托鲁巴姆叶片水浸提物对几种蔬菜的化感作用

(黑龙江大学现代农业与生态环境学院， 哈尔滨 150080)

化感作用(Allelopathy)是植物在其生长发育过程中，通过其地上部的挥发、雨水淋洗、根系分泌、植株残体的腐解以及花粉直感等途径释放化感物质而改变其周围的微生态环境，从而对周围生物产生直接或间接的、有害或有利的影响[1]，是使同一环境中植物与植物之间相互排斥或促进的一种自然现象[2]。在农业生态系统中充分利用化感物质的正效应，避免负效应，对于建立可持续农业体系具有重要作用[3]。

黄萎病是蔬菜生产中的重要病害，是一种最致命、最难控制的植物病害[4]。托鲁巴姆(Solanurntorvum)是栽培茄的近缘野生种，在生产中作为抗病砧木被广泛使用。目前，关于托鲁巴姆的研究，主要集中在其抗病方面，因其对茄子黄萎病等病害达到了高抗或免疫的程度，在茄子抗病育种上受到广泛关注[5]。托鲁巴姆叶片浸提物对黄萎病菌菌丝生长及孢子萌发具有较好的抑制效果[6]，且对茄子黄萎病盆栽防病效果显著，能影响植株抗性相关生理过程，从而提高植株的黄萎病抗性[7]。那么，应用托鲁巴姆叶片浸提液后，是否会对其他作物产生化感作用，尚鲜有报道。在农业生产中, 种子的正常萌发与出苗对作物产量影响很大[8]，而任何一种化感物质都可能影响植物的许多基本代谢过程和生长调节系统[1,9]。因此，本文通过浸提方法模拟自然界中植物叶片的雨雾淋溶及植株分解，研究托鲁巴姆叶片对几种常见蔬菜种子萌发、幼苗生长以及幼苗生理指标的化感作用，以期为托鲁巴姆叶片浸提物的应用提供可行性依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

种子：黑龙江省农科院9812号大白菜，黑龙江省农科院园艺研究所经销；新品唐山秋瓜001号黄瓜，唐山市路南荷花坑种子繁育站经销；美国大速生生菜，中国北京硕源种子有限公司经销；香农大油叶香菜，哈尔滨香坊区种子有限公司经销；托鲁巴姆砧木茄，寿光市春秋种业有限公司经销。

托鲁巴姆叶片材料：种植托鲁巴姆，当植株高约1 m时采集叶片，清洗干净，于干燥箱内60 ℃烘干，粉碎过40目筛，置于室内通风干燥处备用。

育苗土壤：花土，购自哈尔滨市花卉大市场。

1.2 托鲁巴姆叶片水浸提液的制备

称取25 g托鲁巴姆叶片粉末于三角瓶中，加入500 mL蒸馏水，置于超声波振荡器中，30 ℃下振荡1 h，抽滤，所得滤液即是质量浓度为50 g·L-1的浸提液原液，于4 ℃冰箱内冷藏备用。

1.3 测定指标与方法

分别挑取饱满度和大小基本一致的大白菜、黄瓜、生菜和香菜种子(经过发芽测定，发芽率均在90%以上)，先用10%H2O2进行种子消毒处理，然后将大白菜、生菜和香菜分别摆放于垫有双层灭菌滤纸的、已消毒的直径9 cm培养皿中，每皿均匀摆放50粒种子，黄瓜种子较大，使用已消毒的口径13 cm×9 cm×12 cm的发芽盒和13 cm×9 cm的灭菌发芽纸进行试验。将托鲁巴姆叶片水浸提液原液分别稀释成10、20、30、40、50 g·L-1，以蒸馏水为对照(ck)，每个处理重复3 次，每个培养皿添加5 mL(发芽盒添加10 mL)浸提液(使浸提液润湿滤纸且有约1 mL液体流动)。将培养皿置于25 ℃培养箱内进行发芽试验，发芽过程中适当补充蒸馏水以保持相应湿度。每隔24 h统计每皿的发芽数，待有种子发芽时，开始进行为期7 d的发芽种子数的记录。各处理的每个重复各选取芽长较长的10株幼苗，测量其芽长、根长并记录，计算平均值。

选取生长一致的幼苗移入装有花土的11 cm口径花盆中继续培养，每处理培养9株，于植株4叶期取叶片进行生理指标的测定。采用考马斯亮蓝G-250法(Bradford法)测定蛋白质含量，分光光度计法测定总叶绿素含量和类胡萝卜素含量，蒽酮比色法测定可溶性糖含量，硫代巴比妥酸(TBA)比色法测定丙二醛(MDA)含量，记录实验数据供后续分析[10]。

1.4 数据处理

研究浸提物对种子萌发的化感作用，在此使用发芽速度指数I来定量[11]，I的计算公式为：

I=2×(7×X1+6×X2+5×X3+4×X4+3×X5+2×X6+1×X7)

式中，X代表每隔24 h发芽的种子数，X1=24 h记录的发芽数，X2=48 h记录的发芽数，依次类推，每个处理均设3次重复。

化感作用效果用化感作用效应指数(RI)表示，采用Williamson等[12]的方法进行计算，RI的计算公式为：

RI=1-C/T(T≥C)，或者RI=T/C-1(T

式中，C为对照值，T为处理值，RI为化感作用效应指数，RI>0时表现为促进作用，RI<0时表现为抑制作用，其绝对值大小反映化感作用的强弱。

所有数据用SPSS 25.0软件进行单因素方差分析和p=0.05、p=0.01水平上的显著性分析，用Excel软件制表。

2 结果与分析

2.1 托鲁巴姆叶片水浸提液对4种蔬菜种子萌发及幼苗生长的影响

由表1可知，托鲁巴姆叶片水浸提液对4种蔬菜种子萌发和幼苗生长的化感效应各不相同。

供试浓度范围内，浸提液对大白菜、生菜的发芽速度表现为低浓度影响不大、高浓度抑制，对黄瓜的发芽速度没有明显影响，对香菜的发芽速度则表现出较强的抑制效应。50 g·L-1浸提液极显著抑制了大白菜的发芽速度，40 g·L-1浸提液有显著抑制作用；所有浓度浸提液对黄瓜的发芽速度均没有明显影响；40 g·L-1和50 g·L-1的浸提液极显著抑制了生菜发芽速度；所有浓度的浸提液均极显著抑制了香菜的发芽速度。

供试浓度范围内，浸提液对大白菜、黄瓜芽长均有促进效应，对生菜、香菜芽长则均表现为低促高抑的浓度效应。所有浓度的浸提液均极显著促进大白菜芽长，10 g·L-1浸提液显著促进黄瓜芽长，其他浓度浸提液均极显著促进黄瓜芽长；50 g·L-1浸提液极显著抑制生菜芽长，而30 g·L-1浸提液对生菜芽长影响不大，其他浓度浸提液均显著或极显著促进生菜芽长；10 g·L-1浸提液显著促进香菜芽长，30 g·L-1浸提液对香菜芽长影响不大，其他浓度浸提液显著或极显著抑制香菜芽长。

在供试浓度范围内，浸提液对大白菜根长的化感效应为低浓度促进，高浓度影响不显著，浸提液对黄瓜根长的化感效应主要为抑制作用，浸提液对生菜和香菜根长的化感效应为低促高抑的浓度效应。仅低浓度(10、20 g·L-1)浸提液极显著促进大白菜根的伸长生长，其他浓度浸提液对大白菜根长影响均不显著；仅40 g·L-1浓度浸提液极显著抑制黄瓜根的伸长生长，10 g·L-1和50 g·L-1浸提液显著抑制黄瓜根的伸长生长，其他浓度浸提液对黄瓜根的伸长生长影响不大；10 g·L-1浸提液极显著促进生菜的根长，高浓度(30、40、50 g·L-1)浸提液极显著抑制生菜根长；10 g·L-1浸提液对香菜根长影响不大，其他浓度浸提液均极显著抑制香菜根长。

2.2 托鲁巴姆叶片水浸提液对4种蔬菜生理指标的影响

2.2.1托鲁巴姆叶片水浸提液对4种蔬菜叶片光合色素含量的影响

由表2可知，托鲁巴姆不同浓度浸提液对4种蔬菜叶片叶绿素含量、类胡萝卜素含量均有一定化感效应。

表1 托鲁巴姆叶片水浸提液对4种蔬菜种子萌发速度、幼苗根长芽长的影响

表2 托鲁巴姆叶片水浸提液对4种蔬菜总叶绿素、类胡萝卜素含量的影响

在供试浓度范围内，托鲁巴姆叶片水浸提液对4种蔬菜叶片总叶绿素含量的化感效应主要为促进作用。40 g·L-1浸提液极显著提高大白菜叶片总叶绿素含量，10 g·L-1浸提液显著提高大白菜叶片总叶绿素含量，其他浓度浸提液影响不大；所有浓度浸提液均极显著提高黄瓜叶片总叶绿素含量；20 g·L-1浸提液极显著提高生菜叶片总叶绿素含量，其他浓度浸提液影响不大；10 g·L-1浸提液显著提高香菜叶片总叶绿素含量，其他浓度浸提液均极显著提高香菜叶片总叶绿素含量。

在供试浓度范围内，托鲁巴姆叶片水浸提液对4种蔬菜叶片类胡萝卜素含量的化感效应也主要为促进作用，只有个别浓度对个别蔬菜为抑制作用。10 g·L-1、50 g·L-1浸提液极显著提高了大白菜叶片类胡萝卜素含量，20 g·L-1浸提液显著提高了大白菜叶片类胡萝卜素含量，其他浓度浸提液影响不大；50 g·L-1浸提液显著提高了黄瓜叶片类胡萝卜素含量，其他浓度浸提液极显著提高了黄瓜叶片类胡萝卜素含量；20 g·L-1、30 g·L-1浸提液极显著降低了生菜叶片类胡萝卜素含量，其他浓度浸提液对生菜叶片类胡萝卜素含量影响不显著；50 g·L-1浸提液极显著降低了香菜叶片类胡萝卜素含量，其他浓度浸提液对香菜叶片类胡萝卜素含量影响不显著。

表3 托鲁巴姆叶片水浸提液对蔬菜蛋白质、可溶性糖、MDA含量的影响

2.2.2托鲁巴姆叶片水浸提液对4种蔬菜抗逆性相关生理指标的影响

由表3可知，托鲁巴姆叶片水浸提液对4种蔬菜叶片蛋白质含量、可溶性糖含量、MDA含量的影响不同。

在供试浓度范围内，浸提液对4种蔬菜可溶性蛋白含量均没有显著影响。

在供试浓度范围内，浸提液对大白菜叶片可溶性糖含量具有促进效应，对黄瓜叶片可溶性糖含量没有显著影响，对生菜叶片可溶性糖含量具有较强的抑制效应，对香菜叶片可溶性糖含量的影响表现为低促高抑的浓度效应。20 g·L-1浸提液对大白菜叶片可溶性糖含量没有显著影响，其他浓度浸提液均显著或极显著提高大白菜叶片可溶性糖含量；所有浓度浸提液对黄瓜叶片可溶性糖含量影响不大；所有浓度浸提液均极显著降低生菜叶片可溶性糖含量；40 g·L-1浸提液显著降低香菜叶片可溶性糖含量，50 g·L-1浸提液对香菜叶片可溶性糖含量无显著影响，其他各浓度浸提液显著或极显著提高香菜可溶性糖含量。

在供试浓度范围内，托鲁巴姆叶片水浸提液对大白菜、黄瓜叶片的MDA含量均无显著化感效应，对生菜叶片MDA含量的化感效应为低促高抑，对香菜叶片MDA含量的化感效应为低浓度无影响，高浓度抑制。30 g·L-1浸提液极显著降低了生菜叶片MDA含量，其他浓度浸提液均极显著提高了生菜叶片MDA含量；30 g·L-1浸提液极显著降低了香菜叶片MDA含量，其他浓度浸提液对香菜MDA含量无明显影响。

3 结论与讨论

植物的化感作用受化感物质性质、浓度、互作方式及受体作物敏感性的影响, 可表现出促进作用、抑制作用、促进/抑制双重作用和无显著作用等多种形式[13,14]。

张学文等认为，发芽速度指数较发芽率对种子萌发敏感，更适合于评价化感作用潜势[15]。本试验的研究结果与黄玉梅等[16]对孔雀草化感作用的研究结果相类似，在托鲁巴姆叶片水浸提液处理下，大白菜、生菜、香菜的种子发芽速度降低，而黄瓜种子发芽速度没有明显变化，说明黄瓜具有一定抗托鲁巴姆叶片化感作用能力。托鲁巴姆叶片水浸提液对4种蔬菜苗期生长的影响以低促高抑浓度效应为主，且根对浸提液的敏感性更强，这与李金金等[17]对正癸烷和2,2,4,6,6-五甲基庚烷化感作用的研究结果类似。可见，不同受体作物的种子萌发与幼苗生长对托鲁巴姆叶片不同浓度水浸提液有不同的敏感性。

刘苗苗等研究认为，大蒜根系浸提液可通过提高光合能力及PSⅡ的光合活性，降低光损伤和使光能分配趋于合理，从而有效缓解连作对西瓜植株生长的抑制[18]。本试验表明，托鲁巴姆叶片水浸提液使4种蔬菜叶片总叶绿素含量增加，使大白菜、黄瓜叶片的类胡萝卜素含量增加，使生菜、香菜叶片的类胡萝卜素含量降低。可见，托鲁巴姆可促进受体蔬菜叶绿素合成，对不同受体蔬菜类胡萝卜素合成有不同影响，其机理有待进一步研究。

随着疏花蒺藜草浸提液浓度的增大，燕麦幼苗可溶性蛋白含量呈先升高后降低的趋势[19]，而托鲁巴姆叶片浸提液对4种蔬菜叶片蛋白质含量无明显影响。托鲁巴姆叶片水浸提液对不同蔬菜叶片可溶性糖含量的化感效应各不相同，这与闫艳芳[20]对疏花蒺藜草化感作用的研究相近。生物体内，自由基作用于脂质发生过氧化反应，氧化终产物为MDA。随芦苇叶浸提液浓度升高，受体加拿大一枝黄花叶片MDA含量上升[21]。托鲁巴姆叶片水浸提液使生菜叶片MDA含量增加，对生菜叶片膜脂过氧化作用影响较大，而对大白菜、黄瓜和香菜叶片MDA含量无明显影响或有所降低，不影响这3种蔬菜叶片膜脂过氧化作用。

综上所述认为，托鲁巴姆对受体蔬菜的化感作用具有物种选择性及浓度依赖性，在茄子生产中，利用托鲁巴姆嫁接或托鲁巴姆叶片浸提液防治黄萎病时，大白菜和黄瓜更适合作为茄子的相邻作物及后茬作物，且托鲁巴姆叶片浸提液的使用浓度以10 g·L-1为宜。