不同年生紫莖澤蘭不同部位水浸液對甜蕎種子萌發(fā)的影響

龔勛+王珩義

摘要： 以甜蕎種子作為受體，采用培養(yǎng)皿濾紙法初步研究不同年生（一年生和多年生）紫莖澤蘭不同部位（葉、莖、根）的水浸液在不同濃度（10、20、30、40、50 g/L）下對甜蕎種子萌發(fā)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，一年生和多年生紫莖澤蘭葉水浸液在較高濃度（40、50 g/L）時，對甜蕎種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均有顯著影響；而一年生紫莖澤蘭根水浸液只在濃度為40 g/L時，對甜蕎種子發(fā)芽率有顯著影響；一年生和多年生紫莖澤蘭莖水浸液對甜蕎種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均無顯著影響。從發(fā)芽率化感效應(yīng)敏感指數(shù)來看，一年生紫莖澤蘭葉和根水浸液的化感效應(yīng)對甜蕎種子萌發(fā)的影響表現(xiàn)出明顯的低促高抑；而多年生紫莖澤蘭葉水浸液則只表現(xiàn)出明顯的抑制作用。

關(guān)鍵詞： 紫莖澤蘭；水浸液；甜蕎；種子萌發(fā)；雜草；化感作用

中圖分類號： S517.04 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）03-0161-04

紫莖澤蘭（Eupatorium adenophorum）屬菊科澤蘭屬，為多年生草本或亞灌木。目前，紫莖澤蘭已經(jīng)位居生物入侵種名單之首，由于其具有生活力強(qiáng)、適應(yīng)性廣、化感作用強(qiáng)烈等特點(diǎn)而易成為群落中的優(yōu)勢種，甚至發(fā)展為單一優(yōu)勢群落[1]。紫莖澤蘭的蔓延破壞了畜牧業(yè)、農(nóng)林業(yè)的生產(chǎn)，破壞群落結(jié)構(gòu)和生物的多樣性，也危害著人類的健康[2-3]。研究表明化感作用是紫莖澤蘭成功入侵并擴(kuò)張的重要原因[4-7]。目前成株化感作用的研究受到競爭和化感作用分離方法的限制，因而主要利用生物測試方法進(jìn)行化感作用的研究[8]，觀測植物水浸液對植物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[9]。近年來，隨著紫莖澤蘭的逐步侵入，很多地區(qū)的經(jīng)濟(jì)作物受到了威脅。本研究以貴州省重要的經(jīng)濟(jì)作物蕎麥作為紫莖澤蘭化感作用的受體植物。蕎麥屬蓼科（Polygonaceae）蕎麥屬（Fagopyrum），而甜蕎麥（Fagopyrum esculentum Moench）作為主要栽培品種[10]，是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物和食物來源，其種子具有適合人類需求的營養(yǎng)物質(zhì)，也具有很高的藥用價值[11]。目前以不同的植物作為受體對紫莖澤蘭化感作用的研究較多[12-16]，但關(guān)于紫莖澤蘭的化感作用對蕎麥種子萌發(fā)的影響至今尚未見任何報道。因此，本研究以蕎麥中的甜蕎種子為受體，探討不同年生紫莖澤蘭不同部位的水浸液對甜蕎種子萌發(fā)的影響，以期比較出不同年生紫莖澤蘭的不同部位化感作用對蕎麥種子萌發(fā)的敏感性差異，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物的栽培提供參考，為保護(hù)生物資源多樣性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

紫莖澤蘭采集于貴州省畢節(jié)市大方縣，分為一年生和多年生2種。甜蕎種子購買于貴州省畢節(jié)市赫章縣。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 紫莖澤蘭根、莖、葉水浸液制備 將一年生和多年生紫莖澤蘭的根、莖、葉用蒸餾水沖洗干凈，放置于60 ℃的烘箱中烘干2 d。將一年生和多年生紫莖澤蘭的根、莖、葉分別搗碎，再分別稱取50 g干樣，加入蒸餾水，25 ℃下浸泡 24 h。浸泡之后經(jīng)過4層紗布過濾，再用濾紙過濾，制備成相應(yīng)的母液，置于4 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩Ｔ囼?yàn)時分別將它們稀釋成10、20、30、40、50 g/L等濃度的水浸液，置于4 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 種子萌發(fā)試驗(yàn) 采用培養(yǎng)皿濾紙培養(yǎng)法進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)[17]。用適量的0.5% NaClO溶液對甜蕎表面消毒 10 min，然后用蒸餾水洗3次，分別選取30粒沉底、飽滿、大小均一的甜蕎種子放入每個鋪有1層濾紙的培養(yǎng)皿中，加覆蓋種子1/3體積的紫莖澤蘭不同部位水浸液，濃度為10、20、30、40、50 g/L，以蒸餾水為對照，每個處理重復(fù)3次。將各培養(yǎng)皿置于25 ℃、光照時間為12 h/d的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每天記錄發(fā)芽種子數(shù)量，以胚芽沖破種皮為發(fā)芽，培養(yǎng)期間及時添加相應(yīng)的水提取液，以免干燥影響發(fā)芽，直到種子不再萌發(fā)為止。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

測量指標(biāo)有發(fā)芽率、發(fā)芽率化感效應(yīng)敏感指數(shù)（RI）和發(fā)芽指數(shù)（GI）[17]。

發(fā)芽率=（發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%。發(fā)芽率化感效應(yīng)敏感指數(shù)（RI），RI=1-C/T（T≥C），或者RI=T/C-1（T

采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 一年生紫莖澤蘭不同部位水浸液對甜蕎種子發(fā)芽率的影響

一年生紫莖澤蘭的根和莖水浸液在各濃度組均未對甜蕎種子發(fā)芽率產(chǎn)生顯著影響；而一年生葉水浸液在最大濃度為50 g/L時，與低濃度組（10、20 g/L）相比，顯著（P=0.025；P=0.032）降低了甜蕎種子的發(fā)芽率。總的來看，除一年生莖外，一年生根和葉均呈現(xiàn)出發(fā)芽率隨濃度升高而降低的趨勢，且高濃度的一年生葉水浸液對甜蕎種子發(fā)芽率有顯著的抑制作用（圖1）。

對相同濃度一年生紫莖澤蘭不同部位的甜蕎種子發(fā)芽率進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)濃度為40 g/L時，一年生葉和根分別與一年生莖相比，顯著（P=0.027）和極顯著（P=0.007）降低了甜蕎種子發(fā)芽率；而對照組和其他各濃度組（10、20、30、50 g/L）不同部位之間的水浸液對甜蕎種子發(fā)芽率均沒有顯著影響，說明高濃度的一年生根和葉水浸液對甜蕎種子發(fā)芽率的抑制作用強(qiáng)于一年生莖。

2.2 一年生紫莖澤蘭不同部位水浸液對甜蕎種子發(fā)芽指數(shù)的影響

不同濃度處理的一年生紫莖澤蘭的根和莖水浸液對甜蕎種子發(fā)芽指數(shù)均無顯著影響；而一年生葉水浸液在最高濃度為50 g/L時，與10 g/L低濃度組相比，發(fā)芽指數(shù)顯著降低（P=0.013），其余各濃度組的葉水浸液對發(fā)芽指數(shù)均無顯著影響。總的而言，除一年生莖外，一年生紫莖澤蘭葉和根水浸液在高濃度下均對甜蕎種子發(fā)芽指數(shù)的影響表現(xiàn)出一定的抑制作用（圖2）。

對相同濃度下一年生紫莖澤蘭不同部位的甜蕎種子發(fā)芽指數(shù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)濃度為10 g/L時，一年生根和一年生莖相比，顯著（P=0.026）降低了甜蕎種子發(fā)芽指數(shù)；濃度為40 g/L 時，一年生葉和根分別與一年生莖相比，也顯著（P=0015）和極顯著（P=0.005）降低了甜蕎種子發(fā)芽指數(shù)；其他各濃度組（20、30、50 g/L）根、莖、葉水浸液間均無顯著影響。整體來看，一年生紫莖澤蘭不同部位對發(fā)芽指數(shù)的影響強(qiáng)弱呈現(xiàn)出根>葉>莖的趨勢。

2.3 一年生紫莖澤蘭不同部位水浸液對甜蕎種子發(fā)芽率化感效應(yīng)敏感指數(shù)的影響

一年生紫莖澤蘭不同部位的水浸液在不同濃度處理下，對甜蕎種子RI均存在不同程度的影響。從RI絕對值大小來看，一年生紫莖澤蘭莖水浸液在各濃度處理下化感效應(yīng)變化并不明顯；而一年生葉和根水浸液在較高濃度時，其化感效應(yīng)明顯強(qiáng)于較低濃度組。對相同濃度下一年生紫莖澤蘭不同部位的甜蕎種子RI進(jìn)行比較，濃度為10、20 g/L時，不同部位水浸液的RI均為正值，說明在較低濃度下的一年生紫莖澤蘭不同部位水浸液的化感效應(yīng)均對甜蕎種子的發(fā)芽率有一定的促進(jìn)作用。總的來說，除一年生莖外，一年生紫莖澤蘭葉和根水浸液的化感效應(yīng)對甜蕎種子萌發(fā)的影響表現(xiàn)出較為明顯的低促高抑現(xiàn)象（圖3）。

2.4 多年生紫莖澤蘭不同部位水浸液對甜蕎種子發(fā)芽率的影響

各濃度處理組之間多年生紫莖澤蘭根和莖水浸液對甜蕎種子發(fā)芽率均沒有顯著影響；而多年生葉水浸液濃度為 50 g/L 時，與對照組相比，顯著（P=0.025）降低了甜蕎種子的發(fā)芽率，說明多年生紫莖澤蘭葉水浸液在高濃度下對甜蕎種子的發(fā)芽率有明顯的抑制作用（圖4）。

對同濃度下多年生紫莖澤蘭不同部位間的甜蕎種子發(fā)芽率進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)對照組和其他各濃度組（10、20、30、40 g/L）不同部位之間的水浸液均對甜蕎種子發(fā)芽率沒有顯著影響；而當(dāng)處理濃度達(dá)到50 g/L時，多年生葉與莖水浸液相比，顯著（P= 0.041）降低了甜蕎種子的發(fā)芽率，說明高濃度的多年生葉水浸液對甜蕎種子發(fā)芽率的影響要強(qiáng)于多年生根和莖。

2.5 多年生紫莖澤蘭不同部位水浸液對甜蕎種子發(fā)芽指數(shù)的影響

多年生紫莖澤蘭根和莖水浸液各濃度處理組均對甜蕎種子發(fā)芽指數(shù)無顯著影響，而多年生葉水浸液在不同濃度處理下甜蕎種子的發(fā)芽指數(shù)出現(xiàn)了明顯的差異。高濃度（50 g/L）時，與對照組和低濃度組（10 g/L）相比，均極顯著（P=0.006；P=0.002）降低了甜蕎種子的發(fā)芽指數(shù)；與濃度組（20、30 g/L）相比，高濃度組（50 g/L）的多年生葉水浸液也顯著（P=0.038；P=0.016）降低了甜蕎種子的發(fā)芽指數(shù)；較高濃度（40 g/L）時，與低濃度組（10 g/L）相比，顯著（P=0043）降低了甜蕎種子的發(fā)芽指數(shù)，說明高濃度的多年生葉水浸液對甜蕎種子發(fā)芽指數(shù)的影響十分明顯（圖5）。

對同一濃度多年生紫莖澤蘭不同部位的甜蕎種子發(fā)芽指數(shù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)對照組和各濃度組（10、20、30、 40 g/L）不同[CM（25]部位（根、莖、葉）的水浸液均對甜蕎種子發(fā)芽率沒有顯著影響；處理濃度為50 g/L時，多年生葉水浸液分別與多年生莖和根相比，多年生葉均顯著（P= 0.034；0.043）降低了甜蕎種子的發(fā)率指數(shù)。總的來看，多年生紫莖澤蘭葉水浸液對甜蕎種子發(fā)芽指數(shù)的影響要明顯強(qiáng)于多年生莖和根。

2.6 多年生紫莖澤蘭不同部位水浸液對甜蕎種子發(fā)芽率化感效應(yīng)敏感指數(shù)的影響

多年生紫莖澤蘭不同部位的水浸液在不同濃度處理下，對甜蕎種子RI均存在不同程度的影響。從RI絕對值大小來看，一年生紫莖澤蘭不同部位水浸液化感效應(yīng)的強(qiáng)弱均呈現(xiàn)出葉﹥根﹥莖的趨勢；除了多年生莖水浸液的化感效應(yīng)最弱以外，多年生紫莖澤蘭根水浸液濃度為10、20、40 g/L時，其RI均為正值，化感效應(yīng)對甜蕎種子萌發(fā)的影響表現(xiàn)出一定的低促高抑；而多年生葉水浸液的RI在各濃度處理下均為負(fù)值，表明化感效應(yīng)對甜蕎種子萌發(fā)的影響表現(xiàn)出明顯的抑制（圖6）。

3 結(jié)論與討論

研究發(fā)現(xiàn)紫莖澤蘭浸提液對種子的影響主要有抑制萌發(fā)和延遲萌發(fā)2種作用。本研究分別測定了3項(xiàng)指標(biāo)，即發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)（GI）和發(fā)芽率化感效應(yīng)敏感指數(shù)（RI）。發(fā)芽率是測定種子萌發(fā)程度的一項(xiàng)重要指標(biāo)；GI從一定程度上反映了種子發(fā)芽的快慢[18]；發(fā)芽率化感效應(yīng)敏感指數(shù)（RI）能夠反映化感效應(yīng)的強(qiáng)弱。由綜合發(fā)芽率和GI這2項(xiàng)指標(biāo)得出，在一年生和多年生紫莖澤蘭根、莖、葉中，葉水浸液對甜蕎種子萌發(fā)的抑制作用最強(qiáng)，其次是根、莖，這與譚永欽等的研究結(jié)果[19]類似。從RI的結(jié)果來看，一年生和多年生紫莖澤蘭葉水浸液的化感效應(yīng)也明顯強(qiáng)于根和莖，且多年生紫莖澤蘭葉水浸液的化感作用對甜蕎種子萌發(fā)的抑制作用要強(qiáng)于一年生紫莖澤蘭葉水浸液。對紫莖澤蘭植株的不同部位而言，以往學(xué)者研究結(jié)果表明紫莖澤蘭地上部分的化感作用強(qiáng)于地下部分[20-21]。本研究也證實(shí)了無論是一年生還是多年生紫莖澤蘭葉水浸液的化感作用均強(qiáng)于根水浸液的化感作用。葉片是紫莖澤蘭產(chǎn)生化感作用的重要途徑之一，且發(fā)育時期對紫莖澤蘭葉片化感作用有顯著影響，紫莖澤蘭葉片化感作用隨著發(fā)育期的發(fā)展有增強(qiáng)的趨勢[3]。由此表明，植物生長發(fā)育階段是影響其化感作用的一個重要因素。

研究還發(fā)現(xiàn)高濃度的紫莖澤蘭葉片水浸液對甜蕎種子發(fā)芽率的抑制作用顯著，化感效應(yīng)較強(qiáng)，種子相應(yīng)的發(fā)芽指數(shù)也較低，且隨葉片水浸液濃度的升高，抑制作用逐漸增強(qiáng)；而低濃度的根、莖的水浸液對甜蕎種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)沒有明顯的抑制作用，甚至低濃度的水浸液有一定的促進(jìn)作用，這種低促高抑現(xiàn)象在很多受體植物上都有發(fā)生[22-24]。在自然條件下紫莖澤蘭向土壤中釋放的化感物質(zhì)濃度只有達(dá)到了某一有效作用閾值，才會對周圍的植物產(chǎn)生抑制效果[25]。不同發(fā)育時期紫莖澤蘭植株不同部位的水浸液對甜蕎種子萌發(fā)的化感效應(yīng)不完全相同。據(jù)此推測紫莖澤蘭植株的不同部分可能含有不同的化感活性物質(zhì)，對不同植物的影響也存在很大的差異。鑒于紫莖澤蘭葉片的化感效應(yīng)較強(qiáng)，建議在大田生產(chǎn)中，將紫莖澤蘭的地上部分處理掉，以減輕紫莖澤蘭葉片通過淋溶的途徑對田間作物造成化感抑制作用。

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