外源鞣酸和水楊酸及其混合液對番茄種子發(fā)芽的影響

張恩平 趙茹月 李亮亮 張淑紅

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，遼寧沈陽 110161）

化感作用是指一種植物通過向環(huán)境釋放某些化學(xué)物質(zhì)，在其周圍形成一個微環(huán)境區(qū)域，從而抑制或促進(jìn)該區(qū)域內(nèi)其他植物（或其他微生物）生長的現(xiàn)象（Rice，1984）?；形镔|(zhì)通常是多種成分共存于植物生長自然環(huán)境中，它們共同作用于受體植物產(chǎn)生抑制或促進(jìn)作用，這就是化感物質(zhì)的復(fù)合效應(yīng)，化感物質(zhì)的復(fù)合效應(yīng)表現(xiàn)為協(xié)同、加合、拮抗3種形式（Blum，1996）。Rice（1974）將化感物質(zhì)按化學(xué)結(jié)構(gòu)分為14類：水溶性有機(jī)酸、直鏈醇、脂肪族醛和酮，簡單不飽和內(nèi)酯，長鏈脂肪酸和多炔，苯醌、蒽醌和復(fù)醌，簡單酚、苯甲酸及其衍生物，肉桂酸及其衍生物，香豆素類，類黃酮，丹寧，類萜和甾類化合物，氨基酸和多肽，生物堿和氰醇，硫化物和芥子油苷，嘌呤和核苷。目前普遍的化感物質(zhì)分類主要是4類：酚酸類，萜類，糖和糖苷類，生物堿和非蛋白氨基酸。本試驗采用的鞣酸和水楊酸已被證明是有化感作用的物質(zhì)，由Kim 和Kil（1989）從番茄植株水提液中分離、鑒定出鞣酸和水楊酸等7種化學(xué)成分，并用純化學(xué)試劑對茄子進(jìn)行了種子發(fā)芽試驗，確定了鞣酸和水楊酸單獨作用時的化感作用的界限濃度均為5×10-3mol·L-1。范淑英等（2011）的研究表明不同濃度不同器官的茼蒿水提液對西瓜種子的萌發(fā)產(chǎn)生了低濃度促進(jìn)高濃度抑制的作用。高濃度的鄰苯二甲酸對番茄的生物量有較強(qiáng)的抑制作用（李亮亮 等，2011），而楊延杰和林多（2013）的研究則表明鄰苯二甲酸抑制了黃瓜種子的萌發(fā)，但對蘿卜種子萌發(fā)的影響則為低促高抑。

在各種化感效應(yīng)的鑒定方法中，種子萌發(fā)試驗是一種最常用的生物測定方法（曾任森，1999），因此被很多研究者所采用（孔垂華 等，1998；周寶利 等，2010；李巧峽 等，2012）。本試驗通過發(fā)芽試驗鑒定鞣酸和水楊酸以及二者混合液對番茄種子萌發(fā)生長的影響，以探究不同種類和濃度的化感物質(zhì)對番茄種子萌發(fā)產(chǎn)生的化感效應(yīng)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2013年5月中旬在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院實驗室進(jìn)行，供試番茄（Lycopersicon esculentumMill.）品種為遼園多麗，鞣酸和水楊酸均為分析純，購于國藥公司。

1.2 試驗方法

首先將鞣酸和水楊酸分別配制成濃度為0、0.05、0.1、0.2、0.5 g·L-1的溶液，鞣酸和水楊酸的混合液用同濃度的鞣酸和水楊酸以1∶1 的比例混合而成，空白對照以蒸餾水代替。共計13個處理，每個處理3次重復(fù)。發(fā)芽試驗采用培養(yǎng)皿濾紙法（Leather & Einhelling，1986）進(jìn)行，取直徑為9 cm 的培養(yǎng)皿，每個培養(yǎng)皿鋪上3層定性濾紙，分別取10 mL 各處理的溶液加入培養(yǎng)皿中。然后挑選顆粒飽滿均一的種子，溫湯浸種消毒處理15 min，分別取50 粒種子均勻鋪放在培養(yǎng)皿中。接著將培養(yǎng)皿放入（25±1）℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中為保持濾紙濕潤，根據(jù)濾紙的濕潤程度補充等量相應(yīng)的處理液。從第1 天開始，每隔24 h 觀察記錄種子的發(fā)芽數(shù)，第10天計算發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)，并測定萌發(fā)種子的根長和芽（胚軸+胚芽）長。

其中n為發(fā)芽持續(xù)的天數(shù)，Gt為第t天種子發(fā)芽的粒數(shù)，Dt為萌發(fā)的天數(shù)。

利用化感效應(yīng)指數(shù)（RI）表示不同處理對番茄種子萌發(fā)及生長的化感作用。采用Williamson 和Richardson（1988）推薦的方法。

其中 C 為對照值，T 為處理值，RI ＞0 為促進(jìn)作用，RI＜0為抑制作用，絕對值的大小與強(qiáng)度一致。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel處理原始數(shù)據(jù)，并用Spss16.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析和LSD 檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 鞣酸和水楊酸及其混合液對番茄種子萌發(fā)的影響

從表1可以看出，低濃度0.05 g·L-1的鞣酸處理提高了番茄種子的發(fā)芽率，較對照提高了3.4個百分點，之后隨著鞣酸濃度的升高發(fā)芽率逐漸降低，在鞣酸濃度為0.2、0.5 g·L-1時番茄種子的發(fā)芽率比對照顯著降低；水楊酸濃度為0.2 g·L-1時顯著降低了番茄種子的發(fā)芽率，與對照相比下降了7.3個百分點，在水楊酸濃度為0.5 g·L-1時抑制作用顯著，種子的發(fā)芽率為0；而二者1∶1 的混合液在濃度為0.1 g·L-1時顯著降低了發(fā)芽率，與對照相比下降了6.6個百分點。從化感效應(yīng)指數(shù)可以看出，鞣酸對種子發(fā)芽率的作用表現(xiàn)為低促高抑的趨勢，而水楊酸以及二者1∶1 的混合液則均表現(xiàn)為抑制作用，并且隨著濃度的增高化感抑制作用逐漸增強(qiáng)。

與對照相比，鞣酸、水楊酸以及二者1∶1 混合液均對發(fā)芽指數(shù)表現(xiàn)為抑制作用，但鞣酸的抑制效果不顯著；水楊酸在濃度為0.2 g·L-1時顯著降低了番茄發(fā)芽指數(shù)，較對照降低了44.6%，而在濃度為0.5 g·L-1時抑制作用顯著，并100%降低了番茄種子發(fā)芽指數(shù)；鞣酸和水楊酸1∶1 混合液在濃度為0.2 g·L-1和0.5 g·L-1時顯著降低了種子發(fā)芽指數(shù)，分別降低了14.7%和56.8%。由化感效應(yīng)指數(shù)可知，與對照相比，鞣酸對發(fā)芽指數(shù)的抑制作用不顯著，而水楊酸及二者1∶1 混合液的抑制作用隨濃度的升高而增強(qiáng)。

2.2 鞣酸和水楊酸及其混合液對番茄胚根生長的影響

從表2可以看出，鞣酸在濃度為0.05 g·L-1和0.1 g·L-1時促進(jìn)了胚根的生長，在濃度為0.2 g·L-1和0.5 g·L-1時抑制了番茄胚根的生長，但與對照相比，影響效果不顯著；水楊酸和二者1∶1 的混合液同樣表現(xiàn)出低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的趨勢，水楊酸在濃度0.5 g·L-1時100%地抑制了胚根的生長，而二者1∶1 的混合液在濃度0.05 g·L-1和0.1 g·L-1時顯著促進(jìn)了胚根的生長，分別較對照提高了14.1%和11.5%，在濃度0.5 g·L-1時顯著抑制了胚根的生長，較對照降低了11.5%。由化感效應(yīng)指數(shù)可知，鞣酸和水楊酸及二者1∶1 混合液對番茄胚根的生長均表現(xiàn)為低促高抑。

表2 鞣酸和水楊酸及其混合液對番茄胚根生長的影響

2.3 鞣酸和水楊酸及其混合液對番茄芽生長的影響

從表3可知，鞣酸在低濃度0.05 g·L-1時顯著促進(jìn)了番茄（胚軸+胚芽）的生長，較對照提高了5.0%，在高濃度0.2、0.5 g·L-1時顯著抑制了番茄芽的生長；水楊酸以及二者1∶1 的混合液與對照相比，各處理均抑制了芽的生長，并隨著處理濃度的升高，化感抑制作用逐漸增強(qiáng)，在濃度為0.5 g·L-1時抑制作用最強(qiáng)，番茄芽長分別較對照顯著降低了100%和19.8%。由化感效應(yīng)指數(shù)可以看出，鞣酸對芽的生長作用表現(xiàn)為低促高抑的趨勢，而水楊酸及二者1∶1 混合液各濃度均抑制番茄芽的生長。

表3 鞣酸和水楊酸及其混合液對番茄芽生長的影響

3 結(jié)論與討論

在植物界中，幾乎所有的植物都或多或少地有化感物質(zhì)產(chǎn)生，會產(chǎn)生不同程度的化感作用，這是物種進(jìn)化過程中生存競爭的必然（莫延利，2009）。同時，植物體內(nèi)所含的化感物質(zhì)有很多種，化感物質(zhì)之間存在不同的相互作用，使得單一種類的化感物質(zhì)與多種化感物質(zhì)混合所表現(xiàn)出的化感效應(yīng)不同。本試驗所選用的外源鞣酸和水楊酸已被鑒定是番茄的化感物質(zhì)（Kim＆Kil，1989；Yu & Matsui，1993；姚軍，2007），周志紅等（1998）對番茄植株中幾種化學(xué)成分的化感效應(yīng)的研究結(jié)果表明，水楊酸和鞣酸在濃度為5×10-4mol·L-1時對葉用萵苣、大白菜和蘿卜的抑制作用極顯著，將化感作用較強(qiáng)的鞣酸或水楊酸分別與作用較弱的酯類按不同比例混合能夠增強(qiáng)化感的抑制作用或促進(jìn)作用。劉蘋等（2012）的研究表明苯甲酸、對羥基苯甲酸和鄰苯二甲酸兩兩互作時對花生種子發(fā)芽的化感效應(yīng)有增強(qiáng)的趨勢。因此，在研究化感物質(zhì)對種子萌發(fā)的影響時要同時考慮化感物質(zhì)的種類和數(shù)量，尤其要注意化感物質(zhì)之間也存在著協(xié)同、拮抗和加合等相互作用（楊期和 等，2005）。綜合研究評價各種化感物質(zhì)的互作效應(yīng)，能夠更接近自然，更加準(zhǔn)確地揭示化感物質(zhì)的不同作用。

本試驗結(jié)果表明：鞣酸在低濃度0.05 g·L-1時促進(jìn)了番茄種子的萌發(fā)以及胚根和芽的生長，當(dāng)濃度達(dá)到0.2 g·L-1時開始表現(xiàn)為抑制作用，尤其對發(fā)芽率和芽的生長抑制作用顯著，綜合呈現(xiàn)低促高抑的趨勢。水楊酸對番茄種子萌發(fā)以及芽的生長呈現(xiàn)抑制作用，并隨著濃度的增高抑制作用逐漸增強(qiáng)，在濃度0.5 g·L-1時達(dá)到100%的抑制作用；水楊酸在濃度小于0.1 g·L-1時促進(jìn)了番茄胚根的伸長，高濃度時呈現(xiàn)抑制作用。鞣酸和水楊酸的1∶1混合液同樣表現(xiàn)為隨著濃度逐漸升高，對番茄種子萌發(fā)以及芽的生長的抑制作用逐漸增強(qiáng)；但在低濃度時顯著促進(jìn)了番茄胚根的生長。鞣酸和水楊酸對番茄種子萌發(fā)以及胚根長和芽生長的作用趨勢與大多數(shù)化感物質(zhì)的作用趨勢相似，可見，鞣酸和水楊酸同樣具有化感作用。同時，在濃度0.5 g·L-1時，3種處理的化感抑制作用表現(xiàn)為水楊酸＞1∶1 混合液＞鞣酸，由此可知，當(dāng)在高濃度時，鞣酸與水楊酸之間存在拮抗作用，鞣酸可以減輕水楊酸的化感效應(yīng)。周志紅等（1998）的研究指出混合物的組分、組分物質(zhì)的量比和受體種類都對化感作用的效應(yīng)大小有很大影響。因此，在以后的研究中可以通過調(diào)整水楊酸和鞣酸的混合比例進(jìn)一步研究二者的混合液所表現(xiàn)的化感效應(yīng)，為進(jìn)一步研究番茄化感物質(zhì)效應(yīng)提供更加充足的理論依據(jù)。

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