不同部位空心蓮子草水浸提液對蠶豆、水稻種子萌發(fā)的影響

黃志寶

（長江大學，湖北荊州 434000）

空心蓮子草（Alternanthera philoxeroides），莧科蓮子草屬，原產(chǎn)南美，適應范圍廣，有明顯競爭優(yōu)勢，已蔓延成為一種世界性的惡性雜草[1]，入侵后造成局部生態(tài)系統(tǒng)嚴重失衡，破壞嚴重，極大地影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[2-3]。作為入侵植物的“化學武器”，研究化感作用是外來植物入侵的重要領(lǐng)域之一[4-7]，入侵植物空心蓮子草，其危害極大，得到了人們的高度重視。相關(guān)研究已經(jīng)報道過空心蓮子草化感作用；有學者發(fā)現(xiàn)，空心蓮子草可以顯著影響水稻產(chǎn)量；有些學者認為在空心蓮子草化感作用下，油菜種子萌發(fā)率低，小麥種子萌發(fā)無影響，而且雜草種子萌發(fā)受空心蓮子草地下莖部分的影響[8-9]。相關(guān)研究基本都是關(guān)于空心蓮子草某一器官提取液的影響，對其整體化感作用以及各組成部分的化感效應強度相關(guān)研究很少，本研究用培養(yǎng)皿法進行室內(nèi)生物測定實驗，研究了空心蓮子草各個器官不同濃度的水提液對水稻和蠶豆種子萌發(fā)的化感作用，以期為進一步研究空心蓮子草各器官化感作用的差異以及利用其化感作用提供理論基礎，了解其入侵機制，同時為蠶豆、水稻實際生產(chǎn)中減輕空心蓮子草危害提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料供體植物為網(wǎng)上購買的新鮮、健康的空心蓮子草，受體農(nóng)作物種子分別為散稱蠶豆（Vicia faba L.）和水稻（Oryza sativa）種子。其中，蠶豆購于荊州區(qū)西門種子店，水稻種子由長江大學農(nóng)學院的學生收集。

1.2 實驗方法

1.2.1 制備不同濃度的水浸提液 挑選健康的空心蓮子草，分根、莖、葉3部分，洗凈、晾干后分別剪成2 cm左右的小段，10 g空心蓮子草材料加入100 mL蒸餾水后搖勻，在20℃的溫室浸泡72 h，取出材料用絲網(wǎng)過濾，得0.100 g/mL的母液。采用培養(yǎng)皿濾紙法進行實驗，設置4個水浸提液處理濃度：0.025、0.050、0.075、0.100 g/mL，以蒸餾水為對照，每個處理重復3次。

1.2.2 實驗種子處理 挑選均勻飽滿、大小一致的蠶豆，水稻種子，用10%的雙氧水溶液對種子表層進行消毒處理，再用無菌蒸餾水連續(xù)沖洗3次。

1.2.3 各部位浸提液對種子萌發(fā)的影響 采用室內(nèi)培養(yǎng)皿法，分別放置20粒種子蠶豆種子和30粒水稻種子于直徑為10 cm的培養(yǎng)皿中，下面墊一層濾紙，分別加入5 mL不同器官組織不同濃度水浸提取液，放入人工溫室中進行培養(yǎng)（20℃，L∶D=1∶1），蒸餾水為對照，每個處理重復3次。每天定時定量加入蒸餾水保持濾紙濕潤并記錄每天發(fā)芽數(shù)。用式（1）、式（2）、式（3）計算發(fā)芽勢GP、發(fā)芽率GR和化感效應敏感指數(shù)RI。

GP=發(fā)芽高峰期發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%（1）

GR=發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子總數(shù)×100% （2）

當T≥C，RI=1-C/T；當T＜C，RI=T/C-1 （3）

其中，C為對照值，T為處理值。RI＞0為促進作用，RI＜0為抑制作用，絕對值大小表征化感作用的強弱。

2 結(jié)果與分析

從表1、表2可知空心蓮子草各部位的不同濃度水浸提液對受試種子發(fā)芽率及RI的影響。表1中，經(jīng)空心蓮子草不同部位浸提液作用后，蠶豆、水稻種子的發(fā)芽速率明顯降低，濃度越高，發(fā)芽速率越低。葉和莖浸提液對蠶豆、水稻最終發(fā)芽率起抑制作用的最大濃度分別是0.100 g/mL和0.100 g/ml。

在表2中，不同部位的不同濃度的空心蓮子草浸提液對受試種子萌發(fā)的化感效應有很大差異，葉水浸提液化感效應最大分別-0.133、-0.128，根部的水提液對蠶豆、水稻化感效應最大分別是-0.911、-0.115，莖水提液對蠶豆、水稻化感效應最大，分別為-0.911、-0.128，其中莖明顯高于根和葉的化感作用，三者化感效應隨水浸提液濃度增加而增強。蠶豆和水稻化感敏感指數(shù)的平均值分別為-0.275和-0.074，即蠶豆化感敏感程度高于水稻。

3 結(jié)論和討論

空心蓮子草作為重要外來入侵植物，會給入侵地帶來嚴重的農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，通過了解化感作用在其入侵過程中的作用，能夠更好地指導實踐生產(chǎn)。

相關(guān)研究表明，空心蓮子草的浸提液會抑制一些作物的萌發(fā)率、萌發(fā)速率，而導致種子最終發(fā)芽率降低，影響植物在群落中的密度[10]，會使植物種子的發(fā)芽速率變慢、發(fā)芽時間變長，進而會導致出苗時期延后，影響農(nóng)作物對地上和地下資源的競爭能力。入侵后的空心蓮子草會對周圍植物產(chǎn)生化感作用，削弱其他植物的生長繁殖，創(chuàng)造了其入侵擴散和蔓延的空間[11]。已有研究表明，空心蓮子草對小麥和油菜種子具有化感作用，對兩者的萌發(fā)率和萌發(fā)速率都有抑制作用，尤其會顯著影響萌發(fā)速率[6]，從而降低了在群落中的多度，本實驗也得出相似的結(jié)果。本實驗結(jié)果表明：空心蓮子草同一部位的浸提液隨著濃度升高，其化感作用不斷增強，這與前人的相關(guān)研究結(jié)果一致[12-13]，而有些研究表明根的化感作用最強，但本研究發(fā)現(xiàn)空心蓮子草莖水浸液的化感作用最強，這可能是由于不同植物對空心蓮子草的化感作用敏感程度不同所致。本研究結(jié)果表明，空心蓮子草分泌的化感物質(zhì)會影響水稻和蠶豆萌發(fā)的結(jié)果與前人的研究結(jié)果[14-19]相似。空心蓮子草如何影響受試種子萌發(fā)，其化感物質(zhì)的成分組成，以及其入侵機制有待進一步研究。

表1 空心蓮子草水水浸提液對受試種子萌發(fā)的影響

表2 空心蓮子草水浸提液對受試種子萌發(fā)化感作用