百部乙醇提取物對(duì)黃豆和黃瓜種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)的影響

韓俊艷, 楊詩(shī)博, 賈瓊琳, 董 爽, 何 丹, 周立穎

(沈陽(yáng)大學(xué) 城市有害生物治理與生態(tài)安全遼寧省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 遼寧 沈陽(yáng) 110044)

由于化學(xué)農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的破壞與對(duì)人類健康的危害,其使用越來(lái)越受到限制,開發(fā)生物農(nóng)藥成了當(dāng)前植保研究的熱點(diǎn).植物源農(nóng)藥是利用植物次級(jí)代謝產(chǎn)物而制成的生物制劑[1],作用機(jī)理復(fù)雜,害蟲對(duì)其不易產(chǎn)生耐藥性,并且主要成分來(lái)源于植物,易降解,環(huán)境友好,是農(nóng)藥開發(fā)的重要方向[2].開發(fā)植物源農(nóng)藥不但要考慮其對(duì)害蟲的殺滅活性,同時(shí)也要考慮其是否會(huì)對(duì)害蟲寄主植株產(chǎn)生影響.

百部(Stemonajaponica)又名婆婦草、野天門冬,為百部科(Stemonaceae)百部屬 (Stemona)植物[3],是傳統(tǒng)藥用植物,具有潤(rùn)肺止咳、殺蟲滅虱等藥理作用[4-7].近年研究發(fā)現(xiàn),百部在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的病蟲害防治方面具有研究?jī)r(jià)值,其主要活性成分為百部堿型、百部葉堿型、百部新堿型等[8-9].百部含有的生物堿是百部作為植物源農(nóng)藥開發(fā)的基礎(chǔ),目前很多學(xué)者對(duì)百部科植物的研究主要集中在生物堿[10-11]本身.陳旭東[12]的殺蟲實(shí)驗(yàn)證明了百部生物堿對(duì)多種害蟲的蟲卵、幼蟲、成蟲具有良好的觸殺作用.馬珂[13]從百部的莖和葉中分離出5 種新的生物堿,經(jīng)體內(nèi)外殺蟲實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證均具有不同程度的殺蟲作用.本實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),百部乙醇提取物對(duì)二斑葉螨(Tetranychusurticae)雌成螨有很強(qiáng)的殺螨活性.崔春權(quán)等[14]將復(fù)方百部霜和陽(yáng)性對(duì)照伊維菌素進(jìn)行殺螨作用對(duì)比,試驗(yàn)證明復(fù)方百部霜接近2 g·L-1伊維菌素殺螨作用.

黃豆和黃瓜是易受蟲害影響的作物,開發(fā)百部類植物源農(nóng)藥應(yīng)考慮對(duì)寄主作物的影響.本試驗(yàn)用百部乙醇提取物處理黃豆與黃瓜2種植物,通過(guò)對(duì)其種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)的測(cè)定,探討百部乙醇提取物對(duì)植物種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響.本試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)于開發(fā)百部植物源農(nóng)藥具有參考價(jià)值.

1 材料與方法

1.1 供試材料

黃豆、黃瓜植物種子在種子公司購(gòu)買.

百部(Stemonajaponica)由沈陽(yáng)大學(xué)城市有害生物治理與生態(tài)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供.

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 百部提取物的制備

采用溶劑浸提法獲得百部乙醇提取物,即將百部清理干凈,經(jīng)陰干、粉碎后稱取一定質(zhì)量的百部干粉置于磨口錐形瓶中,按1∶50的比例在瓶中加入乙醇,常溫下3次浸泡(每次3～5 d)后提取、抽濾、合并浸提液.將浸提液減壓濃縮置于室內(nèi)通風(fēng)處,待乙醇自然揮發(fā)后得到膏狀提取物,放入4 ℃冰箱中密封保存.

1.2.2 百部乙醇提取物對(duì)植物種子萌發(fā)影響的測(cè)定

選取顆粒飽滿、大小均一、形態(tài)完整的黃豆和黃瓜種子,用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的高錳酸鉀溶液進(jìn)行消毒10 min ,經(jīng)蒸餾水沖洗3次后置于蒸餾水中浸泡12 h[15],作為試驗(yàn)對(duì)照組;再分別用不同質(zhì)量濃度的百部乙醇提取物(0.25、0.50、0.75、1.00 g·L-1)對(duì)2種供試種子浸泡1 h,與蒸餾水浸泡種子對(duì)照[16].浸種后將種子撈出,分別放于底部鋪有雙層濾紙和棉花的直徑為12 cm的培養(yǎng)皿中,吸取配制好的提取液各5 mL,對(duì)照組加入等體積蒸餾水,各質(zhì)量濃度3次平行重復(fù),每次重復(fù)各用50粒種子.將所有組放入溫度為26 ℃、相對(duì)濕度為80%的智能人工氣候箱中培養(yǎng),光照時(shí)間16 h,黑暗時(shí)間8 h,每隔12 h進(jìn)行一次補(bǔ)濕.每天對(duì)發(fā)芽的種子數(shù)(胚根長(zhǎng)出種皮1 mm即為萌發(fā))進(jìn)行記錄.黃豆種子培養(yǎng)4 d后進(jìn)行發(fā)芽勢(shì)的統(tǒng)計(jì),第10 d進(jìn)行發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的計(jì)算;黃瓜種子培養(yǎng)3 d 后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì),第7 d計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù).發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)的計(jì)算公式[17]如下:

式中:Rg為發(fā)芽率;N0為結(jié)束發(fā)芽時(shí)發(fā)芽種子數(shù);N為測(cè)試種子總數(shù);Eg為發(fā)芽勢(shì);n為規(guī)定天數(shù)內(nèi)的發(fā)芽數(shù);Ig為發(fā)芽指數(shù);Gt為培養(yǎng)t天后的發(fā)芽數(shù);Dt為培養(yǎng)發(fā)芽天數(shù);Iv為活力指數(shù);S為根鮮重.

1.2.3 幼苗根長(zhǎng)和鮮重的測(cè)定

在直徑為12 cm的培養(yǎng)皿中鋪上2層濾紙,各加入不同質(zhì)量濃度的百部提取物溶液10 mL,將10粒胚根突破種皮1 mm的植物種子放入其中,每個(gè)處理重復(fù)3次,對(duì)照組加入等體積質(zhì)量濃度為1%的酒精溶液,放到智能人工氣候箱中培養(yǎng),培養(yǎng)箱的設(shè)置同1.2.2所述,及時(shí)補(bǔ)充蒸餾水,保持濾紙濕潤(rùn),待長(zhǎng)至2片葉時(shí)噴施對(duì)應(yīng)質(zhì)量濃度的百部提取物,2 d后再重復(fù)噴施1次.4 d后分別測(cè)定黃豆幼苗的莖和根的長(zhǎng)度及鮮干重,8 d后測(cè)定黃瓜幼苗的莖和根的長(zhǎng)度及鮮干重.

1.2.4 幼苗葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定

利用萌發(fā)試驗(yàn)中的幼苗繼續(xù)在智能人工氣候箱培養(yǎng),6 d后取下葉片測(cè)定葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù).葉綠素提取采用乙醇丙酮混合液法[18-20],稱取質(zhì)量為0.2 g的幼葉,剪成2 mm寬的細(xì)絲,無(wú)損地放到具塞三角瓶中,并加入12 mL乙醇、丙酮等量混合液.在室溫下,光線較暗處進(jìn)行提取[21],至葉片完全變白時(shí)為止,以乙醇、丙酮等量混合液為空白對(duì)照組,用722 S分光光度計(jì)檢測(cè)樣品提取液在663、645 nm處的光密度,并記錄數(shù)據(jù).計(jì)算公式如下:

式中:Ca、Cb和C總分別為葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素的質(zhì)量濃度,mg·mL-1;D(663)、D(645)分別為波長(zhǎng)663、645 nm處的光密度;W為葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù),mg·g-1;C為葉綠素的質(zhì)量濃度,mg·mL-1;V為定容體積,mL;M為樣品鮮重,g.

上述測(cè)得數(shù)據(jù)均采用SSPS 17.0軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,用Tukey test進(jìn)行組間的比較.

2 結(jié)果與分析

2.1 百部乙醇提取物對(duì)植物種子萌發(fā)的影響

2.1.1 對(duì)黃豆種子萌發(fā)的影響

從表1數(shù)據(jù)可以看出,當(dāng)百部乙醇提取物質(zhì)量濃度為0.25 g·L-1時(shí),與對(duì)照組相比,百部乙醇提取物對(duì)黃豆的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)沒(méi)有顯著影響,但隨著百部乙醇提取物質(zhì)量濃度的升高,黃豆的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均出現(xiàn)降低的趨勢(shì).說(shuō)明高質(zhì)量濃度百部乙醇提取物對(duì)黃豆種子的發(fā)芽和提高發(fā)芽能力及活力有一定的影響.

表1 百部乙醇提取物對(duì)黃豆種子萌發(fā)的影響Table 1 Impacts of Stemona japonica extract on soybean germination

注: 表中同列相同字母表示差異不顯著,不同字母表示差異顯著(p<0.05).

2.1.2 對(duì)黃瓜種子萌發(fā)的影響

從表2數(shù)據(jù)可以看出,0.25 g·L-1百部乙醇提取物對(duì)黃瓜的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均無(wú)顯著性影響, 對(duì)黃瓜的發(fā)芽勢(shì)有一定的影響, 當(dāng)百部乙醇提取物質(zhì)量濃度為0.50和0.75 g·L-1時(shí)影響較顯著. 當(dāng)百部乙醇提取物質(zhì)量濃度為0.50與0.75 g·L-1時(shí),發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均高于對(duì)照組. 當(dāng)百部乙醇提取物質(zhì)量濃度達(dá)到1.00 g·L-1時(shí), 與對(duì)照組相比表現(xiàn)為抑制作用, 但抑制作用不顯著, 說(shuō)明低質(zhì)量濃度百部乙醇提取物能促進(jìn)黃瓜發(fā)芽, 高質(zhì)量濃度會(huì)抑制其發(fā)芽.

表2 百部乙醇提取物對(duì)黃瓜種子萌發(fā)的影響Table 2 Impacts of Stemona japonica extract on cucumber germination

注: 表中同列相同字母表示差異不顯著,不同字母表示差異顯著(p<0.05).

2.2 百部乙醇提取物對(duì)植物幼苗生長(zhǎng)的影響

2.2.1 對(duì)黃豆幼苗生長(zhǎng)的影響

從表3數(shù)據(jù)可以看出,與對(duì)照組比較,百部乙醇提取物對(duì)黃豆的莖長(zhǎng)、根長(zhǎng)均無(wú)明顯影響;在百部乙醇提取物質(zhì)量濃度為0.75和1.00 g·L-1時(shí),莖鮮重與干重均有下降趨勢(shì),表明高質(zhì)量濃度百部乙醇提取物對(duì)莖生長(zhǎng)有一定抑制作用;同時(shí)在1.00 g·L-1質(zhì)量濃度下,根鮮重與干重也有下降趨勢(shì),表明高質(zhì)量濃度下,百部對(duì)根也有一定抑制作用.值得注意的是,在較低的質(zhì)量濃度0.25 g·L-1,百部組根干重與鮮重都高于對(duì)照組,說(shuō)明在低質(zhì)量濃度下百部提取物有一定壯根作用.

表3 百部乙醇提取物對(duì)黃豆幼苗生長(zhǎng)的影響Table 3 Impacts of Stemona japonica extract on soybean seedling growth

注: 表中同列相同字母表示差異不顯著,不同字母表示差異顯著(p<0.05).

百部提取物對(duì)繼續(xù)生長(zhǎng)的黃豆幼苗葉綠素的影響如圖1所示,與對(duì)照組比較,隨著百部乙醇提取物質(zhì)量濃度的升高,黃豆的葉綠素a的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有增加趨勢(shì),在1.00 g·L-1時(shí)達(dá)到頂峰,而對(duì)葉綠素b沒(méi)有明顯影響,因而對(duì)總?cè)~綠素的影響趨勢(shì)與葉綠素a趨勢(shì)相同.

圖1百部乙醇提取物對(duì)黃豆幼苗葉綠素的影響

Fig.1ImpactsofStemonajaponicaextractonthechlorophyllofsoybeanseedlings

注:、△與對(duì)照組比較差異顯著(p<0.05).

2.2.2 對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響

從表4數(shù)據(jù)可以看出,百部乙醇提取物在較低質(zhì)量濃度下對(duì)黃瓜的莖長(zhǎng)有一定刺激生長(zhǎng)作用,但不具有顯著差別.對(duì)根長(zhǎng)、根的干鮮重和莖的干鮮重均無(wú)顯著性影響,表明百部乙醇提取物對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響很小.

對(duì)繼續(xù)生長(zhǎng)的黃瓜幼苗葉綠素影響如圖2所示,與對(duì)照組比較,百部乙醇提取物處理組葉綠素a和葉綠素總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有增加趨勢(shì),但不具有顯著差異(p< 0.05),對(duì)葉綠素b幾乎沒(méi)有影響.

表4 百部乙醇提取物對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響Table 4 Impacts of Stemona japonica extract on cucumber seedling growth

注: 表中同列相同字母表示差異不顯著,不同字母表示差異顯著(p<0.05).

圖2百部乙醇提取物對(duì)黃瓜幼苗葉綠素的影響

Fig.2ImpactsofStemonajaponicaextractonthechlorophyllofsoybeancucumberseedlings

3 結(jié)論與討論

植物間存在的相互作用稱為化感作用,是指植物通過(guò)向環(huán)境釋放特定的次生物質(zhì)從而對(duì)鄰近其他植物(含微生物及其自身)生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生的有益和有害影響[22-25].化感作用具有多種作用方式,如對(duì)不同植物、植物的不同器官,在不同質(zhì)量濃度下,其產(chǎn)生的作用也不同,通常表現(xiàn)為低質(zhì)量濃度時(shí)發(fā)揮促進(jìn)作用,高質(zhì)量濃度時(shí)發(fā)揮抑制作用[26].

在本研究設(shè)定的質(zhì)量濃度范圍內(nèi),百部乙醇提取物對(duì)黃豆種子萌發(fā)沒(méi)有促進(jìn)作用,對(duì)幼苗莖、根長(zhǎng)度無(wú)明顯影響,但能使根重增加,葉綠素a增加;對(duì)黃瓜萌發(fā)有促進(jìn)作用,幼苗莖長(zhǎng)增加,葉綠素增加,在百部乙醇提取物高質(zhì)量濃度(1.00 g·L-1)時(shí)對(duì)黃豆和黃瓜種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)均有抑制作用,這與朱艷霞[27]的研究結(jié)果相似.百部乙醇提取物對(duì)不同種子萌發(fā)和生長(zhǎng)的影響表現(xiàn)出復(fù)雜的作用方式,這符合植物間化感作用的特點(diǎn).

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)離不開農(nóng)藥,化學(xué)農(nóng)藥占主要地位,但易產(chǎn)生耐藥性,在保護(hù)作物的同時(shí)也會(huì)破壞環(huán)境[28],在實(shí)際應(yīng)用中越來(lái)越受限制.研究和開發(fā)高效、低毒和對(duì)環(huán)境友好的植物源農(nóng)藥具有重要意義[2].本試驗(yàn)只研究了百部乙醇提取物對(duì)植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響,這2個(gè)階段僅是植物生長(zhǎng)的前期過(guò)程,而對(duì)于農(nóng)作物來(lái)說(shuō),開花和結(jié)果時(shí)期也很重要,研究百部作為植物源農(nóng)藥的開發(fā)時(shí)還需對(duì)植物開花和結(jié)果時(shí)期的影響進(jìn)行研究,這需要大量的田間試驗(yàn)結(jié)果.

綜上所述,百部乙醇提取物對(duì)黃豆和黃瓜種子的萌發(fā)和生長(zhǎng)影響復(fù)雜.提示在開發(fā)百部類植物源農(nóng)藥時(shí)應(yīng)考慮對(duì)種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)的影響.