濒危植物细果秤锤树果实浸提液化感作用

阳艳芳 罗来开 尹明月 台昌锐 童跃伟 赵凯

摘要  为探究细果秤锤树化感作用，用细果秤锤树果实的浸提液对白菜种子进行萌发试验。浸提液分别设置为25、50、75、100 g/L 4种浓度梯度，同时以蒸馏水为对照（CK），对白菜种子进行培养，测定其发芽率、发芽势，10 d后测定幼苗茎长、根长、鲜重等指标，并分析细果秤锤树果实浸提液对其生长的影响。结果表明：各浓度梯度的浸提液对白菜种子发芽率影响不显著，但随着浸提液浓度的升高，发芽势显著降低（P<0.05）;幼苗生长指标随着浓度升高而呈现不同趋势。其中，白菜根长在各浓度梯度浸提液影响下均表现出抑制作用，且随着浸提液浓度的升高抑制作用越明显；幼苗茎长则随着浸提液浓度升高表现为促进；白菜幼苗鲜重与CK相比无显著差异。

关键词  濒危植物；细果秤锤树；浸提液；化感效应

中图分类号  Q945  文献标识码  A

文章编号  0517-6611（2024）04-0093-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.04.020

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Allelopathy of Fruit Extraction from Sinojackia macrocarpa an Endangered Plant

YANG Yan.fang，LUO Lai.kai，YIN Ming.yue et al

（College of Life Sciences，Anqing Normal University/Province Key Laboratory of the Biodiversity Study and Ecology Conservation in Southwest Anhui，Anqing，Anhui 246133）

Abstract  In order to investigate its allelopathy，the fruit extract of Sinojackia macrocarpa fruit was used to germinate Chinese cabbage seeds.Four concentration gradients of 25，50，75 and 100 g/L were set in the extracts.Meanwhile，the seeds of Chinese cabbage were cultured with distilled water as the control，and the germination rate and germination potential were measured.After 10 days，seedling height，root length，fresh weight and other indicators were measured.The effect of fruit extract of Sinojackia macrocarpa on its growth was analyzed.The results showed as follows：extracts of different concentration gradients had no significant effect on the germination rate of Chinese cabbage seeds，but germination potential decreased significantly with the increase of extract concentration （P<0.05）;seedling growth showed different trends with increasing concentration.Among them，the root length of Chinese cabbage showed inhibitory effect under different concentration gradient extracts，and the inhibitory effect became more obvious with the increase of extract concentration.The seedling height of Chinese cabbage was promoted with the increase of extract concentration.The fresh weight of Chinese cabbage had no significant difference compared with the control group.

Key words  Endangered plant;Sinojackia microcarpa;Extraction solution;Allelopathy effect

基金項目  皖西南生物多样性和生态保护安徽省重点实验室开放基金项目（2020ZD04）;2020 年教育部国家级新农科研究与改革实践项目;国家林业局和草原局调查规划设计院资助课题。

作者简介  阳艳芳（1998—），女，安徽安庆人，硕士研究生，研究方向：植物生态学。*通信作者，副教授，博士，从事植物学研究。

收稿日期  2023-03-21

化感作用（Allelopathy）是指一种植物产生化学物质影响其他植物生长发育的现象，通常表现为刺激或抑制植物的萌发和生长［1］。化感物质几乎在植物所有器官中存在，植物不同器官的浸提液对同一受体植物化感效应的影响不同［2］；同时，对不同受体植物的化感作用，其二者之间也存在着显著的计量效应关系，一般表现为提取物浓度越高，化感作用越强［3］。当前，对于植物化感作用的研究已有不少报道，如化感效应物质作为生物除草剂方面的潜力［4］、化感效应物质分析［5］、化感作用对于植物入侵［6］等方面已成为国内外研究热点。近年来，针对珍稀濒危植物可能存在的化感效应研究也相继展开，如王欢等［7］对珙桐进行化感作用试验，表明植物为维持群落中稳定的种间关系会对其他植物产生化感作用；李春英等［8-9］分别采用红豆杉不同部位浸提液作用于其他种子，发现其各部位均含有化感物质；沈文涛等［10］研究连香树凋落物对其自身种子萌发的化感作用，表明该树种具有化感自毒作用，这是造成其自然种群更新困难的可能原因之一。因此，对于极小种群珍稀濒危植物的化感作用探究具有重大意义。

细果秤锤树（Sinojackia microcarpa）属安息香科秤锤树属，落叶大灌木［11］。该物种花朵洁白美丽，花蕊呈金黄色，花序下垂，其果实形似秤锤，颇具妙趣，是观赏性的野生树种［12］。然而，由于其自身和人为等原因，资源逐渐减少，2012年被列入《中国极小种群野生植物拯救保护工程规划》，已被列为国家二级保护野生植物，少量分布在浙江［13］和安徽［14］等地，已成为亟待研究的濒危植物［15］。目前，国内外对于该种的研究主要集中于种群分布［16］、种群动态及空间分布格局［17］、扦插繁育［18-19］、分类学［20］等方面，而对于其化感效应方面的研究鲜见报道。细果秤锤树成熟的果实果梗长 0.5～2.0 cm，为灰褐色，纺锤状。经实地考察发现，细果秤锤树果实于10月中下旬成熟掉落，收集其果实，经解剖发现其空瘪率高达85%，有效果实占比极少。大部分有效果实内部仅有 1 粒种子，极少数含有 2 粒种子。大量种子成熟后掉落在附近土壤内，但在细果秤锤树居群中，却难见其实生苗。种子休眠严重，一方面由于其坚硬的外壳透气性和透水性差，另一方面种子内源性萌发抑制物即化感物质也是导致其休眠的重要原因之一［21］。因此，笔者以细果秤锤树的果实为浸提材料，以白菜籽为受体材料，分析记录受体种子萌发和幼苗生长情况，进一步探究综合化感效应作用，旨在揭示果实内是否存在化感物质以及活性的强弱，从而促进珍稀濒危植物种质资源的可持续化利用，为保护极小种群提供数据支撑。

1  材料与方法

1.1  研究地概况

研究地点位于安徽省池州市贵池区梅街镇栗山（117°21′07″E，30°17′04″N），地处安徽省老山自然保护区，海拔约66 m，属亚热带季风亚湿润气候区，年平均气温16.5 ℃，年降雨量1 500～1 700 mm。研究样地所处的群落类型为落叶阔叶林，乔木层以细果秤锤树为主，有60余株，伴生种有槲栎（Quercus aliena）、甜槠（Castanopsis eyrei） 、杉木 （Cunninghamia lanceolata） 等；灌木层有箬竹 （Indocalamus tessellatus） 、檵木 （Loropetalum chinense） 、中华石楠 （Photinia beauverdiana） 、白檀 （Symplocos paniculata） 等。

1.2  研究方法

1.2.1  浸提液制备。

供试细果秤锤树果实收集后在自然条件下干燥备用，称取风干后且饱满的细果秤锤树种子，去除表面杂质，用高速粉碎机进行粉碎处理，加入10倍体积的蒸馏水制成100 g/L浸提液，于摇床中摇晃24 h。将浸提液装入离心管，4 000 r/min离心30 min，取上层清液，即为原液。将原液分别配成25、50、75、100 g/L的浓度梯度，以蒸馏水为对照，置于冰箱中-4 ℃保存。

1.2.2  种子萌发试验。

受体材料白菜籽 “快速小白菜”为市场购买，纯度 97％，净度 98％，含水量约 8％，发芽率 95％以上。在干燥灭菌的培养皿中铺上滤纸，每皿内加入100粒饱满均匀的受体白菜籽，滴加不同浓度浸提液，每个处理重复3次，共15个处理。将不同处理培养皿置于恒温光照培养箱中观察，为防止水分流失过快，可在培养初期附上一层保鲜膜，中途及时补充定量相应浓度的浸提液及蒸馏水。每日观察统计白菜籽的发芽率（以胚根长于白菜籽直径为发芽标准），10 d后测量茎长、根长和鲜重。

1.3  数据分析

根据王一峰等［22］的方法计算种子的发芽率、发芽势（以第3天为发芽高峰期），并进行幼苗生长测定。白菜幼苗生长至第 10天，各培养皿中分别选取长势一致的 10 株幼苗进行茎长、根长的测量并计算平均值，鲜重以每皿10株幼苗的重量为一组进行统计。测量时，以滤纸表层根颈至主根最末梢为幼苗根长，至幼苗顶端最高为茎长。所得相关数据用 Origin 2021 软件进行統计及图表绘制，所有统计数据均用平均值±标准差表示。用 SPSS 26.0 软件作单因素方差（One-way ANOVA）分析，来比较发芽率、幼苗根长、茎长、鲜重等有无显著性差异。用化感效应指数RI表示化感作用的有无及强弱。

发芽率（GR）=（发芽种子数/试验种子总数）×100%（1）

发芽势（GP）=（第3天发芽种子数／供试种子数）×100%（2）

RI=T/C-1（3）

式（3）中：RI 为化感作用响应指数（response index），T为处理值，C为对照值。RI 绝对值的大小代表化感作用强度，即当 RI＞0时，表示存在促进效应；当RI<0时，表示存在抑制效应。

SE=（RI1+RI2+RI3+RI4+ RI5）/4（4）

式（4）中：SE化感综合效应指数［23］（synthesis response index），RI1～RI5分别表示发芽率、发芽势、根长、茎长、鲜重5种测量指标的化感作用效应。

2  结果与分析

2.1  浸提液对白菜种子萌发的影响

在种子萌发试验过程中，不同浓度浸提液处理对白菜种子发芽率均无显著影响（P>0.05）（图1）。试验处理范围内，受体种子发芽率均低于CK，各浓度浸提液处理白菜种子发芽率均未达显著差异（P>0.05），说明细果秤锤树果实浸提液对白菜种子萌发率无显著影响（P>0.05）。与CK相比，各浓度的细果秤锤树果实浸提液对于受体种子的发芽势均有显著影响（P<0.05）。随着浸提液浓度的增加，对白菜种子发芽势呈抑制作用。25 g/L浸提液处理下，白菜种子发芽势的抑制效果显著（P<0.05），100 g/L浸提液处理种子的发芽势最低，说明细果秤锤树果实浸提液对白菜种子发芽势有显著抑制影响。

2.2  浸提液对白菜幼苗生长指标的影响

2.2.1  对白菜幼苗根长的影响。

由图2可知，所有浓度的细果秤锤树果实浸提液对白菜幼苗的根长有显著影响（P<0.05）；随着浸提液浓度的增大，白菜幼苗的根长呈下降趋势。25  g/L浸提液处理下，白菜幼苗根长的抑制效果显著（P<0.05）。100 g/L浸提液处理抑制根长的作用最大，较CK降低了48.48%。不同浓度浸提液处理下，白菜幼苗根长均低于CK（P<0.05）。与CK相比，25、50、75 g/L浓度细果秤锤树果实浸提液由低到高均能使白菜幼苗根长受到抑制，根长分别下降21.83%、32.49%、42.64%（图3）。

2.2.2  对白菜幼苗茎长的影响。

从图4可见，各浓度细果秤锤树果实浸提液对白菜幼苗的茎长有显著影响（P<0.05）。与CK相比，随着浸提液浓度的增大，白菜幼苗茎长呈上升趋势。25 g/L浸提液浓度处理对白菜幼苗茎长促进作用显著（P<0.05）。100 g/L浸提液浓度处理下，白菜幼苗茎长达最大，与CK相比，提高了83.31%。不同浓度浸提液处理下，白菜幼苗茎长均显著高于CK，其他浸提液浓度由低到高处理下，均能提高幼苗茎长，分别提高了26.02%、57.28%、62.76%，具有明显的浓度依赖效应（图5）。

2.2.3  对白菜幼苗鲜重的影响。

从图6可见，在种子萌发试验过程中，不同浓度浸提液对白菜鲜重均无显著影响（P>0.05）。试验处理范围内，受体种子鲜重均略高于CK，100 g/L浸提液处理幼苗鲜重最大，较CK增加25%。各浓度浸提液处理下白菜幼苗鲜重均未达显著差异（P>0.05），说明细果秤锤树果实浸提液对白菜幼苗无显著影响。

2.3  浸提液对白菜幼苗生长的综合化感效应

由表1可知，在各浓度浸提液处理下，各组白菜种子发芽率差异不大，但发芽势呈现抑制作用，随着浸提液浓度的升高，对于受体白菜发芽势的化感效应指数RI2绝对值逐渐增大，其种子发芽势逐渐降低。在试验过程中，高浓度浸提液处理会抑制受体种子发芽势。在各浓度浸提液处理下，受体白菜幼苗生长效应呈现出不同趋势。随着浓度的升高，幼苗茎长这一指标表现为促进作用，而幼苗根长则表现出明显的抑制作用。随着浸提液浓度的升高，对于受体白菜根长的化感效应指数RI3绝对值逐渐增大，即对于根长的化感效应逐渐增强。RI4始终小于0，则表示对根长的化感效应显示为抑制。与CK相比，白菜幼苗生长茎长与根长表现为相反的趋势。当浸提液浓度由25 g/L逐渐升高至100 g/L时，受体幼苗茎长的化感效应指数 RI3也相应增加。RI3始终大于0，说明对茎长指标而言，其化感效应表现为促进。计算综合化感效应指数SE可知（图7），细果秤

锤树果实浸提液对白菜种子萌发无影响，但对于白菜幼苗生长有促进的化感效应作用。在该试验条件下，浸提液浓度达到最高时，综合化感效应指数也最大，对于白菜幼苗生长的促进作用越强。

3  讨论与结论

该试验研究发现，不同浓度细果秤锤树浸提液对于受体白菜种子萌发无抑制作用。这与江全等［24］在秤锤树的种子休眠机理研究中对于白菜种子萌发试验的研究结果一致，认为其内存在着一些内源性抑制物，这些内源性抑制物对于白菜种子的萌发率影响有着不一致的试验结论，与贾书果等［25］研究认为受体种胚依然可以正常发芽的结论也相同，但与刘超等［26］的研究结果不同，其原因还有待于进一步研究。

该试验研究还发现，不同浓度细果秤锤树果实浸提液添加处理下，在白菜幼苗生长过程中，对根长和茎长2个生长指标分别呈现不同的影响。各浓度浸提液处理下，均能抑制幼苗根长，抑制作用与对照组相比在统计学上达极显著水平（P<0.01）。这与许美玲等［27］的贝母种子水提取液对小白菜的化感效应的研究结果一致，也与杨云海等［28］在紫茎泽兰水提物对种子萌发及幼苗生长的化感效应研究中的結果一致。然而，在细果秤锤树各浓度浸提液处理下，受体白菜幼苗茎长在试验期间始终为促进，幼苗鲜重差异不显著，但总体呈现促进作用。这与一些研究结果不同，如王一峰等［29-30］利用核桃叶浸提液进行化感效应研究，结果表明受体材料在试验期间表现为低促高抑，江全等［24］也表示秤锤树对于白菜种子的化感作用表现为低促高抑。一方面可能是由于时间范围不够广，另一方面也不乏浓度未达到抑制的条件。因为化感物质浓度低时，浸提液的营养物质会促进幼苗生长［31］，秤锤树果皮中富含可溶性糖、可溶性蛋白［15，32］等，在前期幼苗生长过程中会对试验产生一定影响，只有当抑制物达到一定浓度以上，其抑制作用才能呈现出来，从而使受体植株的生长发育受到影响。

该试验对珍稀濒危植物细果秤锤树脱落的果实进行了化感作用潜能探究，采用水浸提的方式开展白菜受体萌发试验，一方面为模拟自然条件下植物化感物质产生并通过挥发、淋溶、分泌和分解等方式影响其他植物生长的环境因素［33-35］；另一方面，也防止有机溶剂提取出过多的非化感物质，对于试验产生其他误差影响。研究结果表明：细果秤锤树果实中含有化感物质，对于其他幼苗的生长具有一定的影响，且随着浸提液浓度的提高，化感作用愈加明显。但仍存在不足之处，如仅采用水提法可能未将全部化感效应物质提出，其次，未对其具体的化感物质进行成分分析。此后将进一步细化试验，采取不同的提取方法并采集细果秤锤树不同部位，如叶片、枝条等展开试验，并对于浸提液中具体起化感作用的活性成分进行进一步色谱分析，对于其作用机制深入研究。

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