大蒜鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔化感作用的初步研究

邵貴芳, 王 姣, 趙 凱, 莫云容, 鄧明華

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林園藝學(xué)院,云南 昆明 650201)

大蒜鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔化感作用的初步研究

邵貴芳**, 王 姣**, 趙 凱, 莫云容, 鄧明華*

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林園藝學(xué)院,云南 昆明 650201)

為了解大蒜鱗莖浸提液對(duì)種子萌發(fā)和幼苗生長的化感作用,實(shí)驗(yàn)采用不同濃度大蒜鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔的種子進(jìn)行處理,觀察對(duì)種子萌發(fā)、幼苗根長、莖長和幼苗根重、苗重的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,大蒜鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的化感作用隨著大蒜鱗莖浸提液濃度的升高而增強(qiáng);大蒜鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔幼苗的根和苗都有抑制作用,且對(duì)根的化感作用強(qiáng)于苗的化感作用.表4,參15.

大蒜;鱗莖浸提液;化感作用;金秋紅二號(hào)菜苔

1937年H.molisch首次提出植物化感作用(Allelopathy)這一概念[1],認(rèn)為所有植物或微生物之間存在一定生物化學(xué)物質(zhì)間的相互作用,且這種相互作用可能有害,也可能有益,但對(duì)植物化感作用的具體內(nèi)容和方法并未做出進(jìn)一步的解釋.70年代中期,E.L.Rice基于其對(duì)植物化感作用近40年的研究,并根據(jù)H.molisch的觀點(diǎn)對(duì)植物化感作用的定義進(jìn)行修整,將化感作用定義為植物或微生物通過自身系統(tǒng)將化學(xué)物質(zhì)釋放到環(huán)境中并對(duì)其他植物產(chǎn)生直接或間接產(chǎn)生的有害作用[2].

王璞和趙秀琴[3]的研究認(rèn)為,化感物質(zhì)生物活性的大小主要取決于化感物質(zhì)的濃度,濃度低時(shí)促進(jìn)植物生長及物質(zhì)代謝,濃度高時(shí)則表現(xiàn)出抑制作用或無作用等多種不同形式[4].

作為化感作用研究中最重要的生物測(cè)定方法之一,種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)具有操作簡單、快速、條件易控制等優(yōu)良特點(diǎn),且實(shí)驗(yàn)所需的化感物質(zhì)較少,故應(yīng)用也最為廣泛;而幼苗生長發(fā)育實(shí)驗(yàn)是對(duì)受體植物最初生長發(fā)育器官形成過程中各項(xiàng)指標(biāo)的生物測(cè)定[5].實(shí)驗(yàn)通過設(shè)置不同濃度梯度的鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)種子進(jìn)行處理,觀察種子萌發(fā)及幼苗生長情況,從而探究大蒜鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔的化感作用.

在生產(chǎn)實(shí)踐中,大蒜因其殺蟲,殺菌,抗病毒等自身特有的性質(zhì),被公認(rèn)為最有益的前茬作物,常常用來與其作物蔬菜間套輪作,從而減少一些病蟲害及生理病害的發(fā)生.大蒜的該種特性引起了廣大學(xué)者的關(guān)注[6].

研究表明,大蒜短期連作時(shí),根際的土壤細(xì)菌、放線菌和各生理類群數(shù)量急劇增加,真菌緩慢增加,土壤酶活性逐漸上升,微生態(tài)環(huán)境逐漸變好,大蒜產(chǎn)量和品質(zhì)也顯著增加,但隨著連作年限的增加,大蒜根際土壤細(xì)菌、放線菌和各生理類群數(shù)量下降,真菌數(shù)量增加,土壤酶活性降低,土壤微生態(tài)環(huán)境呈變劣趨勢(shì),大蒜產(chǎn)量和品質(zhì)也隨之顯著下降,連作障礙較為明顯[7].因此,若大蒜長期連作,其根系分泌物逐年累積,達(dá)到一定水平可產(chǎn)生自毒作用,這也是大蒜產(chǎn)地發(fā)生連作障礙的原因.

大蒜不同器官產(chǎn)生的化感物質(zhì)的濃度及對(duì)不同受體作物的化感作用不同.大蒜植株的不同部位均有一定的化感作用,包括大蒜鱗莖提取物、大蒜根系分泌物、大蒜秸稈浸提物以及腐解物、大蒜地上部揮發(fā)物[8].在合理的栽培體系下,通過調(diào)整黃瓜生長環(huán)境,利用大蒜鱗莖提取物可有效緩解黃瓜連作障礙問題[9].

本文通過不同濃度的大蒜鱗莖浸提液對(duì)菜苔種子的發(fā)芽及其幼苗生長的影響,研究大蒜鱗莖浸提液中化感物質(zhì)對(duì)種子和幼苗的影響,以期對(duì)化感作用的理論研究及其實(shí)踐應(yīng)用提供相應(yīng)的參考.

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)研究所用的大蒜于昆明蒜村菜市場購買,金秋紅二號(hào)菜苔種子于昆明小板橋種子市場購買.

1.2 方法

1.2.1 制備大蒜鱗莖浸提液

將買回的大蒜剝?nèi)「蓛艉笕?00 g,將大蒜鱗莖切成小塊,將其研磨成泥狀后轉(zhuǎn)移至錐形瓶中,加入適量蒸餾水,在室溫下震蕩浸泡48 h后再用濾紙過濾2～3次,將濾液轉(zhuǎn)移至容量瓶中并用無菌蒸餾水定容至1 L,即為供試母液,濃度為0.1 g/mL.將母液用無菌蒸餾水分別稀釋為0.01、0.02、0.03、0.04、0.05 g/mL的濃度,封口保存?zhèn)溆?

1.2.2 實(shí)驗(yàn)預(yù)處理

分別預(yù)設(shè)濃度為0.02、0.04、0.06、0.08 g/mL,稀釋后分別取5 mL不同濃度的大蒜浸提液實(shí)驗(yàn)液至洗凈、干燥、放有濾紙的培養(yǎng)皿中,使濾紙充分浸濕并使其平整,完成后貼上對(duì)應(yīng)標(biāo)簽.選擇顆粒飽滿均勻的金秋紅二號(hào)菜苔種子,每個(gè)培養(yǎng)皿均勻播20粒種子,蓋上蓋子,按序擺放,室溫條件下培養(yǎng)并觀察每個(gè)種子的發(fā)芽情況,然后做簡單記錄.發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)胚根突破種皮2 mm時(shí),視為種子發(fā)芽.

經(jīng)觀察,種子在最高濃度下的發(fā)芽情況不太理想,中間濃度發(fā)芽狀況良好,而最低濃度下的種子幾乎不發(fā)芽,所以重新設(shè)定4個(gè)濃度分別為0.02、0.03、0.04、0.05 g/mL,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟繼續(xù)觀察,每個(gè)濃度下的種子發(fā)芽狀況都比較好,選定其作為實(shí)驗(yàn)濃度.稀釋后貼對(duì)應(yīng)標(biāo)簽,封口保存?zhèn)溆?

1.2.3 種子發(fā)芽測(cè)定

按照預(yù)處理步驟,在洗凈、干燥的培養(yǎng)皿中放入濾紙,按照所設(shè)濃度分別為0.02、0.03、0.04、0.05 g/mL,以清水為對(duì)照,每個(gè)濃度設(shè)置3組,貼上對(duì)應(yīng)標(biāo)簽,分別加入5 mL稀釋好的實(shí)驗(yàn)液.選擇顆粒飽滿,大小均勻的金秋紅二號(hào)菜苔種子,每個(gè)培養(yǎng)皿均勻播30粒.室溫條件下培養(yǎng),觀察種子發(fā)芽情況,簡單記錄并揀出已發(fā)芽種子,直到清水的培養(yǎng)皿不再發(fā)芽或發(fā)芽數(shù)量很少時(shí)為止.

此外,在洗凈、干燥的3個(gè)培養(yǎng)皿中放入濾紙,分別加入10 mL的無菌蒸餾水,選擇顆粒飽滿,大小均勻的金秋紅二號(hào)菜苔種子播于培養(yǎng)皿中,每個(gè)培養(yǎng)皿200粒,均勻播.當(dāng)培養(yǎng)皿中的種子發(fā)芽率約為70%左右時(shí),選取準(zhǔn)備好的6個(gè)培養(yǎng)皿,其中5個(gè)分別加入不同濃度(0.01、0.02、0.03、0.04、0.05 g/mL)的大蒜鱗莖浸提液5 mL,1個(gè)以清水作為對(duì)照,設(shè)3組.在之前的3個(gè)培養(yǎng)皿中選取發(fā)芽狀態(tài)接近的種子60粒,分別放入準(zhǔn)備好的6個(gè)培養(yǎng)皿中,每個(gè)培養(yǎng)皿10粒,均勻擺放.在室溫下培養(yǎng)幾天,待根系≤5 cm時(shí),在每個(gè)培養(yǎng)皿中選擇5株有代表性的幼苗,分別測(cè)定其根長和苗長(不含根),根重和苗重(不含根).

1.2.4 幼苗觀測(cè)和分析

測(cè)定項(xiàng)目參照《國際種子檢驗(yàn)規(guī)程》[10]計(jì)算種子萌發(fā)的以下指標(biāo):發(fā)芽率(%) =試驗(yàn)種子的發(fā)芽數(shù)/試驗(yàn)種子總數(shù)×100%;發(fā)芽勢(shì)=日發(fā)芽種子數(shù)達(dá)到最高峰時(shí)的種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%;發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt);其中(Gt指在不同時(shí)間的發(fā)芽數(shù),Dt指不同的發(fā)芽試驗(yàn)天數(shù)).

化感作用效應(yīng)參照 Williamson G B的效應(yīng)指數(shù)(RI)進(jìn)行計(jì)算.即:當(dāng)T≥C時(shí),RI=1-C/T;當(dāng)T0為促進(jìn)作用,RI<0為抑制作用,其作用強(qiáng)度大小與RI的絕對(duì)值一致.

1.2.5 測(cè)定

測(cè)量金秋紅二號(hào)菜苔的單株苗長(cm)和根長(cm),并將金秋紅二號(hào)菜苔的根和莖用小刀切下后分別用電子天平秤稱量莖重(mg)和根重(mg).

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度大蒜鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的影響

表1 不同濃度鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào) 菜苔的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)Tab.1 The effect of different concentration of the extracts fromAllium Sativum L.bulbs on the germination rate,germination potential and germination index of JinQiuhong NO.2

注:CK為對(duì)照組,下同.Note: CK for the control group,the same below.

表2 不同濃度鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào) 菜苔種子發(fā)芽的化感效應(yīng)指數(shù)Tab.2 The allelopathy of different concentration of the extracts fromAllium sativum bulbs on the germination rate,germination potential and germination index of JinQiuhong NO.2

根據(jù)表1、表2可以得出,大蒜鱗莖浸提液濃度不同,其化感作用效應(yīng)也有所不同,浸提液濃度較低時(shí),對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔種子也有一定的抑制作用,當(dāng)浸提液濃度為0.02 g/mL時(shí),金秋紅二號(hào)菜苔種子的發(fā)芽率為91.1%,而對(duì)照試驗(yàn)的發(fā)芽率為94.4%,相比之下可以發(fā)現(xiàn),最低濃度(0.02 g/mL)的發(fā)芽率也比對(duì)照試驗(yàn)中降低了3.3%.化感效應(yīng)指數(shù)為-0.03.而0.03、0.04、0.05 g/mL的化感效應(yīng)指數(shù)分別為:-0.11、-0.18、-0.25.化感作用強(qiáng)度與化感效應(yīng)指數(shù)的絕對(duì)值一致,所以可以得出,隨著浸提液濃度的升高,抑制作用也越強(qiáng).

Comparison between the situations of climate change in the Arctic stratosphere during December and

根據(jù)表1,表2中可以看出4個(gè)濃度的大蒜鱗莖浸提液作用下,金秋紅二號(hào)菜苔種子的發(fā)芽勢(shì)分別為:73.3%、78.9%、70.0%和61.1%.而對(duì)照試驗(yàn)中清水的發(fā)芽勢(shì)則為86.7%,所有濃度的大蒜鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔種子的發(fā)芽勢(shì)都表現(xiàn)出抑制作用,在0.02、0.03、0.04、0.05 g/mL濃度下,其發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照相比,它們的化感效應(yīng)指數(shù)分別為:-0.15、-0.09、-0.19、-0.29.所有濃度浸提液下的種子都表現(xiàn)出了抑制作用,0.03 g/mL濃度下的種子發(fā)芽勢(shì)化感效應(yīng)指數(shù)最低,而其他三個(gè)濃度都是隨著浸提液濃度升高而化感作用加強(qiáng),這個(gè)結(jié)果可能是由于0.03 g/mL的培養(yǎng)皿在培養(yǎng)時(shí)出現(xiàn)了誤差,或者外界條件對(duì)其產(chǎn)生了影響.

2.2 不同濃度大蒜鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔種子的發(fā)芽指數(shù)的影響

根據(jù)表1、表2可以看出,金秋紅二號(hào)菜苔在4個(gè)濃度的大蒜鱗莖浸提液作用下,化感效應(yīng)指數(shù)分別為-0.17、-0.20、-0.30、-0.35,都是表現(xiàn)為抑制作用,當(dāng)濃度為0.02 g/mL時(shí),抑制作用最弱,濃度越高,抑制作用越強(qiáng).

2.3 不同濃度大蒜鱗莖浸提液對(duì)蘿卜的苗長和根長的影響

2.3.1 不同濃度大蒜鱗莖浸提液對(duì)蘿卜苗長的影響

根據(jù)表3、表4可以看出,不同濃度的大蒜鱗莖浸提液對(duì)菜苔的苗長都有影響.可以得出,濃度為0.02、0.03、0.04、0.05、0.06 g/mL時(shí),化感效應(yīng)指數(shù)依次為-0.23、-0.19、-0.32、-0.45、-0.52,菜苔種子在每一個(gè)濃度下化感效應(yīng)指數(shù)皆為負(fù)數(shù),即每個(gè)濃度大蒜鱗莖浸提液對(duì)菜苔幼苗的苗長都表現(xiàn)為抑制作用,且除0.03 g/mL濃度外,隨著濃度的升高,化感作用的抑制作用也越強(qiáng).

表3 不同濃度鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào) 菜苔的根長、苗長、根重和苗重Tab.3 The effect of different concentration of the extracts fromAllium sativum bulbs on the length and weight of roots and seedlings of JinQiuhong NO.2

表4 不同濃度鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜 苔根苗的長度和重量的化感作用效應(yīng)指數(shù)Tab.4 The allelopathy of different concentration of the extracts from Allium sativum bulbs on the the length and weight of roots and seedlings of JinQiuhong NO.2

2.3.2 不同濃度大蒜鱗莖提取液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔根長的影響

根據(jù)表3、表4中可以看出,菜苔幼苗的根長對(duì)于不同濃度的大蒜鱗莖浸提液所表現(xiàn)出來的反應(yīng)都為抑制作用,最低的0.02 g/mL的濃度,對(duì)其也有一定的抑制作用,當(dāng)濃度為0.02 g/mL時(shí),幼苗的平均根長為0.8 cm,化感效應(yīng)指數(shù)為-0.67,化感效應(yīng)指數(shù)為負(fù)數(shù),表現(xiàn)為抑制作用,并且0.03、0.04、0.05、0.06 g/mL的根長分別為0.9、0.6、0.4、0.3 cm,其化感效應(yīng)指數(shù)分別為-0.63、-0.75、-0.83、-0.88,化感系數(shù)都為負(fù)數(shù),都表現(xiàn)為抑制作用,并且抑制作用隨著大蒜鱗莖浸提液濃度的升高而加強(qiáng).

2.4 不同濃度大蒜鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔的苗重和根重的影響

2.4.1 不同濃度大蒜鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔的苗重的影響

根據(jù)表3、表4可以得出,不同濃度的大蒜鱗莖浸提液產(chǎn)生的化感作用也不一致.當(dāng)濃度為0.02 g/mL和0.03 g/mL時(shí)化感作用分別為-0.03和-0.05,即此時(shí)大蒜鱗莖浸提液產(chǎn)生了輕微的抑制作用作用;而濃度為0.05 g/mL和0.06 g/mL時(shí),化感作用效應(yīng)指數(shù)為-0.15和-0.17,表現(xiàn)出較強(qiáng)抑制作用,且濃度越高,抑制作用越強(qiáng).

2.3.2 不同濃度大蒜鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔的根重的影響

根據(jù)表3、表4可以看出,大蒜鱗莖浸提液對(duì)菜苔根重都有影響,與對(duì)照相比,都顯示為抑制作用.當(dāng)濃度為0.06時(shí),抑制作用最強(qiáng),化感作用效應(yīng)指數(shù)為-0.99;當(dāng)濃度為0.03 g/mL時(shí),抑制作用最弱,化感作用效應(yīng)系數(shù)為-0.69.當(dāng)濃度大于0.03 g/mL時(shí),菜苔平均根重下降明顯,即抑制作用顯著加強(qiáng).

3 討 論

3.1 鱗莖浸提液在不同濃度時(shí)對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響

從試驗(yàn)中可以得出,不同濃度的大蒜鱗莖浸提液對(duì)種子的發(fā)芽有一定的化感作用,對(duì)于金秋紅二號(hào)菜苔種子來說,大蒜鱗莖浸提液對(duì)種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)都具有抑制作用,且化感作用的強(qiáng)弱與浸提液的濃度成正比,濃度越大,化感作用越強(qiáng).實(shí)驗(yàn)結(jié)果與宋亮等人的研究結(jié)果相一致[11].在生產(chǎn)上,常用發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽率來鑒別種子的活力,其發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率較高,說明種子活力較強(qiáng).因此,在實(shí)際生產(chǎn)中,應(yīng)避免大蒜鱗莖浸提液化感物質(zhì)對(duì)菜苔的發(fā)芽產(chǎn)生抑制性影響.

3.2 不同濃度鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔種子幼苗的苗長(重)和根長(重)的影響

從實(shí)驗(yàn)中,可以看出,不同濃度的大蒜鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔種子的幼苗長(重)、根長(重)都有一定的影響,由具體數(shù)據(jù)來看,大蒜鱗莖浸提液對(duì)金秋紅二號(hào)菜苔種子的根的影響大于對(duì)苗的影響.筆者認(rèn)為這是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)中,作為吸收水分和無機(jī)鹽的重要部位—根系浸沒在浸提液中的部分更多,而苗則是伸出液面,從而大蒜鱗莖浸提液對(duì)根的化感作用更強(qiáng).

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Biography：SHAO Gui-fang,female,born in 1991,post graduate,mainly research on vegetable genetics and breeding.

WANG Jiao,female,born in 1994,post graduate,mainly research on vegetable genetics and breeding.

Preliminary Study on Allelopathy of the Extracts fromAlliumSativumL.Bulbs onJinQiuhongNO.2BrassicaparachinensisL.H.Bailey

SHAO Gui-fang**, WANG Jiao**, ZHAO Kai, MO Yun-rong, DENG Ming-hua*

(College of Landscape and Horticulture,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China)

To understand the allelopathy of the extracts fromAlliumSativumL.bulbs on seed germination and seedling growth,this experiment used different concentrations of the extracts fromAlliumSativumL.bulbs on the Jin Qiuhong NO.2BrassicaparachinensisL.H.Baileyto observe its influence on seed germination,seedling root length,stem length and root weight of seedlings.The results showed as follows: with the increase of the extracts fromAlliumSativumL.bulbs,the influence of that on seed germination rate and germination index of Jin Qiuhong NO.2 was enhanced; the extracts fromAlliumSativumL.bulbs had inhibitory effect on both seedling roots and seedlings; the allelopathy on root was stronger than that on seedlings.4tabs,15refs.

AlliumSativumL.; extracts from bulbs; Allelopathy; Jin Qiuhong NO.2BrassicaparachinensisL.H.Bailey

2016-11-02

國家公益性行業(yè)科技體系資助(編號(hào):200903025);國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助(編號(hào):nyeytx-35-gwzj);云南省蔬菜生產(chǎn)科研協(xié)作組.

邵貴芳(1991-),女,河南鶴壁人,碩士研究生,研究方向:蔬菜遺傳育種. 王 姣(1994-),女,貴州長順人,碩士研究生,研究方向:蔬菜遺傳育種. **共同第一作者;*通訊作者: dengminghua2013@163.com

2095-7300(2016)04-023-05

S633.4

A