银胶菊花朵水浸液对4种植物的化感作用研究

陈业兵,刘伟堂,李增梅,邓立刚,董崭

1.山东省农业科学院质量标准与检测技术研究所,山东济南250100

2.山东农业大学植物保护学院,山东泰安271018

银胶菊花朵水浸液对4种植物的化感作用研究

陈业兵1,刘伟堂2,李增梅1,邓立刚1,董崭1

1.山东省农业科学院质量标准与检测技术研究所,山东济南250100

2.山东农业大学植物保护学院,山东泰安271018

通过室内培养皿法，研究了银胶菊花朵水浸提液对泽漆、马唐、玉米、萝卜种子萌发和幼苗生长的化感作用。结果表明，银胶菊花朵水浸提液抑制受体植物种子萌发和幼苗生长，且相同浓度处理时，对受体植物根长生长的抑制作用高于对芽长、鲜重的抑制作用。4种受体植物中，水浸提液对马唐种子萌发的影响最大，在5%、10%处理浓度下完全抑制其种子萌发，在3.3%浓度下马唐种子萌发率仅为11.7%；对泽漆幼苗生长的影响最大，在5%、10%浓度下完全抑制其幼苗生长。

银胶菊;水浸提液;种子萌发;幼苗生长;化感作用

化感作用是指植物或微生物通过向环境中释放一些特殊的化学物质而对其它植物或微生物产生直接或间接的、有益或有害的作用[1]。化感作用的深入研究对认识入侵植物的危害性及入侵机制、生物除草和新型农药的开发具有重要意义[2-3]。

银胶菊（Parthenium hysterophorus L.）传入我国后，因环境适应，成为入侵植物。国内外学者研究发现，银胶菊具有很强的化感潜力，可以导致苔麸Eragrostis tef(Zucc.)Trotter减产，抑制萝卜种子萌发和幼苗生长，给农业生产造成了严重危害[4-6]。实地调查发现，银胶菊生长的地方，临近草本植物生长稀疏。目前，国内有关银胶菊花朵化感作用研究较少。本文以泽漆、马唐、玉米、萝卜为受体植物，研究了银胶菊花朵水浸提液对受体植物种子萌发和幼苗生长的影响，以期明确银胶菊花朵对不同植物的化感作用，为进一步研究和利用银胶菊植物资源提供理论依据。

1 材料与方法

1.1材料

供体植物银胶菊（Parthenium hysterophorus L.）花朵采自山东省临沂市莒南县，在盛花期采集，常温下阴干；受体植物泽漆(Euphorbia helioscopia L.)、马唐(Digitaria sanguinalis(Linn.)Scop.)种子采自山东省泰安市郊区，玉米(Zea mays L.)、萝卜(Raphanus sativus L.)种子购自山东省济南市种子大世界。

1.2水浸提液的制备

参考颜桂军等[7]方法。将100 g银胶菊花朵放入2.5 L的广口瓶中，按质量比1:10加入蒸馏水，常温下浸泡48 h，所得浸提液经抽滤后，得母液，浓度记为10%(相当于0.1 g/mL花朵水提取物)，4℃冷藏待用。加入蒸馏水分别稀释成3.3%和5%。以3.3%、5%、10%3个浓度供室内培养皿生物测定用，以蒸馏水为对照。

1.3试验方法

参考Bagavathy和刘迎等[8-9]方法。用0.1%升汞水溶液消毒2 min,再用无菌水冲洗多次。在直径为12 cm的培养皿里，垫上2层滤纸，以上述配制的待测液为处理液，以蒸馏水为对照，每皿加入受体种子20粒，3次重复，28℃下暗培养（除泽漆在20℃下外），5 d后调查泽漆、马唐、玉米种子发芽情况，3 d后调查萝卜种子发芽情况。在进行幼苗生长试验前，对受试植物种子进行催芽。在直径为12 cm的培养皿里，垫上2层滤纸，以上述配制的待测液为处理液，以蒸馏水为对照，3次重复，选取15粒饱满均一的刚露白植物种子，均匀放到滤纸上，28℃下暗培养，3 d后调查受试植物根长、芽长、鲜重情况。

1.4数据统计方法

抑制率计算公式[10]:抑制率(%)=(1-处理/对照)×100。

所有数据用DPS软件中的Duncan氏法进行方差分析和差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1对受体植物种子萌发的影响

从图1看出，银胶菊花朵水浸提液对4种受体植物的种子萌发均有较强的抑制作用，但不同植物种子受抑制的程度不同，以马唐受花朵水浸提液的影响最强，经花朵水浸提液处理的马唐种子只有在3.3%浓度下才有萌发，萌发率仅为11.7%；其次为泽漆，在10%浓度下没有种子萌发，在3.3%和5%浓度下种子萌发率分别为56.7%和11.7%；与马唐、泽漆相比，银胶菊花朵水浸提液对玉米、萝卜种子萌发的影响相对较弱，在3.3%、5%、10%浓度下，玉米、萝卜的种子萌发率分别为61.7%、46.7%、26.7%和73.3%、55.0%、16.7%。

图1 水浸提液对泽漆、马唐、玉米、萝卜种子发芽率的影响Fig.1 Effects of aqueous extract on germination of Euphorbia helioscopia L.,Digitaria sanguinalis(Linn.)Scop., Zea mays L.and Raphanus sativus L.

2.2对受体植物幼苗生长的影响

从表1看出，银胶菊花朵水浸提液对4种受体植物的幼苗生长均有较强的抑制作用，但不同植物幼苗生长受抑制的程度不同，以泽漆受花朵水浸提液的影响最强，经花朵水浸提液处理的泽漆只有在3.3%浓度下幼苗才有略微生长，且对泽漆根长、芽长、鲜重的抑制率分别为83.2%、74.1%、63.4%；花朵水浸提液对其他3种受体植物幼苗生长的抑制作用呈现化感作用的浓度效应，在10%浓度下，对马唐根长、芽长、鲜重的抑制率分别为90.3%、85.1%、73.8%，对玉米根长、芽长、鲜重的抑制率分别为65.7%、53.2%、31.5%，对萝卜根长、芽长、鲜重的抑制率分别为93.7%、60.7%、70.3%；花朵水浸提液对同一受体植物根长、芽长、鲜重的影响也存在差异，均是对根长的抑制强度高于芽长和鲜重。

表1 水浸提液对泽漆、马唐、玉米、萝卜幼苗生长的影响Table 1 Effects of aqueous extract on seedling growth of Euphorbia helioscopia L., Digitaria sanguinalis(Linn.)Scop.,Zea mays L.and Raphanus sativus L.

3 讨论

化感物质必须是经自然途径进入环境的化学物质，在自然状态下，除植物体内由花朵、茎、叶等部位产生的挥发性化感物质外，只有水才能将植物组织中的化学物质淋溶出来[11],因而本试验以水为浸提剂，测定了银胶菊花朵水浸提液的化感作用。本研究结果表明，银胶菊花朵水浸提液对受体植物泽漆、马唐、玉米、萝卜种子萌发和幼苗生长均具有较强的化感抑制作用，其中尤以泽漆、马唐最为敏感，表明银胶菊花朵中含有化感潜力较强的化感物质，这和Pandey等[12-13]的研究结果一致。因而，从银胶菊花朵中寻找、鉴定有高除草活性化感物质，并利用其对不同植物作用效果不同的特点，可作为合成选择性除草剂的先导化合物，仿生合成环境友好除草剂，这对研究利用植物化感作用来防控农田杂草具有重要的理论意义和现实意义。另外，银胶菊花朵水浸提液对同一受体植物根长、芽长、鲜重的影响也存在差异，且对受体植物根长的化感抑制强度高于芽长和鲜重，这可能与胚根最先接触化感物质有关。

本试验通过室内培养皿法，虽避免了自然条件下各种因素的干扰，客观的反映了银胶菊花朵的化感作用潜力，但在自然条件下，化感物质的释放与积累还受到降水量、光照、温度及土壤微生物等自然环境因素的影响，因而，其在自然群落中对临近植物的化感作用效应与抑制程度，以及如何将所有能直接影响化感作用的因素考虑进去，还需要进一步研究。

[1]Rice E L.Allelopathy[M].2ndedition.New York:Academic Press,1984

[2]Chen S U,Kim Y M,Lee J C.Herbicidal potential and quantification of causative allelochemicals from several Compositae weeds[J].Weed Research,2003,43:444-450

[3]陈业兵,王金信,孙健,等.利用化感物质开发除草剂的应用前景[J].山东农业大学学报(自然科学版),2009,40(4):659-662

[4]Tefera T.Allelopathic Effects ofParthenium hysterophorusExtracts on Seed Germination and Seedling Growth ofEragrostis tef[J].Journal ofAgronomy and Crop Science,2002,188(5):306-310

[5]Fischer N H,Weidenhamer J D,Bradow J M.Inhibition and promotion of germination by several sesquiterpenes[J]. Journal of Chemical Ecology,1989,15(6):1785-1793[6]Batish D R,Singh H P,Pandher J K,et al.Phytotoxic effect ofPartheniumresidues on the selected soil properties and growth of chickpea and radish[J].Weed Biology and Management,2002,2(2):73-78

[7]颜桂军,朱朝华,骆焱平,等.胡椒、芒果和黄皮的化感作用潜力[J].应用生态学报,2006,17(9):1633-1636

[8]Bagavathy S,XavierG S A.Effects ofaqueous extract of Eucalyptus globuluson germination and seedling growth of sorghum[J].Allelopathy Journal,2007,20(2):395-402

[9]刘迎,王金信,胡燕,等.白三叶草对苘麻和稗草的化感作用[J].植物保护学报,2006,33(4):433-436

[10]沈慧敏,郭鸿儒,黄高宝.不同植物对小麦、黄瓜和萝卜幼苗化感作用潜力的初步评价[J].应用生态学报,2005,16(4):740-743

[11]孔垂华.植物化感作用研究中应注意的问题[J].应用生态学报,1998,9(3):332-336

[12]Pandey D K,Kauraw L P,Bhan V M.Inhibitory effect of Parthenium(Parthenium hysterophorusL.)residue on growth of water hyacinth(Eichhornia crassipesMart Solms.)Ⅱ.Relative effect of flower,leaf,stem,and root residue[J]. Journal of chemival ecology,1993,19(11):2663-2670

[13]Ravinder K Kohli,Daizy R Batish,Singh H P,et al.Status,invasiveness and environmental threats of three tropical American invasive weeds(Parthenium hysterophorusL.,Ageratum conyzoidesL.,Lantana camaraL.)in India[J]. Biological Invasions,2006,8:1501-1510

Allelopathy ofAqueous Extract of Parthenium hysterophorus L. Flower on Four Species Plants

CHEN Ye-bing1,LIU Wei-tang2,LI Zeng-mei1,DENG Li-gang1,DONG Zhan1
1.Central Laboratory,Shandong Academy of Agricultural Sciences,Ji'nan250100,China
2.College of Plant Protection,Shandong Agricultural University,Tai'an271018,China

Experiments were conducted to determine the allelopathy of flower fromPartheniumhysterophorusL.on seed germination and seedling growth ofEuphorbia helioscopiaL.,Digitaria sanguinalis(Linn.)Scop.,Zea maysL.andRaphanus sativusL..The results showed that aqueous extract exhibited strongly inhibitory effects on treated plants,and roots of treated plants were inhibited more strongly than shoots and fresh weight at the same concentrations.Aqueous extract exhibited more inhibitory effect on germination ofD.sanguinalisthan other plants,and the germination ofD.sanguinaliswere complete failure at 5%and 10%while 11.7%forD.sanguinalisat 3.3%.Aqueous extract exhibited more inhibitory effect on seedling growth ofE.helioscopiathan other plants,and the seedling growth ofE.helioscopiawere complete failure at 5%and 10%.

Parthenium hysterophorusL;aqueous extract;seed germination;seedling growth;allelopathy

S482.4

A

1000-2324(2014)04-0495-03

2013-05-08

2013-05-18

山东省自然科学基金(ZR2011CQ019)

陈业兵(1982-),男,助理研究员,博士,从事植物化感作用研究.E-mail:yebing416@163.com