尾葉桉落葉水提取液對走馬胎幼苗生長及生理生化的影響

周澤建，朱麗清，鄧 利，周榮兵，溫中林

(1. 中央民族大學 生命與環境科學學院，北京 100081；2. 廣西生態工程職業技術學院，廣西 柳州 545004）

尾葉桉落葉水提取液對走馬胎幼苗生長及生理生化的影響

周澤建1,2，朱麗清2，鄧 利2，周榮兵2，溫中林2

(1. 中央民族大學 生命與環境科學學院，北京 100081；2. 廣西生態工程職業技術學院，廣西 柳州 545004）

通過室內生物測定法檢測不同濃度尾葉桉Eucalyptus urophylla S.T. Blakely落葉水提取液（20，40，60，80 mg·mL-1）對走馬胎Ardisia gigantifolia Stapf幼苗的生長及其葉片中SOD，POD，CAT含量的影響。結果表明，40，60，80 mg·mL-1處理顯著降低走馬胎幼苗的株高（P＜0.05），各濃度處理極顯著減少走馬胎的根長、地下部分干重以及生物量（P＜0.01），且高濃度與其他濃度之間存在極顯著差異（P＜0.01）。與對照（CK）比較，尾葉桉落葉水提取液顯著提高了走馬胎幼苗的SOD，POD，CAT活性（P＜0.05）。走馬胎幼苗株高、基徑、根長、生物量的化感效應指數RI＜0，且高濃度處理下RI的絕對值最大。綜合分析認為，走馬胎與尾葉桉存在較強的化感負效應，兩者不能進行復合種植。

尾葉桉；提取液；化感作用；走馬胎；生理生化

Abstract:Experiments were conducted in 2016 on effect of different concentration (20, 40, 60 and 80 mg·mL-1) of aqueous extract from leaves of Eucalyptus urophylla with water as control on the growth and SOD, POD and CAT content in Ardisia gigantifolia seedlings. The results showed that the treatment of 40, 60 and 80 mg·mL-1of aqueous extract could evidently decreased height growth of A. gigantifolia seedlings (P＜0.05). No any treatment had evident effect on root length, dry weight of underground and biomass (P＜0.01), but there was a significant difference of root length, dry weight of underground and biomass between seedlings treated by high concentration and that by the left concentrations (P＜0.01). Compared with the control, aqueous extract significantly increased the activity of SOD, POD and CAT (P＜0.05). Allelopathic index of height, ground diameter, root length and biomass of A. gigantifolia seedlings was less than 0, and the absolute value of allelopathic index topped under the treatment of 80 mg·mL-1.Integrated analysis indicated that E. urophylla could not be planted with A. gigantifolia because their strong negative allilopathic effect.

Key words:Eucalyptus urophylla; aqueous extract; allelopathic effect; Ardisia gigantifolia; physiological and biochemical properties

林藥復合種植是根據林下不同環境條件，選擇適宜、具有一定耐蔭的藥用植物進行林下仿生栽培。在此復合生態系統中，種間關系復雜多變。其中，化感作用是影響復合種植成功的關鍵因素之一。化感作用是指一個植物（供體）通過地上部分揮發、淋溶和根系分泌等途徑向環境中釋放化學物質，從而促進或抑制鄰近植物（受體）生長[1]。桉樹是桃金娘科Myrtaceae桉屬Eucalyptus植物的總稱，是中國三大速生樹種之一[2]。當年營造，就能達到當年成林的效果[2]。因此，1 ～ 2年生桉樹林的郁閉度很高，形成了耐陰藥用植物所必須的環境條件。但是，桉樹葉片中含有大量的精油，而大部分精油作為化感物質，通過落葉腐爛、淋溶進入土壤中，影響林下植物種子的發芽與幼苗的生長[3]，繼而影響林下生物多樣性[4]。因此，在桉樹林下種植，關鍵在于種植植物能否適應桉樹的化感效應。

對桉樹化感作用的研究已有很多報道。桉樹葉水提取液對稻Oryza sativa ，玉蜀黍Zea mays 和黑麥草Lolium perenne種子的發芽率、發芽指數、幼苗生長具有顯著性的抑制作用，而對綠豆Vigna radiata，豌豆Pisum sativum的種子發芽沒有明顯的影響[5-6]。桉樹落葉分解物抑制肖蒲桃Acmena acuminatissima，窄葉半楓荷Pterospermum lanceaefolium，黃果厚殼桂Cryptocarya concinna 3種鄉土樹種幼苗的生長，而對引進樹種闊莢合歡Albizia lebbeck沒有顯著性影響[7]。因此，桉樹化感作用對不同受體的影響存在差異。

走馬胎Ardisia gigantifolia Stapf是一種藥用價值高的藥用植物，屬紫金牛科Myrsinaceae紫金牛屬Ardisia。主要分布于云南、廣西、廣東、江西、福建等省，海拔1 300 m以下的山間疏、密林下，蔭濕的地方[8]。這表明走馬胎是一種比較理想、適合林下種植的藥用植物。因此，選取走馬胎為受體，測定不同濃度尾葉桉Eucalyptus urophylla S. T. Blakely落葉水提取液對其幼苗生長及生理生化的影響，探討尾葉桉能否與走馬胎進行復合種植，并分析走馬胎適應化感脅迫的生理生態機制，為科學開展走馬胎復合種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

凋落葉的淋溶、分解是桉樹釋放化感物質的主要途徑之一，在影響植物生長方面上有著重要作用。本研究選擇尾葉桉凋落葉為供體材料。2016年9月12日，在廣西生態工程職業技術學院實驗林場3年生桉樹林內收集尾葉桉枯落葉。受體材料是藥用植物走馬胎幼苗，種子2015年12月23日采自廣西柳州市金秀瑤族自治縣內野生走馬胎。

1.2 實驗場所概況

試驗在廣西生態工程職業技術學院溫室大棚內進行，室內溫度15 ～ 25℃，濕度為60% ～ 85%。

1.3 試驗設計

1.3.1 尾葉桉落葉水提取液的制備 將收集的落葉洗凈、風干、粉碎，過200目的不銹鋼篩后，稱取320.0 g。用1L蒸餾水在常溫（20 ～ 25℃）下浸泡48 h后，經過三層紗布和11 μm濾紙過濾，得到的濾液即落葉水提取母液。存4℃冰箱備用。

1.3.2 盆栽試驗 用蒸餾水將水提取母液稀釋成20，40，60，80 mg·mL-14個不同濃度梯度。2016年9月7日，選擇大小一致、籽粒飽滿的走馬胎種子播于裝有菜園土的營養缽（規格：10 cm×10 cm）里，用清水澆透，自然條件下培養，出苗后7 d，每個營養缽選擇留下大小、苗高一致的1株幼苗。實驗采用單因素隨機區組設計，共設不同水提取液濃度20，40，60，80 mg·mL-1及對照蒸餾水5個處理，每個處理3次重復。實驗期間每隔5 d，用不同濃度的水浸提液20 mL澆施走馬胎幼苗，對照用20 mL蒸餾水澆施。60 d后，測定走馬胎的根長、根徑、株高，同時采集正常葉片測定其抗逆酶活性指標。

1.3.3 測定指標和測定方法 生長指標：根長、株高、生物量。分別用2 m三圈牌鋼卷尺和AUW-D型電子分析天平（精度：十萬分之一，日本島津）進行測定。

抗逆酶活性的測定：超氧化物歧化酶（SOD）用NBT（氮藍四唑）法測定[9]，以抑制NBT光化學還原的50%為一個酶活性單位（U）；過氧化物酶（POD）用愈創木酚顯色法測定[10]，以每分鐘內470的光密度（D470 nm）變化0.10為一個酶活性單位(U)；過氧化氫酶（CAT）用高錳酸鉀滴定法[11]。

1.3.4 數據處理 采用化感效應指數（Respose index，簡稱RI）評價尾葉桉落葉水提取液的化感作用類型與強度[12]，其計算公式如下：

當T＜C，RI = T/C－1

當T≥C，RI = 1－C/T

式中，T為處理值；C為對照值。

當RI＞0時，表示促進作用；當RI＜0時，表示抑制作用，RI的絕對值表示化感作用強度的大小。

數據用Excel 2010進行預處理后，采用SPSS 19.0統計分析軟件進行單因素方差分析（one-way ANOVA）。多重比較采用最小顯著差數法（LSD法）。

2 結果與分析

2.1 尾葉桉落葉水提取液對走馬胎幼苗生長的影響

株高、地徑、根長是植物生長最終也是最直觀的表現形式[13]。由表1可以看出，隨著處理濃度的增大，走馬胎幼苗的株高逐漸降低；生物量和地上部分干質量隨處理濃度的增大而出現減少的趨勢。而走馬胎的基徑、根長、地下部分干質量則隨著處理濃度的增大出現先增加后減少的現象。與對照（CK）比較，除了對走馬胎的基徑沒有顯著性影響外，尾葉桉落葉水提取液降低了走馬胎的株高、根長、地下部分干質量、地上部分干質量和生物量。尾葉桉落葉水提取液除了低濃度外其他濃度處理都顯著降低走馬胎的株高（P＜0.05）。同時，水提取液極顯著減少走馬胎的根長、地下部分干質量以及生物量（P＜0.01），且高濃度與其他濃度之間存在極顯著差異（P＜0.01）。

表1 不同濃度尾葉桉落葉水提取液對走馬胎生長的影響Table 1 Effect of different concentration of aqueous extract from leaves of E. urophylla on growth traits of A. giantifolia seedlings

2.2 尾葉桉落葉水提取液對走馬胎抗逆活酶的影響

2.2.1 對走馬胎幼苗SOD活性的影響 由圖1可以看出，尾葉桉落葉水提取液顯著提高了走馬胎幼苗SOD活性（P＜0.05）。提取液濃度為20 mg·mL-1時，SOD活性最高，與其他處理濃度之間存在顯著性差異（P＜0.05），與對照相比，SOD活性提高了5.77倍。

圖1 尾葉桉落葉水提取液對走馬胎幼苗SOD活性的影響Figure 1 Effect of different concentration of aqueous extract from leaves of E. urophylla on SOD of A. giantifolia seedlings

2.2.2 對走馬胎幼苗POD活性的影響 與對照比較，除了40 mg·mL-1處理對走馬胎幼苗POD活性無顯著性影響外，其它尾葉桉落葉水提取液濃度顯著提高走馬胎幼苗POD活性（P＜0.05）。當落葉水提取液濃度為80 mg·mL-1時，走馬胎幼苗葉片內POD活性最高，但與其它濃度處理之間不存在顯著性差異（圖2）。

圖2 尾葉桉落葉水提取液對走馬胎幼苗POD活性的影響Figure 2 Effect of different concentration of aqueous extract from leaves of E. urophylla on POD of A. giantifolia seedlings

2.2.3 對走馬胎幼苗CAT活性的影響 由圖3可知，與對照相比，40 mg·mL-1處理對走馬胎幼苗CAT活性無顯著性影響，但其它濃度均極顯著提高走馬胎幼苗CAT活性（P＜0.01）。當尾葉桉落葉水提取液濃度為20 mg·mL-1時，走馬胎幼苗CAT活性為最高，是對照的2.40倍。

圖3 尾葉桉落葉水提取液對走馬胎幼苗CAT活性的影響Figure 3 Effect of different concentration of aqueous extract from leaves of E. urophylla on CAT of A. giantifolia seedlings

2.3 走馬胎幼苗生長指標與抗逆酶活性的相關性分析

由表2可以看出，SOD，POD，CAT 3種抗逆酶活性與株高、基徑、根長、生物量呈負相關，但是相關系數都比較小，沒有達到顯著性水平。相關性分析結果表明，3種抗逆酶活性的大小與生長指標之間不存在顯著性相關，即3種抗逆酶活性的增加或減少對生長指標沒有影響，反之也一樣。這可能是處理時間比較短，3種抗逆酶活性的變化來不及影響走馬胎幼苗的生長。

2.4 走馬胎幼苗生長指標的化感效應指數分析

表2 3種抗逆酶活性與生長指標的相關系數Table 2 Correlation coefficient of protective enzymes activities and growth index

由表3可以看出，幼苗株高、基徑、根長、生物量的化感效應指數RI＜0。這說明尾葉桉落葉水提取液對走馬胎的生長指標具有抑制作用。株高、生物量的RI絕對值隨著提取液濃度的增加而增加，且在80 mg·mL-1處理下，除了基徑的RI外，其它生長指標RI絕對值都最大，說明尾葉桉落葉水提取液對走馬胎的化感作用存在濃度梯度效應，即提取液的抑制作用隨著濃度的增加而增加。

表3 不同濃度尾葉桉落葉水提取液處理下各生長指標的化感效應指數Table 3 Allelopathic index of growth traits of A. giantifolia seedlings under different treatments

3 結論與討論

研究表明，尾葉桉落葉水提取液處理走馬胎幼苗，顯著抑制了走馬胎幼苗的株高、根長、生物量，說明尾葉桉落葉水提取液中存在化感活性物質，這與許多學者研究其它桉樹的結果一致[14-16]。本研究表明，走馬胎的幼苗株高、根長、生物量的RI值大部分都是負數，且在80 mg·mL-1處理時RI的絕對值最大，說明走馬胎幼苗生長與桉樹葉提取液之間存在抑制關系，且在高濃度條件下抑制作用最強。這與黃建貝等研究核桃與小麥之間的化感作用結果相似[17]。植物化感作用的強弱取決于化感物質的活性，而活性大小受其物理化學性質、作用方式、濃度以及受體植物的影響，其中活性物質濃度對植物化感作用具有重要影響[18-19]。本研究中，走馬胎幼苗的株高、根長、生物量隨著水提取液濃度的升高而出現減少的趨勢，表明尾葉桉落葉水提取液對走馬胎的化感作用存在濃度梯度效應，這與其它植物化感作用研究結果類似[20-22]。植物遇到逆境后，O2-產生加快，破壞了活性氧代謝平衡，從而使葉片中活性氧含量增加，抑制了植物的光合作用，導致了植物生長指標的降低[23]。但是，與清除活性氧有關的抗逆酶活性升高可以減輕植物的光抑制[24-26]。本研究顯示，不同濃度尾葉桉落葉水提取液處理都不同程度地促進了走馬胎葉片SOD，POD，CAT的酶活性，且在低濃度下3種酶活性最高。這表明走馬胎幼苗受到化感脅迫后，可以通過提高SOD的活性來減少O2-積累，而生成的H2O2則通過POD和CAT酶進行清除。與其它尾葉桉落葉水提取液濃度相比，低濃度處理的走馬胎幼苗受到的危害最少。

綜上所述，走馬胎與尾葉桉之間存在較強的化感效應，不能進行復合種植。走馬胎幼苗受到化感脅迫后可能通過SOD，POD，CAT的協同作用來減少活性氧的損害，但其作用機制尚不清楚，有待進一步研究。

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Effect of Aqueous Extract from Leaves of Eucalyptus urophylla on Growth and Physiological and Biochemical Properties of Ardisia gigantifolia

ZHOU Ze-jian1,2，ZHU Li-qing2，DENG Li2，ZHOU Rong-bing2，WEN Zhong-lin2
（1.College of Life and Environmental Sciences, Minzu University of China, Beijing 100081, China; 2. Guangxi Eco-engineering Vocational and Technical College, Liuzhou 545004, China）

S718.52

A

1001-3776（2017）04-0060-06

10.3969/j.issn.1001-3776.2017.04.011

2017-02-01；

2017-06-09

國家自然科學基金資助項目（71473286）；廣西生態工程職業技術學院資助項目（201603A）

周澤建，講師，博士生，從事民族藥用植物學、自然資源管理等方面的研究；E-mail：zhouzejianks@163.com。