核桃堅(jiān)果水浸液對(duì)4種植物種子萌發(fā)及生長(zhǎng)的影響

李林晴，劉凱，王紅霞，房鑫，高儀，張志華

(1 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)山區(qū)研究所/河北省山區(qū)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心/國(guó)家北方山區(qū)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071001；2 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，河北 保定 071001)

王紅霞(1976-)，女，河北藁城人，博士，副研究員，研究方向?yàn)楣麡湓耘嘤N。

核桃(JuglansregiaL.)，又名胡桃，為胡桃科胡桃屬的落葉喬木，分布和栽培遍及世界多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，是重要的用材樹種、生態(tài)樹種、經(jīng)濟(jì)樹種和生物能源樹種，其堅(jiān)果由硬殼和種仁組成，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能[1]。近年來(lái)，國(guó)家大力扶植木本糧油產(chǎn)業(yè)，核桃的栽植面積在不斷擴(kuò)大[2]。為滿足市場(chǎng)的需求，則需要培育大量的苗木。核桃播種前需在清水中浸泡，可促進(jìn)種子萌發(fā)[3]。賈彩霞等人在研究中發(fā)現(xiàn)，核桃殼提取液中含有某些內(nèi)源抑制物質(zhì)對(duì)農(nóng)作物的萌發(fā)和生長(zhǎng)有抑制作用[4]，因此播前浸種可能會(huì)清除核桃殼和種仁中抑制萌發(fā)的物質(zhì)，從而提高核桃種子的發(fā)芽率。核桃的水浸液中包含何種成分，在種子萌發(fā)過(guò)程中發(fā)揮何種作用，未見(jiàn)前人報(bào)道。植物化感作用是指某種植物向周圍環(huán)境釋放特定的次生物質(zhì)，對(duì)鄰近植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生的影響，它體現(xiàn)了植物之間的相互作用，既包括促進(jìn)作用，也包括抑制作用[5-8]。前人對(duì)核桃的化感作用的研究多集中在核桃植株主要器官提取物及揮發(fā)油對(duì)其他植物生長(zhǎng)的影響方面[9]，在王方琳[10]對(duì)具有化感潛勢(shì)的植物的研究中，鑒定出了黃酮類物質(zhì)。也有研究發(fā)現(xiàn)黃酮類物質(zhì)存在于具化感作用的水稻幼苗中，且水稻幼苗通過(guò)產(chǎn)生和釋放這些化感物質(zhì)可以建立自己的防除雜草機(jī)制[11]。植物間的化感作用與類黃酮的種類和濃度有關(guān)[12]，而有關(guān)核桃種子、核桃殼及核桃仁的水浸液的化感效應(yīng)報(bào)道較少。本試驗(yàn)通過(guò)采用浸泡不同的時(shí)間以及不同部位，研究核桃種子水浸液對(duì)萵筍(LactucasativaL. var.angustataIrish ex Bremer)、蘿卜(RaphanussativusL.)、馬蹄金(DichondrarepensForst.)、野牛草[Buchloedactyloides(Nutt.) Engelm.]種子發(fā)芽及對(duì)萵筍、蘿卜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育情況的影響，并以黃酮及多酚含量為指標(biāo)，研究核桃種子不同部位的黃酮及多酚物質(zhì)與種子萌發(fā)及生長(zhǎng)的相關(guān)性，以此探究抑制核桃種子萌發(fā)的物質(zhì)及核桃種子的化感作用，為農(nóng)作物間作套種、化感抗害提供依據(jù)和指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

核桃品種為‘贊美’，采收于贊皇縣榆底村，堅(jiān)果飽滿、無(wú)病蟲害、大小均一、無(wú)青皮殘留。本試驗(yàn)所用萵筍、蘿卜、馬蹄金、野牛草種子均采購(gòu)自保定農(nóng)資科技市場(chǎng)，健康、飽滿，無(wú)空殼。

1.2 方法

1.2.1 核桃水浸液的制備 選取60粒大小一致的核桃種子，將其隨機(jī)分為3份。1份收集完整的種仁，1份收集種殼(包括核桃分心木部分)，1份取不做處理的完整種子。室溫下將3份材料分別浸泡于700 mL清水中[4]。每24 h收集1次水浸液作為1個(gè)處理，共收集7次，依次編號(hào)為t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7，過(guò)濾后注入棕色細(xì)口瓶中，將其密封，置于4 ℃的冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 化感作用的研究與測(cè)定 萵筍種子每50粒為1次重復(fù)，放入鋪好濾紙的培養(yǎng)皿中，以種仁、種殼、核桃種子3種部位的水浸液澆灌作為處理，每一處理分別用t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7水浸液澆灌。蘿卜、野牛草、馬蹄金種子每30粒為1次重復(fù)，用t1、t4、t7水浸液澆灌。每組3個(gè)重復(fù)，并以清水為對(duì)照。早晚進(jìn)行澆灌，并放入恒溫光照培養(yǎng)箱中做發(fā)芽培養(yǎng)[13]。每天記錄發(fā)芽數(shù)量。直至清水處理的種子完全發(fā)芽后，選取萵筍及蘿卜種子不同處理每次重復(fù)均隨機(jī)選取出10株幼苗，分別測(cè)量根芽長(zhǎng)度并記錄，再用數(shù)據(jù)軟件進(jìn)行整理，然后進(jìn)行各種分析。計(jì)算公式如下：

種子發(fā)芽率=(發(fā)芽種子數(shù)/處理種子總數(shù))×100%

(1)

發(fā)芽抑制率與根長(zhǎng)抑制率，參照化感效應(yīng)敏感指數(shù)(RI)，采用Williamson[15]提出的對(duì)化感效應(yīng)的檢驗(yàn)方法：

當(dāng)T≥C時(shí)，RI=1-C/T

(2)

當(dāng)T

(3)

其中，C為對(duì)照值，T為處理值；RI為化感效應(yīng)，RI小于0表示抑制作用，如果大于0則表現(xiàn)促進(jìn)作用[16-17]。

將種子萌發(fā)數(shù)和根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)測(cè)定值換算成對(duì)照抑制百分率：

對(duì)照抑制百分率=(1-處理/對(duì)照)×100%

(4)

綜合效應(yīng)(SE)是同種植物的3個(gè)測(cè)定值的對(duì)照抑制百分率的算術(shù)平均值。

1.2.3 水浸液中成分測(cè)定 類黃酮含量測(cè)定參照宋宇琴等方法，并略有改進(jìn)[17]；多酚含量測(cè)定參照于文蛟等人采用福林酚法，并略有改進(jìn)[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 水浸液對(duì)種子萌發(fā)的影響

核桃種子不同部位的水浸液對(duì)萵筍、蘿卜、馬蹄金、野牛草種子萌發(fā)的影響見(jiàn)表1。

表1 不同部位水浸液對(duì)四種植物種子萌發(fā)的影響

由表1可知，核桃種子不同部位的水浸液對(duì)萵筍、蘿卜、馬蹄金、野牛草種子的發(fā)芽均表現(xiàn)為抑制作用，t7處理的核桃種子水浸液對(duì)萵筍的抑制作用顯著大于其他處理，發(fā)芽抑制率為21.38%。同一處理不同部位的水浸液對(duì)蘿卜種子發(fā)芽的抑制作用一定程度上大于萵筍種子，而種殼水浸液培養(yǎng)的萵筍和蘿卜種子的發(fā)芽率抑制效果差異不大，但是對(duì)2種雜草種子的抑制作用要明顯高于2種蔬菜種子。核桃不同部位的水浸液對(duì)萵筍、蘿卜種子發(fā)芽的抑制作用表現(xiàn)為：種仁大于種殼和種子，而種殼與種子之間抑制作用的差異不明顯；種仁的水浸液對(duì)這些種子發(fā)芽的抑制作用比其他2個(gè)部位的水浸液更為明顯，即種仁大于種殼和種子。

核桃種子不同部位的水浸液對(duì)萵筍、蘿卜2種蔬菜幼苗生長(zhǎng)的影響見(jiàn)表2。

表2 不同部位水浸液對(duì)2種蔬菜幼苗生長(zhǎng)的影響Table 2 Effects of aqueous extracts from different parts on the growth of two vegetable seedlings

由表2可以看出除t7外，各個(gè)處理核桃種子水浸液對(duì)萵筍幼苗的根生長(zhǎng)，皆表現(xiàn)出較弱的促進(jìn)作用；不同處理核桃種子水浸液對(duì)萵筍芽的生長(zhǎng)，除t2、t3外，也表現(xiàn)出微弱的促進(jìn)作用；但對(duì)蘿卜的根和芽的生長(zhǎng)均起到了抑制作用。t1處理的核桃種子水浸液對(duì)蘿卜幼苗的生長(zhǎng)，在根和芽的生長(zhǎng)上均表現(xiàn)出較強(qiáng)的抑制作用，其他處理種子水浸液雖也表現(xiàn)出一定的抑制效果，但均低于t1處理。

t1處理的種仁水浸液對(duì)蘿卜幼苗及萵筍幼苗的根、芽生長(zhǎng)均表現(xiàn)出很強(qiáng)的抑制作用，萵筍和蘿卜根的發(fā)芽抑制率達(dá)到100%，芽部的生長(zhǎng)也非常緩慢遲鈍，對(duì)萵筍和蘿卜的發(fā)芽抑制率分別為88.86%和90.62%。t2、t3、t4處理的種仁水浸液培養(yǎng)的萵筍幼苗，根部的生長(zhǎng)開始逐漸解除抑制，表現(xiàn)出促進(jìn)作用，而用t4～t7處理的種仁水浸液培養(yǎng)，根生長(zhǎng)又重新表現(xiàn)出抑制作用，但抑制效果明顯降低。t2處理的種仁水浸液培養(yǎng)的萵筍幼苗，芽的生長(zhǎng)抑制效果減弱，抑制率為9.88%，而用t3～t7處理的水浸液培養(yǎng)，芽生長(zhǎng)又重新表現(xiàn)出促進(jìn)作用。對(duì)于蘿卜幼苗，t4、t7處理的種仁水浸液表現(xiàn)出對(duì)根和芽生長(zhǎng)仍抑制作用，但其抑制作用減退。

種殼水浸液除t4處理外，其他處理均表現(xiàn)出對(duì)萵筍幼苗根部生長(zhǎng)的抑制作用，其中以t1處理的種殼水浸液抑制效果最為顯著，抑制率可達(dá)40.85%。種殼水浸液對(duì)芽的生長(zhǎng)除t1處理外均表現(xiàn)出促進(jìn)效果，僅t1處理起抑制作用，抑制率為3.36%。種殼水浸液對(duì)蘿卜幼苗的根和芽的生長(zhǎng)均表現(xiàn)出抑制作用，對(duì)根的抑制效果以t7處理最為顯著，抑制率為42.63%，對(duì)蘿卜幼苗芽的抑制效果不顯著。

綜合表2可以看出，t1處理的種仁水浸液對(duì)于萵筍、蘿卜幼苗生長(zhǎng)的抑制作用效果最大，抑制率均在80%以上。種殼水浸液的抑制效果較小，核桃種子水浸液對(duì)萵筍幼苗顯示出促進(jìn)作用，即種仁>種殼>核桃種子。從t2處理開始，不同部位的水浸液對(duì)萵筍幼苗的根芽生長(zhǎng)，沒(méi)有明顯的差異；而t4、t7處理不同部位水浸液對(duì)蘿卜幼苗的根芽生長(zhǎng)的抑制作用則表現(xiàn)為種殼>種仁>核桃種子，并且對(duì)幼苗的根的抑制作用大于芽。

2.2 水浸液對(duì)萵筍和蘿卜的綜合效應(yīng)

核桃種子不同部位的水浸液對(duì)萵筍、蘿卜2種蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育的綜合效應(yīng)見(jiàn)表3。

表3 綜合效應(yīng)(SE)Table 3 Synthesized effects (SE)

由表3可以得出，核桃種子、種仁及種殼的水浸液對(duì)萵筍和蘿卜表現(xiàn)出不同的化感作用。核桃不同部位的水浸液對(duì)萵筍和蘿卜的生長(zhǎng)發(fā)育均起到不同程度的抑制作用，綜合效應(yīng)大小表現(xiàn)為種仁大于種殼和核桃種子。種仁的水浸液對(duì)萵筍和蘿卜的抑制作用強(qiáng)于核桃種子和種殼2種部位，抑制率分別為18.33%、18.61%。種殼的水浸液對(duì)萵筍和蘿卜的抑制作用與種仁相比較弱，對(duì)萵筍的抑制效應(yīng)強(qiáng)于核桃種子，對(duì)蘿卜的抑制效應(yīng)與種子相比較弱。3種部位的水浸液對(duì)蘿卜生長(zhǎng)發(fā)育的抑制作用綜合效應(yīng)明顯高于萵筍。

2.3 核桃堅(jiān)果不同部位浸提液成分分析

核桃種子不同部位浸泡不同時(shí)間浸提液黃酮含量和多酚含量的變化情況見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 核桃不同部位不同處理黃酮含量變化圖 圖2 核桃不同部位浸提液多酚含量變化圖

由圖1可以看出，種仁和種殼的水浸液中黃酮含量從t1至t7處理，呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)，而核桃種子呈波動(dòng)狀態(tài)。t1處理時(shí)以種仁水浸液黃酮含量最高，明顯高于核桃種子及種殼的黃酮含量。

由圖2可以看出，種仁和種殼的水浸液中的多酚含量從t1至t7處理，大致呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)。t1處理時(shí)以種仁浸提液中多酚含量最高，明顯高于核桃種子及種殼的多酚含量。

3 討論與結(jié)論

核桃種子的水浸液對(duì)萵筍、蘿卜、馬蹄金、野牛草4種種子萌發(fā)均起到抑制作用，對(duì)蘿卜幼苗生長(zhǎng)的抑制作用大于萵筍幼苗的生長(zhǎng)，且對(duì)2種種子的抑制作用部位整體表現(xiàn)為根大于芽，對(duì)馬蹄金和野牛草種子生長(zhǎng)的抑制作用大于萵筍和蘿卜。核桃種仁的水浸液對(duì)幼苗生長(zhǎng)的抑制作用大于其余2個(gè)部位的影響。隨著浸泡種仁天數(shù)的增加，水浸液中所含黃酮及多酚的量均逐漸降低，澆灌的萵筍根生長(zhǎng)的抑制作用率也在逐漸下降，二者均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

植物化感作用是指某種植物向周圍環(huán)境釋放特定的次生物質(zhì)[5-8]，對(duì)鄰近植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生的影響，它體現(xiàn)了植物之間的相互作用，既包括促進(jìn)作用，也包括抑制作用。張博等[19]研究發(fā)現(xiàn)山核桃葉片水浸物對(duì)蘿卜、黑麥草種子萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育起到了抑制作用。張權(quán)和姚小華等[20]采用蒸餾水浸法收集山核桃青皮化感物質(zhì)，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)不同濃度浸提液對(duì)小麥、油菜等種子發(fā)芽以及幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育均表現(xiàn)為抑制作用。彭曉邦、程飛等[21]研究了不同濃度的核桃葉水浸液對(duì)不同產(chǎn)地黃岑種子萌發(fā)的影響，結(jié)果顯示隨著濃度的升高，對(duì)受體的促進(jìn)作用逐漸減弱。即核桃葉水浸液在某種程度上促進(jìn)黃岑種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)。王蓓、蔡靖等研究表明，核桃葉水浸液對(duì)玉米、花生、豌豆和辣椒的種子萌發(fā)以及幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育的各項(xiàng)指標(biāo)均顯示為抑制作用，隨著浸液的濃度增大，抑制作用不斷增強(qiáng)[22]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明核桃水浸液對(duì)萵筍、蘿卜幼苗生長(zhǎng)的抑制作用，整體表現(xiàn)為根>芽，這與前人的研究一致[23]。不同部位水浸液對(duì)2種雜草種子的抑制作用整體上高于2種蔬菜種子，并且不同植物對(duì)于核桃種子不同部位的水浸液的反應(yīng)也有一定差異，這說(shuō)明了不同的植物作為受體，其對(duì)核桃種子中的化感物質(zhì)的感應(yīng)能力不同。

在核桃苗木繁育過(guò)程中，把核桃種子適度浸泡可促進(jìn)核桃種子萌發(fā)[3]，而種殼提取液中含有某些內(nèi)源抑制物質(zhì)對(duì)植物萌發(fā)和生長(zhǎng)有抑制作用[4]，因此播前浸種可能會(huì)減少核桃種仁中抑制萌發(fā)的物質(zhì)。種仁的水浸液對(duì)種子發(fā)芽的抑制作用比其他2個(gè)部位的水浸液更為明顯，即種仁>種殼和種子。且核桃種仁水浸液對(duì)萵筍、蘿卜的幼苗生長(zhǎng)發(fā)育顯示用浸泡1 d的水浸液培養(yǎng)的幼苗，其生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制的作用最為明顯，根和芽的抑制率可高達(dá)88%以上；通過(guò)測(cè)定水浸液中的多酚和黃酮的含量發(fā)現(xiàn)，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，水中多酚、黃酮含量降低。隨著浸泡種仁天數(shù)的增加，浸提液中所含黃酮及多酚的量均逐漸降低，而用其浸液澆灌的萵筍根生長(zhǎng)的抑制作用率也在逐漸下降，說(shuō)明核桃種仁中所含的對(duì)萵筍根部生長(zhǎng)與發(fā)育起抑制作用的物質(zhì)可能包含黃酮和多酚，這與楊才瓊等[13]的研究結(jié)果一致，抑制物質(zhì)具體包含哪些還需進(jìn)一步探究。此外，研究還發(fā)現(xiàn)核桃水浸液對(duì)雜草種子萌芽有顯著的抑制作用，因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中若能利用植物間的化感作用，對(duì)田間雜草進(jìn)行有效抑制，進(jìn)而減少化學(xué)藥劑的使用，對(duì)生產(chǎn)與生態(tài)具有極大的指導(dǎo)意義。