樟树果实3种水浸提液对黑麦草的化感作用

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  摘要:研究3个浓度梯度樟树果实水浸提液、樟树果实4℃发酵水浸提液、樟树果实28℃发酵水浸提液的对黑麦草的化感作用。结果表明,樟树果实3种水浸提液对黑麦草种子萌发和幼苗生长均有化感抑制作用,并且随着浓度的提高,化感抑制强度在不断增大。
  关键词:香樟果实;发酵温度;黑麦草;化感作用;种子萌发;幼苗生长
  樟树枝叶茂密、四季常青,为我国珍贵乡土树种,可绿化环境,净化空气。香樟体内含有丰富的第二大化感物质—萜类,且其组织提取物和凋落物已被证实可对植物生长乃至动物行为产生影响,凋落物分解是植物产生化感作用中的重要途径。樟树凋落叶、樟树叶、樟树根际泥土化感作用的研究多有报道,然对樟树果实化感作用的研究报道较少。因此,本文以樟树为供体,黑麦草为受体,研究樟树果实3种水浸提液对黑麦草种子萌发和幼苗生长的化感作用。以期对樟树的化感作用作进一步补充,另一方面也期望可以为园林种植的科学配置提供理论依据。
  一、材料与方法
  (一)实验材料
  供体材料樟树成熟果实取自常州紡织服装职业技术学院。受体材料黑麦草,种子购自沭阳县宏杨苗圃。
  (二)实验方法
  1.樟树果实预处理(发酵)
  将采摘的香樟树黑色成熟果实模拟自然环境压碎,分别称取100g加入40ml去离子水、4g砂糖、2g酵母各两份,置于2个密闭棕色瓶中,分别置于4℃、28℃条件下的培养箱中发酵25天。
  2.樟树果实3种水浸提液的制备
  分别在发酵瓶中各加入200ml去离子水,另取一个500ml蓝盖瓶加入200g压碎过的香樟树黑色成熟果实、400ml去离子水,将三个瓶子放入20℃±2℃、100r/min的摇床上浸提72h。72h后将三种浸提液先用8层纱布过滤两次,再经过一次双重过滤,得到3种无菌母液(樟树果实、樟树果实4℃发酵、樟树果实28℃发酵水浸提液)(浓度为0.5g/ml),实验前将3种无菌母液按不同比例分别配置成0.1、0.3g/ml实验组浸提液,放入冰箱中4℃保存。
  3.种子萌发实验
  将受体种子放入0.5% KMnO4溶液中浸泡15min,在浸泡时稍加搅拌,使灭菌更完全。随后用去离子水清洗三次,每次5min。将30套培养皿、1陶瓷盘沙子(预处理:风干12h,过14目筛)置于170℃烘箱中烘2h,待温度降至50℃时取出待用。
  将消毒过的多年生黑麦草种子在23℃培养箱中用去离子水浸泡2h使其度过休眠期。然后将种子放在无菌的滤纸上吸掉浸泡过程中的残留水分,挑选颗粒较饱满且大小均匀的30粒黑麦草种子均匀地放入培养皿(内含30g无菌沙)中,将培养皿放置在光照培养架上,使用光照培养架微电脑设定光照时间为14h(6:00—20:00)。每个处理组重复3次,培养第一天分别加入0.1、0.3、0.5g/ml的樟树果实、樟树果实4℃发酵、樟树果实28℃发酵水浸提液各10ml,对照组加入去离子水10ml。培养第二天开始在同一时间(每天19:00—19:30)补充等量的去离子水,以沙子微微湿润为标准,总共培养7d,培养温度为18.5℃±2℃、平均空气相对湿度50%。
  4.测定指标
  发芽率(GR):(发芽种子总数/实验提供的种子总数)×100%;
  种子发芽指数(GI):∑(第t天的种子发芽数/t);
  幼苗苗长、根长:取同一水平线,将幼苗种子固定在坐标纸上,读取苗长、根长;
  化感效应指数(RI):RI=C/T-1,T>C;
  式中,C是对照组的值,T是实验组的值。当RI>0,表示促进;RI<0,表示抑制。RI的绝对值大小与化感作用强弱相对应;
  综合化感效应指数(SE):种子萌发以及幼苗生长4个测试指标RI的均值。
  5.数据分析
  所有的试验数据输入到Microsoft Office Excel 2010 软件内进行计算、作图,再用SPSS 22.0统计分析软件,对实验所得数据进行非参数检验—U检验。
  二、结果与分析
  (一)樟树果实3种水浸提液对黑麦草种子萌发的影响
  樟树果实、樟树果实4℃发酵、樟树果实28℃发酵水浸提液对黑麦草种子发芽率(GR)的影响见表1。
  表1可见,在水浸提液的3个处理浓度下,受体种子GR分别较对照组下降了 8.0%、18.2%、34.0%,且在0.1g/ml浓度处理下,抑制作用不显著(P>0.05),而在0.3、0.5g/ml浓度处理下,化感抑制作用显著(P<0.05)。4℃发酵水浸提液的3个处理浓度下,受体种子GR分别较对照组下降了3.3%、13.4%、25.0%,且在0.1g/ml浓度处理下,化感抑制作用不显著(P>0.05),而在0.3、0.5g/ml浓度处理下,化感抑制作用显著(P<0.05)。28℃发酵水浸提液的3个处理浓度下,受体种子GR分别较对照组下降了4.7%、24.5%、40.7%,且在0.1g/ml浓度处理下,化感抑制作用不显著(P>0.05)。而在0.3、0.5g/ml浓度处理下,化感抑制作用显著(P<0.05)。
  总的来说,3种樟树果实浸提液对黑麦草种子GR均有化感抑制作用,且在0.3、0.5g/ml浓度时化感抑制作用显著(P<0.05)。比较3种樟树果实浸提液对黑麦草种子的RI发现,低浓度(0.1g/ml)处理下,水浸提液对受体种子的化感抑制效应强于两种发酵水浸提液。中高浓度(0.3、0.5g/ml)处理下,28℃发酵水浸提液对种子的化感抑制效应最强。4℃发酵水浸提液的化感抑制效应最弱。说明水浸提液发酵与否,以及发酵的温度高低均会影响化感作用。
  樟树果实、樟树果实4℃发酵、樟树果实28℃发酵水浸提液对黑麦草种子发芽指数(GI)的影响见表2。   表2显示,水浸提液的3个处理浓度下,RI均小于零,受体种子GI分别较对照组下降了20.2%、48.0%、66.6%,且在0.1g/ml浓度处理下,抑制作用不显著(P>0.05)。而在0.3、0.5g/ml浓度处理下,受体种子GI分别较对照组下降了11.0%、50.0%、60.2% 和17.8%、58.0%、71.5%,抑制作用显著(P<0.05)。4℃发酵以及28℃发酵水浸提液的3个浓度处理下均表现化感抑制作用(RI<0),且随着浸提液浓度的升高化感抑制作用越明显,均与对照组差异显著(P<0.05)。0.5g/ml浓度处理时,化感抑制效应最强。
  总的来说,中高浓度(0.3、0.5g/ml)3种果实水浸提液对黑麦草种子GI均有明显的抑制作用(P<0.05)。比较3种樟树果实浸提液对黑麦草种子的RI发现,0.1g/ml浓度处理下,水浸提液对受体种子的化感抑制效应强于另两种水浸提液。0.3g/ml浓度处理下,28℃发酵水浸提液对受体种子的化感抑制效应强于另两种发酵水浸提液,水浸提液对受体种子的化感抑制效应最弱。0.5g/ml浓度处理下,28℃发酵水浸提液对受体种子的化感抑制效应强于另两种发酵水浸提液,4℃发酵水浸提液对受体种子的化感抑制效应最弱。说明水浸提液发酵与否,以及发酵的温度高低均会影响化感作用。
  (二)樟树果实3种水浸提液对黑麦草幼苗生长的影响
  樟樹果实、樟树果实4℃发酵、樟树果实28℃发酵水浸提液对黑麦草幼苗苗长的影响见表3。
  表3可得,樟树果实3种水浸提液的3个浓度处理受体,受体幼苗苗长逐渐减小,RI均小于零且绝对值不断增大,说明化感抑制强度在不断增大,并且均在0.5g/ml时达到最大值。
  水浸提液的3个处理浓度下,幼苗苗长分别较对照组下降了15.0%、44.1%、60.1%,且在3个浓度处理下,抑制作用均显著(P<0.05)。4℃发酵水浸提液的3个处理浓度下,幼苗苗长分别较对照组下降了29.0%、59.1%、67.5%,且在3个浓度处理下,抑制作用均显著(P<0.05)。28℃发酵水浸提液的3个处理浓度下,幼苗苗长分别较对照组下降了33.3%、59.4%、76.2%,且在3个浓度处理下,抑制作用均显著(P<0.05)。
  总的来说,3种樟树果实浸提液对黑麦草种子幼苗苗长均有化感抑制作用,且在3个浓度处理下化感抑制作用均显著(P<0.05)。比较3种樟树果实浸提液对黑麦草种子的RI发现,3个浓度处理下均是28℃发酵水浸提液对种子的化感抑制效应最强,水浸提液的化感抑制效应最弱。说明水浸提液发酵与否,以及发酵的温度高低均会影响化感作用。
  樟树果实、樟树果实4℃发酵、樟树果实28℃发酵水浸提液对黑麦草幼苗根长的影响见表4。
  表4可得,樟树果实3种水浸提液的3个浓度处理受体,受体幼苗根长逐渐减小,RI均小于零且绝对值不断增大,说明化感抑制强度在不断增大,并且均在0.5g/ml时达到最大值。
  水浸提液的3个处理浓度下,幼苗根长分别较对照组下降了 13.7%、77.6%、89.2%,且在0.1g/ml浓度处理下,化感抑制作用不显著(P>0.05)。而在0.3、0.5g/ml浓度处理下,化感抑制作用显著(P<0.05)。4℃发酵水浸提液的3个处理浓度下,幼苗根长分别较对照组下降了18.2%、82.5%、90.5%,且在3个浓度处理下,化感抑制作用均显著(P<0.05)。28℃发酵水浸提液的3个处理浓度下,幼苗根长分别较对照组下降了45.0%、88.2%、97.0%,且在3个浓度处理下,化感抑制作用均显著(P<0.05)。
  总的来说,3种樟树果实浸提液对黑麦草幼苗根长均有化感抑制作用,且在0.3、0.5g/ml浓度时化感抑制作用显著(P<0.05)。比较3种樟树果实浸提液对黑麦草幼苗根长的RI发现,3个浓度处理下均是28℃发酵水浸提液对幼苗根长的化感抑制效应最强,水浸提液的化感抑制效应最弱。说明水浸提液发酵与否,以及发酵的温度高低均会影响化感作用。
  (三)樟树果实3种水浸提液对黑麦草综合化感效应
  樟树果实、樟树果实4℃发酵、樟树果实28℃发酵水浸提液对黑麦草的综合化感效应见表5。
  表5可得,3种樟树果实水浸提液3个浓度处理下,受体种子的SE均为负值,说明樟树果实、樟树果实4℃发酵、樟树果实28℃发酵水浸提液对黑麦草均表现出综合化感抑制效应。随着浓度的增大,各处理组的SE绝对值越大,且每个浓度处理的28℃发酵水浸提液的综合化感抑制效应最强,不经过发酵处理的水浸提液的综合化感抑制效应最弱。
  三、讨论
  实验模拟自然环境设置3种樟树果实浸提液(樟树果实、樟树果实4℃发酵、樟树果实28℃发酵水浸提液),并各自设置3个浓度处理,去离子水做对照,研究3种樟树果实水浸提液对黑麦草种子萌发和幼苗生长的化感作用。结果表明,樟树果实3种水浸提液对黑麦草种子萌发和幼苗生长均有化感抑制作用,并且随着实验设置浓度的提高,化感抑制强度在不断增大,且每组都在最大浓度(0.5g/ml)时表现出最大的抑制效应。中高浓度(0.3、0.5g/ml)处理下,无论是种子的发芽率、发芽指数还是幼苗的苗长、根长都与对照组出现了显著差异性(P<0.05)。这说明樟树果实里含有一定的化感物质能够抑制黑麦草的生长,这一结论与陈洪[8]等的研究结果相符(凋落物残渣的化感作用是植物主要的化感物质作用方式)。
  另外,实验结果表明,樟树果实水浸提液对黑麦草幼苗根长的抑制效应大于苗长,说明根对化感物质的敏感程度较强,容易受到化感抑制作用,继而影响幼苗的生长。这与S. U.Chon[6]和I. M.Chung[7]的观点一致,认为根先接触化感物质,根受到的化感作用明显强于茎、叶,是由于化感作用降低了受体植物根表面的吸收面积和地上部分光合面积[8]。
  实验结果还表现,不同条件下制取的樟树果实浸提液对黑麦草的化感作用不同。28℃发酵水浸提液对受体种子萌发和幼苗生长均表现出了较高的化感抑制效应,不发酵的水浸提液抑制效应最弱。说明果实凋落在土地积存的时间越长,气温越高对应产生的化感物质越多,建议及时清理樟树凋落的果实或改变樟树下草坪草的种植密度。
  本次实验设计严谨度还需进一步提高,若要模拟自然环境的果实发酵,就不能单独取两个温度,应结合文献寻找合适的土壤温度对果实进行发酵。在今后的实验研究中可设置多个温度变量,并模拟环境的温度,高低温相间或相反处理,以获得更加科学的结果。
  (作者单位:1.江苏省新海高级中学;2.江苏省师范大学连云港校区)
  作者简介:杨恩博,2000年生,男,学生。
  参考文献
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