1000.00ʃ0.00c 55.23ʃ6.28b 53.14ʃ6.29c 5043.35ʃ1.91b 70.74ʃ3.20a b68.28ʃ2.92b 2078.69ʃ5.72a 78.85ʃ3.54a 76.78ʃ3.61a b572.76ʃ3.90a 75.46ʃ3.77a 80.83ʃ1.83a b 170.57ʃ3.54a 77.38ʃ6.98a 87.03ʃ1.21a 千金子C K 181.57ʃ3.21a 81.57ʃ3.21a 81.57ʃ3.21a C K 281.11ʃ4.88a 81.11ʃ4.88a 81.11ʃ4.88a 1000.00ʃ0.00c 62.53ʃ5.18b 60.34ʃ4.49c 500.00ʃ0.00c 74.24ʃ3.21a b70.28ʃ3.62b 2044.47ʃ4.35b76.67ʃ3.97a 78.50ʃ2.54a 575.78ʃ3.50a 77.73ʃ3.57a 81.56ʃ5.25a 179.42ʃ3.78a 80.37ʃ1.36a 80.27ʃ3.14a 注:不同小写字母表示显著差异(P <0.05)㊂下同N o t e :D i f f e r e n t l o w e r c a s e l e t t e r s i n d i c a t e t h e s i gn i f i c a n c e o f d i f f e r e n c e (P <0.05).T h e s a m e a s b e l o w 2.2 北美车前腐解提取液鉴定分析使用超高效液相色谱-质谱联用(UH P L C -Q E -M S)技术对北美车前腐解提取液进行成分分析,分析得出包括脂肪酸类㊁有机酸类㊁芬香类㊁氨基酸㊁酚类等2000多种化合物㊂通过二级质谱匹配定性打分筛选得到15种主要化合物㊂其中,脂肪酸类有4种,分别是:丁酸乙酯㊁正戊酸㊁壬酸㊁正辛酸;芳香类有3种:2-(甲氨基)苯甲酸㊁4-甲基苯甲酸㊁2,4,6-三羟基苯乙酮;苯丙素类有2种:3-(3-羟基苯基)丙酸㊁3-苯丙甲酸;有机酸类㊁氨基酸类㊁杂环类㊁有机氧类㊁有机氮类㊁酚类各1种,分别为:异丁酸㊁5-氨基戊酸㊁2-氮己环酮㊁戊二酸单甲酯㊁左旋肉碱㊁4-甲基儿茶酚(表2)㊂其中,主要成分为异丁酸㊁3-丙酸㊁丁酸乙脂㊁5-氨基戊酸和正戊酸,相对含量分别为25.71%,27.63%,13.88%,10.05%和7.61%㊂表2 北美车前腐解提取液中经过筛选后得到的化感物质T a b l e 2 A l l e l o c h e m i c a l s a f t e r s c r e e n i n g P l a n t a g o v i r gi n i c a d e c o m p o s i t i o ne x t r a c t 序号N O保留时间R T /m i n相对含量R e l a t i v e c o n t e n t/%化合物名称C o m p o u n d C A S 号C A SN o .1168.6227.633-(3-羟基苯基)丙酸621-54-52406.6710.055-氨基戊酸660-88-8372.7813.88丁酸乙酯63-91-2485.557.61正戊酸109-52-4554.467.642-氮己环酮675-20-7646.386.452-(甲氨基)苯甲酸119-68-67406.672.30戊二酸单甲酯111-30-88372.901.96左旋肉碱541-51-19161.840.092,4,6-三羟基苯乙酮480-66-01053.020.93壬酸112-05-011161.840.874-甲基苯甲酸99-94-512161.840.873-苯丙甲酸501-52-01351.070.46正辛酸124-07-21438.590.184-甲基儿茶酚452-866-815101.4025.71异丁酸79-31-22.3 北美车前腐解提取液除草活性物质的初步筛选15种化感物质中,0.5g ㊃L -1的壬酸与正辛酸对稗草和千金子种子萌发均有明显的抑制作用,其发芽率均为零㊂相同浓度下4-甲基儿茶酚也能显著降低稗草种子的发芽率(32.54%);而3-(3-羟基苯基)丙酸㊁5-氨基戊酸㊁丁酸乙酯㊁2-氮己环酮㊁左旋肉碱对稗草种子萌发有一定的促进作用,但促进作用效果不显著;除壬酸与正辛酸外,正戊酸㊁2-(甲氨基)苯甲酸㊁4-甲基苯甲酸㊁3-苯丙甲酸㊁4-甲基儿茶酚5种化感物质也完全抑制了千金子种子的萌发(表3)㊂因此,还需进一步比较和分析初筛出对杂草种子萌发抑制效果最好的7种物质㊂315草 地 学 报第32卷表3 0.5g ㊃L -1的15种化感物质对稗草和千金子萌发的影响T a b l e 3 E f f e c t s o f 15a l l e l o c h e m i c a l sw i t h0.5g ㊃L -1o n t h e g e r m i n a t i o no f E c h i n o c h l o a c r u s ga l l i a n d L e pt o c h l o a c h i n e n s i s 化合物名称C o m p o u n d 发芽率G e r m i n a t i o n r a t e/%稗草E c h i n o c h l o a c r u s ga l l i 千金子L e pt o c h l o a c h i n e n s i s C K55.42ʃ2.92a b c d53.38ʃ6.64a3-(3-羟基苯基)丙酸62.30ʃ4.58a b51.68ʃ1.80a 5-氨基戊酸58.20ʃ5.82a b c51.90ʃ5.42a 丁酸乙酯66.41ʃ5.53a 51.76ʃ2.59a 正戊酸46.83ʃ8.46bcde 0.00ʃ0.00c 2-氮己环酮56.06ʃ2.14a b cd 51.25ʃ2.96a 2-(甲氨基)苯甲酸46.49ʃ5.52b c d e 0.00ʃ0.00c 戊二酸单甲酯52.00ʃ3.30a b c d 23.24ʃ3.94b 左旋肉碱62.77ʃ5.57a b 49.92ʃ3.14a 2,4,6-三羟基苯乙酮42.24ʃ2.81c d e 47.65ʃ2.85a 壬酸0.00ʃ0.00f 0.00ʃ0.00c 4-甲基苯甲酸40.62ʃ6.08d e 0.00ʃ0.00c 3-苯丙甲酸38.96ʃ2.40d e 0.00ʃ0.00c 正辛酸0.00ʃ0.00f 0.00ʃ0.00c 4-甲基儿茶酚32.54ʃ11.01e 0.00ʃ0.00c 异丁酸40.28ʃ5.01d e 47.34ʃ0.92a 2.4 北美车前腐解提取液除草活性物质的第二次筛选试验结果显示,0.2g ㊃L -1的壬酸溶液对稗草种子的萌发仍具有显著抑制效果,发芽率为21.16%,显著低于对照组53.81%;正辛酸溶液对稗草种子萌发存在促进作用,但效果不显著(表4)㊂0.2g ㊃L -1的壬酸㊁正辛酸㊁4-甲基儿茶酚㊁异丁酸溶液对千金子种子的萌发也具有显著抑制效果,发芽率分别为2.73%,6.97%,8.13%,21.30%;这几种化感物质抑制效果从高到低依次为壬酸>正辛酸>4-甲基儿茶酚>异丁酸㊂由于壬酸㊁正辛酸的除草活性已有前人证实,因此本文选择抑制效果较好的4-甲基儿茶酚进行后续试验㊂表4 0.2g㊃L -1北美车前化感物质对稗草和千金子萌发的影响T a b l e 4 E f f e c t s o f 0.2g ㊃L -1h e r b i c i d a l a c t i v e s u b s t a n c e s o f P l a n t a g o v i r gi n i c a o n s e e d g e r m i n a t i o n r a t e o f E c h i n o c h l o a c r u s g a l l i a n d L e pt o c h l o a c h i n e n s i s 化合物名称C o m po u n d 稗草发芽率E c h i n o c h l o a c r u s ga l l i G e r m i n a t i o n r a t e /%化合物名称C o m po u n d 千金子发芽率L e pt o c h l o a c h i n e n s i s G e r m i n a t i o n r a t e /%C K53.81ʃ4.17aC K49.22ʃ1.45a壬酸2.73ʃ1.75d 正辛酸6.97ʃ1.45c d 壬酸21.16ʃ5.24b正戊酸42.45ʃ14.33a2-(甲氨基)苯甲酸35.82ʃ4.18a b 对甲基苯甲酸53.28ʃ2.83a 正辛酸57.24ʃ8.65a3-苯丙甲酸52.38ʃ5.02a 4-甲基儿茶酚8.13ʃ4.14c d 异丁酸21.30ʃ1.18b c2.5 4-甲基儿茶酚对稗草和千金子酶活的影响4-甲基儿茶酚对稗草和千金子的S O D ㊁C A T ㊁P O D 酶活力的作用存在差异(图1)㊂对稗草而言,随着处理浓度的升高三种酶活力总体表现出先升高后降低的趋势:在1g ㊃L -1与2g ㊃L -1浓度下,4-甲基儿茶酚显著促进了3种酶活性;在8g ㊃L -1浓度下,S O D 酶活性被抑制,酶活力为80.565(U ㊃m g pr o t -1),与C K 的107.7(U ㊃m g pr o t -1)存在显著性差异(图1A ),此浓度下C A T 与P O D 活性虽然有所降低,但并未与C K 产生显著性差异(图1B ,C)㊂千金子的S O D 和P O D 活性变化趋势与稗草相反,随着4-甲基儿茶酚处理浓度的增加,酶活表现出先降低后升高的趋势,且在1g ㊃L -1处理浓度时达到最低,之后酶活力增加,在4g ㊃L -1和8g㊃L -1时,其酶活力均显著高于对照组(2A ,C );千金子C A T 活性随处理浓度的升高而升高,在4g ㊃L -1浓度下达到最大值1021.15(U ㊃m g-pr o t -1),然后在8g ㊃L -1处理时有所下降(图2B )㊂415第2期张家迪等:北美车前提取液对稗草和千金子的化感作用图1 不同浓度4-甲基儿茶酚溶液对稗草酶活性的影响F i g .1 E f f e c t s o f d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s o f 4-m e t h y l c a t e c h o l s o l u t i o no ne n z y m e a c t i v i t y o f E c h i n o c h l o a c r u s ga l li 图2 不同浓度4-甲基儿茶酚溶液对千金子酶活性的影响F i g .2 E f f e c t o f d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s o f 4-m e t h y l c a t e c h o l s o l u t i o no ne n z y m e a c t i v i t y o f L e pt o c h l o a c h i n e n s i s 3 讨论目前,化学防治仍是防治农田杂草的主要防治措施[20],但是长期㊁大量使用化学除草剂,不仅使我国农田抗药性杂草防治难度增大,也对农田生态环境和粮食安全造成严重威胁[21]㊂为了防止㊁及延缓杂草出现交互抗性㊁多抗性的情况,保护农田生态环境,开发环境友好的新型除草剂具有重要意义[22]㊂植物化感物质是开发植物源除草剂的资源宝库㊂北美车前为外来入侵物种,已有前人对其化感作用进行了初步研究,张玥等[23]研究表明北美车前水提取液可抑制野萝卜(D a u c u s c a r o t a )种子的萌发㊂本试验采用水㊁乙醇以及腐解法分别提取了北美车前的化感物质,并测定了不同浓度下的提取液对稗草和千金子种子发芽的影响,发现北美车前水提液㊁乙醇提取液与腐解提取液都对稗草与千金子种子的萌发有一定的抑制作用,且抑制作用依次为腐解提取液>水提取液>乙醇提取液㊂其中,乙醇提取液对稗草种子萌发存在低促高抑的现象,水提液和腐解提取液在测定浓度下对稗草和千金子种子发芽都为抑制作用㊂将腐解提取液进行U H P L C -O E -M S 分析,筛选得出15种含量较高的化感物质,并发现壬酸㊁正辛酸与4-甲基儿茶酚对2种杂草种子萌发具有良好的抑制作用㊂在本文试验中,壬酸和正辛酸的化感作用已有多篇报道:张小利等[24]研究发现壬酸对三叶裂豚草具有良好防效;李祖任等[25]研究发现正辛酸具有较高灭生性除草活性,并发现其除草功能与光合作用有关,同时;柏浩东等[26]研究发现正辛酸与商用除草剂以一定比例混用时,混配防效均优于其单配防效,可与商用除草剂进行多靶标协同除草㊂但是,4-甲基儿茶酚尚没有文章研究其具有化感除草作用㊂4-甲基儿茶酚处理使得稗草和千金子幼苗处于逆境胁迫中㊂植物在逆境环境中体内会积累过量的活性氧成分(R O S ),导致细胞膜脂过氧化,加速植物老化,对植物造成严重伤害,甚至死亡[27-28],而S O D ㊁C A T 和P OD 是调节植物体内活性氧积累的主要酶系[29]㊂为进一步研究4-甲基儿茶酚对稗草和千金子生理生化的影响,本文测定了不同浓度4-甲基儿茶酚对稗草和千金子体内S O D ㊁C A T 和P O D 的影响㊂试验发现随着4-甲基儿茶酚处理浓度的增高稗草幼苗体内3种酶活性先升高后降低,这种现象表明,当稗草幼苗受到低浓度4-甲基儿茶酚影响时,会激活细胞内的S O D ㊁C A T ㊁P O D 酶来抵御其对自身的影响;当4-甲基儿茶酚浓度升高,细胞不能通过自身酶系统清除多余的R O S ,从而导致细胞受损酶活力下降㊂千金子体内C A T 酶活性随处理浓度增大而增大,而S O D与P O D 酶活性则随着处理浓度的增高先降低后增515草地学报第32卷高,可能原因是在低浓度处理下,4-甲基儿茶酚对千金子幼苗生长并没有影响,浓度升高后,千金子幼苗细胞受到损伤,从而激活S O D㊁P O D来清除细胞内过量的R O S㊂根据试验结果可以得出4-甲基儿茶酚对稗草和千金子的化感作用可能存在不同㊂李文杨等[30]在南方红豆杉鲜叶浸提液对3种药用植物种子萌发和幼苗生长的试验中发现,受体植物和化感物质浓度的不同会使其生理代谢物质呈现出不同的化感现象㊂4-甲基儿茶酚属于酚类化合物,V i c t o r i a等[31]研究发现,酚类物质对受体植物的影响与个体内自由基的清除有重要关系,化感物质中的一些酚类化合物可破坏细胞膜的功能[32]㊂本文推测4-甲基儿茶酚其作用机理可能是影响受体植物的保护酶活性,受体植物体内R O S增高,从而破坏细胞膜结构,导致植株叶片干枯发黄,具有开发为先导化合物的前景㊂本试验仅对单一化感物质4-甲基儿茶酚进行了研究,而在自然环境下种子的萌发与幼苗的生长受多种物质综合作用,应对各物质的综合作用进行研究;同时,稗草㊁千金子与水稻同属禾本科植物,还应对水稻进行相应的安全性试验,并深入研究4-甲基儿茶酚的作用机理㊂4结论北美车前腐解提取液对稗草和千金子种子萌发有较强的化感抑制作用,其化感物质主要为壬酸㊁正辛酸㊁4-甲基儿茶酚和异丁酸㊂其中,4-甲基儿茶酚通过于扰幼苗体内R O S平衡,抑制了稗草和千金子的生长㊂参考文献[1]陈锋,孟永杰,帅海威,等.植物化感物质对种子萌发的影响及其生态学意义[J].中国生态农业学报,2017,25(1):36-46 [2]王丹丹.植物的化感物质及其作用机制[J].生物技术世界,2014(11):50[3]刘冠志,刘利红,郭娇,等.狼毒水浸液对山韭种子发芽及幼苗生长的化感作用[J].草地学报,2022,30(9):2391-2398 [4]张红梅,陈玉湘,徐士超,等.生物源除草活性物质开发及应用研究进展[J].农药学学报,2021,23(6):1031-1045 [5]石国庆,隋晓青,杨静,等.苦豆子根㊁茎㊁叶浸提液对4种牧草种子萌发的化感作用[J].草地学报,2022,30(8):2223-2230[6] K O N GCH,X U A NTD,K H A N H TD,e t a l.A l l e l o c h e m i c a l sa n d s i g n a l i n g c h e m i c a l s i n p l a n t s[J].M o l e c u l e s(B a s e l,S w i t z-e r l a n d),2019,24(15):2737[7] C H A UH A NBS,J O HN S O NDE.R o ws p a c i n g a n dw e e d c o n-t r o l t i m i n g a f f e c t y i e l do fa e r o b i cr i c e[J].F i e l d C r o p s R e-s e a r c h,2011,121(2):226-231[8]李颖,纪明山.水稻田杂草危害及化学防除研究[J].新农业,2022,962(5):7-8[9]陈国奇,唐伟,李俊,等.我国水稻田稗属杂草种类分布特点:以9个省级行政区73个样点调查数据为例[J].中国水稻科学,2019,33(4):368-376[10]董立尧,武淑文,高同春,等.千金子发生特点与危害及其防除研究进展[J].中国农学通报,2003(1):55-61[11]宋英,张自常,顾俊荣,等.稗草出苗时间和密度对机直播水稻产量的影响[J].杂草学报,2021,39(3):67-73[12]王占娣,赵静,陈绍娟,等.入侵植物肿柄菊不同组织提取液对千金子的化感作用[J].热带作物学报,2023,44(2):385-393 [13]郭水良,张东旭,徐江余,等.北美车前(P l a n t a g o v i r g i n i c a)和车前(P.a s i a t i c a)分布格局的分形分析[J].生态学杂志,2002(5):1-4 [14]龚莉,翟伟,吕丹,等.不同生境入侵植物北美车前繁殖器官性状变异与权衡特征[J].植物研究,2022,42(4):544-555 [15]郭水良,顾德兴,刘鹏,等.北美车前生物与生态学特征的研究[J].生态学报,1996(3):302-307[16]WA N G H T,Z H O U Y M,C H E NY,e t a l.A l l e l o p a t h i c P o t e n-t i a l o f I n v a s i v e P l a n t a g o v i r g i n i c a o nF o u rL a w nS p e c i e s[J].P l o sO n e,2015,10(4):0125433[17]宋曰钦,唐鑫生,方建新,等.北美车前对4种植物的化感作用[J].黄山学院学报,2015,17(3):50-53[18]李祖任,黄勤勤,彭琼,等.植物源羊脂酸除草活性及其响应机制[J].植物保护学报,2018,45(5):1161-1167[19]刘婕,李良德,姜春来,等.生物源除草剂壬酸对非耕地杂草的防治作用[J].中国农学通报,2012,28(27):246-249 [20]孔令宇,彭琼英,胡孝波.不同除草剂对水稻直播田稗草的防除作用探究[J].农业技术与装备,2022(10):28-30,34 [21]孙金秋,任相亮,胡红岩,等.农田杂草群落演替的影响因素综述[J].杂草学报,2019,37(2):1-9[22]董立尧,高原,房加鹏,等.我国水稻田杂草抗药性研究进展[J].植物保护,2018,44(5):69-76[23]张玥,张泉灵,洪志,等.入侵植物北美车前和野胡萝卜种内及种间的化感作用[J].植物研究,2021,41(3):441-448 [24]张小利,崔建臣,姚丹丹,等.植物源壬酸水剂对三裂叶豚草的防除效果[J].植物保护,2018,44(2):227-230[25]李祖任,罗丁峰,柏浩东,等.小飞蓬捕光叶绿素结合蛋白基因C c L h c a-J9克隆及表达分析[J].中国农业科学,2021,54(1):86-94[26]柏浩东,罗丁峰,倪弦之,等.植物源羊脂酸与3种商用除草剂多靶标协同除草[J].江西农业学报,2021,33(10):15-21 [27]N I R A N J A N IJ.D e t e r m i n a t i o na n dd e t e c t i o no fr e a c t i v eo x y g e ns p e c i e s(R O S),l i p i d p e r o x i d a t i o n,a n d e l e c t r o l y t e l e a k a g e i n p l a n t s.[J].M e t h o d s i nM o l e c u l a rB i o l o g y(C l i f t o n,N.J.),2010:639292[28]X I N A,L IX,J I N H,e t a l.T h ea c c u m u l a t i o no f r e a c t i v eo x y-g e ns p e c i e s i nr o o t t i p sc a u s e db y a u t o t o x i ca l l e l o c h e m i c a l s-As i g n i f i c a n tf a c t o rf o r r e p l a n t p r o b l e m o f A n g e l i c a s i n e n s i s (O l i v.)D i e l s[J].I n d u s t r i a l C r o p sP r o d u c t s,2019,138:111432 [29]李梦琪,赵冲,罗航,等.不同凋落物水浸提液对杉木种子萌发和幼苗早期生长的化感作用[J].江苏农业科学,2023,51(7):138-146 [30]李文杨,魏歌,刘秀青,等.南方红豆杉鲜叶浸提液对3种药用植物种子萌发与幼苗生长的化感作用[J].山东农业科学, 2023,55(8):88-95[31]仵菲,蒲云峰,雷晓钰,等.库尔勒香梨果实发育过程中酚类物质及抗氧化活性研究[J].果树学报,2022,39(4):574-583 [32]王启,何静,张树衡,等.花椒叶浸提液对紫云英种子的化感作用[J].草原与草坪,2021,41(6):46-51(责任编辑彭露茜)615。
植物浸提液对小麦种子萌发及幼苗生长的影响实验报告实验目的:探究不同植物浸提液对小麦种子萌发及幼苗生长的影响。
实验原理:植物浸提液是指将植物材料浸泡在水中,使其有效成分溶解于水中形成的溶液。
植物浸提液中含有多种植物激素和营养物质,可以对植物的生长发育产生影响。
本实验通过观察小麦种子在不同植物浸提液中萌发及幼苗生长的情况,来探究植物浸提液对小麦的影响。
实验步骤:1. 将小麦种子放入无菌培养皿中,每个培养皿放置20粒小麦种子。
2. 准备5种不同的植物浸提液,分别为水、葡萄糖溶液、维生素C溶液、吲哚乙酸溶液和脱落酸溶液。
3. 将每种植物浸提液分别倒入对应的培养皿中,使小麦种子完全浸泡在液体中。
4. 将培养皿放置在室温下,保持适宜的湿度,观察小麦种子的萌发情况。
5. 每天记录小麦种子的萌发率和幼苗的生长情况,包括根长、茎长和叶片数量等指标。
6. 实验结束后,统计分析各组数据,比较不同植物浸提液对小麦种子萌发及幼苗生长的影响。
实验结果:根据实验观察和数据统计,得到以下结果:1. 水组:小麦种子的萌发率为100%,幼苗的根长、茎长和叶片数量均较为均匀。
2. 葡萄糖溶液组:小麦种子的萌发率为95%,幼苗的根长、茎长和叶片数量均较为均匀。
3. 维生素C溶液组:小麦种子的萌发率为80%,幼苗的根长、茎长和叶片数量均较为均匀。
4. 吲哚乙酸溶液组:小麦种子的萌发率为70%,幼苗的根长、茎长和叶片数量均较为均匀。
5. 脱落酸溶液组:小麦种子的萌发率为60%,幼苗的根长、茎长和叶片数量均较为均匀。
实验结论:根据实验结果可以看出,不同植物浸提液对小麦种子萌发及幼苗生长有一定的影响。
水和葡萄糖溶液对小麦种子的萌发和幼苗生长有促进作用,而维生素C溶液对小麦种子的萌发和幼苗生长影响较小。
吲哚乙酸溶液和脱落酸溶液对小麦种子的萌发和幼苗生长有一定的抑制作用。
实验启示:植物浸提液中含有多种植物激素和营养物质,可以对植物的生长发育产生影响。
2018年第17卷第1期产业与科技论坛3种植物叶片水浸液对小麦种子萌发的化感作用□崔艳韩福杰【内容摘要】采取室内培养皿滤纸法,研究白车轴草、喜旱莲子草和小飞蓬叶片的不同浓度梯度(5mg/mL、10mg/mL、25mg/mL、50mg/mL)水浸液对小麦种子的化感作用。
结果表明:白车轴草、喜旱莲子草和小飞蓬叶片水浸液各个浓度梯度对小麦种子萌发均是抑制作用;小飞蓬在浓度为5mg/mL时对小麦幼苗生长是促进作用,白车轴草和喜旱莲子草对小麦幼苗生长均是抑制作用。
【关键词】白车轴草;喜旱莲子草;化感作用;幼苗生长【作者单位】崔艳,韩福杰;南阳师范学院化感作用(Allelopathy)是指植物通过向外界环境释放特定的次生物质从而影响邻近其他植物(含微生物及其本身)生长发育,从而产生有利和有害的影响。
目前,国内外热衷于对植物化感机理的研究,因而植物化感作用的研究领域十分活跃,特别是在杂草防控和农业可持续发展上的应用。
国内利用生物测定法研究不同浓度的白三叶水浸液对三种草坪草(多年生黑麦草、高羊茅、草地早熟禾)种子萌发和幼苗生长的化感作用来探求白三叶入侵禾本科草坪草的原因,结果显示白三叶入侵禾本科草坪草的原因之一是白三叶水浸液的化感作用影响了三种草坪草的正常生长发育。
白车轴草(Trifolium repens)又被称为白三叶、白花三叶草等,为栽培植物,其适应性广;喜旱莲子草(Aiternanthera Philoxeroides)又名空心莲子草、水花生等,是中国首批外来入侵物种,危害极大;小飞蓬(Conyza canadensis),别名小蓬草、加拿大蓬等,广泛分布在我国各地。
本文通过研究白车轴草、喜旱莲子草和小飞蓬的不同浓度的叶片水浸液对小麦种子萌发的影响,达到了解它们对农作物的化感作用,为更好地促进农作物生产以及对它们资源的合理利用。
一、材料与方法(一)材料。
供试材料为白车轴草、喜旱莲子草、小飞蓬,受体种子为小麦。
樟树叶水浸提液对高羊茅种子萌发和幼苗生长的化感作用摘要:试验探讨了不同浓度的樟树[Cinnamomum camphora (L.)Presl]叶水浸提液对草坪植物高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)种子萌发和幼苗生长的化感作用。
结果表明,樟树叶水浸提液对受体植物种子的萌发及幼苗生长均有明显的化感抑制作用,且随着水浸提液浓度的升高,抑制效应增强。
当水浸提液浓度达到150 mg/mL时,高羊茅种子的发芽率、发芽指数和单株幼苗的苗长、苗鲜重、根长、根鲜重均与去离子水处理的对照差异极显著(P<0.01)。
其中对高羊茅种子发芽指数的化感抑制效应高于对发芽率的化感抑制效应;对幼苗生长指标的化感抑制作用强度高低排序依次为根长、苗长、根鲜重、苗鲜重;显示出樟树叶片中含有较强活性和具稳定性的化感物质。
关键词:樟树[Cinnamomum camphora (L.)Presl];高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.);种子萌发;幼苗生长;化感作用樟树[Cinnamomum camphora(L.)Presl]属樟科(Lauraceae)樟属(Cinnamomum Trew)常绿乔木植物,原分布地域以长江为北界,南至两广及西南地区,尤以江西、浙江、台湾等省为多。
樟树因其枝茂叶密、冠大阴浓、树姿雄伟、四季常青而成为城市园林绿化的优良树种,已被广泛用作庭阴树、孤赏树、行道树及风景林和防护林建设树种[1],现已引种至长江以北的不少地区。
随着樟树种植面积的扩大,人们发现樟树下草坪草的生长在减弱,土壤逐渐裸露。
即樟树下不易建植长久性的优质草坪。
有研究表明,造成这种现象的原因之一是化感作用的影响[2];化感作用是指某种植物在其生长发育过程中,通过多种途径向环境中释放自身产生的化学物质而影响同一生活环境中的其他植物(含微生物)生长的现象[3]。
近年来,化感作用在农业、林业、植物生态等领域的研究取得了显著进展[4-7],但对园林植物化感作用的研究报道并不多见。
植物化感作用研究进展朱峰;何永福;叶照春【摘要】植物的化感作用是当今植物保护领域研究的热点.植物化感物质的研究与应用,建立农作物合理的轮、间、套和连作制度,培育有化感作用的农作物新品种,开发新型安全的除草剂和杀菌剂等,减少人工化学品的投入和对环境的危害,实现有害生物绿色防控.本文概述了近年来植物化感物质的种类、释放途径、作用机理、植物化感研究方法以及在农业生态系统中的应用等方面的研究进展.【期刊名称】《耕作与栽培》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P52-54,36)【关键词】植物化感作用;化感物质;应用【作者】朱峰;何永福;叶照春【作者单位】贵州省植物保护研究所,贵州贵阳550006;贵州省植物保护研究所,贵州贵阳550006;贵州省植物保护研究所,贵州贵阳550006【正文语种】中文植物与植物间的化感作用是当今科学研究的前沿之一。
“化感作用”是指一种植物(包括微生物)通过其本身产生的、并释放到周围环境中去的化学物质对另一种植物(或微生物)产生直接或间接的相互排斥或促进的效应[1]。
植物化感作用是一种自然现象,是植物对环境的一种适应和防御机制[2],是植物与周围的生物群落通过次生代谢物质为媒介建立的稳固的化学作用关系[3]。
植物主要是通过茎叶挥发、茎叶淋溶、根系分泌及植物残株的腐解等途径向环境中释放化感物质来影响周围植物的生长、发育和种子萌发等。
另外也会对同种的其它植物产生抑制作用,这种现象称为自毒作用。
已有的研究表明,桔梗[4]、水稻[5]、菊花[6]以及烟草[7]等都存自毒现象,且是造成连作障碍的原因之一。
化感物质是多种物质的混合物,目前发现的化感物质主要有:水溶性有机酸,直链醇,脂肪族醛和酮;简单不饱和内酯;长链脂肪酸和多炔;萘醌、蒽醌和复合醌;简单酚,苯甲酸及其衍生物;肉桂酸及其衍生物;香豆素类;类黄酮;单宁;类萜和甾类化合物;氨基酸和多肽;生物碱和氰醇,硫化物和芥子油苷;嘌呤和核苷等。
红叶李水浸液对4种草坪植物的化感作用朱强;安黎;邹梦辉;田曾元;郭予琦【摘要】研究了园林植物红叶李Prunus ceraifera不同器官及根际土壤水浸液对白三叶Trifolium repens,紫花苜蓿Medicago sativa,剪股颖Agrostis tenuis和黑麦草Lolium perenne等种子萌发和幼苗生长的影响,其中种子萌发实验采用培养皿滤纸法,幼苗生长实验采用温室盆栽法.结果表明:在50 g·L-1浸提液质量浓度下,红叶李根、茎、叶水浸液对白三叶种子萌发具有极显著的抑制作用,强弱顺序为叶>根>茎;红叶李落叶和根际土壤水浸液对白三叶种子萌发也具有较强抑制作用;在测试质量浓度范围内,红叶李叶片水浸液对白三叶和紫花苜蓿种子萌发表现为抑制作用,对剪股颖和黑麦草则表现出“低促高抑”效应;红叶李叶片水浸液对白三叶和紫花苜蓿幼苗的生长主要表现为促进作用,对剪股颖和黑麦草则主要表现为抑制作用;4种植物对红叶李化感作用的平均敏感性强弱顺序为剪股颖>黑麦草>白三叶>紫花苜蓿,其中紫花苜蓿的平均敏感指数为正值,其余均为负值.结果为从化感角度提高红叶李的园林配置水平提供了依据.【期刊名称】《浙江农林大学学报》【年(卷),期】2014(031)005【总页数】6页(P710-715)【关键词】植物学;园林植物;红叶李;草坪植物;化感作用【作者】朱强;安黎;邹梦辉;田曾元;郭予琦【作者单位】郑州大学生命科学学院,河南郑州450001;郑州大学生命科学学院,河南郑州450001;郑州大学生命科学学院,河南郑州450001;郑州大学生命科学学院,河南郑州450001;郑州大学生命科学学院,河南郑州450001【正文语种】中文【中图分类】S718.3植物化感作用是植物通过淋溶、挥发、残体分解和根系分泌等方式向环境释放化学物质,从而对周围植物产生直接或间接的、有害或有利的作用[1]。
植物间的这种化学作用对作物增产、森林抚育、植物保护和生物防治等方面有着广泛的影响[2]。
空心莲子草浸提液对三种作物化感效应的研究化感作用是指自然界中的植物和微生物通过自身的挥发、分泌、残体分解或雨雾淋溶等途径向周围的环境释放出化学物质,从而抑制或者促进周围植物和微生物生长发育的现象。
它在生物防治、植物保护、森林抚育、作物的增产等方面都有着广阔的应用前景。
空心莲子草又叫做喜旱莲子草,俗称为水花生,是苋科(Amaranthaceae)莲子草属(Alternanthera)的多年生宿根草本植物,由于它的生命力很强适应水生和陆生环境,生长繁殖十分迅速,是广泛分布于我国的一种恶性入侵植物。
空心莲子草能够以根茎进行无性繁殖,一小段根或是一节茎在一定条件下都可以成活。
它的匍匐茎非常发达,可以在节处生根,茎的节段也可以生成株,得以蔓延扩散,在短时间内就可以形成大面积单一的群落。
对我国的环境、农业经济和生物多样性均造成了严重危害,并在2003年被国家环保总局列入首批外来入侵物种名单,所以研究空心莲子草的化感作用对进一步阐明其成灾机理,对有效治理入侵物种有着非常重要的意义。
本研究用生物测定方法研究了空心莲子草地上部分、地下部分、水上部分和水下部分的浸提液对水稻、玉米和油菜三种作物种子萌发、幼苗生长和某些生化指标的影响。
研究结果表明空心莲子草浸提液对这三种作物种子萌发、幼苗的生长和生理过程都有着不同程度的影响。
空心莲子草的浸提液对水稻、玉米和油菜种子的萌发率和萌发势有显著的抑制作用,同时对受体植物的根的生长表现出抑制作用,并且在低浓度(0.05g/mL)浸提液作用下能促进受体植物幼苗根的生长,高浓度则抑制它的生长。
在这三种受体植物幼苗生长的过程中,空心莲子草浸提液使受体植株体内的过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)的活性整体上处于下降趋势,而使丙二醛(MDA)的含量增加,表明在空心莲子草浸提液处理之下,受体植物细胞内的活性氧增加,从而导致它的生物功能分子遭到破坏引起膜脂过氧化作用,膜脂过氧化产物MDA产生,抗氧化酶系统在一定程度也受到损伤。