除蟲菊地上部分水浸液對(duì)雜草種苗生長(zhǎng)的影響

劉　群，慕小倩

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，陜西楊凌　712100)

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除蟲菊地上部分水浸液對(duì)雜草種苗生長(zhǎng)的影響

劉群，慕小倩

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，陜西楊凌712100)

摘要采用室內(nèi)培養(yǎng)皿法，測(cè)試除蟲菊地上部分水浸液對(duì)田間常見6種雜草種苗生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：不同質(zhì)量濃度水浸液對(duì)雜草種苗生長(zhǎng)的抑制作用依質(zhì)量濃度梯度存在差異，除播娘蒿外其他5種總體均表現(xiàn)“低促高抑”趨勢(shì)，在最高質(zhì)量濃度0.03 g·mL-1處理下，抑制作用最強(qiáng)；雜草種苗所受抑制作用大小依受體雜草種類存在差異，總體抑制作用由大到小依次為播娘蒿>澤漆>雀麥>婆婆納>反枝莧>野燕麥；除蟲菊地上部分水浸液對(duì)試驗(yàn)雜草生理代謝影響測(cè)試表明，高質(zhì)量濃度水浸液處理下，雜草幼苗受氧化脅迫嚴(yán)重。雙子葉雜草較單子葉雜草對(duì)水浸液更敏感。

關(guān)鍵詞除蟲菊；水浸液；雜草；種苗生長(zhǎng)

除蟲菊(Chrysanthemumcinerariifoliumvis.)為菊科(Asteraceae)蒿屬多年生草本植物，是世界上唯一集約化種植的天然殺蟲植物，除具觀賞價(jià)值外，其含有的天然殺蟲成分除蟲菊素被廣泛應(yīng)用到殺蟲劑的制備中[1]。除蟲菊素具有高效、易降解、無(wú)殘留、不易產(chǎn)生抗性等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)人和哺乳動(dòng)物基本無(wú)毒副作用[2]，因此，在食品保存、公共和家庭衛(wèi)生及有機(jī)農(nóng)業(yè)等方面均有應(yīng)用[3]。目前，除蟲菊的相關(guān)研究主要集中在殺蟲成分的提取、活性測(cè)定、除蟲菊酯類農(nóng)藥開發(fā)及殘留測(cè)定等方面[4-5]，有關(guān)除蟲菊除草活性方面的研究鮮見報(bào)道。

本試驗(yàn)選用除蟲菊地上部分水浸液為供體，以農(nóng)田常見6種雜草澤漆(Euphorbiahelioscopia)、婆婆納(Veronicadidyma)、反枝莧(Amaranthusretroflexus)、野燕麥(Avenafatua)、播娘蒿(Descurainiasophia)、雀麥(Bromusjaponicus)為受體，測(cè)試除蟲菊地上部分水浸液對(duì)這6種雜草種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響，旨在為進(jìn)一步利用除蟲菊兼治雜草提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

于2013年9月在西北農(nóng)林科技大學(xué)試驗(yàn)地采集除蟲菊地上部分，樣品清水洗凈后，室溫下自然風(fēng)干。試驗(yàn)所用雜草種類為澤漆、婆婆納、反枝莧、野燕麥、播娘蒿、雀麥。

于2013年6-9月在陜西楊凌西北農(nóng)林科技大學(xué)周邊采集雜草種子, 鑒定后存放于4 ℃冰箱，備用。

除蟲菊地上部分水浸液的制備：稱取5 g風(fēng)干粉碎后的除蟲菊地上部分粉末，按m(除蟲菊)∶V(水)=1∶20的比例加入蒸餾水，25 ℃下浸提24 h，過(guò)濾得質(zhì)量濃度為0.05 g·mL-1的提取原液，存放于4 ℃冰箱，備用。將原液稀釋，配制成質(zhì)量濃度為0.03、0.02、0.01、0.005、0.001 g·mL-1的梯度溶液用于試驗(yàn)。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1雜草種子發(fā)芽率的測(cè)定挑選籽粒飽滿、質(zhì)地均勻的雜草種子，用w(NaClO)=10%溶液消毒15 min，用蒸餾水反復(fù)沖洗3～5次，置于鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿(d=12 cm)中，根據(jù)種子大小，野燕麥、雀麥、澤漆種子每皿放置50粒，婆婆納、反枝莧、播娘蒿種子每皿放置100粒，隨后分別加入8 mL“1.1”制取的各質(zhì)量濃度除蟲菊地上部分水浸液(蒸餾水為對(duì)照)，每組重復(fù)3次，置于25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中，黑暗條件下培養(yǎng)3 d，從第4天開始給予光照。每天記錄發(fā)芽種子的數(shù)量，7 d后測(cè)定幼苗的根長(zhǎng)、苗高。

發(fā)芽率=(正常發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子總數(shù))×100%

抑制率=1-(處理值/對(duì)照值)×100%

化感效應(yīng)指數(shù)(RI)[6]= 1-C/T(T≥C)或RI=T/C-1(C≥T)

公式中：T為處理值，C為對(duì)照值。RI>0表示促進(jìn)作用，RI<0表示抑制作用，其絕對(duì)值大小表示化感作用強(qiáng)弱。

綜合效應(yīng)(SE)指供試雜草相對(duì)發(fā)芽率、苗高、根長(zhǎng)3項(xiàng)指標(biāo)RI的算術(shù)平均值。

用相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)根長(zhǎng)、相對(duì)苗高表示試驗(yàn)雜草間種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的差異。

1.2.2雜草幼苗抗氧化酶活性及丙二醛質(zhì)量摩爾濃度的測(cè)定選取單子葉雜草野燕麥、雀麥及雙子葉雜草反枝莧、澤漆為代表，參考高俊鳳[7]的方法進(jìn)行相應(yīng)生理指標(biāo)的測(cè)定。丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度測(cè)定采用硫代巴比妥酸(TBA)法；超氧化物歧化酶(SOD)活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑(NBT)光化還原法；過(guò)氧化物酶(POD)活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft excel 2003軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和作圖，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 并用Duncan’s法進(jìn)行差異顯著性分析(P<0.05)。

2結(jié)果與分析

2.1除蟲菊地上部分水浸液對(duì)雜草種子萌發(fā)的影響

除蟲菊地上部分水浸液對(duì)雜草種子發(fā)芽率的影響依處理質(zhì)量濃度和雜草種類而不同。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖1，不同質(zhì)量濃度水浸液對(duì)供試雜草種子發(fā)芽率的影響存在明顯差異，2個(gè)低質(zhì)量濃度(0.001 g·mL-1、0.005 g·mL-1)水浸液處理顯著促進(jìn)野燕麥種子的發(fā)芽，卻抑制播娘蒿種子的發(fā)芽，對(duì)其他受體雜草沒有顯著影響；0.01 g·mL-1質(zhì)量濃度處理下，反枝莧種子發(fā)芽率降低7.38%，顯著促進(jìn)野燕麥種子的萌發(fā)，抑制播娘蒿種子的萌發(fā)，對(duì)澤漆和雀麥這2種雜草無(wú)顯著影響；0.02 g·mL-1和0.03 g·mL-1高質(zhì)量濃度水浸液對(duì)受體雜草種子的發(fā)芽率均表現(xiàn)抑制作用，其中，對(duì)播娘蒿種子萌發(fā)抑制率均高達(dá)100%。依雜草種類看，水浸液對(duì)不同雜草種子萌發(fā)影響總體抑制作用大小依次為播娘蒿>澤漆>雀麥>反枝莧>婆婆納>野燕麥。

AR、EH、VD、AF、BJ、DS分別代表反枝莧、澤漆、婆婆納、野燕麥、雀麥、播娘蒿AR，EH，VD，AF，BJ，DS representAmaranthusretroflexus,Euphorbiahelioscopia,Veronicadidyma,Avenafatua,Bromusjaponicus,Descurainiasophia,respectively；不同小寫字母表示在相同時(shí)間內(nèi)不同質(zhì)量濃度處理間差異顯著(P<0.05)Different lowercase letters show significant differences among treatments of different mass concentrations for same measurement time (P<0.05)；下同The same as below

圖1不同質(zhì)量濃度除蟲菊水浸液處理雜草的發(fā)芽率

Fig.1Weeds germination rate treated by different mass concentration of pyrethrum water immersion

2.2除蟲菊地上部分水浸液對(duì)雜草幼苗生長(zhǎng)的影響

不同質(zhì)量濃度的除蟲菊水浸液處理對(duì)雜草幼苗相對(duì)根長(zhǎng)影響的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖2(在試驗(yàn)質(zhì)量濃度范圍內(nèi)對(duì)播娘蒿種子萌發(fā)的抑制作用顯著，因此未進(jìn)行相應(yīng)指標(biāo)的測(cè)定)。由圖2可知，0.001 g·mL-1、0.005 g·mL-1低質(zhì)量濃度水浸液處理下，反枝莧、澤漆、野燕麥的根長(zhǎng)增加明顯，而婆婆納和雀麥無(wú)明顯變化。隨著水浸液質(zhì)量濃度升高，根長(zhǎng)抑制效應(yīng)加大。其中，水浸液質(zhì)量濃度為0.03 g·mL-1時(shí)對(duì)5種受體植物的根長(zhǎng)抑制率分別為73.45%、54.48%、70.21%、50.89%、42.64%。苗高對(duì)不同質(zhì)量濃度除蟲菊地上部分水浸液的響應(yīng)和根長(zhǎng)相似，但敏感性不如根長(zhǎng)(圖3)。

2.3除蟲菊地上部分水浸液對(duì)雜草種苗影響的綜合效應(yīng)

除蟲菊地上部分水浸液對(duì)雜草種苗影響的綜合效應(yīng)見表1。水浸液對(duì)不同雜草的化感作用依質(zhì)量濃度梯度存在差異，總體均表現(xiàn)“低促高抑”的趨勢(shì)，在最高質(zhì)量濃度0.03 g·mL-1處理下，抑制作用最強(qiáng)。雜草種苗所受抑制作用大小依受體雜草種類存在差異，總體抑制作用由大到小依次為澤漆>雀麥>婆婆納>反枝莧>野燕麥。

2.4 除蟲菊地上部分水浸液對(duì)雜草幼苗生理指標(biāo)的影響

2.4.1除蟲菊地上部分水浸液對(duì)雜草幼苗MDA質(zhì)量摩爾濃度的影響水浸液處理后對(duì)4種代表雜草幼苗MDA質(zhì)量摩爾濃度的影響測(cè)試結(jié)果如表2。與對(duì)照相比，0.001 g·mL-1質(zhì)量濃度水浸液處理下，供試雜草幼苗中MDA質(zhì)量摩爾濃度無(wú)明顯變化，隨水提液質(zhì)量濃度升高，幼苗受脅迫程度加重，MDA質(zhì)量摩爾濃度逐漸升高，在最高質(zhì)量濃度0.03 g·mL-1水浸液處理下，澤漆、反枝莧、野燕麥和雀麥幼苗MDA質(zhì)量摩爾濃度分別為對(duì)照的225.00%、133.33%、117.39%、148.32%。MDA質(zhì)量摩爾濃度升高，引起雜草幼苗細(xì)胞內(nèi)活性氧水平的提高，產(chǎn)生氧化脅迫，所以導(dǎo)致雜草種苗生長(zhǎng)受到抑制。

圖2　不同質(zhì)量濃度除蟲菊水浸液處理雜草的相對(duì)根長(zhǎng)

圖3　不同質(zhì)量濃度除蟲菊水浸液處理雜草的相對(duì)苗高

2.4.2除蟲菊地上部分水浸液對(duì)雜草幼苗保護(hù)酶活性的影響在0.001 g·mL-1、0.005 g·mL-1、0.01 g·mL-1質(zhì)量濃度處理下，與對(duì)照相比，澤漆幼苗中SOD活性升高，野燕麥、雀麥幼苗SOD活性顯著降低，反枝莧幼苗中SOD活性變化不顯著；當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到0.03 g·mL-1，除澤漆幼苗中SOD活性與對(duì)照相比降低5.68%外，其他3種雜草SOD活性均顯著高于對(duì)照。0.001 g·mL-1的除蟲菊地上部分水浸液處理下，與對(duì)照相比，澤漆、雀麥幼苗POD活性變化不顯著，反枝莧和野燕麥幼苗POD活性顯著降低；當(dāng)處理質(zhì)量濃度達(dá)到0.03 g·mL-1時(shí)，澤漆、反枝莧、野燕麥和雀麥幼苗POD活性分別為對(duì)照的250.82%、81.58%、105.68%、117.02%，反枝莧幼苗POD活性表現(xiàn)下降趨勢(shì)，說(shuō)明此質(zhì)量濃度下反枝莧幼苗受脅迫嚴(yán)重，不能防止膜質(zhì)的過(guò)氧化和有效清除體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧?？梢姡煌s草對(duì)除蟲菊地上部分水浸液生理代謝響應(yīng)也存在水浸液質(zhì)量濃度和雜草種類的差異。在高質(zhì)量濃度水浸液處理下，雜草幼苗受氧化脅迫嚴(yán)重，MDA質(zhì)量摩爾濃度升高，植株通過(guò)調(diào)節(jié)POD、SOD活性來(lái)應(yīng)對(duì)脅迫傷害。不同雜草種類對(duì)水浸液的響應(yīng)表現(xiàn)為雙子葉雜草較單子葉雜草更敏感，幼苗受損傷較嚴(yán)重。

表1　除蟲菊地上部分水浸液對(duì)雜草種苗影響的綜合效應(yīng)

表2　除蟲菊地上部分水浸液對(duì)雜草幼苗部分生理特性的影響±s)

注：不同小寫字母表示在相同時(shí)間內(nèi)不同質(zhì)量濃度處理間差異顯著(P<0.05)。

Note:Different lowercase letters show significant differences among treatments of different mass concentrations for same measurement time (P<0.05).

3結(jié)論與討論

3.1除蟲菊水浸液對(duì)雜草種苗生長(zhǎng)的影響依水浸液質(zhì)量濃度梯度及受體器官存在差異

本試驗(yàn)研究表明，除蟲菊地上部分水浸液對(duì)雜草種子發(fā)芽率及對(duì)受體植物的根長(zhǎng)、苗高表現(xiàn)出“低促高抑”的效應(yīng)，且隨水浸液質(zhì)量濃度升高，抑制作用逐漸增強(qiáng)，表明除蟲菊水浸液中含有潛在的化感物質(zhì)，這與前人研究結(jié)果一致[8-10]。水浸液對(duì)根長(zhǎng)的抑制程度強(qiáng)于幼苗高度。這與根最先從周圍環(huán)境中吸收化感物質(zhì)有關(guān)[11]。關(guān)于除蟲菊對(duì)雜草化感效應(yīng)的相關(guān)化感物質(zhì)是否與殺蟲成分除蟲菊素一致還有待于進(jìn)一步深入研究。

3.2雜草種苗所受抑制作用大小依受體雜草種類存在差異

本試驗(yàn)中，不同受體植物對(duì)水浸液的敏感程度不同，在試驗(yàn)質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，播娘蒿對(duì)除蟲菊地上部分水浸液最為敏感，野燕麥最不敏感，這說(shuō)明不同雜草間耐受除蟲菊水浸液成分的能力不同。Cheng等[12]研究百合(Lilium)根對(duì)4種蔬菜作物的化感作用中發(fā)現(xiàn)，蘿卜(Raphanussativus)對(duì)通過(guò)水培提取的百合根水浸液最敏感，而生菜(Lactucasativa)最不敏感。在生產(chǎn)上，可根據(jù)化感作用敏感程度的不同，針對(duì)性地控制敏感性較弱的雜草種類；在耕作方式上，可有效選擇適宜間作、輪作的作物。生理測(cè)試表明，雙子葉雜草對(duì)除蟲菊水浸液的反應(yīng)更加強(qiáng)烈，故初步推斷除蟲菊用于治理闊葉雜草的效果會(huì)更有效。

3.3不同雜草對(duì)除蟲菊水浸液生理代謝的響應(yīng)存在水浸液質(zhì)量濃度與雜草種類的差異

MDA是膜質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物，它本身是一種有害物質(zhì)。高濃度水浸液脅迫下，雜草幼苗MDA質(zhì)量摩爾濃度增加，產(chǎn)生氧化脅迫，破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和完整性。同時(shí)，逆境脅迫條件下，植物自身會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的保護(hù)酶(POD、SOD等)來(lái)清除活性氧，使植物體內(nèi)活性氧水平保持動(dòng)態(tài)平衡[13]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨除蟲菊地上部分水浸液濃度的升高，反枝莧、野燕麥、雀麥幼苗的SOD活性、POD活性均呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，說(shuō)明幼苗受損嚴(yán)重，不利于植株生長(zhǎng)。反枝莧在水浸液質(zhì)量濃度為0.03 g·mL-1處理下，POD活性下降，表現(xiàn)為傷害效應(yīng)，即氧自由基直接攻擊生物大分子，活性氧平衡遭到破壞，導(dǎo)致酶活性喪失。楊淑慎等[14]研究表明，在環(huán)境惡劣情況下會(huì)出現(xiàn)酶活性降低現(xiàn)象。澤漆幼苗中POD和SOD活性表現(xiàn)出相反趨勢(shì)，造成這種現(xiàn)象可能是化感物質(zhì)濃度較低時(shí)，不足以啟動(dòng)POD應(yīng)激活性，隨著化感脅迫加重，誘導(dǎo)POD活性升高[15]。

3.4對(duì)利用除蟲菊治理雜草的建議

隨著人們對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，如何有效地實(shí)現(xiàn)雜草的生物治理越來(lái)越受到重視。菊科是雙子葉植物中種類最多的科，已從許多種屬中分離出多類化感物質(zhì)。例如張玉虎等[16]從三裂蟛蜞菊中分離出倍半萜內(nèi)酯成分；在大多菊科植物中分離出香豆素，香豆素被證實(shí)可抑制種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)[17]。此外，在不同的屬中鑒定出的化感物質(zhì)種類主要還包括萜類、聚乙炔類、有機(jī)酸類、酚類等[18]，因此，對(duì)除蟲菊中具有的潛在化感物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的分離測(cè)試，為科學(xué)利用天然殺蟲植物資源除蟲菊兼治理雜草提供科學(xué)依據(jù)。

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Received 2014-12-02Returned2015-03-26

Foundation itemNational Public Interest (No.200903052);Special Fund of Experiment Demonstration Base of Northwest A&F University(No.20131511 ).

First authorLIU Qun,female,master student.Research area: biodiversity protection and resources utilization.E-mail:liuqun852@126.com

(責(zé)任編輯：史亞歌Responsible editor:SHI Yage)

Effect of Aqueous Extract of Pyrethrum(Chrysanthemumcinerariifoliumvis.) Aerial Part on Seedling Growth in Weeds

LIU Qun and MU Xiaoqian

(College of Life Sciences，Northwest A&F University，Yangling Shaanxi712100，China)

AbstractThe objective of the study is to investigate the effect of aqueous extract of pyrethrum aerial part on six companion weeds.Seed germination and seedling growth were investigated by indoor petri dishes bioassay method.The results indicated that the degree of inhibitionhad significant differences among weeds in response to different mass concentrations of aqueous extracts.Overall, lower mass concentrations had a promoting effect on five weeds(except Descurainia sophia),Increasing concentrations of aqueous extract significantly inhibited seed germination and growth of weeds.The highest mass concentration of aqueous extract at 0.03 g·mL-1had strongest inhibition effects;Furthermore, differences in inhibition effects among six studied receptors were observed.Comparably, the sensitive order was Descurainia sophia>Euphorbia helioscopia>Bromus japonicus>Veronica didyma>Amaranthus retroflexus>Avena fatua;Additionally,physiological properties tested by four represented weeds showed the highest mass concentration of aqueous extract at 0.03 g·mL-1caused serious oxidative stress to weeds.Dicotyledonous weeds were more sensitive than monocotyledonous weeds.

Key wordsPyrethrum; Aqueous extract; Weed; Seedling growth

Corresponding authorMU Xiaoqian,female,professor,master supervisor.Research area:biodiversity protection and weed science.E-mail:muxiaoqian@126.com

中圖分類號(hào)Q945.1;S451.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

文章編號(hào)1004-1389(2016)03-0423-06

通信作者：慕小倩，女，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事生物多樣性及雜草科學(xué)研究。E-mail:muxiaoqian@126.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家公益行業(yè)專項(xiàng)(200903052)；西北農(nóng)林科技大學(xué)試驗(yàn)示范基地專項(xiàng)(20131511)。

收稿日期：2014-12-02修回日期：2015-03-26

網(wǎng)絡(luò)出版日期：2016-03-06

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20160306.1611.028.html

第一作者：劉群，女，在讀碩士，研究方向?yàn)樯锒鄻有耘c資源利用。E-mail:liuqun852@126.com