狼毒素對幾種受體植物化感作用的研究

張君霞，馬盼盼，王建亞，魏 騁，高 強，張新虎

(1.甘肅農業大學 林學院，甘肅 蘭州 730070； 2.蘭州大學草地農業科技學院，甘肅 蘭州 730020； 3.甘肅新科建設環境集團有限公司，甘肅 蘭州 730030； 4.東北林業大學 林學院，黑龍江 哈爾濱 150040； 5.甘肅省慶陽市環縣林業局，甘肅 慶陽 745700； 6.甘肅農業大學 植物保護學院，甘肅 蘭州 730070)

瑞香狼毒(Stellerachamaejasme)是我國草地重要的有毒植物，廣泛分布于我國干旱草原、沙質草原和典型草原的退化草地上，在重度退化的草原上，已成為主要的建群種或優勢種[1]。有資料報道，藏西北有毒植物主要以黃芪屬、棘豆屬有毒植物和狼毒為主，在部分區域已成為草地的建群種，成為該區域草地畜牧業發展的制約因素[2]；甘肅有46.6萬hm2草原遭受有毒雜草危害，牧草減產1.375億kg，經濟損失1 500～2 000萬元[3]。青海省天然草地上生長的瑞香狼毒面積達73.3萬hm2，密度為3.5株叢/m2，最多可超過50株叢/m2；在海北藏族自治州境內，瑞香狼毒集中分布于海晏縣的青海湖、托勒、甘子河鄉和剛察縣的哈爾蓋、泉吉、吉爾孟、伊克烏蘭以及祁連縣的野牛溝鄉、扎麻什，總面積達8.01萬hm2[4]；內蒙古澤里木盟阿魯旗形成以瑞香狼毒為主要植物群落草地約4萬hm2，有瑞香狼毒生長的草地13.3萬hm2以上[5]。

在狼毒侵占的退化草地上，除了狼毒的侵占性和競爭性很強以及草地過度放牧以外，還存在十分重要的內在因素，即對該類草地植物的消長作用，這種作用為狼毒的化感作用[6]。1993年周淑清等[7-11]首次報道了瑞香狼毒鮮根、莖、葉的水浸液及其根莖葉粉碎物摻和土壤對苜蓿(Medicagosativa)，沙打旺(Astragalusadsurgens)，披堿草(Elymusdahuricus)，老芒麥(Elymussibiricus)等20多種植物的種子發芽和幼苗生長均有一定的影響，其中，根的作用明顯強于莖和葉，而對于豆科牧草的影響又強于禾本科牧草。另外，很多研究發現，狼毒具有較強殺蟲、殺螨和抑菌活性[12-19]。 因此，利用甘肅國力生物科技有限開發公司生產的植物源狼毒素1.6%水乳劑對幾種受體植物的化感作用測定，旨在充分利用狼毒植物在天然草地滋生擴張的特性，對狼毒化感作用進一步研究；同時，驗證該植物源殺蟲劑的應用范圍及生物安全性，為合理利用并開發植物源農藥奠定基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

1.6%狼毒素水乳劑(甘肅國力生物科技開發有限公司提供)；供試植物種子名錄見表1。

表1 供試植物材料

1.2 試驗方法

1.2.1 種子萌發試驗方法 將1.6%狼毒素水乳劑分別用蒸餾水稀釋100，1 000和10 000倍，分別取5 mL藥劑加入50 mL經過高溫滅菌并涼至50℃的水-瓊脂培養基中，充分搖勻后倒入9 cm培養皿中，制成帶藥培養基平板，冷卻后待用。

精選大小一致的種子，經過84消毒、浸種、催芽后，在無菌環境下均勻擺放在帶藥培養基中(培養皿預先消毒處理)，每個培養皿擺放種子20粒，在人工氣候箱培養(溫度，25℃/15℃，晝/夜；光周期，16 h/8 h，暗/光；相對濕度，80%)。每個處理設置3個重復，并以蒸餾水處理做對照，安置發芽的當天為第1 d，每天觀察并記錄種子發芽數，種子萌發標準為芽長超過種子長軸的1/2，待連續3 d沒有種子發芽時結束試驗。發芽結束后水浴加熱(35～40℃)帶藥培養基平板至稍融，完整取出正常發芽的種子用游標卡尺測量其根長、苗高(自然苗高)，并計算發芽率、發芽指數、發芽勢。

發芽勢=發芽高峰期發芽的種子數/供試種子數×100%

發芽指數=∑Gt/ Dt =∑當天發芽數/發芽日數

發芽率=發芽數/供試種子數×100%

1.2.2 數據處理 試驗數據統計分析采用LSD多重比較，用下列公式計算化感效應指數：

RI=T/C-1

式中：C為對照值，T為處理值，RI為化感作用效應，RI>0 為促進，RI<0為抑制，RI絕對值的大小表示化感作用強度大小。

2 結果與分析

2.1 狼毒素對單子葉牧草種子萌發和幼苗生長的影響

高濃度(1∶100)狼毒素對3種單子葉牧草的種子萌發均有顯著的抑制作用，并且總體呈現出隨著狼毒素濃度的增加而抑制作用加強；而對3種植物根長生長的影響均不顯著，其中，對蘇丹草和黑麥草表現微弱抑制作用，其化感效應指數均不超過-0.35，對高羊茅表現高濃度抑制、低濃度促進作用；對3種單子葉牧草的苗高影響也不顯著(表2)。

表2 狼毒素處理下單子葉牧草的種子萌發和幼苗生長特性

2.2 狼毒素對單子葉作物種子萌發和幼苗生長的影響

狼毒素對3種單子葉作物的影響表明，不同濃度狼毒素制劑對3種單子葉作物的化感作用相對均較弱，尤其對種子萌發的影響結果與對照差異均不顯著；而對根長和苗高生長影響在中低濃度條件處理下，均表現一定促進作用，且對玉米促進作用最為明顯，狼毒素低濃度處理下，對根長和苗高的化感效應指數高達0.86和0.92(表3)。

表3 狼毒素處理下單子葉作物的種子萌發和幼苗生長特性

2.3 狼毒素處理下雙子葉牧草種子萌發和幼苗生長的影響

狼毒素對3種雙子葉牧草的影響表明(表4)，狼毒素不同濃度處理對3種雙子葉牧草的種子萌發率、根長生長、發芽勢和發芽指數表現的化感作用均較弱，大多數與對照差異不顯著，但普遍存在高濃度抑制現象，且整體對根長生長表現的化感抑制作用較強，其中對白三葉的根長生長抑制作用在高濃度下最強，其化感效應指數為-0.35，與對照差異顯著。

2.4 狼毒素對雙子葉作物種子萌發和幼苗生長的影響

高濃度條件下(1∶100)，狼毒素制劑對3種雙子葉作物的種子發芽率、幼苗的根長和苗高的化感作用均表現為抑制，與對照相比差異均顯著性，且對番茄的種子萌發和根長生長化感抑制作用最為明顯，其化感效應指數達-0.86和-0.60；在低濃度條件下(1∶10000)對番茄的種子的化感作用均表現為促進，與對照差異顯著，對箭舌豌豆和黃豆則繼續表現化感抑制效果，且對黃豆的苗高生長的抑制效果顯著，其化感效應指數最低也達-0.81(表5)。

表4 狼毒素處理下雙子葉牧草種子萌發和幼苗生長特性

表5 狼毒素處理下雙子葉作物的種子萌發和幼苗生長特性

3 討論

狼毒素不同濃度處理對3種雙子葉作物(番茄、箭舌豌豆和黃豆)的化感抑制效果非常明顯，尤其對黃豆苗高生長抑制作用最強，其化感效應指數絕對值最低達到0.81，考慮到試驗采用1.6%狼毒素制劑是針對殺蟲劑而開發的植物源農藥，其在制劑開發中并沒有考慮其化感物質。因此，結合前人有關狼毒的毒性、地域侵略性及相關化感作用研究結果，認為狼毒具備開發為植物源除草劑的潛力，且能夠預知開發而成的狼毒植物源除草劑將在去除雙子葉雜草方面有更廣闊的應用空間。

周淑清等[9]研究表明，狼毒根對披堿草幼苗高度、葉面積、根干重均沒有顯著的抑制作用(P>0.05)。由RI分析認為，狼毒對單子葉禾本科披堿草的化感作用反應不敏感，其RI>0。試驗中狼毒素不同濃度處理對幾種單子葉植物(特別是單子葉作物)所表現的化感抑制作用同樣均較弱，不同濃度處理下，種子發芽率與對照差異均不顯著，且對小麥和玉米的幼苗和種子萌發表現一定的促進作用，尤其在低濃度下，對玉米根長和苗高的促進作用化感效應指數高達0.86和0.92；結合該制劑作為殺蟲劑使用的目的，能夠證明該植物源殺蟲劑在單子葉植物的殺蟲應用方面安全，且對單子葉植物的生長有促進作用。

在種子萌發試驗中，直接培養皿濾紙法測定種子萌發情況，同時每天補充水分，但試驗相對種子發霉率高，另外，測量根長時由于斷根而導致試驗結果不準[20]；因此，為了避免以上情況出現，采用水瓊脂培養基平板法，可能由于濕度條件不夠滿足種子萌發的全部需要，造成結果中受體材料的種子萌發率普遍較低，但做為不同濃度的對照試驗，其結果完全能夠反映其研究目的。

4 結論

1.6%狼毒素不同濃度處理對雙子葉植物表現一定的化感抑制作用，對雙子葉牧草(苜蓿、雜三葉和白三葉)表現的化感作用相對較弱，而對3種雙子葉作物(番茄、箭舌豌豆和黃豆)的化感抑制效果非常明顯，尤其對黃豆的苗高生長抑制作用最強，其化感效應指數絕對值達到0.81；因此，認為狼毒具備開發為植物源除草劑的潛力，且能夠預知開發而成的狼毒植物源除草劑將在去除雙子葉雜草方面有廣闊的應用空間。對幾種單子葉植物(包括單子葉牧草及作物)所表現的化感抑制作用均較弱，對小麥和玉米的幼苗和種子萌發卻表現出一定的促進作用，尤其在低濃度下，對玉米根長和苗高促進作用的化感效應指數高達0.86和0.92，結合該制劑作為殺蟲劑使用的目的，能夠證明該植物源殺蟲劑在單子葉植物的殺蟲應用方面安全，且在低濃度施用下對單子葉作物的生長有一定的促進作用。