狼毒素對幾種受體植物化感作用的研究

張君霞，馬盼盼，王建亞，魏 騁，高 強(qiáng)，張新虎

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，甘肅 蘭州 730070； 2.蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020； 3.甘肅新科建設(shè)環(huán)境集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730030； 4.東北林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040； 5.甘肅省慶陽市環(huán)縣林業(yè)局，甘肅 慶陽 745700； 6.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

瑞香狼毒(Stellerachamaejasme)是我國草地重要的有毒植物，廣泛分布于我國干旱草原、沙質(zhì)草原和典型草原的退化草地上，在重度退化的草原上，已成為主要的建群種或優(yōu)勢種[1]。有資料報(bào)道，藏西北有毒植物主要以黃芪屬、棘豆屬有毒植物和狼毒為主，在部分區(qū)域已成為草地的建群種，成為該區(qū)域草地畜牧業(yè)發(fā)展的制約因素[2]；甘肅有46.6萬hm2草原遭受有毒雜草危害，牧草減產(chǎn)1.375億kg，經(jīng)濟(jì)損失1 500～2 000萬元[3]。青海省天然草地上生長的瑞香狼毒面積達(dá)73.3萬hm2，密度為3.5株叢/m2，最多可超過50株叢/m2；在海北藏族自治州境內(nèi)，瑞香狼毒集中分布于海晏縣的青海湖、托勒、甘子河鄉(xiāng)和剛察縣的哈爾蓋、泉吉、吉爾孟、伊克烏蘭以及祁連縣的野牛溝鄉(xiāng)、扎麻什，總面積達(dá)8.01萬hm2[4]；內(nèi)蒙古澤里木盟阿魯旗形成以瑞香狼毒為主要植物群落草地約4萬hm2，有瑞香狼毒生長的草地13.3萬hm2以上[5]。

在狼毒侵占的退化草地上，除了狼毒的侵占性和競爭性很強(qiáng)以及草地過度放牧以外，還存在十分重要的內(nèi)在因素，即對該類草地植物的消長作用，這種作用為狼毒的化感作用[6]。1993年周淑清等[7-11]首次報(bào)道了瑞香狼毒鮮根、莖、葉的水浸液及其根莖葉粉碎物摻和土壤對苜蓿(Medicagosativa)，沙打旺(Astragalusadsurgens)，披堿草(Elymusdahuricus)，老芒麥(Elymussibiricus)等20多種植物的種子發(fā)芽和幼苗生長均有一定的影響，其中，根的作用明顯強(qiáng)于莖和葉，而對于豆科牧草的影響又強(qiáng)于禾本科牧草。另外，很多研究發(fā)現(xiàn)，狼毒具有較強(qiáng)殺蟲、殺螨和抑菌活性[12-19]。 因此，利用甘肅國力生物科技有限開發(fā)公司生產(chǎn)的植物源狼毒素1.6%水乳劑對幾種受體植物的化感作用測定，旨在充分利用狼毒植物在天然草地滋生擴(kuò)張的特性，對狼毒化感作用進(jìn)一步研究；同時(shí)，驗(yàn)證該植物源殺蟲劑的應(yīng)用范圍及生物安全性，為合理利用并開發(fā)植物源農(nóng)藥奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.6%狼毒素水乳劑(甘肅國力生物科技開發(fā)有限公司提供)；供試植物種子名錄見表1。

表1 供試植物材料

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子萌發(fā)試驗(yàn)方法 將1.6%狼毒素水乳劑分別用蒸餾水稀釋100，1 000和10 000倍，分別取5 mL藥劑加入50 mL經(jīng)過高溫滅菌并涼至50℃的水-瓊脂培養(yǎng)基中，充分搖勻后倒入9 cm培養(yǎng)皿中，制成帶藥培養(yǎng)基平板，冷卻后待用。

精選大小一致的種子，經(jīng)過84消毒、浸種、催芽后，在無菌環(huán)境下均勻擺放在帶藥培養(yǎng)基中(培養(yǎng)皿預(yù)先消毒處理)，每個(gè)培養(yǎng)皿擺放種子20粒，在人工氣候箱培養(yǎng)(溫度，25℃/15℃，晝/夜；光周期，16 h/8 h，暗/光；相對濕度，80%)。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，并以蒸餾水處理做對照，安置發(fā)芽的當(dāng)天為第1 d，每天觀察并記錄種子發(fā)芽數(shù)，種子萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)為芽長超過種子長軸的1/2，待連續(xù)3 d沒有種子發(fā)芽時(shí)結(jié)束試驗(yàn)。發(fā)芽結(jié)束后水浴加熱(35～40℃)帶藥培養(yǎng)基平板至稍融，完整取出正常發(fā)芽的種子用游標(biāo)卡尺測量其根長、苗高(自然苗高)，并計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢。

發(fā)芽勢=發(fā)芽高峰期發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/ Dt =∑當(dāng)天發(fā)芽數(shù)/發(fā)芽日數(shù)

發(fā)芽率=發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%

1.2.2 數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用LSD多重比較，用下列公式計(jì)算化感效應(yīng)指數(shù)：

RI=T/C-1

式中：C為對照值，T為處理值，RI為化感作用效應(yīng)，RI>0 為促進(jìn)，RI<0為抑制，RI絕對值的大小表示化感作用強(qiáng)度大小。

2 結(jié)果與分析

2.1 狼毒素對單子葉牧草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

高濃度(1∶100)狼毒素對3種單子葉牧草的種子萌發(fā)均有顯著的抑制作用，并且總體呈現(xiàn)出隨著狼毒素濃度的增加而抑制作用加強(qiáng)；而對3種植物根長生長的影響均不顯著，其中，對蘇丹草和黑麥草表現(xiàn)微弱抑制作用，其化感效應(yīng)指數(shù)均不超過-0.35，對高羊茅表現(xiàn)高濃度抑制、低濃度促進(jìn)作用；對3種單子葉牧草的苗高影響也不顯著(表2)。

表2 狼毒素處理下單子葉牧草的種子萌發(fā)和幼苗生長特性

2.2 狼毒素對單子葉作物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

狼毒素對3種單子葉作物的影響表明，不同濃度狼毒素制劑對3種單子葉作物的化感作用相對均較弱，尤其對種子萌發(fā)的影響結(jié)果與對照差異均不顯著；而對根長和苗高生長影響在中低濃度條件處理下，均表現(xiàn)一定促進(jìn)作用，且對玉米促進(jìn)作用最為明顯，狼毒素低濃度處理下，對根長和苗高的化感效應(yīng)指數(shù)高達(dá)0.86和0.92(表3)。

表3 狼毒素處理下單子葉作物的種子萌發(fā)和幼苗生長特性

2.3 狼毒素處理下雙子葉牧草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

狼毒素對3種雙子葉牧草的影響表明(表4)，狼毒素不同濃度處理對3種雙子葉牧草的種子萌發(fā)率、根長生長、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)表現(xiàn)的化感作用均較弱，大多數(shù)與對照差異不顯著，但普遍存在高濃度抑制現(xiàn)象，且整體對根長生長表現(xiàn)的化感抑制作用較強(qiáng)，其中對白三葉的根長生長抑制作用在高濃度下最強(qiáng)，其化感效應(yīng)指數(shù)為-0.35，與對照差異顯著。

2.4 狼毒素對雙子葉作物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

高濃度條件下(1∶100)，狼毒素制劑對3種雙子葉作物的種子發(fā)芽率、幼苗的根長和苗高的化感作用均表現(xiàn)為抑制，與對照相比差異均顯著性，且對番茄的種子萌發(fā)和根長生長化感抑制作用最為明顯，其化感效應(yīng)指數(shù)達(dá)-0.86和-0.60；在低濃度條件下(1∶10000)對番茄的種子的化感作用均表現(xiàn)為促進(jìn)，與對照差異顯著，對箭舌豌豆和黃豆則繼續(xù)表現(xiàn)化感抑制效果，且對黃豆的苗高生長的抑制效果顯著，其化感效應(yīng)指數(shù)最低也達(dá)-0.81(表5)。

表4 狼毒素處理下雙子葉牧草種子萌發(fā)和幼苗生長特性

表5 狼毒素處理下雙子葉作物的種子萌發(fā)和幼苗生長特性

3 討論

狼毒素不同濃度處理對3種雙子葉作物(番茄、箭舌豌豆和黃豆)的化感抑制效果非常明顯，尤其對黃豆苗高生長抑制作用最強(qiáng)，其化感效應(yīng)指數(shù)絕對值最低達(dá)到0.81，考慮到試驗(yàn)采用1.6%狼毒素制劑是針對殺蟲劑而開發(fā)的植物源農(nóng)藥，其在制劑開發(fā)中并沒有考慮其化感物質(zhì)。因此，結(jié)合前人有關(guān)狼毒的毒性、地域侵略性及相關(guān)化感作用研究結(jié)果，認(rèn)為狼毒具備開發(fā)為植物源除草劑的潛力，且能夠預(yù)知開發(fā)而成的狼毒植物源除草劑將在去除雙子葉雜草方面有更廣闊的應(yīng)用空間。

周淑清等[9]研究表明，狼毒根對披堿草幼苗高度、葉面積、根干重均沒有顯著的抑制作用(P>0.05)。由RI分析認(rèn)為，狼毒對單子葉禾本科披堿草的化感作用反應(yīng)不敏感，其RI>0。試驗(yàn)中狼毒素不同濃度處理對幾種單子葉植物(特別是單子葉作物)所表現(xiàn)的化感抑制作用同樣均較弱，不同濃度處理下，種子發(fā)芽率與對照差異均不顯著，且對小麥和玉米的幼苗和種子萌發(fā)表現(xiàn)一定的促進(jìn)作用，尤其在低濃度下，對玉米根長和苗高的促進(jìn)作用化感效應(yīng)指數(shù)高達(dá)0.86和0.92；結(jié)合該制劑作為殺蟲劑使用的目的，能夠證明該植物源殺蟲劑在單子葉植物的殺蟲應(yīng)用方面安全，且對單子葉植物的生長有促進(jìn)作用。

在種子萌發(fā)試驗(yàn)中，直接培養(yǎng)皿濾紙法測定種子萌發(fā)情況，同時(shí)每天補(bǔ)充水分，但試驗(yàn)相對種子發(fā)霉率高，另外，測量根長時(shí)由于斷根而導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)[20]；因此，為了避免以上情況出現(xiàn)，采用水瓊脂培養(yǎng)基平板法，可能由于濕度條件不夠滿足種子萌發(fā)的全部需要，造成結(jié)果中受體材料的種子萌發(fā)率普遍較低，但做為不同濃度的對照試驗(yàn)，其結(jié)果完全能夠反映其研究目的。

4 結(jié)論

1.6%狼毒素不同濃度處理對雙子葉植物表現(xiàn)一定的化感抑制作用，對雙子葉牧草(苜蓿、雜三葉和白三葉)表現(xiàn)的化感作用相對較弱，而對3種雙子葉作物(番茄、箭舌豌豆和黃豆)的化感抑制效果非常明顯，尤其對黃豆的苗高生長抑制作用最強(qiáng)，其化感效應(yīng)指數(shù)絕對值達(dá)到0.81；因此，認(rèn)為狼毒具備開發(fā)為植物源除草劑的潛力，且能夠預(yù)知開發(fā)而成的狼毒植物源除草劑將在去除雙子葉雜草方面有廣闊的應(yīng)用空間。對幾種單子葉植物(包括單子葉牧草及作物)所表現(xiàn)的化感抑制作用均較弱，對小麥和玉米的幼苗和種子萌發(fā)卻表現(xiàn)出一定的促進(jìn)作用，尤其在低濃度下，對玉米根長和苗高促進(jìn)作用的化感效應(yīng)指數(shù)高達(dá)0.86和0.92，結(jié)合該制劑作為殺蟲劑使用的目的，能夠證明該植物源殺蟲劑在單子葉植物的殺蟲應(yīng)用方面安全，且在低濃度施用下對單子葉作物的生長有一定的促進(jìn)作用。