香茅純露對蔬菜種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

朱云娜 陸貴云 湯婉君 林甘雨 謝景 肖艷輝

摘 要：為探討香茅純露對蔬菜種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，以菜心和番茄為試驗材料，分別用0、0.5%、1%、5%、10%、20%香茅純露處理，培養(yǎng)14d后，測定種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、生物量、抗氧化酶活性等生理指標。結(jié)果表明：與對照組相比，對于番茄，濃度為0.5%香茅純露對幼苗具有明顯的促進效果，而對于菜心，香茅純露濃度為1%時，其效果較好;此外，無論是番茄還是菜心，較高濃度（5%～20%）具有顯著的抑制效果。GC-MS分析表明，香茅純露含有β-蒎烯、2，3-脫氫-1，8-桉樹腦、6-甲基-5-庚烯-2-酮等19種化合物。據(jù)此推測，香茅純露影響番茄、菜心種子萌發(fā)和幼苗生長的主要物質(zhì)為萜類物質(zhì)。

關(guān)鍵詞：香茅純露;番茄;菜心;低促高抑效應;化感作用

中圖分類號 S63 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）03-0094-06

Abstract： To investigate the effect of citronella hydrosol on vegetable seed germination and seedlings growth，this study took tomato and flowering Chinese cabbage as materials， the allelopathy effects of different concentrations of citronella hydrosol （0%， 0.5%，1%，5%，10% and 20%） on seed germination and seedling growth， were observed in flowering Chinese cabbage and tomato， in which were grown in a light incubator for 2 weeks. The germination potential， germination rate， biomass， antioxidant enzyme activity and other physiological indexes were measured， provide the theoretical reference for citronella hydrosol in vegetable production. The results showed that 0.5% citronella hydrosol had obvious promotion effect on tomato seedlings， while 1% citronella hydrosol was better for flowering Chinese cabbage; however， the higher concentration （5%～20%） had significant inhibition effect， whether tomato or flowering Chinese cabbage. By the GC-MS analysis， 19 kinds chemical composition were identified from citronella hydrosol， including β-pinene， 2，3-dehydro-1，8-cineole， 5-hepten-2-one， 6-methyl-， and so on. It indicated that the allelopathy effect of citronella hydrosol may be induced by terpenoid.

Key words： Citronella hydrosol; Tomato; Flowering Chinese cabbage; Low promotion and high inhibitory effect; Allelopathy

香茅（Cymbopogon citratus）為禾本科香茅屬植物，因具有清新的檸檬香氣，又名檸檬草、檸檬香茅，主要分布在我國的華南、西南等地。香茅草的主要用途為提取精油，香茅草精油具有抗菌、止痛、消炎、促進睡眠等功能，常用于配制香水、驅(qū)蚊劑、化妝品等工業(yè)日化用品，還可用于合成消毒制劑、抑菌劑等[1]。香茅純露是香茅精油在水中最高濃度的溶解量的精華，是提取香茅精油過程的副產(chǎn)品。

前人研究表明，芳香植物對蔬菜或雜草存在化感作用[2-4]。徐芬芬等[4]研究報道，中、高濃度艾蒿浸提液（25g·L-1～50g·L-1）能夠顯著抑制小白菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、幼苗的株高、根長、側(cè)根數(shù)以及幼苗鮮重等;黎華壽等[2]研究表明，香茅揮發(fā)性物質(zhì)對玉米和稗草的種子萌發(fā)率的影響不顯著，但對二者生物量、根長及株高有顯著抑制作用。近年來的研究表明，香茅水浸提液對黃秋葵幼苗生長具有顯著抑制作用[3]。前人在黃頂菊[5]、連翹[6]、紫莖澤蘭[7]等多種植物提取液對植物種子萌發(fā)存在“低促高抑”效應，即低濃度下表現(xiàn)為促進作用而高濃度下表現(xiàn)為抑制作用。然而，香茅提取物對蔬菜作物是否也存在類似作用？為此，本研究以菜心、番茄為試材，探究不同濃度香茅純露對蔬菜種子萌發(fā)、幼苗生長的影響，并利用GC-MS技術(shù)對香茅純露揮發(fā)物質(zhì)進行分析，以期為香茅純露在蔬菜生產(chǎn)中的應用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 菜心品種為“油綠80天”，購自廣州乾農(nóng)農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司;番茄品種為“白果強豐”，購自河北省青縣興運蔬菜良種繁育中心。香茅純露為本實驗室提取的檸檬香茅純露原液，濃度為500g·L-1。

1.2 試驗方法 用去離子水將香茅純露原液進行稀釋，制備成0、0.5%、1%、5%、10%、20%不同體積比的純露稀釋液，備用。選取無病蟲害、飽滿的菜心和番茄種子，用5% NaClO溶液浸泡10min，用蒸餾水清洗3～4次后，再用不同濃度香茅純露處理液浸種12h。將種子均勻地放于鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿（直徑為9cm）中，每皿30粒種子，放入人工氣候箱中進行培養(yǎng)（T：25℃、光照強度：5000lx、光暗周期：12h/12h、相對濕度：75%）。每天各培養(yǎng)皿加入相應香茅純露處理液（2～5mL），并觀察培養(yǎng)皿中種子的萌發(fā)情況。以胚根突破種皮2mm為種子發(fā)芽標準。以第3天的發(fā)芽率作為發(fā)芽勢，7d后統(tǒng)計發(fā)芽率，培養(yǎng)14d后測量相關(guān)指標。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 種子發(fā)芽率、生長指標及抑制率 相關(guān)計算公式如下：

發(fā)芽率（GR%）=（7d內(nèi)正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100;

發(fā)芽勢（GE%）=（前3d內(nèi)正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100;

抑制率（IR%）=（1?對照/處理）×100。

當IR<0時，表示具有抑制作用;當IR>0時，表示具有促進作用，IR的絕對值大小表示化感作用強弱[8]。

1.3.2 葉綠素含量 幼苗葉綠素含量測定方法采用乙醇浸提法，其含量用mg·g-1FW表示。

1.3.3 抗氧化酶活性 超氧化物歧化酶（SOD）活性測定方法為羥胺法[9]，采用南京建成生物工程研究所的T-SOD測試盒。在最適條件（25℃）下，1min內(nèi)轉(zhuǎn)化1微摩爾底物的酶量定義為1個酶活力單位（U）。過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[9]。

1.3.4 香茅純露的化學成分 香茅純露用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）Agilent 7890B-5977B進行揮發(fā)性成分測定。根據(jù)所得質(zhì)譜信息，與NIST.17 Library標準圖譜進行聯(lián)機檢索，對匹配度大于70%的鑒定結(jié)果予以確認，參考相關(guān)文獻，鑒定出主要化學成分種類。用面積歸一法確定各組分的相對含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)經(jīng)Microsoft EXCEL 2010處理后，用軟件SPSS 19.0進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 香茅純露對番茄和菜心種子萌發(fā)的影響 由表1可知，與對照相比，0.5%香茅純露顯著提高了番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率，增加幅度分別為23.08%和17.19%;1%香茅純露對番茄種子發(fā)芽無明顯影響;而較高濃度（5%～20%）香茅純露卻明顯抑制了番茄種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，二者降幅分別為7.69%～44.23%、4.69%～6.25%，呈現(xiàn)出較為明顯抑制作用。進一步分析不同濃度香茅純露處理對番茄種子抑制率，也呈現(xiàn)出類似規(guī)律，5%～20%香茅純露處理對番茄種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率的抑制率分別為-8.34%～-79.33%和-4.91%～6.66%，其中，20%香茅純露對番茄種子萌發(fā)的抑制效應最為明顯?？梢姡蜐舛认忝┘兟洞龠M番茄種子萌發(fā)，但高濃度卻顯著抑制了種子萌發(fā)，尤其對種子發(fā)芽勢的影響更為明顯。對于菜心而言，與對照相比，低濃度香茅純露（0.5%～1%）對菜心種子萌發(fā)的影響不明顯;但高濃度香茅純露（5%～20%）卻顯著抑制了菜心種子萌發(fā)，表現(xiàn)出較強的化感效應，且對發(fā)芽勢的抑制效果更為明顯，其抑制率分別為-37.78%、

-87.86%、-148.70%。由此可見，無論是番茄還是菜心，香茅純露對它們的種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢產(chǎn)生了“低促高抑”效果，抑制率隨香茅純露濃度增大而增大。

2.2 香茅純露對番茄和菜心幼苗生物量的影響 從表2可以看出，各香茅純露處理的番茄幼苗根系生物量與對照的相差不大，但地上部和全株鮮重卻明顯受到不同濃度香茅純露的影響。與對照相比，0.5%香茅純露處理提高了番茄幼苗地上部鮮重，增幅為14.94%;1%香茅純露處理的與對照相差不大;而5%～20%香茅純露處理卻明顯降低了番茄幼苗地上部重量，降幅分別為2.30%、17.90%和19.63%。與地上部重量的結(jié)果類似，與對照相比，0.5%香茅純露處理顯著增加了番茄幼苗全株重;但較高濃度的香茅純露對番茄幼苗全株重的抑制效果明顯增強，10%、20%純露的抑制率高達-17.31%和-16.26%。

香茅純露對菜心幼苗生物量的影響與對番茄幼苗的效果類似，但具體影響也有不同之處（表2）。與對照相比，0.5%～5%香茅純露處理增加了菜心幼苗根系鮮重，增幅為4.38%～10.22%，其中，1%香茅純露的促進效果最為明顯;然而，10%～20%香茅純露處理卻明顯降低了菜心根系鮮重。對于菜心地上部鮮重和全株重，隨著香茅純露濃度增加，地上部鮮重和全株重均呈現(xiàn)出先增加而后又下降的趨勢。其中，0.5%～1%香茅純露處理的促進效果較為明顯，與對照及其他處理均達到差異顯著水平（P<0.05，下同）;而20%處理表現(xiàn)出了明顯的抑制效果，香茅純露對菜心幼苗全株重的抑制率也呈現(xiàn)類似變化。

2.3 香茅純露對番茄和菜心幼苗葉綠素含量的影響 由圖1A可知，不同濃度香茅純露對番茄葉片葉綠素含量的影響不同。在所有處理中，0.5%香茅純露處理番茄葉片葉綠素含量最高，與對照相比，其葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量分別增加了18.30%、9.30%和15.87%;而其他濃度香茅純露處理均降低番茄葉片葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量。此外，不同濃度香茅純露還明顯影響番茄葉片葉綠素a/b比值，與對照相比，低濃度香茅純露處理（0.5%～1%）與對照無顯著影響;而較高濃度香茅純露處理（5%～20%）顯著提高葉綠素a/b比值，增加幅度為53.54%、21.76%、35.45%。

與番茄不同，香茅純露對菜心葉片葉綠素含量呈現(xiàn)出明顯不同變化規(guī)律（圖1B）。與對照相比，不同香茅純露處理均提高了菜心幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量，其增幅分別為11.05%～25.25%、14.96%～40.29%和10.97%～33.46%。各處理間菜心葉片葉綠素a/b比值無明顯差異。香茅純露對番茄、菜心葉片類胡蘿卜素含量無明顯影響（數(shù)據(jù)未列出）。

由此可見，香茅純露對番茄、菜心葉片葉綠素含量呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律，推測其對葉片光合作用也具有不同影響。

2.4 香茅純露對番茄和菜心幼苗SOD活性的影響 從圖2A可看出，與對照相比，除0.5%香茅純露處理顯著增加了番茄幼苗根系SOD活性，增加幅度為43.36%，與其他濃度香茅純露處理相比也達到了差異顯著;其他香茅純露處理的番茄根系SOD活性與對照的無明顯差異。對于番茄葉片SOD活性，0.5%～10%香茅純露處理與對照之間差異較小;而高濃度香茅純露處理的最低，僅為對照的87.50%。

不同濃度香茅純露處理下菜心根系SOD活性與對照的差異不顯著;但不同濃度香茅純露處理間對菜心根系SOD活性影響明顯，表現(xiàn)為：低濃度（0.5%）香茅純露下菜心根系SOD活性較高，而較高濃度（1%～20%）香茅純露處理的菜心根系SOD活性較低，其中，1%、5%、20%香茅純露處理的SOD活性顯著低于0.5%的（圖2B）。類似地，不同濃度香茅處理處理對菜心葉片SOD活性也呈現(xiàn)類似的規(guī)律：低濃度香茅純露處理的SOD活性高于高濃度的，但與對照SOD活性相差不大。

2.5 香茅純露對番茄和菜心幼苗POD活性的影響 與對照相比，不同濃度香茅純露處理對番茄和菜心幼苗POD活性有明顯影響（圖3）。由圖3A可知，與對照相比，香茅純露各濃度處理均顯著提高番茄根系POD活性，其中，0.5%香茅純露處理的最高，為對照的1.79倍;類似地，香茅純露處理也有增加番茄葉片POD活性的趨勢，其中，0.5%和10%香茅純露處理達到顯著水平，分別為對照的2.14倍和1.55倍;20%香茅純露處理的番茄葉片POD活性最低，但與對照無顯著差異。

從圖3B可以看出，低濃度香茅純露處理明顯影響菜心根系POD活性。隨香茅純露濃度增加，菜心根系POD活性呈現(xiàn)出先增加后降低趨勢，其中，1%香茅純露處理的菜心根系POD活性最高，顯著高于對照和其他處理的，其POD活性是對照的1.35倍;高濃度香茅純露處理下的菜心根系POD活性低于低濃度香茅純露處理，但仍顯著高于對照。類似地，隨香茅純露濃度的增加，菜心葉片POD活性也呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。其中，0.5%香茅純露處理下最高，是對照的1.25倍，但高濃度（10%～20%）香茅純露處理的菜心葉片POD活性顯著低于對照，僅為對照的67.40%、82.90%。

可見，不同香茅純露處理對番茄、菜心幼苗SOD、POD等抗氧化酶具有顯著影響。

2.6 香茅純露的成分分析 香茅提取液能干擾受體植物生長發(fā)育，主要是因為其含有次生代謝物，且具有較強的生理活性。為此，本文對香茅純露中揮發(fā)性成分也進行了分析。通過GC-MS聯(lián)用分析方法，從香茅純露中鑒定出了酮、醇、烯、苯及其衍生物等共28種化合物，總離子流色譜圖如圖4所示。

去除峰面積比較小物質(zhì)，在GC-MS聯(lián)用儀標準質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫NIST17.L數(shù)據(jù)庫進行鑒定，根據(jù)其匹配度大于70%進行判斷，本研究從香茅純露中共鑒定出19種化合物，并采用面積歸一法確定其相對含量（表3）。香茅純露含有萜類物質(zhì)（65.39%）、酮及其衍生物（21.81%）、芳香烴化合物（5.57%）、烯烴類化合物（5.02%）、烷烴類化合物（0.43%）、酯類（1.48%）、呋喃類化合物（0.31%）。其中，各類化合物中含量比較高的化合物分別為β-蒎烯、2，3-脫氫-1，8-桉樹腦、6-甲基-5-庚烯-2-酮，其比重分別為23.75%、22.59%、21.81%。另外，香茅純露中2，3-脫氫-1，8-桉樹腦（C10H16O）的同分異構(gòu)體多達6種，其相對含量之和占總物質(zhì)含量的32.63%。

3 討論

種子發(fā)芽是植物生長發(fā)育的起點，而蔬菜種子萌發(fā)和幼苗生長期易受到外界因素的影響，較高的發(fā)芽勢和發(fā)芽率也是培育壯秧的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到后期產(chǎn)量。因此，發(fā)芽率和發(fā)芽勢常作為評價物種間化感作用的重要指標[10]。

本研究結(jié)果表明，不同濃度香茅純露處理對番茄和菜心種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢有著明顯的影響。較低濃度的香茅純露處理可促進番茄、菜心種子萌發(fā)和幼苗生長，但是對于不同蔬菜種類，其最適宜濃度不同。對于番茄，濃度為0.5%香茅純露對幼苗具有明顯的促進效果;而對于菜心，當香茅純露濃度為1%時，其促進效果較好;此外，無論是番茄還是菜心，較高濃度（5%～20%）均顯著抑制了2種蔬菜種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢（表1），對2種蔬菜幼苗生長也具有一定的抑制作用（表2）。前人研究檸檬香茅葉水提液對黃秋葵也具有較強的化感效應[3]。黃頂菊[5]、連翹[6]、紫莖澤蘭[7]等多種植物提取液對植物種子萌發(fā)存在相似效應，低濃度下表現(xiàn)為促進作用，而高濃度下表現(xiàn)為抑制作用。與前人報道類似，本研究表明，香茅純露對菜心和番茄種子萌發(fā)也產(chǎn)生了“低促高抑”效果，并且化感抑制率隨處理濃度的增大抑制強度逐漸增大。

光合色素主要包括葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素等，光合色素含量高低在很大程度上可反映出植物光合能力強弱[11]。本研究中，低濃度（0.5%）香茅純露處理下番茄葉片的葉綠素含量最高;高濃度（5%～20%）處理下番茄葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量表現(xiàn)為顯著下降（圖1A）?？梢?，香茅純露對番茄葉綠素含量的作用表現(xiàn)為“低促高抑”。然而，對菜心而言，無論是葉綠素a、葉綠素b還是總?cè)~綠素含量，香茅純露處理均提高其含量（圖1B）。前人也有類似報道，紫莖澤蘭葉片水提液對杉木、板栗等植物葉綠素含量表現(xiàn)為“低促高抑”，但對馬尾松葉綠素a、葉綠素b均表現(xiàn)為促進作用[12]?？梢?，香茅純露對不同植物葉綠素的作用不同，香茅純露對植物光合作用的影響還有待于進一步研究。

前人研究表明，植物代謝物的化感作用不僅表現(xiàn)在種子萌發(fā)和幼苗生長方面，而且影響植物抗氧化系統(tǒng)[13]。SOD、POD作為重要抗氧化酶，可清除植物代謝過程中產(chǎn)生的活性氧，保護細胞免受過氧化損傷，從而保證植物正常生長。本試驗中，較低濃度（0.5%～1%）的香茅純露顯著增加番茄和菜心幼苗根系SOD活性，較高濃度處理（5%～20%）對其活性的影響不大或有降低趨勢;而葉片SOD活性在各處理間相差不大（圖2A、B）。不同濃度的香茅純露提高了番茄根系POD活性，菜心根系POD活性呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，而番茄、菜心葉片POD活性呈現(xiàn)出相反的變化規(guī)律（圖3A、B）。陳向陽等[14]報道適宜濃度的山核桃外果皮提取液能提高小麥、綠豆幼苗葉片SOD、POD活性，增強細胞膜結(jié)果的穩(wěn)定性，從而促使幼苗生長。李翔等[15]報道低濃度黃花棘豆水提取液可提高燕麥幼苗POD活性，高濃度降低其活性，但抑制燕麥幼苗SOD活性。

植物提取液之所以會干擾受體植物生長發(fā)育，主要是因為其含有較高生理活性的次生代謝物。前人研究報道，脂肪酸類和酚酸類物質(zhì)是主要的化感物質(zhì)，通過抑制土壤酶活性或種子萌發(fā)所需酶活性而影響受體作物的生長。本研究中，在香茅純露并未鑒定到這兩類化感物質(zhì)（圖4、表4）。萜類物質(zhì)是除酚酸類物質(zhì)的第二大化感物質(zhì)，而具有揮發(fā)性的單萜、倍半萜，易被氧化形成活性較強的醛類物質(zhì)[16]。本文中，香茅純露中萜類物質(zhì)的相對含量高達65.39%，主要為β-蒎烯和2，3-脫氫-1，8-桉樹腦（表4）。前人報道β-蒎烯、1，8-桉樹素等萜類物質(zhì)是鼠尾草提取液的主要化感物質(zhì)[17]。林霜霜等[3]報道香茅水提取液的主要化感物質(zhì)也為萜類物質(zhì)，但主要成分為香葉醛、香葉酸、橙葉醛等物質(zhì)，這可能與香茅品種、提取方法等因素有關(guān)。

綜上所述，香茅純露對番茄、菜心種子萌發(fā)和幼苗生長均存在“低促高抑”效應，但其適宜的濃度范圍不同。通過文獻和試驗結(jié)果對比分析，推測本次試驗中香茅純露對番茄和菜心種子萌發(fā)和幼苗生長的化感作用主要是萜類物質(zhì)導致的。

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（責編：張宏民）

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