论文部分内容阅读
摘要[目的]探索向日葵不同部位水提液对马齿苋种子萌发及幼苗生长的化感作用。[方法]以发芽势、发芽率、芽长、根长和化感效应指数等作为测量指标，研究了向日葵不同部位的水提取液对马齿苋种子萌发及幼苗生长的化感作用。[结果]向日葵不同部位对马齿苋种子萌发及幼苗生长存在化感作用，且化感作用为抑制作用，其大小依次为茎、花、叶、根；不同部位水提液对马齿苋的抑制作用随着浓度的增大而增大。[结论]为农业综合防治及生产提供了理论依据。
关键词向日葵；水提液；马齿苋；化感作用
中图分类号S435.655文献标识码A文章编号0517-6611（2014）21-07070-03
Allelopathy Effect of Sunflower Water Extracts on Germination and Growth of Portulaca oleracea L. Seeds
HU Yun et al（College of Agriculture， Anshun University， AnShun， Guizhou 561000）
Abstract[Objective] The aim was to understand allelopathy effect of sunflower water extracts on germination and growth of P. oleracea seeds. [Method] The germination potential， germination rate， shoot length， root length and allelopathic effect index were as measurement indexes， allelopathy effect of sunflower water extracts on germination and growth of P. oleracea seeds was studied. [Result] Different parts of sunflower on germination and seedling growth of P. oleracea seeds had allelopathy， and the allelopathy was inhibition， and the inhibition of different parts was in order of stem > flower > leaf > root. The inhibitory effects of different parts of sunflower on germination and seedling growth of P. oleracea seeds increased with the increase of concentration. [Conclusion] The research result provides theoretical basis for integrated pest control in agriculture and production.
Key wordsSunflower； Water extracts； Portulaca oleracea L.； Allelopathy
化感作用指一个活的植物释放某些化学物质到其生存的环境中，从而影响周围植物的生长和发育，包括促进和抑制2个方面[1-3]。近年来，植物化感作用的研究已吸引世界各地生态学家的关注，并成为农业生态学和化学生态学研究最活跃的领域之一[4-10] 。但在我国，植物化感作用的研究是一个相对较新的领域。张宝琛等[11]研究了青海西藏高原马先蒿属植物斑唇对一些作物的抑制作用。目前我国农业化感作用的研究也日益深入广泛，大多数研究是针对田间杂草与作物的相互化感作用[12-16]。
马齿苋，又名马齿菜、马菜等，为1年生肉质草本植物，世界各地皆有广泛分布。马齿苋在土壤肥沃的地里为害较严重，为秋熟旱作的主要阔叶类杂草，耐强干旱，在铲除处理后，遇到适宜的条件仍能正常生长，很难防除。据研究报道，向日葵是一种很好的化感植物，其叶中主要含有黄酮类成分、倍半萜类及二萜类成分，大多都具有化感、抗微生物作用[17-18]。鉴于此，笔者研究了向日葵不同部位水提取液对马齿苋种子的化感作用，旨在为实际农业生产以及综合防治提供理论依据。
1材料与方法
1.1材料摘取向日葵植株的根、茎、叶和花各部分各200 g，洗净晾干后称取100 g，备用。马齿苋种子于2013年3月购自贵州省安顺市种子公司，选取3 000粒大小一致且完好的马齿苋种子，备用。
1.2方法
1.2.1马齿苋种子的前处理。精选饱满度一致、大小均一、无病虫害的马齿苋种子若干。用配制好的0.3%高锰酸钾溶液对种子进行消毒15 min，用去离子水清洗3次，将马齿苋种子置于40 ℃恒温水浴锅浸种6 min，然后放入干燥烧杯中待用。
1.2.2向日葵水提取液的配制。参考韦琦等[19-21]的方法。剪取向日葵植株的花、茎、叶和根，洗净，在室温下晾干，并将其剪成1～2 cm的小段，分别放置，作为供试样品。各称取100 g捣碎并过滤，加入去离子水定容至500 ml作为母液（浓度为0.200 g/ml），再将母液稀释成0.100、0.050、0.025 g/ml 3种不同浓度的向日葵花、茎、叶和根的水提取液，将上述4种不同浓度的向日葵花、茎、叶和根的水提取液放入4 ℃冰箱中保存。
1.2.3马齿苋种子萌发试验。采用培养皿滤纸法[22]，并按照国家标准《农作物种子检验规程》的方法进行。准备60个培养皿，洗净后放入烘干箱中，在30 ℃下烘干120 min，取出已烘干的培养皿对其进行编号，每个培养皿的底部放置2张圆形滤纸。将处理好的种子放入培养皿中，每个培养皿放入50粒种子，每个浓度设3个重复。向各培养皿中对应加入适量0.200、0.100、0.050、0.025 g/ml 4种不同浓度的向日葵花、茎、叶和根的提取液。对照组加等量蒸馏水。滤纸每2 d更换一次。将所有培养皿置于28 ℃光照培养箱中进行培养，每天光照8 h。第3天以胚根突破种皮2 mm为准统计发芽数，计算发芽势和发芽率。第6天测量各处理的芽长及主根长度，各重复取长势均匀的5株进行测量。 2结果与分析
2.1向日葵不同部位不同浓度水提液对马齿苋种子发芽势的影响由表1可知，经过向日葵不同部位不同浓度的水提液处理后，马齿苋种子的发芽势除在0.025 g/ml的浓度外，均受到不同程度的抑制。在0.025 g/ml水提液浓度下，无显著差异，而在0.200 g/ml水提液浓度下抑制作用很明显。向日葵根、茎、叶和花各部位对马齿苋种子发芽势的抑制性都随着浓度的增大而增强；各部位对马齿苋种子发芽势的抑制作用大小存在差异，发芽势大小依次为根、叶、花、茎。由此可见，向日葵不同部位能分泌一些化感物质使马齿苋种子的发芽势降低，其抑制效果大小依次为茎、花、叶、根。
3讨论
试验结果表明，向日葵不同部位水提液对马齿苋种子及幼苗生长的抑制作用大小顺序依次为茎、花、叶、根，且各部位水提液的抑制作用都随着浓度增大而增大，其原因可能是由于向日葵不同部位分泌的化感物质不同所致。
向日葵不同部位分泌的化感物质对马齿苋种子萌发及幼苗生长产生抑制作用可能通过以下几种途径：①对细胞膜透性的影响。向日葵分泌的某种化学物质可能会破坏马齿苋植物的细胞壁，使其细胞膜通透性增强，从而导致细胞内含物大量外溢，造成植物根系生长缓慢或死亡。②植物细胞分裂和伸长。向日葵不同部位分泌物可能会抑制马齿苋植物细胞的有丝分裂，改变RNA和DNA的合成量及合成时间来改变细胞分裂周期。③呼吸作用速率。向日葵不同部位分泌物可能会影响马齿苋植物细胞呼吸作用，如氧吸收、电子传递、NADH的氧化作用以及CO 的产生等。④光合作用速率。向日葵不同部位分泌物可能会改变叶绿素含量或叶绿素合成的酶系统，进而影响光合作用。⑤酶系统的活性。向日葵不同部位分泌物可能会对马齿苋种子及幼苗内酶的合成和酶活性产生影响。
向日葵不同部位分泌的化感物质对马齿苋种子萌发及幼苗生长的产生抑制作用大小顺序依次为茎、花、叶、根，可能原因是：①向日葵叶面积较大，含有较多的叶绿素。由此推测可能是由于存在较多的叶绿素，使得对马齿苋种子萌发及幼苗生长的光合作用没有太大影响，所以向日葵叶对马齿苋种子萌发及幼苗生长的抑制作用也相对减弱。②向日葵花中含有花青素之类的色素和一些挥发性物质，由此推测向日葵花对马齿苋种子萌发及幼苗生长的抑制作用可能是由于这些色素和挥发性物质的影响，从而导致抑制作用较强。③向日葵茎与其他3个部位相比，其所含物质（叶绿素、色素、挥发性物质等）都相对较少，由此推测可能是这些物质含量少，所以向日葵茎对马齿苋种子萌发及幼苗生长的抑制作用最强。
安徽农业科学2014年参考文献
[1] 冯文煦.杂草的异株克生现象[J].杂草学报，1990，4（4）：46-48.
[2] 申建波，张福锁.化感作用与可持续农业[J].生态农业研究，1999，7（4）：34-37.
[3] 王大力.水稻的化感作用研究综述[J].生态学报，1998，18（3）：326-334.
[4] 撒德山，王金龙，刘和平，等.化感作用与农业[J].现代农业科技，2006（3）：105.
[5] 李霞.萜类化合物对植物的化感作用[J].通化师范学院学报，2006，27（2）：80.
[6] 林武星，洪伟，叶功富.木麻黄水浸液对其幼苗生长的影响[J].江西农业大学学报，2005，27（1）：46-51.
[7] 李浩然，泽桑梓，刘宏屏，等.植物的化感作用及其在林业经营中的运用[J].西部林业科学，2006，35（1）：121-123.
[8] 王艳平，汤陵华，方先文，等.水稻化感作用的数量遗传分析[J].金陵科技学院学报，2006，22（1）：57-58.
[9] 崔磊，赵秀海，张春雨，等.化感作用研究动态及展望[J].浙江林业科技，2006，26（1）：65-67.
[10] 周青.化感作用对生态系统的影响[J].自然杂志，2000，22（6）：320-322.
[11] ZHANG B C，BAI X F，GU L H.Study on allelopathy and natural degradation phrnomerna of artificial grassland in alpine meadow[J].Journal of Chemical Ecology，1995，21（9）：1271-1285.
[12] 李寿田，周建民，王火焰，等.化感作用在杂草控制中的应用[J].中国生态农业学报，2003，11（1）：104-106.
[13] 高玲.利用植物它感作用除治杂草[J].天津农业科学，1995，1（2）：46-47.
[14] 马永清，刘德立.杂草间化感作用及其在杂草生防中的应用[J].生态学杂志，1991，10（5）：46-49.
[15] 刘迎，王金信，李浙江，等.植物化感作用在农田杂草防除中的应用[J].杂草科学，2005（4）：6-8.
[16] 刘迎湖，乐美旺，谢利，等.入侵杂草化感作用及其生态特性的模拟研究[J].江西农业大学学报，2005，27（6）：801-802.
[17] 张立华，赵益平，张颖力，等.内蒙古向日葵生产现状及发展对策[J].内蒙古农业科技，2007（5）：82-84.
[18] 宋晓平，张鞍灵，高锦明，等.优感植物向日葵根提取液的抑菌活性研究[J].西北植物学报，2004，24（10）：1949-1952.
[19] WEI Q，ZENG R S，KONG C H.The isolation and identification of allelochemicals fromaerial parts of Tropic Ageratum[J].Acta Ecologica Sinica of Plant（in Chinese），1997，21（4）：360-366.
[20] ZENG R S，LI X L，LUO S M.Allelopathic potential of wedelia chinensis and itsallelochemicals[J].Acta Ecologica Sinica（in Chinese），1996，16（1）：20-27.
[21] ZHONG Z H，LUO S M，MON Z P.Allelopathic effect of tomato[J].Chinese Journal of Applied Ecology（in Chinese），1997，8（4）：445-449.
[22] ZENG R S.Review on bioassay methods for allelopathy research Chin[J].Chinese Journal of Ecology，1999，10（1）：123-126.
[23] WILLIAMSON G，RICHARDSON D.Bioassay for allelopathy：Measuring treatment response with independent controls[J].Journal of Chemical Ecology，1988，14：181-188.
关键词向日葵；水提液；马齿苋；化感作用
中图分类号S435.655文献标识码A文章编号0517-6611（2014）21-07070-03
Allelopathy Effect of Sunflower Water Extracts on Germination and Growth of Portulaca oleracea L. Seeds
HU Yun et al（College of Agriculture， Anshun University， AnShun， Guizhou 561000）
Abstract[Objective] The aim was to understand allelopathy effect of sunflower water extracts on germination and growth of P. oleracea seeds. [Method] The germination potential， germination rate， shoot length， root length and allelopathic effect index were as measurement indexes， allelopathy effect of sunflower water extracts on germination and growth of P. oleracea seeds was studied. [Result] Different parts of sunflower on germination and seedling growth of P. oleracea seeds had allelopathy， and the allelopathy was inhibition， and the inhibition of different parts was in order of stem > flower > leaf > root. The inhibitory effects of different parts of sunflower on germination and seedling growth of P. oleracea seeds increased with the increase of concentration. [Conclusion] The research result provides theoretical basis for integrated pest control in agriculture and production.
Key wordsSunflower； Water extracts； Portulaca oleracea L.； Allelopathy
化感作用指一个活的植物释放某些化学物质到其生存的环境中，从而影响周围植物的生长和发育，包括促进和抑制2个方面[1-3]。近年来，植物化感作用的研究已吸引世界各地生态学家的关注，并成为农业生态学和化学生态学研究最活跃的领域之一[4-10] 。但在我国，植物化感作用的研究是一个相对较新的领域。张宝琛等[11]研究了青海西藏高原马先蒿属植物斑唇对一些作物的抑制作用。目前我国农业化感作用的研究也日益深入广泛，大多数研究是针对田间杂草与作物的相互化感作用[12-16]。
马齿苋，又名马齿菜、马菜等，为1年生肉质草本植物，世界各地皆有广泛分布。马齿苋在土壤肥沃的地里为害较严重，为秋熟旱作的主要阔叶类杂草，耐强干旱，在铲除处理后，遇到适宜的条件仍能正常生长，很难防除。据研究报道，向日葵是一种很好的化感植物，其叶中主要含有黄酮类成分、倍半萜类及二萜类成分，大多都具有化感、抗微生物作用[17-18]。鉴于此，笔者研究了向日葵不同部位水提取液对马齿苋种子的化感作用，旨在为实际农业生产以及综合防治提供理论依据。
1材料与方法
1.1材料摘取向日葵植株的根、茎、叶和花各部分各200 g，洗净晾干后称取100 g，备用。马齿苋种子于2013年3月购自贵州省安顺市种子公司，选取3 000粒大小一致且完好的马齿苋种子，备用。
1.2方法
1.2.1马齿苋种子的前处理。精选饱满度一致、大小均一、无病虫害的马齿苋种子若干。用配制好的0.3%高锰酸钾溶液对种子进行消毒15 min，用去离子水清洗3次，将马齿苋种子置于40 ℃恒温水浴锅浸种6 min，然后放入干燥烧杯中待用。
1.2.2向日葵水提取液的配制。参考韦琦等[19-21]的方法。剪取向日葵植株的花、茎、叶和根，洗净，在室温下晾干，并将其剪成1～2 cm的小段，分别放置，作为供试样品。各称取100 g捣碎并过滤，加入去离子水定容至500 ml作为母液（浓度为0.200 g/ml），再将母液稀释成0.100、0.050、0.025 g/ml 3种不同浓度的向日葵花、茎、叶和根的水提取液，将上述4种不同浓度的向日葵花、茎、叶和根的水提取液放入4 ℃冰箱中保存。
1.2.3马齿苋种子萌发试验。采用培养皿滤纸法[22]，并按照国家标准《农作物种子检验规程》的方法进行。准备60个培养皿，洗净后放入烘干箱中，在30 ℃下烘干120 min，取出已烘干的培养皿对其进行编号，每个培养皿的底部放置2张圆形滤纸。将处理好的种子放入培养皿中，每个培养皿放入50粒种子，每个浓度设3个重复。向各培养皿中对应加入适量0.200、0.100、0.050、0.025 g/ml 4种不同浓度的向日葵花、茎、叶和根的提取液。对照组加等量蒸馏水。滤纸每2 d更换一次。将所有培养皿置于28 ℃光照培养箱中进行培养，每天光照8 h。第3天以胚根突破种皮2 mm为准统计发芽数，计算发芽势和发芽率。第6天测量各处理的芽长及主根长度，各重复取长势均匀的5株进行测量。 2结果与分析
2.1向日葵不同部位不同浓度水提液对马齿苋种子发芽势的影响由表1可知，经过向日葵不同部位不同浓度的水提液处理后，马齿苋种子的发芽势除在0.025 g/ml的浓度外，均受到不同程度的抑制。在0.025 g/ml水提液浓度下，无显著差异，而在0.200 g/ml水提液浓度下抑制作用很明显。向日葵根、茎、叶和花各部位对马齿苋种子发芽势的抑制性都随着浓度的增大而增强；各部位对马齿苋种子发芽势的抑制作用大小存在差异，发芽势大小依次为根、叶、花、茎。由此可见，向日葵不同部位能分泌一些化感物质使马齿苋种子的发芽势降低，其抑制效果大小依次为茎、花、叶、根。
3讨论
试验结果表明，向日葵不同部位水提液对马齿苋种子及幼苗生长的抑制作用大小顺序依次为茎、花、叶、根，且各部位水提液的抑制作用都随着浓度增大而增大，其原因可能是由于向日葵不同部位分泌的化感物质不同所致。
向日葵不同部位分泌的化感物质对马齿苋种子萌发及幼苗生长产生抑制作用可能通过以下几种途径：①对细胞膜透性的影响。向日葵分泌的某种化学物质可能会破坏马齿苋植物的细胞壁，使其细胞膜通透性增强，从而导致细胞内含物大量外溢，造成植物根系生长缓慢或死亡。②植物细胞分裂和伸长。向日葵不同部位分泌物可能会抑制马齿苋植物细胞的有丝分裂，改变RNA和DNA的合成量及合成时间来改变细胞分裂周期。③呼吸作用速率。向日葵不同部位分泌物可能会影响马齿苋植物细胞呼吸作用，如氧吸收、电子传递、NADH的氧化作用以及CO 的产生等。④光合作用速率。向日葵不同部位分泌物可能会改变叶绿素含量或叶绿素合成的酶系统，进而影响光合作用。⑤酶系统的活性。向日葵不同部位分泌物可能会对马齿苋种子及幼苗内酶的合成和酶活性产生影响。
向日葵不同部位分泌的化感物质对马齿苋种子萌发及幼苗生长的产生抑制作用大小顺序依次为茎、花、叶、根，可能原因是：①向日葵叶面积较大，含有较多的叶绿素。由此推测可能是由于存在较多的叶绿素，使得对马齿苋种子萌发及幼苗生长的光合作用没有太大影响，所以向日葵叶对马齿苋种子萌发及幼苗生长的抑制作用也相对减弱。②向日葵花中含有花青素之类的色素和一些挥发性物质，由此推测向日葵花对马齿苋种子萌发及幼苗生长的抑制作用可能是由于这些色素和挥发性物质的影响，从而导致抑制作用较强。③向日葵茎与其他3个部位相比，其所含物质（叶绿素、色素、挥发性物质等）都相对较少，由此推测可能是这些物质含量少，所以向日葵茎对马齿苋种子萌发及幼苗生长的抑制作用最强。
安徽农业科学2014年参考文献
[1] 冯文煦.杂草的异株克生现象[J].杂草学报，1990，4（4）：46-48.
[2] 申建波，张福锁.化感作用与可持续农业[J].生态农业研究，1999，7（4）：34-37.
[3] 王大力.水稻的化感作用研究综述[J].生态学报，1998，18（3）：326-334.
[4] 撒德山，王金龙，刘和平，等.化感作用与农业[J].现代农业科技，2006（3）：105.
[5] 李霞.萜类化合物对植物的化感作用[J].通化师范学院学报，2006，27（2）：80.
[6] 林武星，洪伟，叶功富.木麻黄水浸液对其幼苗生长的影响[J].江西农业大学学报，2005，27（1）：46-51.
[7] 李浩然，泽桑梓，刘宏屏，等.植物的化感作用及其在林业经营中的运用[J].西部林业科学，2006，35（1）：121-123.
[8] 王艳平，汤陵华，方先文，等.水稻化感作用的数量遗传分析[J].金陵科技学院学报，2006，22（1）：57-58.
[9] 崔磊，赵秀海，张春雨，等.化感作用研究动态及展望[J].浙江林业科技，2006，26（1）：65-67.
[10] 周青.化感作用对生态系统的影响[J].自然杂志，2000，22（6）：320-322.
[11] ZHANG B C，BAI X F，GU L H.Study on allelopathy and natural degradation phrnomerna of artificial grassland in alpine meadow[J].Journal of Chemical Ecology，1995，21（9）：1271-1285.
[12] 李寿田，周建民，王火焰，等.化感作用在杂草控制中的应用[J].中国生态农业学报，2003，11（1）：104-106.
[13] 高玲.利用植物它感作用除治杂草[J].天津农业科学，1995，1（2）：46-47.
[14] 马永清，刘德立.杂草间化感作用及其在杂草生防中的应用[J].生态学杂志，1991，10（5）：46-49.
[15] 刘迎，王金信，李浙江，等.植物化感作用在农田杂草防除中的应用[J].杂草科学，2005（4）：6-8.
[16] 刘迎湖，乐美旺，谢利，等.入侵杂草化感作用及其生态特性的模拟研究[J].江西农业大学学报，2005，27（6）：801-802.
[17] 张立华，赵益平，张颖力，等.内蒙古向日葵生产现状及发展对策[J].内蒙古农业科技，2007（5）：82-84.
[18] 宋晓平，张鞍灵，高锦明，等.优感植物向日葵根提取液的抑菌活性研究[J].西北植物学报，2004，24（10）：1949-1952.
[19] WEI Q，ZENG R S，KONG C H.The isolation and identification of allelochemicals fromaerial parts of Tropic Ageratum[J].Acta Ecologica Sinica of Plant（in Chinese），1997，21（4）：360-366.
[20] ZENG R S，LI X L，LUO S M.Allelopathic potential of wedelia chinensis and itsallelochemicals[J].Acta Ecologica Sinica（in Chinese），1996，16（1）：20-27.
[21] ZHONG Z H，LUO S M，MON Z P.Allelopathic effect of tomato[J].Chinese Journal of Applied Ecology（in Chinese），1997，8（4）：445-449.
[22] ZENG R S.Review on bioassay methods for allelopathy research Chin[J].Chinese Journal of Ecology，1999，10（1）：123-126.
[23] WILLIAMSON G，RICHARDSON D.Bioassay for allelopathy：Measuring treatment response with independent controls[J].Journal of Chemical Ecology，1988，14：181-188.