不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對(duì)黃瓜幼苗葉片保護(hù)酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

楊 平 吳鳳芝

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

小麥?zhǔn)且环N化感型作物，通過(guò)根系分泌及殘茬分解等方式對(duì)自身或鄰近植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生促進(jìn)或者抑制作用。不同小麥品種的化感潛力不同（陳冬梅 等，2008；張芳 等，2009）。小麥與黃瓜進(jìn)行輪作可以顯著提高黃瓜土壤微生物群落DNA序列多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)，改善土壤環(huán)境，從而促進(jìn)黃瓜植株生長(zhǎng)并提高黃瓜的產(chǎn)量（吳鳳芝和王學(xué)征，2007；吳鳳芝 等，2008a）。Ozhan Boz（2003）研究了小麥和黑麥秸稈對(duì)一些野草及作物的化感作用，結(jié)果表明，小麥和黑麥可以作為合適的前茬作物，并且可以去除雜草。Wu等（2000）用GC-MS-MS方法對(duì)小麥的主要化感物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，小麥幼苗莖、根部及生長(zhǎng)介質(zhì)中都含有對(duì)羥基苯甲酸、香豆素、丁香醛、香草酸、阿魏酸、丁布（DIMBOA）等化感物質(zhì)。目前，關(guān)于小麥化感作用的研究主要集中在化感物質(zhì)對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境、化感種質(zhì)資源篩選及化感成分鑒定等的研究上（李善林 等，1997；Wu et al.，2000；吳鳳芝和王學(xué)征，2007；吳鳳芝 等，2008b），而關(guān)于小麥化感作用對(duì)受體植株生理生化方面的研究較少。

本試驗(yàn)通過(guò)不同化感效應(yīng)的兩種小麥根系分泌物處理黃瓜幼苗，通過(guò)測(cè)定黃瓜幼苗葉片的保護(hù)酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，研究具有不同化感效應(yīng)的小麥根系分泌物對(duì)黃瓜幼苗地上部的影響，為研究小麥對(duì)黃瓜化感作用的生理生化機(jī)制提供一定的科學(xué)理論，為解決黃瓜連作障礙、建立合理的栽培制度提供相關(guān)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試黃瓜（Cucumis sativus L.）品種為津優(yōu)1號(hào)（購(gòu)于哈爾濱華威種業(yè)有限公司）；化感促進(jìn)作用小麥品種 04-0348（A）及化感抑制作用小麥品種龍輻 17（B）（購(gòu)于黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院），其中化感促進(jìn)小麥品種及化感抑制小麥品種的綜合化感效應(yīng)（SE）分別是-15.38 %和7.75 %（待發(fā)表）；供試土壤取自東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)中心，各指標(biāo)測(cè)定采用鮑士旦（2000）的方法，土壤基本肥力：有機(jī)質(zhì)含量82.57 g·kg-1，堿解氮234.70 mg·kg-1，速效磷346.75 mg·kg-1，速效鉀305.64 mg·kg-1，電導(dǎo)率0.33 mS·cm-1，pH值7.22。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 小麥根系分泌物收集 小麥于2010年6月12日播種，待小麥長(zhǎng)至15～20 cm時(shí)，將小麥幼苗完整取出，用自來(lái)水將根系沖洗干凈后，將整株小麥放入定量的蒸餾水中培養(yǎng)24 h，收集分泌物，定容使其達(dá)到濃度為1 mL·株-1（1 mL蒸餾水中含有1株小麥根系分泌物），先用布氏漏斗（3層濾紙）過(guò)濾，再過(guò)0.45 μm微膜滅菌，4 ℃保存?zhèn)溆茫▍区P芝 等，2002b）。

1.2.2 小麥根系分泌物對(duì)黃瓜的處理 黃瓜種子于2010年6月19日浸種、催芽，播于8 cm×8 cm營(yíng)養(yǎng)缽內(nèi)，常規(guī)管理，待黃瓜一葉一心時(shí)分別澆灌20 mL濃度為1 mL·株-1的小麥根系分泌物A和B，以蒸餾水作為對(duì)照（CK），每處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)設(shè)25株黃瓜苗為一小區(qū)，小區(qū)間設(shè)有保護(hù)行，隨機(jī)區(qū)組排列，常規(guī)管理。分別在處理后6、12、18 d隨機(jī)取植株同一部位的功能葉片，用于黃瓜幼苗各項(xiàng)生理生化指標(biāo)的測(cè)定，每次取 3株。每次取樣后，分別向剩余的幼苗中補(bǔ)加20 mL的小麥根系分泌物。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定

可溶性蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法，脯氨酸（Pro）含量采用茚三酮法測(cè)定，超氧化物岐化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑光還原法測(cè)定，過(guò)氧化物酶（POD）活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法，過(guò)氧化氫酶（CAT）活性的測(cè)定采用高錳酸鉀滴定法，抗壞血酸過(guò)氧化物酶（AsA-POD）活性的測(cè)定采用碘液滴定法（郝再彬 等，2004）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2003軟件，差異顯著性分析采用SAS 9.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對(duì)黃瓜幼苗保護(hù)酶活性的影響

2.1.1 對(duì)葉片SOD活性的影響 圖1表明，經(jīng)不同小麥根系分泌物處理后6 d，A處理SOD活性顯著高于B處理和CK，B處理與CK差異不顯著；處理后12、18 d，A處理與CK差異不顯著，B處理顯著低于CK。

2.1.2 對(duì)葉片CAT活性的影響 圖2表明，經(jīng)不同小麥根系分泌物處理后6、12 d，A、B處理CAT活性與CK差異均不顯著；處理后18 d，A、B處理均顯著高于CK。

圖1 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對(duì)黃瓜幼苗SOD活性的影響

圖2 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對(duì)黃瓜幼苗CAT活性的影響

2.1.3 對(duì)葉片POD活性的影響 圖3表明，經(jīng)不同小麥根系分泌物處理后6、12 d，A處理POD活性顯著高于CK，B處理與CK差異不顯著；在處理后18 d，A、B處理均顯著高于CK。

2.1.4 對(duì)葉片AsA-POD活性的影響 圖4表明，經(jīng)不同小麥根系分泌物處理后6、12 d，A處理ASA-POD活性顯著高于CK，B處理顯著低于CK；在處理后18 d，A、B處理與CK均無(wú)顯著差異。

圖3 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對(duì)黃瓜幼苗POD活性的影響

圖4 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對(duì)黃瓜幼苗AsA-POD活性的影響

2.2 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對(duì)黃瓜幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

2.2.1 對(duì)葉片脯氨酸含量的影響 圖5表明，經(jīng)不同化感效應(yīng)的小麥根系分泌物處理后6 d，A處理葉片脯氨酸含量顯著高于CK，B處理與CK差異不顯著；在處理后12、18 d，A處理與CK差異不顯著，B處理顯著低于CK。

2.2.2 對(duì)葉片可溶性蛋白含量的影響 圖6表明，經(jīng)不同化感效應(yīng)的小麥根系分泌物處理后6 d，A處理葉片可溶性蛋白含量與CK差異不顯著，B處理顯著高于CK；在處理后12 d，A處理顯著高于CK，B處理顯著低于CK；在處理后18 d，A、B處理與CK均無(wú)顯著差異。

圖5 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對(duì)黃瓜幼苗脯氨酸含量的影響

圖6 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對(duì)黃瓜幼苗可溶性蛋白含量的影響

3 結(jié)論與討論

化感物質(zhì)能抑制細(xì)胞分裂，引起膜功能的改變，影響光合作用和生物合成，影響氣孔機(jī)能和呼吸作用，干擾金屬離子的攝取和酶的調(diào)節(jié)，并能與植物激素產(chǎn)生相互作用等（趙福鎖 等，2004）。SOD、CAT、POD以及AsA-POD是植物體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)中重要的防御活性氧毒性的保護(hù)酶，能清除超氧陰離子自由基，對(duì)植物細(xì)胞膜以及蛋白質(zhì)等大分子起保護(hù)作用（龔國(guó)強(qiáng) 等，1996；Joseph et al.，1998；孫衛(wèi)紅 等，2005；張樹(shù)生 等，2006）。脯氨酸及可溶性蛋白是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（吳強(qiáng)盛和夏仁學(xué)，2003），可作為胞質(zhì)滲壓劑（Delauney & Verma，1993；Kishor et al.，1995）、酶和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的保護(hù)劑（Solomon et al.，1994）對(duì)植物的細(xì)胞膜起保護(hù)作用。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)受體黃瓜的保護(hù)酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的測(cè)定，間接反映不同化感效應(yīng)小麥根系浸提液中化感物質(zhì)對(duì)黃瓜幼苗葉片細(xì)胞膜的影響。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)不同化感效應(yīng)的小麥根系分泌物處理的黃瓜幼苗葉片保護(hù)酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量變化不同。具有化感促進(jìn)作用的小麥根系分泌物（A處理）在處理6 d后，顯著提高了黃瓜幼苗葉片SOD、POD、AsA-POD活性及脯氨酸含量；處理12 d后，顯著提高了黃瓜幼苗葉片的POD、AsA-POD活性及可溶性蛋白含量；處理18 d后，顯著提高了黃瓜幼苗POD、CAT活性。而具有化感抑制作用的小麥根系分泌物在處理6 d后，顯著降低了黃瓜幼苗葉片AsA-POD活性；處理12 d后，顯著降低了SOD、AsA-POD活性及脯氨酸、可溶性蛋白含量；處理18 d后，顯著降低了SOD活性及脯氨酸含量，POD及CAT活性卻顯著提高，可能是化感抑制作用小麥根系分泌物對(duì)黃瓜產(chǎn)生了較強(qiáng)的逆境脅迫所致，與吳鳳芝等（2002a）研究結(jié)果相似。結(jié)果表明，具有不同化感效應(yīng)的小麥根系分泌物均可以對(duì)受體黃瓜葉片中保護(hù)酶活性以及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量產(chǎn)生影響，說(shuō)明小麥對(duì)黃瓜幼苗化感作用的生理生化機(jī)理可能通過(guò)對(duì)受體黃瓜幼苗葉片的保護(hù)酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的調(diào)節(jié)，從而影響黃瓜幼苗的生長(zhǎng)。

Wu等（1998）研究了39個(gè)小麥品種對(duì)黑麥草的化感作用，結(jié)果表明，各小麥品種對(duì)黑麥草根的抑制率為19.2 %～98.7 %。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同品種的小麥根系分泌物對(duì)黃瓜幼苗葉片的化感作用不同，這一結(jié)果與Wu等（1998）的結(jié)果相似。造成這一結(jié)果的原因可能是因?yàn)椴煌←溒贩N的遺傳背景不同，從而造成不同品種小麥根系分泌物中的化感物質(zhì)種類(lèi)或含量不同。Xu等（2009）研究了葡萄柚種子分泌物對(duì)紅地球葡萄的生理生化影響，結(jié)果表明，葡萄柚分泌物可以提高紅地球葡萄體內(nèi)的SOD、POD及CAT活性，本試驗(yàn)中具有化感促進(jìn)效應(yīng)的小麥根系分泌物在處理后的不同時(shí)期均提高黃瓜幼苗葉片保護(hù)酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的結(jié)果與Xu等（2009）研究結(jié)果相似。王璞和趙秀琴（2001）、呂衛(wèi)光等（2002）研究了一些化感物質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明，苯丙氨酸等酚酸類(lèi)化感物質(zhì)抑制植物根系脫氫酶、根系結(jié)合ATP酶、SOD、CAT等活性。本試驗(yàn)中具有化感抑制效應(yīng)的小麥根系分泌物在處理后的不同時(shí)期表現(xiàn)出不同的化感效應(yīng)，造成這一結(jié)果的原因可能是化感作用的濃度和時(shí)間效應(yīng)。侯維（2008）研究百里香化感作用結(jié)果表明，在水浸液最高和最低濃度時(shí)促進(jìn)了蘿卜幼苗長(zhǎng)高，中間濃度則抑制了蘿卜幼苗長(zhǎng)高；張遠(yuǎn)莉等（2003）關(guān)于薄荷化感作用的研究也有低促高抑的效應(yīng)，其具體原因有待進(jìn)一步研究。關(guān)于不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物中起促進(jìn)和抑制作用的主要成分也需進(jìn)一步分析。

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