脂肪酸酯化合物對西瓜幼苗生長及生理生化特性的影響

鄭陽霞，雷鳳蕓，邱爽，趙善梅

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，四川 成都 611130)

隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，規(guī)?；I(yè)化西瓜種植的連作面積逐年增加，連作障礙日趨嚴(yán)重[1]。引起連作障礙的主要原因是植物的自毒作用[2]，即植物自身產(chǎn)生的根系分泌物對植物造成的傷害[3-4]。在西瓜[5]、馬鈴薯[6]、黃頂菊[7]、辣椒[8]等植物中均檢測到脂肪酸酯類化合物這一類根系分泌物。現(xiàn)階段多利用嫁接來防控西瓜的連作障礙[9]。鄭陽霞等[10]研究結(jié)果表明，嫁接西瓜的根系分泌物中脂肪酸酯類物質(zhì)的相對含量與自根西瓜明顯不同。筆者以鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)和鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)這2 種脂肪酸酯類化合物處理西瓜幼苗，研究它們對西瓜幼苗生長及生理特性的影響，以明確其對西瓜的化感作用，為闡明西瓜連作障礙機制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

西瓜‘早佳84-24’品種，由新疆農(nóng)人種子科技有限責(zé)任公司出品。

鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)和鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)為分析純。

1.2 試驗設(shè)計

將西瓜種子于55 ℃溫湯浸種20 min，冷卻至室溫，再繼續(xù)浸種4～6 h 后，放入28～30 ℃恒溫箱中催芽。種子露白后，播于口徑為14 cm 的塑料圓形花盆中，培養(yǎng)基質(zhì)為珍珠巖。DIPB 和DOP 分別配制成濃度為0.05、0.10、0.50、1.00、4.00 mmol/L的溶液。西瓜種子出苗后，用1/3 Hoagland 營養(yǎng)液澆灌，每盆100 mL，每3 d 澆灌1 次；幼苗長至四葉一心時，澆灌DOP 和DIPB 溶液，每盆100 mL，以不施DOP 和DIPB 溶液為對照，共12 個處理。每個處理5 盆。每盆2 株。每處理3 次重復(fù)。分別于處理后5、10、15 d 測定西瓜幼苗的POD 活性、CAT 活性、SOD 活性、丙二醛含量和脯氨酸含量[11]；于處理后15 d 測定西瓜幼苗的株高、莖粗、生物量及根系活力[11]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2017 整理試驗數(shù)據(jù)，用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計分析，用最小顯著差法(LSD)法對各組數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 DOP 和DIBP 對西瓜幼苗生長的影響

由表1 可知，DOP 和DIBP 為0.00～4.00 mmol/L時，隨著DOP 和DIBP 濃度的加大，西瓜幼苗的生長性狀指標(biāo)呈現(xiàn)出先增后減的特點。0.10 mmol/L DOP 處理，西瓜幼苗的莖粗、株高、地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量和地上部干質(zhì)量均達(dá)最大值，表明0.10 mmol/L DOP 對西瓜幼苗的生長具有促進(jìn)作用，但高于1.00 mmol/L 后，各項生長指標(biāo)有所下降，甚至顯著低于對照。0.05 mmol/L DIBP 處理時，西瓜幼苗的地下部鮮質(zhì)量和地下部干質(zhì)量達(dá)到最大值，顯著高于其他處理和對照，地上部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量以及根系活力在濃度為0.50 mmol/L 時達(dá)到最大值，但當(dāng)高于1.00 mmol/L 時，西瓜幼苗的株高、地上部鮮質(zhì)量以及地下部干質(zhì)量等均顯著低于對照，表明低濃度 DIBP 對西瓜幼苗的生長具有一定的促進(jìn)作用，隨著濃度增大，則會抑制西瓜的生長。

表1 脂肪酸酯化合物處理西瓜幼苗的生長性狀 Table 1 Influences of easter compounds on watermelon seedlings

2.2 DOP 和DIBP 對西瓜幼苗生理生化特性的影響

3 結(jié)論與討論

連作條件下，作物根系分泌物的積累影響化感作用的強弱，化感物質(zhì)對受體植物的作用強度也與其濃度密切相關(guān)。HAO 等[12]研究表明，西瓜根系分泌物對西瓜和萵苣幼苗的生長均有明顯的抑制作用，且抑制程度隨根系分泌物濃度的增大而增大。DIBP 對茄子幼苗生長表現(xiàn)為“低促高抑”的化感效應(yīng)[13]。酚酸類化感物質(zhì)肉桂酸濃度為0.10～1 000 μmol/L 時對萵苣生長均有抑制作用，咖啡酸表現(xiàn)出低濃度(0.10～10.00 μmol/L)促進(jìn)生長、高濃度(100～1 000 μmol/L)抑制生長的作用模式[14]。耿廣東等[15]研究表明，鄰苯二甲酸(1.0×10-4～1.5×10-2mol/L)對萵苣種子發(fā)芽和幼苗生長均有不同程度的抑制作用，并隨濃度的增加，其抑制作用增強。本試驗結(jié)果表明，低濃度的DOP 和DIBP 對西瓜幼苗的生長有一定的促進(jìn)作用，但當(dāng)濃度過高時，會抑制西瓜幼苗的生長。

有研究表明，隨著化感物質(zhì)濃度的加大和處理時間的延長，受體植物的抗氧化酶活性會產(chǎn)生變化，膜脂過氧化產(chǎn)物MDA 含量增加[16-18]，這在對茄子[19]、辣椒[20]以及廣藿香[21]的研究中同樣得到了證實。本試驗中，不同濃度的DOP 和DIBP 處理，西瓜幼苗的SOD、POD 和CAT 活性均發(fā)生了顯著變化，并且隨著處理時間的延長，MDA 含量明顯增加。DOP 和DIBP 處理后10 d，西瓜幼苗SOD、POD 及CAT 活性明顯增大，此時MDA 含量較低。處理后15 d，SOD、POD 和CAT 活性明顯降低，而MDA 含量隨著處理濃度的升高急劇增大，表明此時西瓜抗氧化酶活性受到了抑制。脂肪酸酯類化合物對西瓜的化感作用強度與作用時間和濃度有關(guān)，作用時間越長、濃度越大，對植株抗氧化系統(tǒng)的破壞越大，最終影響植株的生長。

高強[22]的研究證明，甜瓜根系分泌物處理生菜和蘿卜幼苗后，蘿卜幼苗中游離脯氨酸含量明顯增加，生菜中游離脯氨酸含量則降低。徐圓圓等[23]使用不同濃度的對羥基苯甲酸(p-HA)和阿魏酸(FA)處理柳杉幼苗，發(fā)現(xiàn)隨著p -HA、FA 濃度的升高，柳杉幼苗游離脯氨酸含量總體表現(xiàn)為逐漸減少，較對照組低。本試驗結(jié)果表明，DOP、DIBP 處理均會使西瓜幼苗葉片脯氨酸含量增加，但在處理后15 d，較高處理濃度下脯氨酸含量顯著降低，表明此時西瓜幼苗中脯氨酸的累積可能受到了抑制，從而影響了細(xì)胞中的水分平衡，抑制了植株的生長。