不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗生长及根系生理生化特性的影响

1、中国蔬菜 2012（4）：37-42 CHINA VEGETABLES不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗生长及根系生理生化特性的影响杨 平 吴凤芝 *（东北农业大学园艺学院，黑龙江哈尔滨 150030）摘 要：以黄瓜幼苗为受体，研究了不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗生长及根系生理生化特性的影响。结果表明：具有化感促进效应的小麦根系分泌物分别在处理后的不同时期提高了黄瓜幼苗根系保护酶活性、渗透调节物质含量，降低了脂膜过氧化作用，提高了黄瓜幼苗的株高、茎粗、全株干质量、叶面积及光合作用；具有化感抑制效应的小麦根系分泌物则在处理后的不同时期降低了黄瓜幼苗保护酶活性及渗透调节物质含量，增加了

2、脂膜过氧化作用，抑制了黄瓜幼苗的生长，降低了光合作用。关键词：化感效应；小麦；黄瓜；幼苗生长；保护酶中图分类号：S642.2 文献标识码：A 文章编号：1000-6346（2012）04-0037-06Effects of Root Aqueous Extracts of Wheat Cultivars with Different Allelopathy Potential on Cucumber Seedlings Growth and Physiological and Biochemical Characters of Cucumber RootYANG Ping，WU Feng-zh

3、i（Horticulture College of Northeast Agricultural University，Harbin 150030，Heilongjiang，China） *Abstract：With cucumber（Cucumis sativus L.）seedling as receptors，this paper studied the effect of different allelopathic aqueous extracts of wheat root on cucumber seedling growth，the physiology and biochem

4、ical characters of cucumber rootsThe results indicated that the stimulated aqueous extracts of wheat root can improve the activities of protective enzymes and the content of osmoregulation substance，reduce the membrane lipid peroxidation of cucumber roots in different periods after treatment，and inc

5、rease plant height，stem diameter，dry weight in whole plant，leaves area，and photosynthesis of protective enzymes and the content of osmoregulation substance，increase the membrane lipid peroxidation of cucumber roots in different periods after treatment，and also inhibit the growth of cucumber seedling

6、s收稿日期： 2011-06-20；接受日期：2011-08-10基金项目：国家973计划项目（2009CB119004-05），黑龙江省杰出青年基金项目（JC200803），国家大宗蔬菜产业技术体系项目（CARS-25-C-08）38 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 2012年2月（下）2近年来，我国设施园艺发展迅速，截至2010年底设施园艺面积约达到466.7万hm（喻景权，2011）。设施黄瓜（Cucumis sativus L.）作为主要栽培种类之一，由于多年连作造成连作障碍严重。小麦（Triticum aestivum L.）是典型的化感型作物，主要通过根系分泌及残

7、体分解等方式影响自身或邻近植物的生长发育。有研究表明，小麦与黄瓜轮作可以显著提高土壤微生物多样性指数、丰富度指数和均匀度指数，使土壤容重显著降低，土壤总孔隙度显著提高，显著降低土壤盐分积累及土壤EC值，明显改善土壤微生物的区系组成及土壤微生态环境，提高黄瓜产量（吴凤芝和王学征，2007；吴凤芝 等，2008；王玉彦 等，2009）。目前关于小麦化感作用的研究主要集中在土壤微生态环境（柴强，2004；王德胜，2008）、化感作用强弱的测定（沈慧敏 等，2005；李逢雨 等，2008）以及化感物质组分分析（赵媛，2005；于翠平，2009）三个方面，而关于小麦化感作用对受体植株生理生化方面影响的研

8、究较少。本试验通过不同化感效应的小麦根系分泌物处理黄瓜幼苗根系，研究小麦根系分泌物对黄瓜幼苗生长及根系生理生化特性的影响，为揭示小麦与黄瓜轮作提高产量的生理生化机制、缓解设施黄瓜连作障碍、建立合理的栽培制度提供理论依据。1 材料与方法1.1 试验材料供试黄瓜品种为津优1号，购于哈尔滨华威种业有限公司；化感促进作用小麦品种04-0348（A）及化感抑制作用小麦品种龙辐17（B）（马亚飞 等，2011）购于黑龙江省农业科学院。供试土壤取自东北农业大学园艺试验中心，土壤基本肥力：有机质含量82.57 g·kg，碱解氮234.70 mg·kg，速效磷346.75 mg·k

9、g，速效钾305.64 mg·kg，电导率0.33 mS·cm，pH值7.22（鲍士旦，2000）。 1.2 试验方法2012（4）杨 平等：不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗生长及根系生理生化特性的影响39试验数据采用Microsoft Excel 2003软件进行处理，采用SAS 9.0软件进行差异显著性分析。2 结果与分析2.1 不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗生长的影响从表1可以看出，经不同化感效应的小麦根系分泌物处理后6 d，A处理的株高显著高于对照，全株干质量显著低于对照，B处理的茎粗、全株干质量均显著低于对照；处理后12 d，A处理的茎粗、叶面积均显

10、著高于对照，B处理叶面积显著低于对照；处理后18 d，A处理的株高显著高于对照，B处理株高显著低于对照。表1 不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗生长的影响取样时期/d 6 12 18处理 A B对照（CK） A B对照（CK） A B对照（CK）株高/cm 6.51±0.283 a 5.34±0.093 b 5.37±0.174 b 13.67±1.320 a 13.33±1.258 a 11.17±1.762 a 18.10±0.100 a 15.90±0.100 c 16.83±0.472 b茎粗

11、/mm 5.27±0.027 a 4.87±0.074 b 5.20±0.037 a 5.90±0.049 a 5.05±0.168 b 5.51±0.028 b 6.58±0.072 a 6.32±0.285 a 6.39±0.163 a全株干质量/g 0.383±0.037 b 0.334±0.011 b 0.424±0.011 a 0.829±0.061 a 0.783±0.032 a 0.765±0.028 a 1.155±0.

12、067 a 1.063±0.072 a 1.153±0.036 a叶面积/cm 110.62±6.400 a106.03±6.697 a108.55±4.914 a196.82±3.679 a164.41±7.356 c181.00±3.937 b233.82±18.653 a190.75±32.823 a217.58±13.836 a2注：表中同列数据后不同小写字母表示差异显著（=0.05），下表同。2.2 不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗光合特性的影响从表2可以看出，经不同化

13、感效应的小麦根系分泌物处理后6 d，A、B处理的光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度及蒸腾速率均显著高于对照；处理后12 d，A处理的光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度均显著高于对照，蒸腾速率却显著低于对照，B处理的气孔导度、蒸腾速率均显著低于对照；处理后18 d，A处理的蒸腾速率显著高于对照，气孔导度显著低于对照，B处理的光合速率、气孔导度及蒸腾速率均显著低于对照。表2 不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗光合特性的影响取样时期/d 6处理 A B光合速率/mol·m·s11.342±1.260 a 10.210±0.290 a-2-1气孔导度/mol

14、·H2O·m·s0.146±0.005 a 0.111±0.005 b 0.186±0.013 a 0.112±0.008 c 0.143±0.006 b 0.126±0.011 b 0.099±0.008 c 0.147±0.010 a-2-1胞间CO2浓度/L·L 蒸腾速率/mmol·m·s100.650±2.279 a 81.345±5.856 b 98.910±4.466 a 82.367±1.301 b 8

15、6.133±5.005 b 99.267±4.550 a 91.733±3.669 a 96.433±3.943 a7.180±0.334 a 6.827±0.887 a 5.507±0.585 b 7.903±0.766 b 7.393±1.041 b 10.273±0.330 a 9.850±0.527 a 6.743±0.816 c 8.613±0.357 b-1-2-112 18A B对照（CK） A B对照（CK）13.917±0.552 a 1

16、0.450±0.350 b 11.777±1.371 b 14.700±0.529 a 11.233±0.874 b 13.167±1.069 a2.3 不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗根系生理生化指标的影响40 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 2012年2月（下） 对照；处理后18 d，A处理CAT活性显著对照，B处理显著低于对照。可见，经不同化感效应的小麦根系分泌 图1 不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗根系SOD活性的影响图柱上不同小写字母表示差异显著（=0.05），下图同。 图2 不同化感效应的小麦根系分泌物

17、对黄瓜幼苗 根系CAT活性的影响物处理后6、18 d，A、B处理游离脯氨酸含量与对照差异均不显著；处理后12 d，A、B处理游离脯氨酸含量均显著高于对照。响 由图5可见，经不同化感效应的小麦根系分泌物处理后6 d，A处理可溶性蛋白含量显著高于对照，B处理显著低于对照；处理后12d，A处理可溶性蛋白含量显著高于对照，B处理与对照差异不显著；处理后18 d，A处理可溶性蛋白含量显著低于对照，B处理与对照差异不显著。 图3 不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗 根系POD活性的影响 图4 不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗 根系游离脯氨酸含量的影响 图5 不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗

18、根系可溶性蛋白含量的影响2012（4） 杨 平等：不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗生长及根系生理生化特性的影响 41图6 不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗根系可溶性糖含量的影响 图7 不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗 根系丙二醛含量的影响3 结论与讨论本试验结果表明，不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗的生长状况、光合作用、保护酶活性、渗透调节物质含量及膜脂过氧化程度的影响不同。经具有化感促进效应的小麦根系分泌物处理后，黄瓜幼苗株高，茎粗，叶面积，光合速率，气孔导度，胞间CO2浓度，蒸腾速率，根系SOD、CAT、POD活性，可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量在不同时期分别显著

19、提高，脂膜过氧化作用显著降低，总体表现为促进黄瓜幼苗生长；经具有化感抑制效应的小麦根系分泌物处理后，黄瓜幼苗的生长指标、光合作用、保护酶活性、渗透调节物质含量显著降低，脂膜过氧化作用显著提高，总体表现为抑制黄瓜幼苗生长。因此，小麦对黄瓜幼苗的化感作用生理生化机制可能是通过改变黄瓜幼苗体内保护酶活性、渗透调节物质含量及脂膜过氧化来表现的。在本试验结果中，不同化感效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗根系中保护酶活性、渗透调节物质含量、脂膜过氧化作用及黄瓜幼苗生长的影响不同，这一结果与Wu等（2000）关于不42 中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 2012年2月（下） 同品种小麦对黑麦草的

20、化感作用结果相似。Putnam和Duke（1974）认为不同品种间的化感作用差异可能是从其野生祖先遗传而来的。因此，造成不同品种小麦化感差异的原因可能是因为其遗传背景不同。具有化感促进效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗根系各项生理生化指标及幼苗生长状况总体表现为促进作用。这一结果与亓延凤（2006）关于玉米和小麦的秸秆均可以显著提高黄瓜植株的株高、茎粗、最大叶面积及产量的研究结果一致。具有化感抑制效应的小麦根系分泌物对黄瓜幼苗根系各项生理生化指标及幼苗生长总体表现为抑制作用。造成这一结果的原因可能是由于不同化感效应的小麦根系分泌物中所含的化感物质不同，或者是小麦根系分泌物处理后经过土壤微生物的分解

21、产生有利或有害的物质，影响黄瓜幼苗生长，其具体原因有待进一步研究。化感作用具有浓度效应（孔垂华 等，1998；韩丽梅 等，2002），侯维（2008）研究百里香化感作用结果表明，萝卜幼苗株高在水浸液最高和最低浓度受促进，中间浓度受抑制。董沁方（2006）研究表明百合水浸液对受体植物表现为低浓度促进，高浓度抑制的双重效应。本试验中，同一测定指标在经同一小麦根系分泌物处理后的不同时期，有时表现不同甚至是相反的规律，造成这一现象的原因可能是化感物质的浓度和时间效应，也可能是土壤养分及土壤微生物分解等，其具体原因有待进一步研究。参考文献鲍士旦2000土壤农化分析3版北京：中国农业出版社：34-35，5

22、6-58，81-82，109-110柴强2004化感作用对复合群体根区土壤微生物及酶的影响研究博士论文兰州：甘肃农业大学董沁方2006百合（Lilium）植物水浸液及根系分泌物的化感作用研究硕士论文杨凌：西北农林科技大学韩丽梅，沈其荣，鞠会艳，阎石，阎飞2002大豆地上部水浸液的化感作用及化感物质的鉴定生态学报，22（9）：1425-1430 郝再彬，苍晶，徐仲2004植物生理实验哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社：67-68，104-105，110-115侯维2008百里香化感作用研究与化感物质鉴定硕士论文雅安：四川农业大学李逢雨，孙锡发，冯文强，秦鱼生，王昌全，涂仕华2008水稻秸秆水浸提液对小

23、麦的化感作用研究西南农业学报，21（4）：960-964 马亚飞，杨平，吴凤芝2011不同品系小麦根系分泌物对黄瓜化感作用的初步研究中国蔬菜，（10）：23-27孔垂华，徐涛，胡飞1998胜红蓟化感作用研究：主要化感物质的释放途径和活性应用生态学报，9（3）：257-260 亓延凤2006作物秸秆对日光温室连作土壤特性及黄瓜生育的影响研究硕士论文泰安：山东农业大学沈慧敏，郭鸿儒，黄高宝2005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应用生态学报，16（4）：740-743 王玉彦，吴凤芝，周新刚2009不同间作模式对设施黄瓜生长及土壤环境的影响中国蔬菜，（16）：8-13王德胜2008不同品种小麦化感物质在土壤中的滞留、迁移及其活性变化研究硕士论文杨凌：西北农林科技大学 吴凤芝，孟立君，文景芝2002黄瓜根系分泌物对枯萎病菌丝生长的影响中国蔬菜，（5）：26-27喻景权，杜尧舜2000蔬菜设施栽培可持续发展中的连作障碍问题沈阳农业大学学报，31（1）：124-126喻景权2011“十一五”我国设施蔬菜生产和科技进展及其展望