立碗藓水提液对小麦种子萌发和幼苗生长的影响

2李甲亮2

(1.滨州学院生物与环境工程学院，山东 滨州 256603;2.山东省黄河三角洲生态脆弱带工程技术研究中心，山东 滨州 256603)

苔藓植物为高等植物中的最原始类群，也是高等植物中唯一非维管束植物，全世界约有24 000种[1]。苔藓植物对恶劣环境的适应性远高于维管植物，因此几乎在各种生态系统中均有分布[2-5]。苔藓植物结构简单，其配子体内富含各种次级活性成分，可经雨水冲刷、浸渍而渗出体外，从而对周边植物或微生物产生有利或不利的影响，即导致化感现象的发生[6]。尽管广泛分布于除海洋外的各种生境，但长期以来苔藓植物生物学特性和生态学功能仍未得到充分关注[2,4-5]。

立碗藓(Physcomitriumsphaericum)为葫芦藓科(Funariaceae)立碗藓属(Physcomitrium)代表性物种之一，常见于农田、林地及绿化带等处，在我国大部分省区均有分布[3]。本试验以山东省境内广泛分布的藓类植物立碗藓为研究对象，以小麦种子为化感作用生物测定受体材料开展种子萌发试验，以初步探明立碗藓水提液对小麦种子萌发和幼苗生长的影响。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试材料为立碗藓配子体，采于山东滨州当地。化感作用生物测定受体材料为小麦(Triticum aestivum L.)种子，购于滨州市滨城区种子公司。

1.2 实验方法

1.2.1立碗藓水提液的制备

将野外采集的立碗藓配子体除杂洗净，阴干后置于40 ℃恒温烘干箱内烘干至恒重，研磨成粉末后，用千分之一电子天平称取4.0 g粉末置于三角瓶中，加入150 mL的蒸馏水，在70 ℃恒温水浴锅中浸提24 h。以3 000 r·min-1离心10 min，取上清液于70 ℃恒温水浴锅内浓缩至100 mL，得到浓度为40 mg·mL-1的苔鲜植物配子体水提液的母液；4 ℃保存备用。

1.2.2小麦种子萌发试验

取一定量40 mg·mL-1立碗藓配子体浸提液依次稀释得到5，10，20 mg·mL-1浸提液，采用培养皿滤纸法[7]培养小麦种子。每个培养皿中各加20粒小麦种子，每个培养浓度设3次重复，分别用4种不同浓度的立碗藓水提液培养小麦种子(以蒸馏水作对照)。将培养皿置于恒温培养箱((25±2)℃，光照周期为12 h/12 h)中连续培养7 d。在培养的过程中，各培养皿中每天添加1 mL相应浓度处理液以保持培养环境湿润。

1.2.3种子萌发与幼苗生长指标的测定

每天统计种子发芽情况(以胚根突出种皮长度达到种子长度50%为标准[8])，计测小麦种子的发芽势、发芽率以及小麦种子生根数；第7天测量小麦幼苗长度、鲜重、干重以及相对活力指数。

发芽势(%)=(4 d内种子发芽数/供试种子总数)×100%;

发芽率(%)=(7 d内种子发芽数/供试种子总数)×100%;

相对活力指数Ⅰ= (处理组发芽率/对照组发芽率)×(处理组幼苗全长/对照组幼苗全长)；

相对活力指数Ⅱ= (处理组发芽率/对照组发芽率)×(处理组幼苗生物量/对照组幼苗生物量)。

1.3 数据统计与分析

所有数据均以Excel 2007软件汇总整理；应用SPSS 19.0软件进行统计分析，以LSD多重比较及Duncan’s检验进行组间差异显著性检验(p<0.05)。

2 结果与分析

2.1 立碗藓水提液对小麦种子萌发的影响

种子萌发是开花植物生活史的起始阶段，易受自身发育状况和外部环境条件的影响，因此对外界环境因素尤其胁迫条件十分敏感。从图1可以看出，立碗藓水提液处理下的小麦种子，其发芽势与对照组间存在一定差异，具体表现为中低浓度(5，10 mg·mL-1)条件下小麦种子发芽势高于对照组，其中在水提液浓度为10 mg·mL-1时明显高于对照组(p<0.05)，而后小麦种子发芽势随水提液浓度进一步升高而降低，在40 mg·mL-1时达到最低(55.56%)。

注：图中不同小写字母表示组间差异显著(p<0.05)。下同。图1 立碗藓水提液对小麦种子发芽势的影响

就小麦种子最终发芽率而言(图2)，各处理与对照组间发芽率也表现出一定差异性，且与小麦种子发芽势变化规律一致，即低浓度的立碗藓水提液对小麦种子的萌发率有一定促进作用，但与对照组相比未表现出显著差异(p>0.05)；随着处理液浓度增高，小麦种子发芽率随之降低，直至立碗藓水提液浓度为40 mg·mL-1时达到最低(67.78%)，但仍与对照间差异不显著(p>0.05)。由此可知，立碗藓水提液对本研究受试小麦种子萌发表现出较为典型的低浓度促进而高浓度抑制的化感效应。

图2 立碗藓水提液对小麦种子发芽率的影响

2.2 立碗藓水提液对小麦幼苗生物量的影响

生物量大小通常被看作表征植物幼苗长势和活力水平的重要指标。由图3可以看出，立碗藓水提液对小麦幼苗生物量的影响不同于对其种子萌发的影响，虽然也呈现先增高后降低的趋势，但无论幼苗芽生物量还是根生物量，所有处理浓度下均高于对照组，小麦幼苗干重方面表现得尤为明显：所有处理组的干重指标均显著高于对照组(p<0.05)。在小麦幼苗鲜重方面(图4)，立碗藓水提液对幼苗上部和根部的影响有差异：高浓度(40 mg·mL-1)处理下小麦幼苗芽鲜重仍远高于对照组(p<0.01)，而根鲜重则与对照组间差异不显著(p>0.05)。

图3 立碗藓水提液对小麦幼苗干重的影响

2.3 立碗藓水提液对小麦幼苗生长的影响

幼苗阶段是植物早期生活史的关键时期，其生长状况对植物能够完成后续生长发育过程具有重要影响。从图5、图6可以看出，立碗藓水提液处理的小麦幼苗芽长、根长明显大于对照组，且均以10 mg·mL-1浓度时促进作用最强，而后则随浓度的升高而减弱。同时，研究表明，立碗藓水提液能促进小麦的生根，浓度为10 mg·mL-1时的生根数目最多，且所有水提液处理组的小麦幼苗生根数目均显著大于对照(p<0.05)。

图4 立碗藓水提液对小麦幼苗鲜重的影响

图6 立碗藓水提液对小麦幼苗生根数目的影响

3 结 论

植物化感是自然界中植物物种间以及植物与微生物间特殊的相互作用类型，广泛存在于各种生态系统，近20年来受到植物生态学界越来越多的关注[5-7,9-13]。在农业生态系统中，化感现象虽然很早就被人们所认识和利用[9]，但由于基础研究不足，目前对其具体作用机理机制尚不明晰。又因任何植物都不止合成一种化感物质，且不同活性成分还存在活性上的差异，所以就此而言，自然界中植物化感作用往往是多种成分共同作用的结果。

本研究中，小麦种子萌发和幼苗生长受到立碗藓水提液较为显著的影响，发芽势、发芽率以及幼苗长度、生物量以及相对活力指数等指标均呈现出随立碗藓水提液浓度增大表现出先升高后降低的趋势，符合植物化感作用所具有的低浓度促进而高浓度抑制的一般规律，在小麦幼苗活力水平方面表现尤为典型(图7)，2组幼苗相对活力指数变化趋势表现出高度一致性。

我国苔藓植物资源丰富，且有许多种类被证明含有类似植物生长调节剂的次生活性物质[5,8,12-13]。本研究表明，立碗藓可作为开发新型植物生长调节剂的潜在资源，但其化感作用相关机制还需进一步研究。

图5 立碗藓水提液对小麦幼苗长度的影响

图7 立碗藓水提液对小麦幼苗活力的影响