南美蟛蜞菊化感作用研究

不同浓度南美蟛蜞菊浸提液对白菜种子及幼苗化感作用研究

1引言

化感作用（allelopathy）是指植物（含微生物）通过释放化学物质到环境中而产生的对其他植物(含微生物)直接或间接的有害或者有益的作用.Callaway等认为,本土动植物对某些外来植物释放的化感物质比较敏感.外来植物可以利用自身释放的化感物质与本土物种的相互竞争中占据优势,实现成功入侵.目前,已有多种入侵植物被证明具有化感作用,有关外来植物入侵的化感机制成为生态学研究的热点问题之一[1].

南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata)为菊科(Compositae)蟛蜞菊属(Wedelia)植物.南美蟛蜞菊原产中、南美洲,20世纪70年代作为地被植物引入我国,现广泛分布于我国华南地区及沿海部分地区.该种已被列为“世界上最有害的100种外来入侵物种”之一[2]..南美蟛蜞菊一般生长在道路、水沟、农田边沿和湿润草地等处,农民在清除田埂杂草时,常将其踩入水田中作为有机肥,或作为旱地作物的覆盖绿肥,结果发现这种肥料对作物有很强的化感作用,常导致作物严重缺苗、长势变差、产量降低[3].南美蟛蜞菊主要以无性繁殖为主,依靠匍匐茎不断占领新的空间,节节生根并在节上产生新的植株,所以能侵占草地和湿地,侵蚀和排挤本地植物,抑制其他植物的生长而发展成群落中的单优种群[2].到目前为止,有关南美蟛蜞菊的化感作用也有不少文献报道,如,南美蟛蜞菊水提液[4-7]对一些作物和杂草[8]具有较强的化感作用,降低种子萌发率,胚根、胚芽生长受到抑制,甚至胚根、胚芽、种胚腐烂,植株生长速率减慢、长相变差、黄叶、抗病虫力降低等现象.还有研究表明其对某些病原微生物也具有较强的杀菌效果[9-10].但是,目前的研究基本上仅局限于其总提取物对其他植物和微生物的化感作用影响[2],少见提取物的浓度对植物种子的萌发和幼苗生长的影响.因此,本研究通过设计系列的浓度梯度,探究不同浓度南美蟛蜞菊对白菜种子的萌发和幼苗生长的影响,探究南美蟛蜞菊的化感作用是否与浓度成正比.

2材料与方法

2.1试验材料

南美蟛蜞菊取自华南师范大学石牌校区校园.白菜种子为试验材料,购于广州市市场.

2.2试验仪器及试剂

2.2.1试验仪器天平,锥形瓶,恒温摇床,培养皿,滤纸,人工气候箱,胶头滴管,镊子,量筒,容量瓶,烧杯,玻棒,封口塞,烘箱,剪刀,大漏斗,纱布

2.2.2试剂蒸馏水,5%的次氯酸钠

2.3设计和处理方法

2.3.1采集材料,制作浸提液采集供体植物南美蟛蜞菊新鲜植株回实验室；在实验室

将叶片洗净,剪成<2cm的片段；配制50g植物+100ml蒸馏水（1:2）,20g植物+100ml蒸馏水（1:5）,10植物+100ml 蒸馏水（1:10）,恒温摇床下浸提24h,待用.

2.3.2培养吸取5ml上述浓度的提取液加入放有双层滤纸铺的直径为11cm培养皿中,每皿均匀放置20粒已消毒的白菜种子（之前用5%的次氯酸钠消毒10min）,以蒸馏水为对照,设3个重复（贴上标签,注明姓名、日期）.于人工气候箱中保湿遮光培养,湿度65%,温度设置为白天30℃12h,晚上25℃12h.

2.4测量及计算

2.4.1种子萌芽率和发芽指数

种子出现萌芽（胚根长度≥1mm）后开始记录每天种子的萌发个数,7d后统计萌发率（GR）和发芽指数（GI）：

GR=（发芽种子数/供试种子总数）×100%；

GI=Σ（Gt/Dt）（Gt：在t天内的发芽数；Dt：第t天）

2.4.2幼苗生长情况种子萌发7d后用尺子测量根长和苗高.

2.4.3化感效应指数的计算

化感效应指数（RI）：RI=T/C-1

C为对照组,T为处理组.当RI>0时,表示促进作用；当RI<0时,表示抑制作用:RI绝对值的大小表示化感作用

强度.化感综合效应（SE ）用上述几个测试项目的RI 的平均值进行评价.

3结果与分析

3.1不同浓度南美蟛蜞菊浸提液对白菜种子萌芽率和发芽指数的影响

表1不同浓度南美蟛蜞菊浸提液对受体种子发芽和幼苗生长的化感综合效应

Table 1The combined effect of different concentrations of allelopathic Wedelia extract on the receptor of seed germination and seedling growth

注：RI 为化感效应指数,SE 为化感综合效应指数.同列*表示达5%显著水平,**表示达1%显著水平.

3.1.1

不同浓度南美蟛蜞菊浸提液对白菜种子萌芽率的影响

由图1可知,从萌芽率数据观之,不同浓度南美蟛蜞菊浸提液对白菜种子萌芽率具有不同的效应.经10g/100ml 与50g/100ml 浓度的南美蟛蜞菊浸提液培养,两组白菜种子萌芽率与对照组相比无较大差异；但20g/100ml 的浸提液浓度对白菜种子萌芽率有较大影响,且表现为促进效应.使用LSD 法(最小显著差异法)对4组进行差异性显著分析,结果均为差异不明显(P>0.05),可见白菜种子的萌芽率对南美蟛蜞菊化感物质不敏感.

3.1.2不同浓度南美蟛蜞菊浸提液对白菜种子发芽指数的影响

处理

种子幼苗SE 萌芽率(GR)RI 发芽指数(GI)RI 根长/cm RI 苗高/cm RI 对照组

0.870116.01±2.290 2.56±1.2000.70±0.200010g/100ml

0.880.008114.35±0.11﹣0.014 3.96±1.43*0.549 1.86±0.55** 1.6740.55420g/100ml

0.940.076119.43±1.010.029 5.33±2.29** 1.085 2.35±0.63** 2.3700.89050g/100ml 0.85﹣0.03177.74±12.02﹣0.330 2.37±1.76﹣0.076

2.40±0.86** 2.4430.502

由图2可知,从发芽指数数据观之,不同浓度南美蟛蜞菊浸提液对白菜种子发芽指数具有不同的效应.经10g/100ml与20g/100ml浓度的南美蟛蜞菊浸提液培养,两组白菜种子萌芽率与对照组相比无明显差异,但50g/100ml的浸提液浓度对白菜种子发芽指数则有较大影响,且表现为抑制效应.使用LSD法(最小显著差异法)对4组进行差异性显著分析,结果均为差异不明显(P>0.05),可见白菜种子的发芽指数对南美蟛蜞菊化感物质不敏感.

3.2不同浓度南美蟛蜞菊浸提液对白菜幼苗形态指标的影响

3.2.1不同浓度南美蟛蜞菊浸提液对白菜幼苗根长的影响

由图3分析可知,10g/100ml和20g/100ml浓度浸提液对白菜幼苗的根长表现出较为明显的促进作用,而50g/100ml浓度浸提液对白菜幼苗根长则表现为抑制作用,与表1化感效应指数结果分析一致.使用LSD法(最小显著差数法)对上述4组进行显著性差异分析,10g/100ml浓度南美蟛蜞菊浸提液处理组对白菜幼苗根长有显著(P<0.05)促进作用(RI>0),20g/100ml浓度南美蟛蜞菊浸提液处理组对白菜幼苗根长有及显著(P<0.01)促进作用(RI>0),50g/100ml浓度南美蟛蜞菊浸提液处理组队白菜幼苗根长显著作用(P>0.05).

3.2.2不同浓度南美蟛蜞菊浸提液对白菜幼苗苗高的影响

由图4分析可知,10g/100ml、20g/100ml、50g/100ml处理组对白眉幼苗苗高均表现出较大的促进效应,这与表1中利用化感效应指数分析所得结果一致,且随着南美蟛蜞菊浸提液浓度的升高,浸提液对白菜幼苗的促进作用越来越大.使用LSD法(最小显著差异法)对4组进行差异性显著分析,10g/100ml、20g/100ml、50g/100ml处理组对白菜幼苗的促进作用(RI>0)均为极显著(P<0.01).

3.3不同浓度南美蟛蜞菊浸提液对白菜化感综合效应分析

化感效应指数也是衡量化感作用强度的重要指标.南美蟛蜞菊对白菜的种子萌发率、发芽指数和幼苗高度、根长的综合效应见表1.从表1得知,在测定的几个指标中,南美蟛蜞菊化感物质对白菜的萌芽率和发芽指数影响最小,对根长、苗高的影响较大.

从化感综合相应指数变化来看,SE在10g/100ml和50g/100ml的浸提液浓度处理组中相差无几,20g/100ml的处理组中的化感物质浓度引起的化感作用最大.

4讨论和结论

南美蟛蜞菊的浸提液使白菜幼苗的根长和苗高出现显著增加,这表明南美蟛蜞菊存在化感促进物质.

实验表明,南美蟛蜞菊对白菜萌芽率和发芽指数影响不显著,而对白菜幼苗的根长和苗高随浸提液浓度的变化出现较大差异的显著作用.这说明不同生长时期受体植物对化感物质的敏感程度不同,苗期比发芽期敏感,这点与尹亚丽等[11]的结论一致.

根据生长素对根生长的二重性作用机制推测,南美蟛蜞菊浸提液中也存在促进白菜幼苗生长的因子,且其作用具有二重性.10g/100ml及20g/100ml浓度的处理组在促进白菜幼苗根生长的范围之内,且随着浸提液浓度的升高,促进作用加大.50g/100ml的处理组浓度过高,抑制白菜幼苗根的生长,具体实验需要更加细分浓度梯度,以验证上述猜想是否正确.

根据生长素对茎生长的二重性作用原理推测,南美蟛蜞菊浸提液中也存在促进白菜幼苗生长的因子,且其作用具有二重性.茎对促进因子浓度的敏感性不如根,10g/100ml、20g/100ml、50g/100ml处理组的浸提液浓度均在促进茎生长的范围之内,且随着浸提液浓度的升高促进作用增大.实验可以增加浸提液的浓度以验证上述猜想是否正确.

对同一种植物而言,对根长的化感效应强于苗高,这可能是胚根最先接触到化感物质,抑制了细胞分裂和伸长,根长先受到抑制,从而影响了苗的生长的结果,这结果与任艳萍等[12]以白菜为受体研究黄顶菊化感效应结果具有相通性.

本文得出的结论为南美蟛蜞菊对白菜幼苗的生长在一定程度上具有促进作用,这与陈贤兴等[13]的结果不一致,这可能受体植物的选择有关,仍需要更多实验的进一步验证.

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