苜蓿不同器官水浸提液對(duì)中間錦雞兒種子萌發(fā)的影響

翟德蘋, 陳 林, 楊新國(guó), 宋乃平, 蔣 齊

(1.寧夏大學(xué) 西北退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地 西部生態(tài)與生物資源開發(fā)聯(lián)合研究中心, 銀川 750021; 2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院 荒漠化治理研究所, 銀川 750002)

苜蓿不同器官水浸提液對(duì)中間錦雞兒種子萌發(fā)的影響

翟德蘋1, 陳 林1, 楊新國(guó)1, 宋乃平1, 蔣 齊2

(1.寧夏大學(xué) 西北退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地 西部生態(tài)與生物資源開發(fā)聯(lián)合研究中心, 銀川 750021; 2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院 荒漠化治理研究所, 銀川 750002)

為了探討苜蓿不同器官水浸提液對(duì)中間錦雞兒種子萌發(fā)的化感影響，采用生物測(cè)定法，研究了苜蓿根、莖葉不同濃度水浸提液(0.5，1.0，5.0，10.0，25.0 mg/ml)對(duì)中間錦雞兒種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的化感作用。結(jié)果表明，苜蓿不同器官水浸提液對(duì)中間錦雞兒種子萌發(fā)有明顯的抑制作用，隨著苜蓿各器官水浸提液濃度的增加，抑制作用增強(qiáng)。相同濃度下根水浸提液對(duì)中間錦雞兒種子萌發(fā)的抑制作用大于莖葉水浸提液。當(dāng)苜蓿各器官水浸提液為1.0 mg/ml濃度時(shí)，中間錦雞兒幼苗的胚根長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)、苗高均高于對(duì)照；而在25.0 mg/ml濃度時(shí)，各器官水浸提液對(duì)幼苗則表現(xiàn)出顯著的抑制作用(P<0.05)。本文通過研究苜蓿和中間錦雞兒的化感作用，以期為人工建置灌草間作提供理論基礎(chǔ)。

苜蓿; 中間錦雞兒; 化感作用; 種子萌發(fā)

化感作用是指植物(或微生物)在生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的一些次生代謝物通過根系分泌、莖葉揮發(fā)、雨水淋溶或殘?bào)w分解等途徑進(jìn)入環(huán)境，對(duì)自身或周圍其他植物或微生物產(chǎn)生影響[1-3]。化感現(xiàn)象普遍存在于自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)，并且越來(lái)越引起國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的高度重視。國(guó)內(nèi)對(duì)化感作用的研究主要集中于雜草防除、作物自毒、森林混交等方面[4-5]，而在植物間作方面對(duì)化感作用的研究相對(duì)較少。

苜蓿是豆科高蛋白質(zhì)飼料牧草，具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)功能[6]，在我國(guó)北方得到極大的推廣。同時(shí)苜蓿具有明顯的他感作用和較強(qiáng)的自毒性[7]，其合理的搭配種植方式逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。目前為止，常與苜蓿搭配種植的植物有玉米、水稻、芥菜、棗樹、小麥及燕麥等[8-11]。在寧夏退耕還林(草)工程中，人們?yōu)榱巳〉蒙鷳B(tài)與經(jīng)濟(jì)雙重效益，將錦雞兒與苜蓿進(jìn)行復(fù)合種植。而對(duì)于在錦雞兒林帶間種植苜蓿，目前尚未有相關(guān)研究。因此，本試驗(yàn)選用苜蓿不同器官水浸提液處理中間錦雞兒(CaraganaintermediaKuang et H.C.Fu )種子，研究苜蓿不同器官水浸提液對(duì)中間錦雞兒種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，探討不同濃度苜蓿水浸提液與中間錦雞兒生長(zhǎng)的關(guān)系，為初步解釋錦雞兒—苜蓿間作灌草的種間化感作用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供體植物紫花苜蓿(Medicagosative)在2013年8月初第二茬苜蓿的盛花期采集于寧夏鹽池縣皖記溝行政村封育草地。封育草地于2003年建植。受體中間錦雞兒種子購(gòu)買于寧夏鹽池縣金林草業(yè)有限公司。

1.2 方 法

1.2.1 苜蓿根、莖葉水浸提液的制備 將采集的盛花期苜蓿的根與莖葉洗凈，陰干，剪成小段，用粉碎機(jī)粉碎，過60目篩。分別稱取苜蓿不同部位粉末各10 g，加100 ml蒸餾水室溫下浸提。浸提時(shí)間為48 h，將各提取液先用3層紗布過濾，再用濾紙過濾，得到質(zhì)量濃度為100 mg/ml的浸提液母液[12]，再將母液稀釋成0.5，1.0，10.0，25.0 mg/ml的浸提液。4℃冰箱保存，備用。

1.2.2 中間錦雞兒種子發(fā)芽試驗(yàn) 將中間錦雞兒種子用1 g/L的KMnO4溶液消毒15 min后，取出用蒸餾水反復(fù)沖洗5～6次，至高錳酸鉀完全清除[13]。在消毒并烘干、直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中鋪2層濾紙，分別取苜蓿不同部位不同濃度的水浸提液各7 ml注入培養(yǎng)皿，選取消毒后籽粒飽滿、大小均一(千粒重55 g)的中間錦雞兒種子于培養(yǎng)皿，每皿放30粒[14]。以蒸餾水處理為對(duì)照組，每處理重復(fù)3次。在生化培養(yǎng)箱(LRH-250，上海齊欣科技有限公司)恒溫25℃光照12 h培養(yǎng)[15]，每天記錄各處理的發(fā)芽種子數(shù)(以胚根沖破種皮1～2 mm為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn))，每天適量補(bǔ)充蒸餾水或浸提液保濕，直到種子不再萌發(fā)時(shí)結(jié)束。

1.2.3 中間錦雞兒幼苗生長(zhǎng)的測(cè)定 試驗(yàn)結(jié)束后，同一濃度處理下每皿隨機(jī)選取3株正常苗，用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺(SF2000，廣陸數(shù)字測(cè)控股份有限公司)測(cè)定胚根長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)、胚軸直徑及幼苗的高度，用電子天平(EL204，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司)稱幼苗鮮重及干重。各取其平均值。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束后計(jì)算發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。計(jì)算公式為：

發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

(1)

發(fā)芽指數(shù)(Gi)=∑(Gt/Dt)

(2)

式中：Gt——第t天的發(fā)芽數(shù)；Dt——相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

采用化感作用響應(yīng)指數(shù)(response index，RI)度量化感作用的類型和強(qiáng)度[16]，計(jì)算公式為；當(dāng)T≥C，RI=1-C/T；當(dāng)T0為促進(jìn)作用，絕對(duì)值的大小與化感作用強(qiáng)度一致。

文中數(shù)據(jù)均采用Ecxcel 2003和SPSS 17.0軟件進(jìn)行分析。采用單因素方差分析(one-way ANOVA)和最小顯著差異法(LSD)比較處理組間的差異，顯著性水平設(shè)定為α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1不同濃度苜蓿水浸提液對(duì)中間錦雞兒種子萌發(fā)的影響

圖1為不同水浸提液處理中間錦雞兒種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)，可知，苜蓿不同器官水浸提液處理的中間錦雞兒種子平均發(fā)芽率分別為：莖葉(39.56%)>根(32.45%)，苜蓿不同器官水浸提液各濃度處理的中間錦雞兒種子，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均低于對(duì)照，且隨水浸提液濃度的升高，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)呈減小趨勢(shì)。

表1為不同水浸提液對(duì)中間錦雞兒種子萌發(fā)的化感效應(yīng)指數(shù)，由表可見，苜蓿根水浸提液對(duì)中間錦雞兒種子萌發(fā)的抑制能力高于莖葉水浸體液。苜蓿不同器官水浸提液隨濃度增加，抑制作增強(qiáng)。均在濃度≥10.0 mg/ml時(shí)，各器官水浸提液對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用達(dá)到顯著水平(P<0.05)。苜蓿各器官水浸提液對(duì)中間錦雞兒種子的萌發(fā)存在明顯的化感抑制作用。

圖1 不同水浸提液處理中間錦雞兒種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)表1 不同水浸提液對(duì)中間錦雞兒種子萌發(fā)的化感效應(yīng)指數(shù)

水浸提液項(xiàng)目浸提液濃度/(mg·ml-1)0(CK)0.51.05.010.025.0根發(fā)芽率0-0.19-0.31-0.38-0.62-0.69發(fā)芽指數(shù)0-0.51-0.51-0.56-0.75-0.86莖葉發(fā)芽率0-0.15-0.19-0.23-0.35-0.65發(fā)芽指數(shù)0-0.06-0.22-0.21-0.35-0.65

2.2不同濃度苜蓿水浸提液對(duì)中間錦雞兒種子胚根、胚軸的影響

表2為不同水浸提液對(duì)中間錦雞兒種子胚根、胚軸生長(zhǎng)的化感效應(yīng)。由表可見，低中濃度(C≤5.0 mg/ml)苜蓿根水浸提液處理中間錦雞兒種子的胚根長(zhǎng)高于對(duì)照，且促進(jìn)作用隨水浸提液濃度升高而減弱，但未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。高濃度(C≥10.0 mg/ml)的苜蓿根水浸提液抑制胚根的生長(zhǎng)，且隨濃度的增大抑制作用增強(qiáng)，10.0，25.0 mg/ml濃度處理分別比對(duì)照降低11%和69%(P<0.05)。低濃度的苜蓿莖葉水浸提液促進(jìn)胚根的生長(zhǎng)，且在1.0 mg/ml濃度時(shí)促進(jìn)作用達(dá)到顯著水平(P<0.05)；高濃度則抑制其生長(zhǎng)，且隨濃度增大，抑制作用增強(qiáng)，在25.0 mg/ml濃度時(shí)抑制作用最強(qiáng)，達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

低濃度苜蓿根、莖葉水浸提液處理的中間錦雞兒種子胚軸長(zhǎng)高于對(duì)照，高濃度水浸提液處理則抑制中間錦雞兒種子胚軸的生長(zhǎng)，隨水浸提液濃度升高，抑制作用有增強(qiáng)的趨勢(shì)。低濃度根水浸提液處理的中間錦雞兒種子胚軸直徑低于對(duì)照，隨浸提液處理濃度的增大，胚軸直徑逐漸高于對(duì)照。莖葉水浸提液處理的中間錦雞兒種子胚軸直徑均高于對(duì)照。與對(duì)照相比，各器官水浸提液對(duì)胚軸直徑的影響差異均不顯著(P>0.05)。

注：同列數(shù)據(jù)后不同字母表示相同器官水浸提液處理間差異顯著(P<0.05)。

2.3不同濃度苜蓿水浸提液對(duì)中間錦雞兒幼苗生長(zhǎng)的影響

表3為不同水浸提液對(duì)中間錦雞兒幼苗生長(zhǎng)的化感效應(yīng)指數(shù)。由表可見，低濃度苜蓿各器官水浸提液對(duì)中間錦雞兒苗高起促進(jìn)作用，且根、莖葉水浸提液均在1.0 mg/ml濃度時(shí)，促進(jìn)作用表現(xiàn)為最大，苗高分別比對(duì)照提高了23% 和12% 。高濃度苜蓿水浸提液對(duì)中間錦雞兒苗高表現(xiàn)為抑制作用，隨浸提液濃度增大，抑制作用逐漸增強(qiáng)。

低濃度的苜蓿根水浸提液促進(jìn)中間錦雞兒幼苗干物質(zhì)的積累，但與對(duì)照相比，僅在1.0 mg/ml濃度時(shí)促進(jìn)作用顯著(P<0.05)。高濃度的苜蓿根水浸提液對(duì)其干物質(zhì)的積累起抑制作用，在25.0 mg/ml濃度時(shí)，抑制作用最大，干重比對(duì)照減小31%(P<0.05)。苜蓿莖葉水浸提液對(duì)中間錦雞兒幼苗干重表現(xiàn)為抑制作用，以25.0 mg/ml濃度處理抑制作用為最大，干重比對(duì)照減小23%(P<0.05)(圖2)。

表3 不同水浸提液對(duì)中間錦雞兒幼苗生長(zhǎng)的化感效應(yīng)指數(shù)

圖2 不同水浸提液處理的苗高和干重

3 結(jié)論與討論

同一濃度不同器官的水浸提液對(duì)中間錦雞兒的影響程度不同[17]，可能與器官中化感物質(zhì)的含量有關(guān)。相同濃度水浸提液對(duì)種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)的抑制強(qiáng)度為：根>莖葉；而寇建村等研究表明：大部分苜蓿品種各器官浸提液的抑制作用強(qiáng)弱為葉>莖>根[18]，這可能是因?yàn)樗杉墓w植株生長(zhǎng)環(huán)境不同所致。苜蓿不同部位水浸提液對(duì)中間錦雞兒種子萌發(fā)的抑制作用隨水浸提液濃度的增加而增強(qiáng)。這與賈鮮艷等對(duì)蒙古冰草、新麥草、紅豆草的研究結(jié)果相一致[19]。本研究中浸提液對(duì)種子萌發(fā)的影響并未出現(xiàn)低促現(xiàn)象，原因可能是“低濃度”是相對(duì)的，苜蓿對(duì)中間錦雞兒種子萌發(fā)產(chǎn)生低促現(xiàn)象的濃度范圍可能在0.5 mg/ml以下，這有待進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證。浸提液對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生抑制作用可能是因?yàn)榛形镔|(zhì)影響細(xì)胞分裂分化過程中一系列生理活動(dòng)[20]，降低了種子萌發(fā)過程中所需關(guān)鍵酶的活性[21]。

諸多研究表明相同器官不同濃度的水浸液化感作用效果不同[21-23]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示低濃度(C≤1.0 mg/ml)苜蓿各器官水浸提液對(duì)中間錦雞兒的胚根、胚軸、苗高起促進(jìn)作用，高濃度(C≥10.0 mg/ml)則產(chǎn)生較強(qiáng)的抑制作用，與李雪楓、王冬梅等[22,24]的研究結(jié)果相似。低濃度的促進(jìn)作用可能是因?yàn)檫m量的化感物質(zhì)提高了酶活性，利于植物的代謝[21]。另有研究表明[7,25]，苜蓿中的主要化感物質(zhì)皂苷，尤其是苜蓿根部位皂苷含量最為豐富。這與上述苜蓿根水浸提液對(duì)錦雞兒的抑制作用強(qiáng)于莖葉水浸提液相一致。皂苷會(huì)破壞植物的膜結(jié)構(gòu)，所以當(dāng)化感物質(zhì)積累到一定濃度時(shí)，就會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用?；形镔|(zhì)對(duì)胚根生長(zhǎng)的抑制，導(dǎo)致受體植物根系變小，吸收水肥的能力降低。對(duì)胚軸生長(zhǎng)的抑制導(dǎo)致受體植株矮小、瘦弱，影響其對(duì)光的競(jìng)爭(zhēng)，這些均會(huì)影響受體植株將來(lái)的生長(zhǎng)發(fā)育及其在群落中的地位和作用。

綜合比較苜蓿各器官不同濃度的浸提液，結(jié)果表明，當(dāng)各器官浸提液為1.0 mg/ml濃度時(shí)，中間錦雞兒幼苗的生長(zhǎng)狀況相對(duì)較好，幼苗的胚根長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)、苗高均高于對(duì)照。在25.0 mg/ml濃度時(shí)，浸提液對(duì)幼苗各項(xiàng)指標(biāo)的抑制作用達(dá)到顯著水平(P<0.05)。然而，苜蓿水浸提液的化感效應(yīng)還與浸提時(shí)間、浸提溫度等條件以及苜蓿的株齡、品種等相關(guān)[26]，當(dāng)環(huán)境條件改變后，或選取不同年限、不同品種的供體時(shí)，浸提液各濃度的作用效果也可能發(fā)生相應(yīng)變化。

綜上所述，苜蓿不同器官水浸提液對(duì)中間錦雞兒種子萌發(fā)存在明顯的化感作用，在筆者之前的研究中已證實(shí)：中間錦雞兒水浸提液對(duì)于苜蓿種子的萌發(fā)也具有化感作用。因此，在進(jìn)行苜蓿-錦雞兒間作時(shí)，應(yīng)考慮化感效應(yīng)。有關(guān)苜蓿水浸液中化感物質(zhì)的分離鑒定、各化感物質(zhì)的作用機(jī)制有待于進(jìn)一步研究[27]。

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AllelopathicEffectsofAqueousExtractsfromAlfalfaonCaraganaintermediaSeedGermination

ZHAI De-ping1, CHEN Lin1, YANG Xin-guo1, SONG Nai-ping1, JIANG Qi2

(1.BreedingBaseforStateKeyLaboratoryofLandDegradationandEcologicalRestorationofNorthwesternChina,KeyLaboratoryforRestorationandReconstructionofDegradedEcosysteminNorthwestChina,MinistryofEducation,UnionResearchCenterforEcologyandExploitationofBiologicalResourcesinWesternChina,NingxiaUniversity,Yinchuan750021,China; 2.InstituteofDesertificationControl,NingxiaAcademyofAgricultureandForestrySciences,Yinchuan750002,China)

In order to investigate allelopathic effects of aqueous extracts from different organs of alfalfa on seed germination ofCaraganaintermedia, the allelopathic effects of aqueous extracts with a range of concentrations of 0.5, 1.0, 10.0 and 25.0 mg/ml from root, stem and leaf of alfalfa on seed germination and seeding growth ofCaraganaintermediawere studied by method of bioassay. The results showed that aqueous extracts from different organs of alfalfa had inhibition effect on seed germination ofCaraganaintermedia, the inhibition effect increased with the concentration increase of aqueous extracts. The inhibitory potency of aqueous extracts from root was stronger than those form stem and leaf at the same concentration level. When all aqueous extracts of alfalfa were the concentration of 1.0 mg/ml, the radicle length, hypocotyl length and height ofCaraganaintermediaseeding were stronger than those of control; while the aqueous extracts of alfalfa were the concentration of 25.0 mg/ml, aqueous extracts from different organs had obvious inhibition effect on the seeding (P<0.05). This study could offer theoretical basis for establishing artificial shrub-grass intercrop system through researching the allelopathic effects between alfalfa andCaraganaintermedia.

Caraganaintermedia; alfalfa; allelopathy; seed germination

2014-01-14

：2014-02-25

寧夏高校科學(xué)研究項(xiàng)目“人工林草帶狀復(fù)合系統(tǒng)中化感作用研究”(NGY2013027)

翟德蘋(1989—),女,山東泰安人,在讀碩士生,研究方向?yàn)橹参锷鷳B(tài)學(xué)。E-mail:czhai0320hello@163.com

宋乃平(1963—),男,陜西省扶風(fēng)縣人,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事土地利用變化與生態(tài)過程研究。E-mail:songnp@163.com

S181；S146+.1

：A

：1005-3409(2014)04-0059-05