惡性入侵植物土荊芥浸提液對大豆種子的化感作用研究

張爽 張麗輝 吳妮妮

摘 要：采用單因子試驗方法，以土荊芥植株的浸提液對大豆種子進(jìn)行處理，探討土荊芥浸提液對大豆種子萌發(fā)及其化感作用。結(jié)果表明：隨著土荊芥浸提液濃度的增加，大豆種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均顯著降低。不同濃度土荊芥浸提液對大豆種子發(fā)芽進(jìn)程有明顯影響，隨著浸提液濃度的增加，大豆種子首日發(fā)芽數(shù)減少，達(dá)到發(fā)芽高峰的天數(shù)延遲，達(dá)到發(fā)芽高峰當(dāng)天的發(fā)芽數(shù)下降，過程曲線圖由急升急降逐漸變緩。不同濃度土荊芥浸提液處理對大豆種子萌發(fā)表現(xiàn)為化感抑制效應(yīng)，且低濃度抑制作用較小，隨濃度增加，抑制作用增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：土荊芥；浸提液；大豆；萌發(fā)；化感作用

文章編號： 1005-2690（2018）04-0095-03 中圖分類號： S565.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

土荊芥（Chenopodium ambrosioides L.）為藜科藜屬一年生或多年生草本植物，原產(chǎn)于熱帶美洲，現(xiàn)廣泛分布于我國上海、江西、廣東、浙江、海南等地區(qū)，并有可能進(jìn)一步擴(kuò)散[1]。土荊芥在我國南方發(fā)生量大、危害重，屬于區(qū)域性惡性雜草，已被列入我國《第二批外來入侵植物名單[2]。土荊芥化感作用強(qiáng)、生態(tài)適應(yīng)性廣，常形成單優(yōu)群落，抑制其他植物的生長[3，4]。因此，土荊芥破壞了入侵地的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，降低了生物多樣性，影響了農(nóng)作物的生長和發(fā)育，造成農(nóng)作物減產(chǎn)[5]。大豆是我國重要的糧油兼用作物，土荊芥已發(fā)生于大豆田，并對大豆生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

作為一種惡性入侵雜草，目前對土荊芥的研究主要集中在生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、化學(xué)成分、化感作用等方面[6～9]，對化感作用的研究僅關(guān)注了分子標(biāo)記、代謝組學(xué)[10，11]等，而對土荊芥入侵后對本地植物種子萌發(fā)速度和幼苗生長特性的研究報道較少[12]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供體土荊芥植株地上部分采集于四川綿陽市農(nóng)田旁。受體材料為大豆種子，購自長春市蔬菜種子供應(yīng)站。

1.2 試驗方法

1.2.1 土荊芥浸提液的制備

2017年6月下旬，選擇典型的土荊芥單優(yōu)群落，所采植株高度70～90 cm，且無病蟲害。將植株帶回室內(nèi)沖洗、晾干，并用粉碎機(jī)粉碎至0.08 mm粒徑備用。稱取100 g土荊芥粉末倒入錐形瓶中，加入1 000 mL蒸餾水浸泡48 h（每隔12 h用玻璃棒攪動1次），用布氏漏斗過濾，得到0.1 g/mL的土荊芥浸提液。將該浸提液用蒸餾水稀釋成0.025 g/mL、0.05 g/mL、0.075 g/mL，4 ℃保存，備用。

1.2.2 種子萌發(fā)試驗

挑選大小一致且籽粒飽滿的大豆種子，用0.1% HgCl2消毒后，將其置于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿（d=9 cm）中，每皿50粒，播種間隔一致。然后在培養(yǎng)皿中分別加入20 mL不同濃度浸提液，以蒸餾水作為對照，每個處理重復(fù)3次，于光照16 h/25 ℃和黑暗8 h/15 ℃條件下的光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)試驗，每天定時更換處理液以保證溶液濃度不變。以胚根長度等于自身長度1/2視為發(fā)芽，每天記錄種子發(fā)芽情況，直至連續(xù)3 d無新增加發(fā)芽數(shù)為止。發(fā)芽結(jié)束后，隨機(jī)選取每個處理的大豆種子30株，用直尺和電子天平分別測量胚根重、胚芽重。

1.2.3 參數(shù)計算

每天記錄培養(yǎng)皿中總的發(fā)芽數(shù)，第3天計算發(fā)芽勢，第8天計算發(fā)芽率，并計算發(fā)芽速率及萌發(fā)指數(shù)。采用化感效應(yīng)指數(shù)（RI）進(jìn)行評價，RI=1-C/T（T>C）或RI=T/C-1（T1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 13.0和Excel 2003處理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析和做圖。用Duncan進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度土荊芥浸提液對大豆種子萌發(fā)進(jìn)程的影響

從圖1可以看出，除了0.075 g/mL浸提液處理外，對照及其他處理第2天已經(jīng)開始發(fā)芽，但不同處理大豆種子發(fā)芽進(jìn)程不同。對照第2天、第3天發(fā)芽數(shù)分別為22.33、19粒，隨后每天發(fā)芽數(shù)快速下降，至第9天發(fā)芽數(shù)下降為0，呈現(xiàn)出驟降的趨勢。0.025 g/mL浸提液處理第2天15.33粒，第3天開始緩慢上升，為20粒，隨后每天發(fā)芽數(shù)較快下降，第7天時已降至0.33粒，下降的趨勢較對照緩和。0.05 g/mL浸提液處理第2天發(fā)芽數(shù)為4.3粒，第3天發(fā)芽數(shù)緩慢增加，至第7天發(fā)芽數(shù)達(dá)到5.7粒，此后每天發(fā)芽數(shù)緩慢下降，第9天下降至0，急升急降的趨勢較其他處理緩和。0.075 g/mL浸提液處理第2天發(fā)芽數(shù)為0.33粒，第3天達(dá)到一個小的高峰，為0.67粒，第4天沒有發(fā)芽，第5天發(fā)芽數(shù)增加為0.33粒，此后發(fā)芽數(shù)降為0。

2.2 不同濃度土荊芥浸提液對大豆種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

隨著土荊芥浸提液濃度的增加，大豆種子的發(fā)芽率逐漸降低（圖2）。

各濃度浸提液處理下的大豆種子發(fā)芽率與對照間均存在顯著差異（P<0.05），在濃度為0.025 g/mL、0.05 g/mL、0.075 g/mL浸提液處理下，種子發(fā)芽率隨處理濃度增大而下降，與對照相比，分別減少了4.8%、63.19%、97.92%。不同處理間的差異也達(dá)到顯著差異（P<0.05）。

發(fā)芽勢代表種子發(fā)芽的整齊程度，大豆種子的發(fā)芽勢隨浸提液濃度的增加而降低。各濃度梯度下，大豆種子的發(fā)芽勢與對照間均存在顯著差異（P<0.05），在濃度為0.025 g/mL、0.05 g/mL、0.075 g/mL浸提液處理下，種子發(fā)芽勢隨處理濃度增大而呈現(xiàn)下降趨勢，與對照相比，分別減少了15%、66.43%、98.57%。且不同處理間均存在顯著差異（P<0.05）。

隨著土荊芥浸提液濃度的增大，大豆種子的發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)均降低，各處理間差異顯著（P<0.05）。

2.3 不同濃度浸提液對大豆種子萌發(fā)的化感效應(yīng)

化感效應(yīng)指數(shù)是衡量化感作用強(qiáng)度的重要指標(biāo)。由圖3可以看出，不同濃度土荊芥浸提液對大豆種子萌發(fā)的化感效應(yīng)指數(shù)均為負(fù)值，所以土荊芥的化感效應(yīng)均為抑制作用。在相同時間內(nèi)，隨著土荊芥浸提液濃度的增加，大豆種子萌發(fā)的化感效應(yīng)指數(shù)逐漸降低。在相同濃度浸提液處理下，大豆種子萌發(fā)的化感效應(yīng)指數(shù)隨萌發(fā)時間的增加而逐漸降低。其中，土荊芥浸提液濃度為0.025 g/mL 時，第6天化感效應(yīng)為-0.048 9，呈現(xiàn)最弱；浸提液濃度為0.05 g/mL和0.075 g/mL時，第1天化感效應(yīng)達(dá)到-0.806、-1，幾乎完全抑制萌發(fā)，且從第3天起化感效應(yīng)指數(shù)不再變化。

3 結(jié)論

（1）隨著土荊芥浸提液濃度的增加，大豆種子首日發(fā)芽數(shù)減少，達(dá)到發(fā)芽高峰的天數(shù)延遲，達(dá)到發(fā)芽高峰當(dāng)天的發(fā)芽數(shù)下降，過程曲線圖呈現(xiàn)急升急降到逐漸變緩趨勢。

（2）隨著土荊芥浸提液濃度的增加，大豆種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢，且各處理間差異顯著。

（3）不同濃度土荊芥浸提液處理對大豆種子萌發(fā)表現(xiàn)為化感抑制效應(yīng)，且低濃度抑制作用較小，隨濃度增加，抑制作用增強(qiáng)。

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（收稿日期：2018-01-29）