間甲酚對草地早熟禾和高羊茅的化感作用研究

田 凱，譚照麒，王曉英

（1. 唐山市豐潤區(qū)行政審批局 投資項(xiàng)目科，河北 唐山 064000；2. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，河北 保定 071001；3. 唐山師范學(xué)院 生命科學(xué)系，河北 唐山 063000）

化感作用是指所有類型植物（含微生物）之間生物化學(xué)物質(zhì)的相互作用[1]?，F(xiàn)在有人把化感作用稱之為植物的相生相克作用[2]。化感作用中起作用的物質(zhì)是化感物質(zhì)，它是生物體內(nèi)產(chǎn)生的非營養(yǎng)性物質(zhì)，能夠影響其他植物生長、健康、行為或群體關(guān)系，主要是植物質(zhì)[1]。也有人認(rèn)為化感物質(zhì)應(yīng)指植物所產(chǎn)生的，影響其他生物生長、行為和種群生物學(xué)的化學(xué)物質(zhì)[3]。

前期研究結(jié)果表明紫花地丁對常見的禾本科草坪草—草地早熟禾（Poa annua L.）和高羊茅（Festuca arundinacea Schreb.）存在化感抑制效應(yīng)，并在其水浸提液中鑒定出間甲酚[4]。間甲酚已被證實(shí)對小麥和蠶豆具有化感作用[5,6]。本文目的在于通過間甲酚處理對草地早熟禾和高羊茅種子發(fā)芽、幼苗生長及生理指標(biāo)的影響，來證明間甲酚對草地早熟禾和高羊茅起化感作用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

高羊茅種子為“獵狗 5號”，草地早熟禾種子為“午夜2號”，購自克勞沃公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)濃度梯度，分別為1 μL?L-1，10 μL?L-1，100 μL?L-1，1000 μL?L-1，用蒸餾水做對照。

草地早熟禾和高羊茅種子用0.3% KMnO4溶液消毒10 min，蒸餾水沖洗2-3次，40 ℃恒溫水浴催芽30 min，晾干備用。

將待測種子50粒放入鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，加入3 mL不同濃度的間甲酚溶液，用蒸餾水處理做對照，每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)，每天適當(dāng)添加處理液，保持濾紙濕潤。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 草地早熟禾和高羊茅種子發(fā)芽指標(biāo)測定方法和計(jì)算

從種子露白開始每隔 24 h記錄萌發(fā)的種子數(shù)，連續(xù)記錄7 d，然后計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。IR＜0表示抑制，IR＞0表示促進(jìn)。

隸屬函數(shù)值計(jì)算公式：

式中Xi為測定的指標(biāo)值，Xmin、Xmax為所有參試材料某一指標(biāo)的最小值和最大值。

1.3.2 草地早熟禾和高羊茅幼苗生長參數(shù)測定方法

種子發(fā)芽7 d后，挑選10株健壯苗，吸干植株表面水分，直尺測定幼苗根長和苗高，電子天平稱量整株鮮重。

1.3.3 草地早熟禾和高羊茅幼苗生理指標(biāo)測定方法

采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛（MDA）含量。參照王霄的方法測定可溶性蛋白含量[7]。參照植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)（第四版）測定可溶性糖含量[8]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS19.0進(jìn)行多重比較分析，文中數(shù)據(jù)均以“均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 間甲酚對高羊茅種子萌發(fā)、幼苗生長及生理指標(biāo)的影響

2.1.1 間甲酚對高羊茅種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

表1 不同濃度間甲酚對高羊茅種子萌發(fā)的影響

從表1可以看出，10.0 μL?L-1間甲酚處理對高羊茅種子萌發(fā)指標(biāo)促進(jìn)作用不顯著，1.0 μL?L-1和100.0 μL?L-1間甲酚處理對高羊茅種子萌發(fā)指標(biāo)抑制作用不顯著，濃度達(dá)到1000.0 μL?L-1的間甲酚處理組的種子發(fā)芽率為0。這說明，高羊茅種子萌發(fā)對間甲酚處理反應(yīng)遲鈍。

從表 2可以看出，間甲酚處理對高羊茅根長和單株鮮重表現(xiàn)出“低促高抑”的作用；對苗高表現(xiàn)出抑制作用。各濃度間甲酚處理下，僅100 μL?L-1和 1000 μL?L-1處理組的幼苗高和單株鮮重與對照組相比，顯著降低（P＜0.05），其余濃度下各指標(biāo)與對照差異不顯著。

表2 不同濃度間甲酚對高羊茅幼苗根長、苗高和單株鮮重的影響

2.1.2 間甲酚對高羊茅幼苗生理指標(biāo)的影響

從表3可以看出，間甲酚處理使得高羊茅幼苗體內(nèi)MDA含量升高，但與對照組差異不顯著。低濃度間甲酚處理對高羊茅幼苗可溶性蛋白含量表現(xiàn)出抑制作用，高濃度（100 μL?L-1）處理則表現(xiàn)出促進(jìn)作用。間甲酚處理對高羊茅幼苗可溶性糖含量表現(xiàn)出抑制作用。

表3 不同濃度間甲酚對高羊茅幼苗生理指標(biāo)的影響

2.2 間甲酚對草地早熟禾種子萌發(fā)，幼苗生長及生理指標(biāo)的影響

2.2.1 間甲酚對草地早熟禾種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

表4 不同濃度間甲酚對草地早熟禾種子萌發(fā)的影響

表5 不同濃度間甲酚對草地早熟禾幼苗根長、苗高和單株鮮重的影響

種子萌發(fā)和幼苗生長是化感作用影響的主要方式。表4是不同濃度間甲酚對草地早熟禾種子萌發(fā)的影響，表5是不同濃度間甲酚對草地早熟禾幼苗根長、苗高和單株鮮重的影響。

從表4可以看出，不同濃度間甲酚處理對草地早熟禾種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)都表現(xiàn)出抑制作用，且具有濃度效應(yīng)。

從表5可以看出，不同濃度間甲酚處理對草地早熟禾幼苗根長、苗高和單株鮮重表現(xiàn)出“低促高抑”的作用。間甲酚處理組的幼苗根長與對照組差異均顯著（P＜0.05）。

濃度為 10 μL?L-1處理組的幼苗高與對照組差異顯著（P＜0.05）。間甲酚濃度為 10 μL?L-1時(shí)，處理組的幼苗單株鮮重與對照組差異不顯著，1 μL?L-1處理組的幼苗單株鮮重與對照組差異顯著（P＜0.05）。

2.2.2 間甲酚對草地早熟禾幼苗生理指標(biāo)的影響

表6 不同濃度間甲酚對草地早熟禾幼苗生理指標(biāo)的影響

從表6可以看出，間甲酚處理使得草地早熟禾體內(nèi) MDA含量升高，與對照差異顯著（P＜0.05）；對草地早熟禾幼苗可溶性蛋白含量和可溶性糖含量表現(xiàn)出抑制作用，且與對照差異性顯著（P＜0.05）。

2.3 間甲酚對草地早熟禾和高羊茅影響的綜合評價(jià)

2.3.1 間甲酚對草地早熟禾和高羊茅影響的綜合效應(yīng)

選取草地早熟禾和高羊茅種子發(fā)芽指標(biāo)和生長指標(biāo)進(jìn)行綜合效應(yīng)分析，結(jié)果見表7。

從表7可以看出，間甲酚處理對草地早熟禾和高羊茅種子萌發(fā)及幼苗生長均有明顯抑制作用，且間甲酚對草地早熟禾的抑制作用要大于高羊茅。

表7 間甲酚對草地早熟禾和高羊茅的綜合效應(yīng)

2.3.2 間甲酚對草地早熟禾和高羊茅影響的隸屬函數(shù)分析

表8 間甲酚作用下草地早熟禾和高羊茅隸屬函數(shù)值

選取草地早熟禾和高羊茅種子4個(gè)發(fā)芽指標(biāo)和3個(gè)生長指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，計(jì)算隸屬函數(shù)值，結(jié)果列于表8。

從表8可以看出，高羊茅發(fā)芽生長等7個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)平均值先增大后減小，說明間甲酚溶液對高羊茅種子萌發(fā)和幼苗生長具有“低促高抑”的作用；草地早熟禾發(fā)芽、生長等7個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)平均值呈減小趨勢，說明不同濃度間甲酚對草地早熟禾種子萌發(fā)、幼苗生長具有抑制作用，且具有濃度效應(yīng)。

3 討論

化感作用通過化感物質(zhì)影響種子是否萌發(fā)和幼苗是否健壯，進(jìn)而影響幼苗生長[9]。本文試驗(yàn)結(jié)果表明低濃度間甲酚處理對高羊茅種子萌發(fā)和幼苗生長具有促進(jìn)作用，高濃度處理則有抑制作用；間甲酚處理對草地早熟禾具有抑制作用。化感作用對受體植株一般表現(xiàn)為抑制作用或“低促高抑”。本文試驗(yàn)證明間甲酚對草地早熟禾和高羊茅種子萌發(fā)、幼苗生長的影響符合化感作用的方式，說明間甲酚是紫花地丁水浸提液中對草地早熟禾和高羊茅起化感作用的主要物質(zhì)。

在逆境中，植物可溶性蛋白降解為氨基酸，所以可溶性蛋白含量會(huì)降低。本文試驗(yàn)結(jié)果表明，間甲酚處理下草地早熟禾和高羊茅可溶性蛋白含量降低，原因可能是間甲酚處理下，草地早熟禾和高羊茅幼苗體內(nèi)水解作用變強(qiáng)，使可溶性蛋白降解為氨基酸，所以可溶性蛋白含量降低。

柴強(qiáng)的研究表明間甲酚對間作作物生物產(chǎn)量的影響表現(xiàn)出低促高抑的趨勢，控制好濃度能提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量[5]。與柴強(qiáng)的研究比較，本文試驗(yàn)采用的不是土培法，并且本文試驗(yàn)間甲酚濃度跨度大，所以應(yīng)在今后的研究中逐漸縮小間甲酚濃度，找出間甲酚促進(jìn)和抑制的臨界濃度。

4 結(jié)論

間甲酚處理對草地早熟禾和高羊茅種子發(fā)芽率都表現(xiàn)出抑制作用，抑制率分別為-18.88%～-100.00%和-100.00%～2.17%，對幼苗生長指標(biāo)表現(xiàn)為“低促高抑”的作用。間甲酚對草地早熟禾和高羊茅發(fā)芽指標(biāo)的綜合效應(yīng)抑制率分別為-65.02%和-23.92%，間甲酚對草地早熟禾和高羊茅生長指標(biāo)的綜合效應(yīng)抑制率分別為-49.00%和-27.40%。間甲酚處理打破了草地早熟禾和高羊茅幼苗體內(nèi)的保護(hù)酶系統(tǒng)平衡，膜脂過氧化程度加劇，幼苗體內(nèi)MDA含量升高，可溶性蛋白和糖含量降低，幼苗抵抗性下降。隸屬函數(shù)分析表明間甲酚對草地早熟禾和高羊茅種子萌發(fā)、幼苗生長和生理指標(biāo)的影響符合化感作用的方式，說明紫花地丁水浸提液中的間甲酚對草地早熟禾和高羊茅起化感作用。

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