王亚麒黄连浸提液对莴苣,绿豆,白菜,三种植物的化感效应-2014412

黄连须根浸提液对莴苣、绿豆、白菜三种作物的化感效应王亚麒陈丹梅袁玲（西南大学资源环境学院，重庆400716）摘要:植物释放的化感物质对周围其它植物产生有利或有害作用，使之处于生存竞争的优势地位，有利于扩大自己的生存空间和种群数量。试验以莴苣、绿豆和白菜为材料，研究了黄连须根浸提液（extractsfromfibrousrootsofCoptischinensis,ERC）对种植萌发和幼苗生长的化感效应，目的是减轻化感危害，提高土地持续生产力。结果表明，低浓度（200mg·L-1）的ERC处理种子后，三种供试作物种子发芽率、发芽指数无显着变化，但根系活力降低，最大根长缩短；随着浓度加大（＞400mg·L-1），抑制种子中的淀粉水解，降低游离氨基酸和可溶性糖的含量，影响种子萌发；ERC浓度达到800mg·L-1时，根尖向上卷曲而离开ERC溶液、根毛消失、畸形、颜色变褐；叶片硝酸还原酶和叶绿素合成减少，抑制幼苗生长。ERC对莴苣种子发芽和幼苗生长抑制作用大于绿豆和白菜。因此，在集约化种植黄连的土壤中，黄连根系分泌物和植株残体降解所释放的化感物质抑制莴苣、绿豆和白菜等作物种子的发芽和幼苗生长，可能造成后季作物减产绝收。关键词:黄连；浸提液；蔬菜；化感效应AllelopathiceffectsoftheextractsfromfibrousrootsofCoptischinensisonCompositae,VignaradiateandBrassicarapapekinensisWANGYaqi,CHENDanmei,YUANLing(CollegeofNaturalResourcesandEnvironment,SouthwestUniversity,Chongqing400716,China)Abstract:Someplantscouldreleaseallelochemicalstoinfluencetheotherplantsnearbythemwherebyestablishingtheirownpriorityinecosystemsinordertoenlargethelivingspaceandtheprogenies.TheallelopathiceffectsoftheextractsfromfibrousrootsofCoptischinensis（ERC)onseedgerminationandseedlinggrowthwerestudiedwithCompositae,VignaradiateandBrassicarapapekinensisinordertoalleviatetheallelopathiceffectsofthismedicinalplantsandtomaintainthesustainableproductivityoflannafterthecultivationofCoptischinensis.TheseedsofthethreeplantswereculturedintheplateswithvariousconcentrationsofERCforrecodinggerminationrate,youngseedlinggrowthandrelatedphysiologicalindexes.TheresultshowednosignificanteffectsofERCinlowconcentrations(200mg·L-1)onseedgermination,includingtherate,index,andvitalityincontrasttorootvitalityandlengthwhichdecreasedgreatlyinthiscase.AstheconcentrationsofERCincreased(400mg·L-1),however,starchhydrolysiswasinhibitedandfreeaminoacidsandsolublesugarsweredecreasedintheseeds,resultinginpoorseedgermination.WhenERCreached800mg·L-1,rootsdeformedconcomitantwithbrowncolor,roothairdisappearance,andcurlingupofroottipstoleavetheERCsolutions.Nitratereductaseactivitiesandchlorophyllconcentrationswerealsodecreasedintheleavesatsametime.Asaresult,thegrowthoftheyoungseedlingswasstuntedandstrongerinhibitionofERConCompositaewasobservedthanVignaradiateandBrassicarapapekinensis.Therefore,theallelopathicchemicalscontainedinrootexudatesandremainsofCoptischinensiscouldinhibittheseedgerminationandyoungseedlinggrowthofabovethree国家”973“计划项目(2013CB127405)支助。王亚麒（1991-），宁夏人，农业资源与环境专业学习，[e-mail]。*通讯作者：[e-mail]tinpoorgrowthandtheyieldreductionofthelatecropsfollowingtheintensivecultivationofCoptischinensis.Keywords:Coptischinensis,extractsoffibrousroot;vegetableplats;allelopathiceffect.黄连（CoptischinensisFranch，毛茛科黄连属）为多年生草本植物，具有清热解毒和燥湿泻火的功效，用途广泛，是我国人工栽培的10种大宗中药材植物之一[1]，具有抗真菌、细菌、某些肿瘤细胞和寄生虫等药理作用[2-8]。（文献要顺序排列）野生黄连生长于海拔1000m-1900m凉湿荫蔽的山间密林中，数量稀少，目前以人工人工集约化栽培为主。在它们的生长过程中，通过茎叶淋溶，根系分泌和残株腐解等多种的途径向土壤生态系统释放以季胺类生物碱为主的多种化感物质。其中，黄连根系的小檗碱（又称黄连素，Berberine）含量最高，约为5%～8%,其次为黄连碱（Coptisine）、甲基黄连碱（Worenine）、掌叶防己碱（Palmatine）、药根碱（Jatrorrhizine）、非洲防己碱（Columbamine）、尚含黄柏酮（Obakunone）、黄柏内酯（Obakulactone）、木兰花碱（Magnoflorine）和阿魏酸（Ferulicacid）等。在黄连根系分泌物中，以小檗碱的分泌量最高，可达总分泌物的50％以上[9,10]。此外，黄连叶片也含有小檗碱（1.4%～2.8%）、黄连碱、掌叶防己碱和药根碱等[11]，经落叶和收获残留等形式进入土壤。值得注意的是，黄连生长周期长达5-7年，种植过黄连的土壤多数长期休闲空置不能种植其它植物，黄连根茎或须根浸提液严重黄连幼苗的生长[12]。植物释放的化感物质对周围其它植物产生有利或有害作用，使之处于生存竞争的优势地位，有利于扩大自己的生存空间和种群数量[12]。研究化感作用可了解生态系统中植物群落的发生、发展和演替规律，调控植物的种群结构和生长发育，减轻化感危害[13]。（文献要顺序排列）重庆市石柱县是我国黄连主产地之一，约占全国和全球产量60%和40%[14]。但是，集约化栽培黄连对农业生态系统影响，如土地持续生产力，尤其对后续作物的危害稀有报道。为此，论文作者选择当地主要种植的后续作物（莴苣、白菜和绿豆）为研究对象，探讨黄连须根浸提液（ExtractsfromfibrousrootsofCoptischinensis,简称ERC，下同）对其种子萌发、幼苗生长和部分生理指标的影响，旨在了解黄连对其它后继作物的化感效应，为降低化感作用，保持土地生产力提供科学依据。1材料与方法1.1．供试材料莴苣（Compositae）、绿豆（Vignaradiate）、白菜（Brassicarapapekinensis）种子，均为重庆市石柱县的主栽品种，购于重庆市北碚区种子种子公司。黄连须根，由重庆石柱黄连有限公司提供，小檗碱含量50.20mg·g-1。1.2试验设计1.2.1ERC的制备和试验浓度设计取黄连须根于801°C烘干至恒重，粉碎过2mm筛，准确称取10g，加100mL蒸馏水，37℃浸泡48h后抽滤，滤液用去离子水定容至100mL，即每1mL药液含原药0.1g。黄连须根浸提液（ERC）达到1000mg·L-1时，黄连幼苗的生长受到严重影响[13]。重庆市石柱县黄连产量0.15kgm-2-0.60kgm-2，收获时残留于土壤中的黄连须根大于15%，以此作为本试验黄连须根浓度设计的依据。准确吸取母液0，0.2，0.4，0.8，1.2mL于100mL容量瓶中，用无菌水定容，形成终浓度分别为：0，200，400，800，1200mg·L-1的ERC，相当于小檗碱0，10，20，40，60mg·L-1。1.2.2ERC对种子内含物的影响选取大小均匀一致的莴苣、绿豆和白菜种子，用10%H2O2消毒1min后，洗净，分别置于100ml烧杯中，分别加入0，200，400，800，1200mg·L-1ERC溶液，25℃吸涨48h。然后，取出种子，磨细，沸水提取30min，分别用蒽酮比色法测定可溶性糖和淀粉含量[3]，水合茚三酮法测定游离氨基酸总量[3]。1.2.3种子发芽及幼苗生长试验试验选择直径10cm的培养皿，铺3层滤纸。将莴苣、白菜和绿豆种子分别用0，200，400，800，1200mg·L-1的ERC溶液充分吸胀6-12h，每皿摆放30粒（莴苣、白菜）或20粒（绿豆）种子，重复4次。然后，置于25℃光照培养箱中，设置12h的光暗周期。以胚根长度达到1mm为发芽标准，每隔24h统计一次种子的发芽数，如连续2d发芽种子数无增长视为发芽完全，计算种子最终发芽率、发芽指数和活力指数。在培养期间，每天适量补充相应浓度的ERC。培养结束时，测定苗高、最大根长，用TTC法测定根系活力[3]，磺胺-萘胺比色法测定最大叶片的硝酸还原酶活性[3]，丙酮浸提-分光光度计法测定叶绿素含量[3]。（1）最终发芽率FG(rateoffinalgermination)=（发芽的种子总数/供试种子总数）×100%；（2）发芽指数GI(germinationindex)=∑Gt/Dt，Dt为发芽日数，Gt为在Dt日的发芽数；（3）活力指数VI(vitalityindex)=GI×S，GI为发芽指数，S为单株幼苗长度(cm)。1.1.数据处理分别用Excel和DPS6.50软件对试验数据进行基本计算和统计分析，LSD进行多重比较，显着水平设置为P0.05。2结果与分析2.1ERC对种子发芽的影响表1可见，与对照相比，200mgERC·L-1对莴苣和绿豆种子的发芽率和发芽指数无显著影响，但400mgERC·L-1显著降低它们的发芽率；800mgERC·L-1时，白菜种子的发芽率和发芽指数显著低于对照。说明随着ERC浓度增加，三种作物的发芽率和发芽指数降低，白菜种子对ERC的耐受性大于莴苣和绿豆。活力指数是反映种子正常发芽的综合指标。用200mgERC·L-1处理供试种子，对三种作物种子的发芽率、发芽指数无显著影响，但它们的活力指数分别降低了48.49%（莴