入侵植物含羞草對7種植物的化感作用

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(1.海南大學(xué)熱帶農(nóng)林學(xué)院， 海口 570228； 2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護研究所， ?？?571101；3.海南出入境檢驗檢疫局， ?？?570311； 4.海南省氣象局， ?？?570203;5.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所海南分所， ?？?571100)

入侵植物含羞草對7種植物的化感作用

敖蘇1,2,3，范志偉2，廖張波1，尚發(fā)能1，蔡波3，顏仕龍4，王德立5，朱朝華1

(1.海南大學(xué)熱帶農(nóng)林學(xué)院， ?？?570228； 2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護研究所， ?？?571101；3.海南出入境檢驗檢疫局， 海口 570311； 4.海南省氣象局， 海口 570203;5.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所海南分所， ?？?571100)

以7種植物為受體，采用室內(nèi)生物測定法研究含羞草(MimosapudicaLinn.)莖葉水浸提液對7種植物的化感作用。結(jié)果表明：含羞草莖葉水浸提液對7種受體植物的種子萌發(fā)和幼苗生長均有一定的化感效應(yīng)，對7種受體植物的化感綜合效應(yīng)均為負值，化感作用綜合效應(yīng)的平均值大小順序為：皺果莧>柱花草>白菜>豇豆>蘿卜>綠豆>苦瓜，佐證了化感作用是含羞草成功入侵的機制之一。

含羞草； 7種植物； 化感作用

植物化感作用(Allelopathy)是植物普遍存在的一種化學(xué)生態(tài)防御機制，也是植物對環(huán)境適應(yīng)的一種化學(xué)表現(xiàn)形式[1-2]。作為解釋外來植物成功入侵原因的一個重要方面，外來植物的化感作用研究已經(jīng)受到廣泛關(guān)注。很多研究表明，外來植物能夠通過化感作用實現(xiàn)其成功入侵和擴張[3-6]。含羞草(MimosapudicaLinn.)屬豆科含羞草屬，原產(chǎn)于熱帶美洲，是農(nóng)業(yè)部指定的20種惡性入侵植物之一[7]，在我國分布日趨廣泛，也是海南廣布的惡性入侵植物之一，在永興島和石島都有其分布[8]。目前，關(guān)于含羞草化感作用方面的研究甚少，本試驗以蘿卜、白菜、綠豆、豇豆、苦瓜、皺果莧和柱花草為受體植物，研究含羞草水浸提液對受體植物種子萌發(fā)和

表1 含羞草莖葉浸提液對受體植物種子相對萌發(fā)率的影響

濃度(g/mL)蘿卜(%)白菜(%)綠豆(%)豇豆(%)苦瓜(%)皺果莧(%)柱花草(%)ck100.00aA100.00aA100.00aA100.00aA100.00aA100.00aA100.00aA0.005102.52aA88.89bAB93.22bAB83.73bAB98.99aA91.13bAB117.00bB0.0188.89bAB85.56bABC90.27bBC78.83bB102.00aA85.56bcBC107.00cC0.0385.56bB80.00bcBC83.10cCD76.41bB102.00aA80.00cdBC53.87dD0.0580.00bB72.22cC76.84dD49.29cC102.00aA74.43dC48.97eE

表2 含羞草莖葉浸提液對受體植物種子發(fā)芽指數(shù)的影響

濃度(g/mL)蘿卜白菜綠豆豇豆苦瓜皺果莧柱花草ck29.08aA29.14aA30.00aA15.45bBC23.05aA23.44bBC5.58aA0.00528.36abA25.94abA29.67abAB17.15aAB23.20aA27.11aA4.53abAB0.0125.36bA25.17bA29.00bcABC18.55aA24.72aA26.08aAB3.69bcBC0.0318.77cB14.14cB28.67cdBC13.59cC26.17aA21.69bCD2.85bcBC0.0512.31dC7.89dC28.00dC9.51dD26.50aA18.97cD2.11cC

幼苗生長的影響，分析含羞草對7種受體之間的化感作用的差異，旨在初步探討其化感作用機理，從而為研究含羞草入侵機制及生態(tài)危害提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供體植物含羞草采自于海南大學(xué)環(huán)境與植物保護學(xué)院教學(xué)基地。

受體植物蘿卜(RaphanussativusL.)、白菜(Brassicapekinensis(Lour.) Rupr.)、 綠豆(Vignaradiata(Linn.) Wilczek)、豇豆(Vignaunguiculata(Linn.) Walp.)和苦瓜(MomordicacharantiaL.)種子均采購于?？谑蟹N子公司；皺果莧(AmaranthusviridisL.)和柱花草(StylosanthesguianensiasSW.)種子由海南大學(xué)環(huán)境與植物保護學(xué)院化保實驗室提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 浸提液配制

將含羞草莖葉風(fēng)干粉碎，稱取150 g放入錐形瓶中，加蒸餾水300 mL，放入(27±1)℃，160 r/min的振蕩培養(yǎng)箱中振蕩提取。24 h后用3層紗布過濾2次后，再用濾紙抽濾1次，即得0.5 g/mL母液。用蒸餾水稀釋后得0.005，0.01，0.03，0.05 g/mL 4個濃度的浸提液，4 ℃冷藏備用[8]。

1.2.2 試驗設(shè)計

種子萌發(fā)試驗：種子消毒(0.5%H2O2，3 min)后，選取飽滿均一的種子放入墊有2層濾紙直徑為9 cm培養(yǎng)皿中，每皿放入 30 粒種子后再加入 5 mL各濃度浸提液。將培養(yǎng)皿置于(27±1)℃的生化培養(yǎng)箱中進行恒溫暗培養(yǎng)，每處理設(shè)3個重復(fù)，以蒸餾水作為對照，以胚根或胚芽突破種皮為種子萌發(fā)標準。每天適當(dāng)補充相應(yīng)濃度的浸提液以保持濾紙濕潤并記錄各培養(yǎng)皿中種子萌發(fā)數(shù)量，5 d后結(jié)束試驗。

幼苗生長試驗：將消毒后的種子放于人工氣候箱培養(yǎng)至剛剛露白。在直徑12 cm 培養(yǎng)皿中墊2張濾紙，然后加入浸提液10 mL，使樣品液充分潤濕濾紙。每皿均勻地擺放20粒已露白的受體植物種子，置于(27±1)℃、10 h/d的生化培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)，以蒸餾水為對照，每個處理設(shè)3個重復(fù)。試驗過程中，每天適當(dāng)補充相應(yīng)濃度的浸提液，使濾紙保持濕潤， 5 d后移出幼苗進行測量，取20株幼苗的平均值為幼苗莖長和根高，稱量20株幼苗總鮮重。

1.3 指標測定

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

相對萌發(fā)率(%)=處理組的萌發(fā)率/對照組的萌發(fā)率×100%；

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

化感效應(yīng)指數(shù)= 1-C/T(T≥C)或=C/T-1(C>T)，式中，C為對照，T為處理值；指數(shù)大于0為促進作用，小于0為抑制作用，其絕對值大小反映化感作用的強弱[7]。

化感綜合效應(yīng)為各項化感效應(yīng)指數(shù)的算術(shù)平均值[9]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進行數(shù)據(jù)分析，用Excel軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 含羞草對受體植物種子萌發(fā)的影響

由表1可見，0.005 g/mL含羞草莖葉水浸提液對蘿卜種子的發(fā)芽率表現(xiàn)出促進作用，而其他濃度的浸提液對其發(fā)芽率表現(xiàn)出抑制作用，且隨濃度增大，抑制作用明顯；所有濃度的浸提液對白菜、綠豆和豇豆種子的發(fā)芽率表現(xiàn)出抑制作用，隨浸提液濃度增大，抑制作用增強，表現(xiàn)出“劑量效應(yīng)”；除0.005 g/mL的浸提液對苦瓜種子的發(fā)芽率表現(xiàn)出抑制作用外，其他濃度的浸提液均對其發(fā)芽率表現(xiàn)出促進作用；0.005 g/mL和0.01 g/mL濃度的浸提液對柱花草種子的發(fā)芽率表現(xiàn)出促進作用，但0.03 g/mL和0.05 g/mL濃度的浸提液對其發(fā)芽率表現(xiàn)出極顯著的抑制作用。

表3 含羞草莖葉浸提液對受體植物幼苗鮮重的影響

濃度(g/mL)蘿卜(g)白菜(g)綠豆(g)豇豆(g)苦瓜(g)皺果莧(g)柱花草(g)ck3.04cC0.85cBC6.11bBC6.16cB21.17dD0.13cBC0.32bBC0.0053.68aA0.90bB6.84aA7.35aA18.88cC0.15bAB0.35aAB0.013.38bB0.97aA6.36abAB6.69bAB18.46bcBC0.17aA0.36aA0.032.96cC0.82cC5.49cDC6.02cB17.88bB0.10dDC0.30bCD0.052.34dD0.72dD5.05cD5.25dC15.43aA0.08dD0.27cD

由表2可知，0.005 g/mL和0.01 g/mL含羞草水浸提液對皺果莧和豇豆種子的發(fā)芽指數(shù)表現(xiàn)出促進作用，而其他濃度的浸提液均顯著降低了這2種植物種子的發(fā)芽指數(shù)；苦瓜種子的發(fā)芽指數(shù)隨浸提液濃度增大而增加；所有濃度的含羞草莖葉浸提對蘿卜、白菜、綠豆和柱花草種子的發(fā)芽指數(shù)均表現(xiàn)出抑制作用。

2.2 含羞草浸提液對7種植物幼苗生長的影響

由圖1可知，0.005 g/mL和0.01 g/mL的含羞草莖葉水浸提液對蘿卜、白菜、綠豆、豇豆和苦瓜幼苗根的生長表現(xiàn)出促進作用，而0.03g/mL和0.05g/mL濃度的浸提液對這5種受體植物幼苗根的生長表現(xiàn)出抑制作用，即出現(xiàn)“低促高抑”的雙重效應(yīng)；所有濃度浸提液對皺果莧和柱花草幼苗根長的生長表現(xiàn)出顯著的抑制作用，且各濃度對皺果莧幼苗根長表現(xiàn)出極顯著的抑制作用。

圖1 含羞草莖葉浸提液對受體植物幼苗根長的影響

由圖2可知，0.005 g/mL和0.01 g/mL的含羞草莖葉水浸提液對蘿卜、白菜、綠豆、豇豆、皺果莧和柱花草幼苗莖的生長表現(xiàn)出促進作用，而0.03 g/mL和0.05 g/mL濃度的浸提液對這6種受體植物幼苗莖的生長表現(xiàn)出抑制作用；所有濃度浸提液對苦瓜幼苗莖的生長表現(xiàn)出極顯著的抑制作用。

由表3可見，0.005 g/mL和0.01 g/mL的含羞草莖葉水浸提液對蘿卜、白菜、綠豆、豇豆、皺果莧和柱花草幼苗鮮重表現(xiàn)出促進作用，而0.03 g/mL和0.05 g/mL濃度的浸提液對這6種受體植物幼苗鮮重表現(xiàn)出抑制作用，0.05 g/mL濃度處理下這6種受體植物幼苗鮮重與各自對照組之間差異極顯著；所有濃度浸提液對苦瓜幼苗鮮重表現(xiàn)出顯著的抑制作用。

圖2 含羞草莖葉浸提液對受體植物幼苗莖生長的影響

2.3 含羞草對7種植物的化感綜合效應(yīng)

由圖3可知，在同一濃度處理下，含羞草莖葉水浸提液對7種受體植物的化感綜合效應(yīng)作用大小不同；所有濃度下的苦瓜和柱花草的化感綜合效應(yīng)全部為負值，并隨浸提液濃度增大而降低，即抑制作用不斷增強；對其他5種受體，僅在0.005 g/mL這一最低濃度下的化感綜合效應(yīng)為正值，而其他濃度下的效應(yīng)均為負值。

圖3 含羞草莖葉提取液對受體植物化感綜合效應(yīng)

Allelopathy of the Invasive PlantMimosapudicato Seven Plants

AOSu1,2,3,FANZhiwei2,LIAOZhangbo1,SHANGFa’neng1,CAIBo3，YANShilong4,WANGDeli5,ZHUChaohua1

(1.College of Tropical Agriculture and Forestry,Hainan University,Haikou 570228,China;2.Institute of Environment and Plant Protection,Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences,Haikou 571101,China;3.Hainan Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Haikou 570311，China;4.Hainan Meteorological Bureau，Haikou 570203，China;5.Hainan Branch Institute of Medicinal Plant,Chinese Academy of Medical Sciences &Peking Union Medical College,Haikou 571100，China)

The experiment taking 7 kinds of plant as receptor,study on allelopathy ofMimosapudicaLinn.leaves and stems of flooding extract by indoor biological determination method.The results showed that theM.pudicaleaves and stems of water immersion extract to seven kinds of receptor plant seed germination and seedling growth has certain effect,and 7 kinds of receptor plants of allelopathic synthesis effects are negative,the allelopathic effect of the combined effect of the average order size:A.viridis>S.guianensias>B.pekinensis>V.unguiculata>R.sativus>V.radiata>M.charantia.

MimosapudicaL.； seven plants； allelopathy

2016-08-13

海南省重點研發(fā)計劃(ZDYF 2017056)；海南省應(yīng)用技術(shù)研發(fā)與示范推廣專項(ZDXM 2014020)；海南省自然科學(xué)基金(314175，312096)；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項(2016 hzs 1 J 022，2016 hzs 1 J 012)；海南省重大科技項目(ZDZX 2013019)；國家質(zhì)檢總局科技計劃項目(2015 IK 091)；農(nóng)業(yè)部熱帶作物有害生物綜合治理重點實驗室開放課題(MACKL 0908)。

敖 蘇(1982—)，女，四川江油人；碩士研究生，農(nóng)藝師，主要從事雜草學(xué)和植物化感方面的研究;E-mail:guaixiaxia1@163.com。

朱朝華(1959—)，男，副教授，主要從事農(nóng)藥學(xué)、雜草學(xué)和植物化感方面的研究;E-mail：zch200518@21cn.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.04.013

S 451

A

1001-4705(2017)04-0013-04