鐵冬青種子浸提液對(duì)蘿卜和小麥種子的化感試驗(yàn)研究

張森行

（福建省龍巖市花卉管理辦公室 364000）

鐵冬青（Ilex rotunda Thunb）是冬青科（Aquifoliaceae）冬青屬的常綠喬木，我國(guó)長(zhǎng)江以南各省均有分布[1]。鐵冬青四季常綠，樹形古樸，秋后滿樹紅果，鮮艷奪目，具有較高的觀賞價(jià)值，而且適應(yīng)性強(qiáng)，是優(yōu)良的園林觀賞樹種，近年來(lái)在我國(guó)南方各省大面積推廣種植[2-3]。除觀賞外，鐵冬青材質(zhì)堅(jiān)韌細(xì)致，可作細(xì)工用料；其果實(shí)可提取色素；根、葉、樹皮等部位還可入藥，有清熱利濕、消腫止痛之功效[4]。

1 研究背景

鐵冬青種子一般在當(dāng)年11 月至第2 年1 月份成熟，但由于具有深度休眠的特性，常規(guī)播種發(fā)芽率低，一般需要貯藏1 年，隔年播種[3-4]。具有深度休眠特性的種子，常含有較多的化感物質(zhì)，不僅抑制自身種子的萌發(fā)，其種子浸提液還能抑制周圍競(jìng)爭(zhēng)植物種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)[5-7]。

鐵冬青的研究目前主要集中在播種育苗[1,4,8]、扦插繁殖[9]方法研究和鐵冬青作為藥用植物的藥理學(xué)相關(guān)研究[10-11]。鐵冬青種子是否具有化感物質(zhì)，是否可通過(guò)層積沙藏手段消除鐵冬青種子中的化感物質(zhì)的影響，目前仍未見報(bào)道。本研究以鐵冬青種子為研究對(duì)象，制取種子浸提液，以蘿卜（Raphanus sativus）和小麥（Triticum aestivum）為受試植物，設(shè)計(jì)試驗(yàn)，測(cè)定鐵冬青種子浸提液對(duì)受試植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，以期為鐵冬青播種生產(chǎn)提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

選擇龍巖市新羅區(qū)鑫林苗圃于2014 年選定的20號(hào)優(yōu)樹，分別于2015 年12 月和2016 年12 月，當(dāng)核果完全變?yōu)榧t色時(shí)，采集種子。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 鐵冬青種子處理。采集后的鐵冬青成熟果實(shí)，用清水浸泡5d，待果肉軟化后，搓揉除去果肉，用清水洗凈，陰涼通風(fēng)處晾干[3,8]。2015 年采集的種子在晾干之后，放置在濕度30%的濕沙中進(jìn)行低溫沙藏處理，每周澆水1～2 次，并保持通風(fēng)透氣，沙藏時(shí)間為1 年[2]。2016 年種子不進(jìn)行沙藏處理，陰干后直接放置在4℃冰箱內(nèi)備用。

2.2.2 鐵冬青種子浸提液制備。2017 年2 月，分別稱取2015 年和2016 年的鐵冬青種子2、4 和8g，放入錐形瓶中，加入去離子水40mL，配成0.05、0.1 和0.2g FW/mL 濃度溶液，在室溫（25℃±2℃）下放置48h（每隔12h 搖動(dòng)5min），8000rpm 離心10min，得鐵冬青種子水浸提液，4℃冰箱中保存?zhèn)溆肹11-12]。

2.2.3 化感試驗(yàn)。分別選取籽粒飽滿、大小相似的2 種受體植物種子（蘿卜、小麥）各100 粒，浸泡在25℃去離子水中8h。浸種處理結(jié)束后，將種子置于鋪有2 層濾紙的直徑90mm 的培養(yǎng)皿中，分別加入不同濃度的鐵冬青種子浸提液5mL，放置在人工氣候箱（25℃，L/D=12/12，濕度80%）中萌發(fā)，每24h 記錄種子萌發(fā)數(shù)量，并補(bǔ)充去離子水，保持培養(yǎng)皿內(nèi)濕潤(rùn)。對(duì)照組只加5mL 去離子水。每個(gè)處理設(shè)置3 個(gè)重復(fù)，連續(xù)2d 無(wú)種子萌發(fā)時(shí)，結(jié)束試驗(yàn)，計(jì)算種子萌發(fā)數(shù)，測(cè)量所有幼苗的根長(zhǎng)、苗高。在測(cè)量結(jié)束后，每個(gè)重復(fù)的所有幼苗放置在牛皮紙袋中，放入烘箱60℃烘干至恒重，記錄每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)的干物質(zhì)重。

2.2.4 數(shù)據(jù)處理。試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)SPSS 18.0 進(jìn)行處理，采用單因素方差分析，計(jì)算不同處理間的差異顯著性。根長(zhǎng)和苗高為每個(gè)重復(fù)中所有萌發(fā)幼苗的測(cè)量結(jié)果平均值，干物質(zhì)重為一個(gè)重復(fù)內(nèi)所有幼苗的總和。由于物種間種子萌發(fā)和生長(zhǎng)參數(shù)差異很大，為便于比較，本實(shí)驗(yàn)使用相對(duì)值（對(duì)照的百分比）表示發(fā)芽率、根長(zhǎng)和苗高以及幼苗干物質(zhì)重。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 2016 年鐵冬青種子（未沙藏）試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1.1 種子萌發(fā)率。對(duì)蘿卜、小麥種子相對(duì)萌發(fā)率的影響顯著。蘿卜種子的相對(duì)萌發(fā)率為對(duì)照組的65%～74%，小麥種子的相對(duì)萌發(fā)率為對(duì)照組的92%～94%，

表1 蘿卜和小麥種子經(jīng)鐵冬青種子（未沙藏）浸提液處理后的試驗(yàn)結(jié)果

3.1.2 幼苗苗高。蘿卜幼苗平均苗高雖有下降，但影響不顯著。浸提液濃度為0.1 和0.05g FW/mL 時(shí)，小麥幼苗平均苗高雖有下降，但影響不顯著；浸提液濃度為0.2g FW/mL 時(shí)，影響顯著，僅為對(duì)照組的83%。

3.1.3 幼苗苗根長(zhǎng)。蘿卜幼苗平均根長(zhǎng)影響顯著，僅為對(duì)照組的42%～50%。浸提液濃度為0.05 和0.1g FW/mL 時(shí)，小麥幼苗平均根長(zhǎng)雖有下降，但影響不顯著；浸提液濃度為0.2g FW/mL 時(shí)，影響顯著，僅為對(duì)照組的76%。

3.1.4 幼苗干物質(zhì)。浸提液濃度為0.05 和0.1g FW/mL時(shí)，蘿卜幼苗干物質(zhì)平均重雖有下降，但影響不顯著；浸提液濃度為0.2g FW/mL 時(shí)，影響顯著，僅為對(duì)照組的80%。浸提液濃度為0.05g FW/mL 時(shí)，小麥幼苗干物質(zhì)平均重雖有下降，但影響不顯著；浸提液濃度為0.1和0.2g FW/mL 時(shí)，影響顯著，僅為對(duì)照組的91%和92%。

3.2 2015 年鐵冬青種子（沙藏1 年）試驗(yàn)結(jié)果分析

表2 蘿卜和小麥種子經(jīng)沙藏1 年鐵冬青種子浸提液處理后的試驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 種子萌發(fā)率。對(duì)蘿卜、小麥種子相對(duì)萌發(fā)率的影響不顯著。

3.2.2 幼苗苗高。對(duì)蘿卜幼苗平均苗高的影響不顯著。浸提液濃度為0.05g FW/mL 時(shí)，小麥幼苗的平均苗高顯著性增加，達(dá)到對(duì)照組的109%；浸提液濃度為0.1和0.2g FW/mL 時(shí)，小麥幼苗平均苗高的影響不顯著。

3.2.3 幼苗苗根長(zhǎng)。對(duì)蘿卜、小麥幼苗平均根長(zhǎng)的影響不顯著。

3.2.4 幼苗干物質(zhì)。浸提液濃度為0.05g FW/mL 時(shí)，蘿卜幼苗干物質(zhì)的平均重增加，影響顯著，是對(duì)照組的115%；浸提液濃度為0.1 和0.2g FW/mL 時(shí)，幼苗干物質(zhì)的平均重有增加，但影響不顯著。小麥幼苗干物質(zhì)平均重有增加，但影響不顯著。

4 分析與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，鐵冬青種子中存在化感物質(zhì)，會(huì)抑制蘿卜和小麥種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)，通過(guò)沙藏處理可消除化感作用。

在環(huán)境資源有限的惡劣生境中，植物會(huì)通過(guò)釋放化感物質(zhì)，抑制周圍競(jìng)爭(zhēng)植物的萌發(fā)和生長(zhǎng)，確保自身的生存優(yōu)勢(shì)[5-7]。例如生長(zhǎng)在荒漠地區(qū)的油蒿（Artemisia ordosica）就存在強(qiáng)烈的化感作用，可釋放小分子量的酚酸類和萜類物質(zhì)，抑制周圍伴生植物種子的萌發(fā)[6,13]。本研究結(jié)果證明，未經(jīng)沙藏處理的鐵冬青種子同樣存在化感作用，即便是0.05g FW/mL 的低濃度浸提液，對(duì)蘿卜和小麥種子萌發(fā)也存在顯著的抑制作用（表1）。而經(jīng)過(guò)1 年的沙藏處理后，鐵冬青種子的化感作用明顯減弱，3 個(gè)濃度的浸提液均不顯著影響受試植物種子的萌發(fā)（表2）。

除了抑制植物種子萌發(fā)外，化感物質(zhì)還會(huì)抑制植物根系對(duì)氮和礦質(zhì)元素鉀的吸收，從而抑制植物生長(zhǎng)[12-13]。高濃度的無(wú)沙藏處理的鐵冬青種子浸提液處理后，蘿卜幼苗根長(zhǎng)生長(zhǎng)均受到顯著抑制，說(shuō)明鐵冬青種子中存在抑制植物根系生長(zhǎng)的化感物質(zhì)（表1）。小麥幼苗根長(zhǎng)在低濃度浸提液處理時(shí)無(wú)顯著性下降，這可能是由物種差異引起的。在其他研究中，同為禾本科的狗尾草（Setaria viridis）也表現(xiàn)出較強(qiáng)的抵御化感物質(zhì)的能力[12-13]。而當(dāng)鐵冬青種子經(jīng)過(guò)1 年的沙藏處理后，其浸提液對(duì)受試植物幼苗根長(zhǎng)生長(zhǎng)的抑制作用完全消失（表2），說(shuō)明沙藏處理可消除鐵冬青種子中化感作用。

相對(duì)于種子萌發(fā)和根系的生長(zhǎng)，植物化感作用對(duì)植物幼苗苗高生長(zhǎng)和干物質(zhì)重的累積影響較小[13-14]。未經(jīng)沙藏處理的鐵冬青種子的低濃度浸提液（0.05g FW/mL）處理過(guò)后，蘿卜和小麥幼苗的干物質(zhì)重雖然出現(xiàn)下降，但未達(dá)到顯著性差異；而當(dāng)浸提液濃度達(dá)到0.2g FW/mL 時(shí)，2 種受試植物幼苗的干物質(zhì)重均出現(xiàn)顯著性下降（表1），說(shuō)明未沙藏的鐵冬青種子存在化感物質(zhì)，抑制植物幼苗干物質(zhì)重的累積。蘿卜和小麥幼苗的苗高在經(jīng)過(guò)未經(jīng)沙藏處理的鐵冬青種子浸提液處理后，均出現(xiàn)下降，但只有0.2g FW/mL 的浸提液會(huì)顯著抑制小麥苗高的生長(zhǎng)（表1），說(shuō)明鐵冬青種子中的化感作用對(duì)植物幼苗苗高生長(zhǎng)的影響較弱，但也會(huì)存在一定的抑制作用。

化感物質(zhì)在低劑量范圍內(nèi)對(duì)植物的生長(zhǎng)是有一定的促進(jìn)作用，這種毒物效應(yīng)在動(dòng)植物上都已有試驗(yàn)證據(jù)證明[13,15]。經(jīng)過(guò)沙藏處理后的鐵冬青種子浸提液對(duì)蘿卜和小麥幼苗干物質(zhì)的累積有促進(jìn)作用，在低濃度（0.5g FW/mL）時(shí)，對(duì)蘿卜幼苗干物質(zhì)重的累積有顯著的促進(jìn)作用（表2）。這種毒物效應(yīng)也再次證明，沙藏處理能引起鐵冬青種子內(nèi)化感物質(zhì)的降解，消除其對(duì)植物生長(zhǎng)的抑制作用。

5 結(jié)語(yǔ)

鐵冬青種子中確實(shí)存在抑制植物生長(zhǎng)的化感物質(zhì)，沙藏處理可以降解鐵冬青種子中的化感物質(zhì)。鐵冬青種子中含有的化感物質(zhì)是鐵冬青種子的深度休眠的原因之一。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，適當(dāng)?shù)纳巢靥幚砟苡行F冬青種子的化感作用，在一定程度上提高鐵冬青種子的萌發(fā)率，促進(jìn)鐵冬青種子在園林生產(chǎn)中的應(yīng)用。