帶內(nèi)生真菌的野大麥草粉對3種草坪草種子萌發(fā)及生長的影響

脫浩東，楊 松，張興旭，李春杰，南志標(biāo)

(草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)國家重點實驗室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院,甘肅 蘭州 730020)

禾草內(nèi)生真菌(Grass endophyte)是寄生于禾草之中而不使禾草表現(xiàn)外部癥狀的一類真菌[1]。研究認(rèn)為禾草內(nèi)生真菌可以增強宿主植物對其他植物的化感作用[2-3]，楊松等[4-5]研究發(fā)現(xiàn)披堿草(Elymusdahuricus)內(nèi)生真菌和醉馬草(Achnatheruminebrians)內(nèi)生真菌分別增強了披堿草和醉馬草對多年生黑麥草(Loliumperenne)、高羊茅(Festucaarundinacea)和草地早熟禾(Poapratensis)種子發(fā)芽與種苗生長的影響。王正鳳等[6]研究發(fā)現(xiàn)在高鹽濃度(300 mmol/L)下野大麥(Hordeumbrevisubulatum)內(nèi)生真菌可以顯著提高宿主野大麥在室外和盆栽條件下的耐鹽性。為了進(jìn)一步明確野大麥草粉對草坪草種子發(fā)芽及幼苗生長的影響和內(nèi)生真菌在其影響中的作用，選取多年生黑麥草、高羊茅和草地早熟禾作為受體植物，用野大麥草粉處理進(jìn)行試驗。

1 材料與方法

1.1材料 采集帶菌(E+)野大麥與不帶菌(E-)野大麥的地上部分制作草粉[4]；草坪草種為凱蒂沙多年生黑麥草(Caddieshack)，獵狗5號高羊茅(Houndog 5)和公園草地早熟禾(Park)。

1.2方法 參照楊松等[4]的種子萌發(fā)法和盆栽法試驗，用E+野大麥草粉和E-野大麥草粉對3種草坪草進(jìn)行處理，以不放草粉為對照，測定3種草坪草幼苗的須根數(shù)、根長、苗長、根質(zhì)量、苗質(zhì)量、發(fā)芽率并計算發(fā)芽指數(shù)。

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt)。

式中，Dt為發(fā)芽日數(shù)，Gt為與Dt相對應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)。

1.3統(tǒng)計分析 用SPSS 15.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。

2 結(jié)果

2.1種子萌發(fā)試驗中野大麥草粉對3種草坪草種子和幼苗的影響

2.1.1野大麥草粉和內(nèi)生真菌對3種草坪草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響 內(nèi)生真菌能夠增強野大麥對多年生黑麥草、高羊茅和草地早熟禾的種子萌發(fā)和幼苗生長的影響。與E-相比，E+野大麥可顯著促進(jìn)多年生黑麥草的發(fā)芽和高羊茅的發(fā)芽及幼苗生長(P<0.05)，可顯著抑制多年生黑麥草的須根數(shù)和草地早熟禾的幼苗生長(P<0.05)。與對照相比，野大麥草粉顯著抑制了多年生黑麥草和高羊茅的發(fā)芽、須根數(shù)、根生長和苗生長，以及草地早熟禾的發(fā)芽、根生長和苗生長(P<0.05)(表1)。

表1 種子萌發(fā)試驗中野大麥內(nèi)生真菌對3種草坪草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

2.1.2野大麥草粉對3種草坪草種子發(fā)芽指數(shù)的作用 內(nèi)生真菌影響了野大麥對3種草坪草發(fā)芽指數(shù)的作用。與E-相比，E+野大麥草粉顯著提高了多年生黑麥草和高羊茅的發(fā)芽指數(shù)(P<0.05)。與對照相比，野大麥草粉對3種草坪草的發(fā)芽指數(shù)均有顯著的抑制作用(P<0.05)。野大麥草粉對草地早熟禾發(fā)芽指數(shù)的抑制作用最強，對多年生黑麥草發(fā)芽指數(shù)的抑制作用最弱(圖1)。

圖1 種子萌發(fā)試驗中野大麥草粉對3種草坪草種子發(fā)芽指數(shù)的影響

2.1.33種草坪草幾項生長指標(biāo)之間的相關(guān)性 多年生黑麥草的苗長與根長、根質(zhì)量和須根數(shù)、根長與苗質(zhì)量、根質(zhì)量與發(fā)芽率、須根數(shù)與發(fā)芽率、苗質(zhì)量與根質(zhì)量之間均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；高羊茅的苗長與根質(zhì)量、苗質(zhì)量與發(fā)芽率、根長與根質(zhì)量、須根數(shù)與發(fā)芽率、苗質(zhì)量與根質(zhì)量、根質(zhì)量與發(fā)芽率之間均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，根長與須根數(shù)之間呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；草地早熟禾的苗長與根長、苗質(zhì)量與根質(zhì)量、苗長與發(fā)芽率之間呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，苗長與苗質(zhì)量、根長與發(fā)芽率之間呈顯著正相關(guān)(P<0.05)(表2)。

2.2盆栽試驗中野大麥草粉對3種草坪草種子和幼苗的影響

2.2.1野大麥草粉和內(nèi)生真菌對3種草坪草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響 內(nèi)生真菌影響了野大麥草粉對多年生黑麥草、高羊茅和草地早熟禾種子萌發(fā)和幼苗生長的作用。與E-相比，E+野大麥草粉可顯著促進(jìn)高羊茅幼苗生長和草地早熟禾的發(fā)芽、幼苗生長(P<0.05)。與對照相比，野大麥草粉對草地早熟禾的幼苗生長有顯著促進(jìn)作用(P<0.05)(表3)。

2.2.2野大麥草粉對3種草坪草種子發(fā)芽指數(shù)的作用 內(nèi)生真菌影響了野大麥草粉對3種草坪草發(fā)芽指數(shù)的作用。與E-相比，E+野大麥草粉對草地早熟禾和高羊茅的發(fā)芽指數(shù)有顯著促進(jìn)作用(P<0.05)。與對照相比，野大麥草粉對草地早熟禾發(fā)芽速度指數(shù)有顯著促進(jìn)作用 (P<0.05) (圖2)。

2.2.33種草坪草幾項生長指標(biāo)之間的相關(guān)性 多年生黑麥草的各項生長指標(biāo)之間的相關(guān)性均不顯著；高羊茅的苗長與苗質(zhì)量、苗長與發(fā)芽率苗質(zhì)量與發(fā)芽率之間均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；草地早熟禾的苗長與苗質(zhì)量、苗長與發(fā)芽率、苗質(zhì)量與發(fā)芽率之間均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)(表4)。

表2 種子萌發(fā)試驗中野大麥草粉作用下3種草坪草6項生長指標(biāo)間的相關(guān)性

表3 盆栽試驗中野大麥內(nèi)生真菌對3種草坪草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

圖2 盆栽試驗中野大麥草粉作對3種草坪草種子發(fā)芽指數(shù)的影響

表4 盆栽試驗中野大麥草粉作用下3種草坪草生長指標(biāo)間的相關(guān)性

3 討論

研究發(fā)現(xiàn)，野大麥內(nèi)生真菌影響了野大麥草粉對草坪草種子萌發(fā)和幼苗生長的作用，但是種子萌發(fā)試驗和盆栽試驗中野大麥對3種草坪草種子萌發(fā)和幼苗生長的作用存在差異。種子萌發(fā)試驗，野大麥草粉對高羊茅、多年生黑麥草和草地早熟禾的生長有抑制作用，而盆栽試驗中，野大麥草粉對3種草坪草的生長卻有一定的促進(jìn)作用。野大麥草粉可以抑制多年生黑麥草、高羊茅和草地早熟禾的生長，這與劉建新等[7]研究的多裂駱駝蓬(Peganummultisectum)可以抑制多年生黑麥草生長的結(jié)果相類似；在盆栽試驗中，野大麥草粉沒有抑制3種草坪草的生長可能有4個原因：1)野大麥草粉中影響草坪草生長的物質(zhì)浸提不完全。種子萌發(fā)試驗中影響草坪草生長的物質(zhì)全部留在培養(yǎng)皿中，而盆栽試驗在澆水過程中可能會導(dǎo)致影響草坪草生長物質(zhì)下滲流失，從而不能對草坪草的生長產(chǎn)生影響[8]。2)野大麥草粉的用量較少，沒有達(dá)到抑制草坪草生長的濃度。與種子萌發(fā)試驗相比，盆栽試驗的空間較大，影響草坪草生長的物質(zhì)在單位體積土壤中的含量較少，從而不能抑制草坪草的生長。劉建新等[7]研究發(fā)現(xiàn)在多裂駱駝蓬浸提液0.10 g/mL的質(zhì)量濃度下對多年生黑麥草的根長、苗長和苗質(zhì)量的抑制作用顯著高于在0.05 g/mL質(zhì)量濃度的抑制作用。3)與種子萌發(fā)試驗相比，盆栽試驗時3種草坪草都發(fā)芽較晚，幼苗沒有在影響草坪草生長物質(zhì)濃度較大時生長。4)與種子萌發(fā)試驗相比，盆栽試驗的土壤中含有很多營養(yǎng)物質(zhì)，從而促進(jìn)植物生長并抵消影響草坪草生長物質(zhì)的作用。另外，土壤中的醛類和有機酸等[9]可能與野大麥草粉中影響草坪草生長的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而降低對草坪草的抑制作用。何華勤等[10]研究表明，低磷條件下水稻(Oryzasativa)對無芒稗草(Echinochloacrusgalli)的抑制作用更強。

與種子萌發(fā)試驗相比，盆栽試驗中野大麥草粉對3種草坪草的生長有一定的促進(jìn)作用可能有3個原因：1)野大麥草粉釋放了某些促進(jìn)草坪草生長的營養(yǎng)物質(zhì)。2)野大麥草粉使草坪草發(fā)芽和生長的溫度保持穩(wěn)定，有利于草坪草的生長，張金霞等[11]研究發(fā)現(xiàn)秸稈還田可以保持地溫從而增加小麥(Triticumaestivum)的出苗密度。3)盆栽試驗中，影響草坪草生長物質(zhì)的濃度較低可能會促進(jìn)草坪草的生長。李志華和沈益新[12]研究發(fā)現(xiàn)紅三葉(Trifoliumpretense)莖葉浸提液在低濃度時對多年生黑麥草和高羊茅的生長有一定的促進(jìn)作用，高濃度下卻又表現(xiàn)出抑制作用。

與對照相比，不帶菌野大麥草粉對3種草坪草種子萌發(fā)和幼苗生長也有影響，可能是因為野大麥草粉中含有生物堿、萜類、黃酮、酚、醇和酯等活性成分[13]。李志華等[14]研究發(fā)現(xiàn)紫花苜蓿(Medicagosativa)和蘿卜(Raphanussativus)同時培養(yǎng)時，紫花苜蓿會對蘿卜的發(fā)芽率和根長產(chǎn)生抑制作用。與不帶菌野大麥草粉相比，帶菌野大麥草粉對3種草坪草種子萌發(fā)和幼苗生長也有影響，可能是因為內(nèi)生真菌產(chǎn)生了生物堿、酚類、有機酸、脂肪族類和醌類等活性物質(zhì)[2]。國際上關(guān)于內(nèi)生真菌在植物化感作用中的影響的研究較多，Hill等[15]研究表明帶菌高羊茅比不帶菌高羊茅具有更強的化感作用，Quigley等[16]研究表明與不帶菌多年生黑麥草相比，帶菌多年生黑麥草水浸提液可以抑制白三葉根苗長的生長，Sutherland等[3]也發(fā)現(xiàn)與不帶菌多年生黑麥草相比，帶菌多年生黑麥草水浸提液顯著抑制了白三葉的干質(zhì)量，并且隨著帶菌多年生黑麥草水浸提液濃度的增加，抑制作用也更大。

[1]Siegel M R,Latch G C M，Johnson M C.Fungal endophyte of grasses[J].Annual Review of Phytopathology,1987,25:293-315.

[2]Springer T L.Allelopathic effects on germination and seedling growth of clovers by endophyte-free and infected tall fascue[J].Crop Science,1996,36:1639-1642.

[3]Sutherland B L,Hume D E,Tapper B A.Allelopathic effects of endophyte-infected perennial ryegrass extracts on white clover seedlings[J].New Zealand Journal of Agricultural Research,1999,42:19-26.

[4]楊松,李春杰,柴青,等.披堿草內(nèi)生真菌對3種草坪草種子與種苗的化感效應(yīng)[J].草業(yè)學(xué)報,2010,19(4):33-40.

[5]楊松,黃璽,柴青,等.醉馬草內(nèi)生真菌對3種草坪草種子與種苗的化感效應(yīng)[J].草地學(xué)報,2010,18(1):78-83.

[6]王正鳳,李春杰,南志標(biāo),等.內(nèi)生真菌對野大麥耐鹽性的影響[J].草地學(xué)報,2009,17(1):88-92.

[7]劉建新,胡浩斌,王鑫.多裂駱駝蓬水浸液對多年生黑麥草的化感作用與生理生化表現(xiàn)[J].草地學(xué)報,2008,4(16):374-379.

[8]郝雙紅,祝木金,馮俊濤,等.35種菊科植物除草活性初步測定[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2004,32(5):22-26.

[9]朱廣軍,王明道,吳宗偉,等.地黃根區(qū)土壤潛在化感物質(zhì)的GC-MS分析[J].河南科學(xué),2007,25(2):255-257.

[10]何華勤,梁義元,陳露潔,等.低磷營養(yǎng)脅迫下水稻化感抑草潛力的變化特性及其作用機理[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2006,17(11):2070-2074.

[11]張金霞,劉成元,施炯林,等.河西灌區(qū)免耕秸稈覆蓋對小麥播種及出苗的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2006,4(41):31-34.

[12]李志華,沈益新.紅三葉莖葉對幾種牧草種子及幼苗的化感作用[J].中國草地,2005,27(3):41-48.

[13]范青山,肖小年,佘世望.我國抗菌植物資源研究與開發(fā)利用[J].自然資源,1995,16:20-24

[14]李志華,沈益新,倪建華,等.豆科牧草化感作用初探[J].草業(yè)科學(xué),2002,19(8):28-31.

[15]Hill N S,Belesky D P,Stringer W C.Competitiveness of tall fescue as influenced by Acremonium coenophialum[J].Crop Science,1991,31:185-190.

[16]Quigley P E,Thom E R,Marshall S L,etal.Influnence ofAcremoniumloliiinfection in perennial ryegrass on germination,emergence,survival,and growth of white clover[J].New Zealand Journal of Agricultural Research,1992,35:225-234.