苦苣菜莖葉水浸液對生菜和白菜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

鞏磊，趙超，李真真，雷鳴，李梅蘭，許小勇*

(1. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，山西 太谷 030801； 2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，陜西 楊陵 712100)

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苦苣菜莖葉水浸液對生菜和白菜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

鞏磊1，趙超1，李真真1，雷鳴2，李梅蘭1，許小勇1*

(1. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，山西 太谷 030801； 2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，陜西 楊陵 712100)

摘要：以苦苣菜為研究對象，采用生物測定法，揭示苦苣菜莖葉水浸液對生菜和白菜的種子萌發(fā)及幼苗生長的影響。結(jié)果表明，不同濃度水浸液對兩種受體種子的萌發(fā)均具有顯著性抑制效應(yīng)，抑制效果隨著處理濃度的增加而增加，表現(xiàn)出發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的下降；高濃度的水浸液處理抑制幼苗根系的伸長、根重增加，而較低濃度的水浸液處理促進(jìn)幼苗根系伸長、根重增加；不同的受體對不同的濃度的苦苣莖葉水浸液反應(yīng)不同，生菜僅在1/16的處理濃度下根長和根重才表現(xiàn)出促進(jìn)效應(yīng)；而白菜在1/4的處理濃度下根重就表現(xiàn)出促進(jìn)效應(yīng)。研究結(jié)果表明,苦苣莖葉水浸液對生菜和白菜種子萌發(fā)及幼苗生長具有化感作用。

關(guān)鍵詞：苦苣菜；水浸液；種子萌發(fā)；幼苗生長；化感效應(yīng)

近年來，植物與植物的互作是生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，植物可通過代謝作用影響環(huán)境中其它植物的活動(dòng),其主要是通過揮發(fā)、淋溶、分泌以及殘株腐解等途徑釋放一些化感物質(zhì)影響周圍環(huán)境中植物的生長和發(fā)育[1~4]。植物的這種相克相生現(xiàn)象普遍存在于地球生態(tài)系統(tǒng)中，對從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)合理安排農(nóng)業(yè)種植制度、控制農(nóng)田雜草、防治作物病蟲害以及減輕連作障礙等方面都具有重要的作用[5]。因此，加強(qiáng)互作植物的挖掘及其互作機(jī)制的研究具有重要的理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

苦苣菜(SonchusoleraceusL.)是菊科苦苣菜屬1~2年生草本植物，苦苣菜富含黃酮類化合物[6]，可對實(shí)驗(yàn)性肝損傷起到顯著的保護(hù)，民間常用來治療黃疸性肝炎[7]。Hata 等還發(fā)現(xiàn)苦苣菜的乙醇浸提物對小鼠黑素瘤細(xì)胞具有明顯的誘導(dǎo)分化作用，其中的活性成分可能是羽扇豆醇[8]。除了藥用價(jià)值外，苦苣菜又是營養(yǎng)豐富的野菜，而且資源豐富。近年來,苦苣菜這一資源已受到廣泛的重視，被制成消暑保健食品、罐頭等，具有廣泛的發(fā)展前景[9]。苦苣菜具有適應(yīng)性廣，抗逆性強(qiáng)，具有抗寒、耐旱、耐強(qiáng)光、耐鹽堿、耐貧瘠等特性，生命力頑強(qiáng)，惡劣的環(huán)境也能正常生長。但是，苦苣菜的旺盛生長態(tài)勢影響到其他作物的生長，本研究擬通過苦苣菜莖葉水浸液對生菜和白菜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，探討苦苣菜與其它蔬菜間的化感作用，以便為蔬菜的茬口安排提供理論依據(jù)。

1材料和方法

1.1　試驗(yàn)材料

試驗(yàn)樣品新鮮的苦苣菜莖葉采自山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站，于2014年7月收集，立即帶回實(shí)驗(yàn)室沖洗干凈，于105 ℃的烘箱中滅殺青15 min，繼而保持在70～80 ℃烘干至恒重；最后用粉碎機(jī)粉碎后備用。

受體生菜和白菜種子購于太谷縣種子市場，品種分別為美國大速生菜和晉白二號白菜。

1.2　試驗(yàn)方法

1.2.1苦苣菜莖葉水浸液的制備

稱取粉碎后的苦苣菜莖葉樣品，按每10 g加入100 mL蒸餾水的比例浸泡48 h，再用三層紗布過濾后的水浸液作為原液，放于冰箱4 ℃待用。

使用時(shí)用蒸餾水將水浸液分別稀釋至原液的1/16，1/8，1/4，1/2，1倍等5個(gè)濃度，以清水做對照(CK)。

1.2.2發(fā)芽試驗(yàn)

取7 mL苦苣莖葉水浸液，分別加入鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，以蒸餾水為對照。濾紙上播種供試的受體植物種子，每皿30粒。選擇均勻飽滿的種子，播種前用有效濃度5%次氯酸鈉溶液消毒8 min，無菌水沖洗3次，于20~22 ℃、光照強(qiáng)度200 μmol·s-1·m-2條件下培養(yǎng)，每兩天補(bǔ)充水浸液或蒸餾水2 mL，每天同一時(shí)間統(tǒng)計(jì)受體種子發(fā)芽數(shù)。種子發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn)是胚根突破種皮1~2 mm[10]，3天后計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)，10天后測量根長和根鮮重等。試驗(yàn)各處理重復(fù)3次。

發(fā)芽率/% = (發(fā)芽終期全部正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%

發(fā)芽指數(shù)GI = ∑Gt/Dt(Gt為第3天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù))

2結(jié)果與分析

2.1　苦苣菜莖葉水浸液對生菜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

2.1.1苦苣菜莖葉水浸液對生菜種子萌發(fā)的影響

由表1可見，高濃度的水浸液處理顯著抑制了生菜種子的萌發(fā)，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)等均為最低值。隨著處理濃度的降低，生菜種子發(fā)芽率呈現(xiàn)顯著上升趨勢。當(dāng)處理濃度稀釋至原來的1/4乃至更低時(shí)各處理間生菜種子發(fā)芽率差異顯著性基本消失，且與清水對照的發(fā)芽率沒有顯著性差異。不同濃度的水浸液處理對生菜種子的發(fā)芽指數(shù)的影響存在顯著性差異，且隨著處理濃度的下降，發(fā)芽指數(shù)逐步遞增，與清水對照的數(shù)值差異越來越小，但是始終低于對照。以上結(jié)果表明，苦苣菜莖葉水浸液對生菜種子的萌發(fā)具有一定的抑制效應(yīng)，顯著降低了生菜種子萌發(fā)的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。

2.1.2苦苣菜莖葉水浸液對生菜幼苗生長的影響

由表1和圖1可見，除原液外，各處理濃度的生菜幼苗的生長表現(xiàn)出顯著性差異。當(dāng)處理濃度為原液的1/2時(shí)，抑制效果最明顯，平均根長和根重分別為3.68 cm和0.004 5 g；隨著水浸液濃度的稀釋降低，各處理對生菜幼苗根長和根重的抑制效應(yīng)顯著下降；在水浸液濃度稀釋至原液的1/8之前，對生菜的幼苗生長均表現(xiàn)出抑制效應(yīng)，根長和根重均顯著低于清水對照的8.00 cm及0.082 g；但當(dāng)處理濃度降低至原液的1/16時(shí)，水浸液對生菜幼苗生長表現(xiàn)出促進(jìn)效應(yīng)，根長和根重顯著大于對照。以上結(jié)果表明苦苣菜莖葉水浸液對生菜幼苗生長表現(xiàn)出高濃度抑制低濃度促進(jìn)的化感效應(yīng)。

2.2　苦苣菜莖葉水浸液對白菜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

2.2.1苦苣菜莖葉水浸液對白菜種子萌發(fā)的影響

由表2可見，不同濃度的水浸液處理嚴(yán)重影響著白菜種子的萌發(fā)，各處理間均呈現(xiàn)著顯著性差異。高濃度的水浸液原液處理嚴(yán)重抑制著白菜種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)；隨著處理濃度的降低，白菜種子發(fā)芽率也呈現(xiàn)逐漸提高趨勢；在濃度稀釋至原液的1/8之前各處理的白菜種子發(fā)芽率始終低于清水對照；而當(dāng)處理濃度稀釋至原來的1/16時(shí)，白菜種子發(fā)芽率與對照沒有顯著性差異，甚至還稍高。

表1　苦苣菜莖葉水浸液對生菜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

注：同一列中不同字母表示各處理間差異達(dá)0.05的顯著水平；“-”表示數(shù)據(jù)未統(tǒng)計(jì)。表2同。

Note：Different capital letters show significant difference at the 0.05 leve. “-”means no statistical data.The same as in table 2.

表2　苦苣菜莖葉水浸液對白菜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

圖1　苦苣菜莖葉水浸液對生菜種子幼苗生長的影響Fig.1　Effects of aqueous extracts from Sonchus eleraccus on seedling growth of Lettuce

不同濃度的水浸液處理對白菜種子的發(fā)芽指數(shù)的影響差異顯著，且隨著處理濃度的下降，發(fā)芽指數(shù)逐步遞增，與清水對照的數(shù)值差異越來越??；與白菜發(fā)芽率相似，較低濃度的水浸液處理對發(fā)芽指數(shù)的影響越來越小，差異不顯著。以上結(jié)果表明，苦苣菜莖葉水浸液對白菜種子的萌發(fā)具有一定的高抑低促抑制效應(yīng)，盡管低濃度的水浸液處理不能顯著提高白菜種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。

2.2.2苦苣菜莖葉水浸液對白菜幼苗生長的影響

由表2和圖2可見，除原液外，各處理濃度的白菜幼苗的生長表現(xiàn)出顯著性差異。當(dāng)處理濃度為原液的1/2時(shí)，抑制效果最明顯，平均根長和根重分別為1.94 cm和0.006 g；隨著水浸液濃度的稀釋降低，各處理對白菜幼苗根長和根重的抑制效應(yīng)顯著下降；在水浸液濃度稀釋至原液的1/8之前，對白菜的幼苗生長均表現(xiàn)出抑制效應(yīng)，根長顯著性低于清水對照的5.59 cm；但當(dāng)處理濃度降低至原液的1/16時(shí)，水浸液對白菜幼苗根長生長的抑制效應(yīng)消失，達(dá)到5.92 cm，稍長于清水對照，但不顯著。除了水浸液濃度為原液的1/2時(shí)抑制根重之外，其余各低濃度處理的白菜幼苗根重均大于對照，且個(gè)處理間存在顯著差異。以上結(jié)果表明苦苣菜莖葉水浸液對白菜幼苗生長表現(xiàn)出高濃度抑制的化感效應(yīng)。

圖2　苦苣菜莖葉水浸液對白菜種子幼苗生長的影響Fig.2　Effects of aqueous extracts from Sonchus oleraceus on seedling growth of Chinese cabbage

3討論與結(jié)論

化感物質(zhì)在植物細(xì)胞的生長調(diào)節(jié)中起著重要作用，能夠明顯地影響植物細(xì)胞的生長和分化[13]。化感物質(zhì)可通過改變酶的合成功能、膜透性，抑制

細(xì)胞分裂或伸長，影響呼吸作用、酶的表達(dá)，改變激素活性等途徑影響受體種子的萌發(fā)[4]。到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多具有化感效應(yīng)的植物[2，3,5,11,14，15]，也分離出一些化感物質(zhì)[16，17],但是有關(guān)苦苣菜相關(guān)的化感效應(yīng)研究仍未見報(bào)道。本研究通過生菜和白菜兩種受體來探索苦苣菜莖葉水浸液的化感效應(yīng)，結(jié)果表明：不同濃度水浸液對兩種受體種子的萌發(fā)均具有顯著性抑制效應(yīng)，抑制效果隨著處理濃度的增加而增加，表現(xiàn)出發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的下降；另一方面，水浸液對兩種受體的幼苗生長具有顯著性高抑低促效應(yīng)，高濃度的水浸液處理抑制幼苗根系的伸長、根重增加，而較低濃度的水浸液處理促進(jìn)幼苗根系伸長、根重增加。

植物對受體的化感效應(yīng)表現(xiàn)在種子發(fā)芽率、苗高、根長、鮮重等多個(gè)方面，同一供體對不同受體的影響也不同。江貴波等[18]研究表明，不同濃度的韭菜水浸液處理對同一蔬菜幼苗的根長、鮮重的影響不同，同一濃度的韭菜水浸液對不同的蔬菜幼苗的生長影響也存在差異。吳會(huì)芹等[19]研究也表明，不同的作物秸稈對蔬菜種子的影響具有抑制、促進(jìn)等多種表現(xiàn)形式。本試驗(yàn)結(jié)果表明不同的受體對不同的濃度的苦苣莖葉水浸液反應(yīng)不同，生菜僅在1/16倍的處理濃度下根長和根重才表現(xiàn)出促進(jìn)效應(yīng)；而白菜在1/4倍的處理濃度下根重就表現(xiàn)出促進(jìn)效應(yīng)。以上結(jié)果反映出植物間互作的復(fù)雜性，在研究化感效應(yīng)時(shí)應(yīng)多考慮幾個(gè)受體。

綜上所述，研究發(fā)現(xiàn)苦苣菜莖葉水浸液對生菜和白菜種子萌發(fā)及幼苗生長存在化感效應(yīng)，苦苣菜化感物質(zhì)的分離鑒定有待于進(jìn)一步研究。

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(編輯：馬榮博)

Effects of aqueous extracts fromSonchusoleraceuson seed germination and seedling growth of chinese cabbage and lettuce

Gong Lei1，Zhao Chao1，Li Zhenzhen1，Lei Ming2，Li Meilan1，Xu Xiaoyong1*

(1.CollegeofHorticulture,ShanxiAgriculturalUniversity，TaiguShanxi, 030801China； 2.CollegeofLifesciences,NorthwestA&FUniversity,YanglingShaanxi712100,China)

Abstract:The purpose of this study was to reveal the effects of aqueous extracts fromSonchusoleraceuson seed germination and seedling growth of Chinese cabbage and lettuce by Bioassay methods. The results showed that, different concentrations of aqueous extracts had significant inhibitory effects on germination of two kinds of seeds. As the increase of the concentration of aqueous extracts, the inhibitory effects were all enhanced, which showed decreased germination rate and germination index of seedling. Aqueous extract has significant effects on the growth of two kinds of receptors with inhibiting with high concentration and promoting with low concentration, aqueous extract treatment with higher concentration inhibited root elongation, but increased root weight, while the lower concentration of aqueous extract treatment promoted root elongation and increased root weight. Different receptors have the different reaction on the different concentrations of aqueous extracts. The lettuce just showed a promoting effect on root length and root weight with the concentration only in 1/16 times of the original solution; while the Chinese cabbage began to show the promoting effect on root weight with the concentration at 1/4 times of the original solution. These results suggested that the aqueous extracts fromSonchusoleraceushave effects on seed germination and seedling growth of Chinese cabbage and lettuce.

Key words:SonchusOleraceus; Water extracts; Seed germination; Seedling growth; Allelopathy

中圖分類號：S603.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-8151(2016)01-0010-05

基金項(xiàng)目：國家重大科學(xué)儀器開發(fā)專項(xiàng)(2012YQ030261)；山西省科技農(nóng)業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目(20140311009-3)；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)育種基金項(xiàng)目(2013YZ06)

通訊作者：*許小勇，博士，講師。Tel：18235413198；E-mail:18235413198@163.com

作者簡介：鞏磊(1982- )，女(漢)，山西太原人，碩士，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向：蔬菜栽培生理生態(tài)。

收稿日期：2015-08-31修回日期：2015-10-17