朱旺生(1.皖西學(xué)院 生物與制藥工程學(xué)院,安徽 六安 237012； 2.皖西學(xué)院 農(nóng)業(yè)工程設(shè)計與技術(shù)服務(wù)中心,安徽 六安 237012)

鹽膚木對不同品種紫花苜蓿的化感作用

朱旺生1,2
(1.皖西學(xué)院 生物與制藥工程學(xué)院,安徽 六安 237012； 2.皖西學(xué)院 農(nóng)業(yè)工程設(shè)計與技術(shù)服務(wù)中心,安徽 六安 237012)

為明確鹽膚木對不同紫花苜蓿品種的化感作用，以鹽膚木(RhuschinensisM.)為供體,以紫花苜蓿(MedicagosativaL.) 寒苜一號、超人、楷模、南方、皇后、賽特、德寶7個品種為受體,采用室內(nèi)生物檢測法研究鹽膚木葉水浸提液對受體種子發(fā)芽、幼苗生長及生理生化指標(biāo)的影響。結(jié)果顯示，與對照(蒸餾水)相比，受體紫花苜蓿各品種均受到供體的化感抑制作用，其中，寒苜一號和超人各指標(biāo)值的變化幅度較大，其種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)分別顯著下降60.7%、61.8%和55.1%、68.1%，苗高、苗干質(zhì)量、根長、根干質(zhì)量分別顯著下降23.3%、31.7%、35.3%、50.5%和21.5%、28.0%、31.9%、43.7%，葉綠素含量、根系活力、SOD活性分別顯著下降26.1%、47.1%、72.0%和25.3%、41.8%、64.5%，MDA含量分別顯著提高360.6%和322.8%；而皇后、南方受到供體化感抑制作用較弱，其各相應(yīng)指標(biāo)均無顯著變化。綜上，供體鹽膚木水浸提液對受體紫花苜蓿各品種均具有抑制作用，但抑制程度各品種間存在明顯的差異，由強到弱的大致順序為寒苜一號、超人>楷模、德寶、賽特>南方、皇后。

鹽膚木； 紫花苜蓿； 品種； 幼苗； 化感作用

鹽膚木(RhuschinensisMill.)為漆樹科(Anacardiaceae)、鹽膚木屬(Rhus)落葉植物，以產(chǎn)五倍子而著稱[1]。鹽膚木核果紅色、近扁圓形，不僅具有觀賞價值，而且其核果種子和果柄含有豐富的油脂，還是一種很好的新木本油料資源[2]。作為重要經(jīng)濟樹種之一，鹽膚木規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化種植正處于快速發(fā)展時期[3]。然而，鹽膚木人工林地由于地表裸露常常引起水土流失，長期的清耕也會造成林地土壤退化、地力下降，繼而引起生產(chǎn)效率降低。在林地間作、套種草本植物或牧草，能夠充分利用自然資源，提高初級產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率和利用率，發(fā)揮復(fù)合系統(tǒng)的生態(tài)效益，在實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展方面有巨大的潛力[4-5]。紫花苜蓿(MedicagosativaL.)是一種優(yōu)質(zhì)的豆科牧草，具有蛋白質(zhì)含量高、營養(yǎng)價值豐富等優(yōu)點，號稱“牧草之王”[6]。在鹽膚木人工林地間種優(yōu)質(zhì)豆科牧草紫花苜蓿，不僅可以提高林地覆蓋率、減少水土流失、提高土壤肥力，而且還可延長林下產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展草食畜牧業(yè)，具有重要的生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益[7]。然而，相關(guān)研究表明，鹽膚木植株不同器官中含有豐富的酚酸類物質(zhì)，表現(xiàn)出較強的化感潛力[8-9]。魏科梁等[10]從種間關(guān)系角度研究了鹽膚木對紫花苜蓿的化感作用，但未對紫花苜蓿不同品種化感作用進(jìn)行研究 。為深入探索鹽膚木人工林高效經(jīng)營利用技術(shù)，本研究以鹽膚木為供體，以不同品種紫花苜蓿為受體，研究鹽膚木對不同品種紫花苜?；行?yīng)及差異，以篩選鹽膚木林地宜間種的紫花苜蓿品種，優(yōu)化鹽膚木紫花苜蓿林草間作系統(tǒng)物種結(jié)構(gòu)、避免或降低種間不利影響，旨在為鹽膚木人工林紫花苜蓿高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

以鹽膚木為供體，寒苜一號(Hanmo No.1)、超人(Superman)、楷模(Gaimu)、南方(Southern type)、皇后(Alfaqueen)、賽特(Sitel)、德寶(Derby)7個品種紫花苜蓿為受體。供體鹽膚木葉片采自皖西學(xué)院植物園，受體寒苜一號、超人、楷模、南方4個品種紫花苜蓿種子均購自北京金大地農(nóng)業(yè)科技研究所，皇后、賽特、德寶3個品種紫花苜蓿種子購自百綠集團。

1.2 方法

1.2.1 供體水浸提液樣品制備 采用水溶液浸提法提取鹽膚木葉片化感物質(zhì)。取鹽膚木新鮮葉片100 g，剪成大小為1 cm的碎片，加800～900 mL蒸餾水浸泡48 h后，滴加蒸餾水至1 000 mL，分別經(jīng)雙層紗布和濾元單位為0.45 μm的濾膜過濾，獲得質(zhì)量濃度為0.1 g/mL浸提液，保存于4 ℃的冰箱中備用。

1.2.2 供體對不同苜蓿品種種子萌發(fā)和幼苗生長影響的測定 分別挑選顆粒飽滿、大小均勻的各品種紫花苜蓿健康種子100粒，經(jīng)1% NaClO消毒后，均勻播種于裝有石英砂的培養(yǎng)皿中，澆供體葉片水浸提液15 mL (對照組澆15 mL蒸餾水)，于24 ℃光照培養(yǎng)箱光照培養(yǎng)12 h。不同處理3次重復(fù)。每天記錄各處理組和對照組種子發(fā)芽數(shù)目，7 d后統(tǒng)計發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。

發(fā)芽率=T2/T1×100%；發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt

式中，T2為發(fā)芽終期正常發(fā)芽的種子數(shù)，T1為供試種子總數(shù)，Gt為第t日發(fā)芽的種子數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

待幼苗長出真葉后，在每個培養(yǎng)皿內(nèi)隨機取10株幼苗，測量其苗高、根長平均值。之后先在105 ℃下殺青30 min，然后降至70 ℃烘至恒質(zhì)量，求其質(zhì)量平均值。計算種子萌發(fā)和幼苗生長化感效應(yīng)指數(shù)(RI)。

RI=1-C/T(T≥C)，RI=T/C-1(T

式中，C為對照值，T為處理值，RI>0 或RI<0分別表示為促進(jìn)或抑制作用，RI絕對值越大，表示化感作用的促進(jìn)或抑制強度越大[11]。

各培養(yǎng)皿隨機挑選10株幼苗后，其余的幼苗繼續(xù)保留在裝有石英砂的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，作為第2天生理生化指標(biāo)測定的備用幼苗。

1.2.3 供體對不同苜蓿品種生理生化指標(biāo)影響的測定 取上述各處理組和對照組石英砂培養(yǎng)備用新鮮幼苗，先用自來水沖洗，再用蒸餾水沖洗，然后用吸水紙擦干。挑選完全展開的真葉，除去葉柄和主脈，稱0.2 g于冰浴中研磨均勻，用99%丙酮和95%乙醇(1∶1)混合液定容至100 mL,于黑暗處保存，待真葉完全變白后測每克真葉中含有的總?cè)~綠素量[12]；根系活力以單位時間內(nèi)根系酶的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，稱幼根0.2 g，冰浴中研磨均勻，用0.4% TTC顯色，乙酸乙酯提取，測定根系酶的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[13]；稱幼苗各1 g,剪碎后于冰浴中研磨均勻，參照郝建軍等[14]的方法分別測定每克幼苗中的丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性。以上各處理3個重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用SPSS 13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 供體水浸提液對受體紫花苜蓿種子萌發(fā)的影響

由表1可見，，各受體種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均低于對照，不同受體種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)的化感效應(yīng)指數(shù)均為負(fù)值，表明供體鹽膚木對受體紫花苜蓿種子萌發(fā)的化感效應(yīng)表現(xiàn)為抑制效應(yīng)。與對照相比，紫花苜蓿品種寒苜一號、超人、楷模、德寶、賽特的種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均顯著降低，南方、皇后也降低， 但差異不顯著。從供體鹽膚木對不同品種受體紫花苜?；幸种瞥潭瓤?，寒苜一號、超人種子受到的化感抑制程度較強，其發(fā)芽率分別比對照降低60.7%(P<0.05)、55.1%(P<0.05)，發(fā)芽指數(shù)分別降低61.8%(P<0.05)、68.1%(P<0.05)； 皇后、南方種子發(fā)芽率分別比對照降低6.7%(P>0.05)、8.9%(P>0.05)，發(fā)芽指數(shù)分別降低5.9%(P>0.05)、7.2%(P>0.05)，受到的化感抑制效應(yīng)較弱?？梢?，供體浸提液處理對不同受體紫花苜蓿種子萌發(fā)均具有抑制作用，各品種紫花苜蓿種子萌發(fā)受到供體化感抑制作用由強到弱大致順序為寒苜一號、超人>楷模、德寶、賽特>南方、皇后。

表1 鹽膚木水浸提液對不同品種紫花苜蓿種子萌發(fā)的化感效應(yīng)

品種發(fā)芽率/%化感效應(yīng)指數(shù)發(fā)芽指數(shù)化感效應(yīng)指數(shù)寒苜一號35±3．61e-0．6117．5±1．56d-0．62超人40±3．12e-0．5514．6±1．49d-0．68楷模58±2．45d-0．3523．3±2．59c-0．49南方81±1．86ab-0．0942．5±1．25a-0．07皇后83±1．73a-0．0743．1±1．31a-0．05賽特68±3．58c-0．2430．1±1．14b-0．34德寶64±2．65cd-0．2828．5±2．20b-0．38對照89±2．64a—45．8±1．43a—

注:表中同列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異顯著 (P<0.05)，下同。

2.2 供體水浸提液對受體紫花苜蓿幼苗生長的影響

從表2可以看出，不同苜蓿品種受體植株苗高、苗干質(zhì)量、根長、根干質(zhì)量均低于對照，各幼苗生長指標(biāo)化感效應(yīng)指數(shù)均為負(fù)值，表明供體鹽膚木對受體紫花苜蓿幼苗生長的化感效應(yīng)表現(xiàn)為抑制效應(yīng)。與對照相比，紫花苜蓿品種寒苜一號、超人、楷模、德寶、賽特的苗高、苗干質(zhì)量、根長、根干質(zhì)量均顯著降低，南方、皇后也降低，但差異不顯著。寒苜一號、超人的幼苗生長受到的化感抑制效應(yīng)較強，其植株苗高分別比對照顯著下降23.3%、21.5%，苗干質(zhì)量分別顯著下降31.7%、28.0%，根長分別顯著下降35.3%、31.9%，根干質(zhì)量分別下降50.5%、43.7%；皇后、南方幼苗生長受到的化感抑制效應(yīng)則較弱，其植株苗高與對照比分別下降2.4%、4.2%，苗干質(zhì)量分別下降2.1%、3.7%，根長分別下降5.6%、4.3%，根干質(zhì)量分別下降4.9%、9.7%，與對照組差異均不顯著?？梢姡w浸提液處理對不同受體紫花苜蓿幼苗生長均具有抑制效應(yīng)，且對受體抑制效應(yīng)表現(xiàn)出明顯的品種間差異，各品種紫花苜蓿幼苗生長受到供體化感抑制作用由強到弱大致順序為寒苜一號、超人>楷模、德寶、賽特>南方、皇后。

表2 鹽膚木水浸提液對不同品種紫花苜蓿幼苗生長的化感效應(yīng)

2.3 供體水浸提液對受體紫花苜蓿幼苗生理生化指標(biāo)的影響

由表3可見，供體浸提液處理對不同受體紫花苜蓿幼苗總?cè)~綠素含量、根系活力、SOD活性的抑制效應(yīng)，與對不同品種受體種子萌發(fā)、幼苗生長的影響基本一致。受體紫花苜蓿不同品種幼苗總?cè)~綠素含量、根系活力、SOD活性均低于對照；而供體浸提液處理對不同受體紫花苜蓿幼苗MDA產(chǎn)生具有促進(jìn)作用，不同處理組受體幼苗MDA含量均高于對照。由于MDA是膜脂過氧化產(chǎn)物之一，其含量越高，表明受體幼苗受到的化感抑制效應(yīng)愈強。比較供體對不同受體幼苗生理生化指標(biāo)影響差異，紫花苜蓿品種寒苜一號、超人、楷模、德寶、賽特的生理生化指標(biāo)值均與對照差異顯著，南方、皇后與對照差異不顯著，其中寒苜一號、超人受到的影響較強，其總?cè)~綠素含量分別比對照顯著下降26.1%、25.3%，根系活力分別顯著下降47.1%、41.8%，SOD活性分別顯著下降72.0%、64.5%，MDA含量分別顯著提高360.6%、322.8%；品種皇后、南方受到的影響較弱，其總?cè)~綠素含量分別比對照下降3.4%、1.7%，根系活力分別下降2.7%、5.8%，SOD活性分別下降11.1%、20.3%，MDA含量分別提高24.4%、28.3%，與對照差異均不顯著。供體對不同受體幼苗生理生化指標(biāo)影響由強到弱大致順序為寒苜一號、超人>楷模、德寶、賽特>南方、皇后。

表3 鹽膚木水浸提液對不同品種紫花苜蓿幼苗生理生化指標(biāo)的影響

3 結(jié)論與討論

高等植物間的化感作用主要表現(xiàn)為化感抑制或促進(jìn)2個方面?；幸种苹虼龠M(jìn)效應(yīng)通常應(yīng)用室內(nèi)生物檢測法分析供體浸提液對受體種子萌發(fā)和幼苗生長的影響而評價[15-17]。供體浸提液對受體種子萌發(fā)和幼苗生長相關(guān)指標(biāo)的化感效應(yīng)指數(shù)若為正值，則表示供體對受體主要表現(xiàn)出化感促進(jìn)效應(yīng)，反之則表示為化感抑制效應(yīng)，化感效應(yīng)指數(shù)絕對值越大，表示化感抑制或促進(jìn)效應(yīng)愈強[11]。本研究結(jié)果表明，供體鹽膚木對受體紫花苜蓿種子萌發(fā)和幼苗生長化感效應(yīng)指數(shù)均為負(fù)值,因此，供體鹽膚木對受體紫花苜蓿主要表現(xiàn)出化感抑制效應(yīng)。由于紫花苜蓿不同品種性能各異，對供體鹽膚木葉浸提液中化感物質(zhì)脅迫生長響應(yīng)差異明顯，其種子萌發(fā)和幼苗生長指標(biāo)化感效應(yīng)指數(shù)明顯不同，因而鹽膚木對紫花苜蓿種子萌發(fā)和幼苗生長化感抑制效應(yīng)表現(xiàn)出明顯的品種間差異，其中紫花苜蓿品種寒苜一號、超人受到供體化感抑制作用較強，品種皇后、南方受到供體化感抑制作用較弱。

相關(guān)研究結(jié)果顯示，植物釋放的化感物質(zhì)可通過影響受體植物的生理生化過程來改變受體種子萌發(fā)和幼苗生長[18]。高等植物體內(nèi)葉綠素含量、根系活力、MDA含量和SOD活性是評定植物生理生化過程的重要指標(biāo)。植物進(jìn)行光合作用的能力強弱與其體內(nèi)葉綠素含量高低密切相關(guān)[19]。根系活力是評價植物根系生長情況和活力水平的重要參考依據(jù)[20]。SOD能消除植物在新陳代謝過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)，是衡量植株自我保護能力強弱的重要標(biāo)志[21]。MDA是膜脂過氧化作用的產(chǎn)物，其含量高低則顯示植株受損害的程度[22]。由于受體紫花苜蓿不同品種對供體葉浸提液中化感物質(zhì)脅迫響應(yīng)的生理生化指標(biāo)(葉綠素含量、根系活力、SOD活性、MDA含量)差異，因而導(dǎo)致了受體種子萌發(fā)和幼苗生長差異。

對具有化感作用的林木，其林地間種牧草品種的篩選要盡可能選擇對林木化感抑制作用不敏感、或化感促進(jìn)作用敏感的品種，采用合理的種間結(jié)構(gòu)。為充分提高鹽膚木林地優(yōu)質(zhì)牧草紫花苜蓿生產(chǎn)效率，盡量減少鹽膚木紫花苜蓿林草間作模式中林木化感作用的不利影響，依據(jù)本研究結(jié)果，鹽膚木林地紫花苜蓿草種應(yīng)避免選擇對其化感抑制作用較強的品種寒苜一號、超人，可選擇對其化感抑制不敏感的品種皇后、南方。

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Allelopathic Effects ofRhuschinensisM.on Different Varieties ofMedicagosativaL.

ZHU Wangsheng1,2
(1.College of Biological and Pharmaceutical Engineering,West Anhui University,Lu’an 237012,China; 2.Agricultural Engineering Design and Technology Service Center,West Anhui University,Lu’an 237012,China)

To clarify allelopathy ofRhuschinensisM.on differentMedicagosativaL.varieties,RhuschinensisM.was used as donor and sevenMedicagosativaL.varieties were used as receptors,including Hanmo No.1,Superman,Gaimu,Southern type,Alfaqueen,Sitel and Derby.Effects ofRhuschinensisM.leaves water extracts on seed germination,seedling growth and physiological and biochemical indices of receptors were studied by using indoor bioassay methods.The results showed that all receptor varieties ofMedicagosativaL.were inhibited by the allelopathy of donor compared with the control(distilled water).All of these receptors varieties the above indexes of Hanmo No.1 and Superman varied widely,and their seed germination rate and germination index significantly decreased by 60.7%,61.8%and 55.1%,68.1%,respectively.Seedling height,dry weight,root length and dry weight respectively significantly decreased by 23.3%,31.7%,35.3%,50.5% and 21.5%,28.0%,31.9%,43.7%,respectively.Chlorophyll content,root activity and SOD activity significantly decreased by 26.1%,47.1%,72.0%and 25.3%,41.8%,64.5%,respectively.MDA content significantly increased by 360.6%,322.8%,respectively.On the contrary,Alfaqueen and Southern type were inhibited by donor to a lesser extent,and there was no significant difference between their above corresponding indexes and the control group.In summary,the donorRhuschinensisM.water extracts had allelopathic inhibiton to all receptor varieties ofMedicagosativaL.,but there was a certain extent difference among each receptor varieties.The sequence of allelopathic inhibition of donor on differentMedicagosativaL.varieties was roughly Hanmo No.1 and Superman>Gaimu and Derby and Sitel>Southern type and Alfaqueen.

RhuschinensisM.;MedicagosativaL.; variety; seedling; allelopathy

2016-01-14

國家林業(yè)局公益性林業(yè)科研專項(201204312)；安徽省六安市定向委托皖西學(xué)院市級重點項目(2012LWB006)

朱旺生(1973-),男,安徽宿松縣人，副教授,博士,主要從事園林園藝植物生態(tài)與綠地規(guī)劃設(shè)計研究。 E-mail:zhuws@wxc.edu.cn

S816.5

A

1004-3268(2016)08-0095-05