植物器官化感活性的测定及其对结球生菜幼苗生长的影响

植物器官化感活性的测定及其对结球生菜幼苗生长的影响

植物化感作用是指植物通过释放环境中的化学品（化感物质），对周围植物（包括微生物）产生间接或直接的有害或有益影响。用,也包括植物的自毒作用。科学家们普遍认为化感作用是生态系统中自然的化学调控现象,是植物适应环境的一种生态机制。近年来,有关植物化感作用的研究十分活跃,通过这一研究不仅可以很好的指导生产实践,实现农业生态系统的良性循环,建立合理的栽培技术和耕作制度,而且可以以植物化感作用为理论依托,通过对植物器官化感活性的测定来寻找具有抑制杂草生长的天然除草活性物质,进而进行仿生除草剂的研究与开发,以减少有害化学制剂的投入,有效合理利用资源,保护生态环境,提高农业生产力。本研究利用琼脂混粉法对目前尚未报道的一些常见的松科、柏科和杉科植物不同器官的化感活性进行了测定,取得了较好的结果,现报告如下。1材料和方法1.1eb.etzucc.供试材料为云杉(PiceaasperataMast.,枝、叶)、雪松(Cedrusdeodara(Roxb.)G.Don,枝、叶)、黑松(PinusthunbergiiParl.,叶、枝、雄球花、幼球果、成熟球果)、华山松(PinusarmandiFranch.,枝、叶)、日本五针松(PinusparvifloraSieb.EtZucc.,枝、叶)、侧柏(Platycladusorientalis(L.)Franco,叶、枝、幼果、成熟果)、千头柏(Platycladusorientalis(L.)Francocv.Sieboldii,枝、叶、成熟果)、洒金千头柏(Platycladusorientaliscv.Aurea,枝、叶、成熟果)、洒金柏(Platycladusorientaliscv.Aureanana,叶)、圆柏(Sabinavirginiana(L.)Ant.,枝、叶)、龙柏(Sabinachinensis(L.)Ant.cv.Kaizuca,枝、叶)、铺地柏(Sabinaprocumbens(Endl.)IwataetKusaka,枝、叶)、蜀桧球(SabinachinensisAnt.cv.,叶)、桧柏(Sabinachinensis(L.)Ant.JuniperuschinensisL.,叶)和金边柏(ChamaecyparislawsonianaMiniomaGlanca,枝、叶)。以上供试材料于2006年5~6月采自山东省青岛市城阳区。1.2lactucasactivainn.va.kras.krat.kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-kras-国内指示植物为抗热绿湖黑核西生菜特选种388(LactucasativaLinn.var.ramosaHort.,蔡兴利国际有限公司,美国)。1.3测试方法1.3.1铁筛粉末的制备将采集到的植物材料按不同器官组织分开后置阴凉处干燥,而后用电动万能粉碎机(FW100型,转速24000r/min,天津市泰斯特仪器有限公司生产)粉碎2min左右,取过40目铁筛的粉末备用。1.3.2整理剂的采集将结球生菜种子浸入0.2%次氯酸钠溶液中消毒15min后,洗涤并用流水浸泡2~6h(根据室内温度调整时间)吸水,而后用蒸馏水洗涤数次。在已消毒的带盖方盘内铺一层具有优良吸水性能的厨房用纸后,将已吸水的生菜种子摆放其上,而后滴加蒸馏水至纸张湿润但种子不漂浮为止,加盖后置于全智能人工气候箱(HP1000GS-B型,武汉瑞华仪器设备有限责任公司生产)内发芽,24~30h后胚根的长度将达到3~5mm。1.3.3植物总脂的制备称取0.5g琼脂粉分别置于300ml三角瓶内后加入蒸馏水使总体积达99ml,放入微波炉内加热至完全溶解后静置,待冷却至60℃左右时分别加入已称好的植物粉末各1g,混匀,配制成含有10g/L植物粉末的0.5%琼脂溶液,然后分别均匀倒入三个25ml小烧杯内,冷凝。以未加植物材料的0.5%琼脂凝胶为对照。1.3.4胚根的消毒处理用尖嘴镊子在已冷凝的琼脂表面插5个小口,分别夹取胚根长度基本一致的已发芽结球生菜种子,将胚根垂直由小口轻轻插入琼脂基质中。每烧杯5粒,重复3次。而后将所有烧杯用锡纸封口并置于已消毒的小纸箱内,放入人工气候箱遮光培养3d。人工气候箱的设置条件为:14h光照(25℃)和10h黑暗(20℃)的自动循环,箱内的相对湿度为60%。1.3.5模拟生长抑制率测定培养3d后用电子游标卡尺分别测量生菜胚根和胚轴的长度。计算胚根和胚轴的实际生长量,然后以生长量为基数分别计算每种植物器官处理对生菜胚根和胚轴生长的抑制率。并对样本的误差进行统计分析。抑制率(%)=对照生长量-处理生长量对照生长量×100(%)=对照生长量−处理生长量对照生长量×1002结果与分析2.1黑松枝、幼果、叶和成熟果对胚轴生长的抑制率由图1可见,供试的4种松科植物的不同器官在10g/L的粉末添加浓度下(后同)均对生菜幼苗的生长具有明显的抑制作用。其中,以雪松、黑松和华山松的抑制效果最为明显,且除日本五针松的茎器官外,其余所有材料对生菜胚根的抑制效果明显高于对胚轴生长的抑制效果。其中,雪松叶和枝对生菜胚根的抑制率分别达到94.5%和83.3%,而对胚轴的抑制率为70.0%和71.8%。黑松枝、幼果、叶和成熟果对生菜胚根的抑制率依次为98.4%、98.0%、93.8%和82.6%。它们对胚轴生长的抑制效果却相对较差,分别只有32.4%、79.0%、58.3%和49.3%。华山松的两种器官中,以叶对生菜幼苗生长的影响最大,且对胚根和胚轴的生长均表现出了很高的抑制效果,抑制率分别达到了98.5%和92.0%,而枝对生菜胚根和胚轴生长的抑制效果相对较低,分别只有76.4%和53.6%。4种植物中,以日本五针松的综合抑制效果最低,其叶片对生菜胚根和胚轴的抑制率分别只有70.9%和72.6%,而枝对二者的抑制率分别仅为19.6%和49.9%。可见,在以上各植物器官粉末的处理中,对生菜胚根的生长抑制率达90%以上的有雪松的叶、黑松的枝、幼果和叶以及华山松的叶和茎,研究中发现经这些器官处理的生菜幼苗的胚根几乎看不到生长,且根尖部分大多已变褐枯死。2.2不同材料对菜酒湿地松生长的抑制率,主要有以下几种与上述松科植物相比,供试的8种柏科植物的不同器官对生菜幼苗生长的影响相对较低,且没有一种材料的抑制率达90%以上。其中,对胚根生长的抑制率在80%以上的有洒金柏的叶(86.5%)、金边柏的叶(85.8%)、侧柏的幼果(83.1%)、千头柏的幼果(80.9%)和圆柏的叶(80.3%)。抑制率在70%~80%的有铺地柏的叶(78.4%)、千头柏的叶(79.8%)、洒金千头柏的幼果(73.2%)、龙柏的叶(75.8%)和枝(73.0%)。抑制率在60%~70%的有侧柏的成熟果(68.7%)和叶(65.8%)、铺地柏的枝(66.3%)、圆柏的枝(62.0)和洒金千头柏的叶(61.0%)。其余供试材料均在50%以下。尤其是洒金千头柏的枝不仅没有抑制作用,反而促进了生菜胚根的生长,促长率达28.2%。以上所有材料对生菜胚轴的抑制率普遍低于对胚根的抑制率,最高为金边柏的叶(70.1%),其次为铺地柏的枝(61.0%),最低为洒金千头柏的枝(-21.6%)和叶(-3.5%),洒金千头柏不仅没有抑制作用,反而具有一定的促进生长作用。其余各植物组织的抑制率均在50%以下(图2)。2.3不同云草地松枝和叶片对胚根生长的抑制率云杉不同器官对结球生菜胚根和胚轴生长的抑制效果都很明显。其中,云杉叶和枝对胚根生长的抑制率均高于90%,分别达到98.2%和91.1%,对胚根生长的抑制率也分别高达94.5%和83.3%。经两种器官处理的生菜胚根根尖萎缩变褐,幼苗全株溃烂。3其他器官组织对胚轴的抑制作用松科、柏科和杉科植物的不同器官粉末在10g/L的添加浓度下均具有可影响指示植物生菜生长的化感活性,且绝大多数为抑制性活性。其中,云杉和雪松的叶与枝对生菜幼苗的胚根和胚轴生长均显示了非常明显的抑制效果,而黑松的枝、幼果和叶以及华山松的叶和枝均对生菜的胚根生长具有很好的抑制作用,而对胚轴的抑制效果相对较低。8种柏科植物的不同器官中,洒金柏、金边柏、圆柏、铺地柏、千头柏和龙柏的叶,侧柏、千头柏和洒金千头柏的幼果以及龙柏的枝也对生菜胚根的生长显示了较好的抑制作用,但他们对胚轴的抑制效果相对较差。其他各器官组织尽管也显示出了一定的抑制效果,但抑制率相对较低。其中,洒金千头柏的枝对生菜幼苗的生长不但没有抑制作用,反而具有一定的刺激生长作用。今后我们将进一步通过提取、分离和生物测定等手段来寻找它们中所含有的活性化合物,以期能够找到可开发仿生除草剂或植物生长调节剂的先导物质。参考文献:MolishH.Dereinflusseinerpflantautdie-andereallelopathie[M].FisherJena,1973:13-20.宋君.植物间的化感作用[J].生态学杂志,1990,9(6):43-47.RiceEL.Allelopathy[M].NewYork:AcademicPress,1974.高玲.利用植物它感作用除治杂草[J].天津农业科学,1995,1(2):46-47.吕春霞,杨文权,慕小倩.植物化感作用及其在杂草防治中的应用[