， ， ，

(貴州師范大學(xué) a.山地環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;b.植物生理與發(fā)育調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 貴陽 550001)

阿魏酸對(duì)2種野生杜鵑種子萌發(fā)的化感作用

金晶a,b，付遠(yuǎn)洪a,b，李朝嬋a，唐鳳華a

(貴州師范大學(xué) a.山地環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;b.植物生理與發(fā)育調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 貴陽 550001)

為探究化感物質(zhì)阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子萌發(fā)的化感作用，本研究采用不同濃度阿魏酸分別處理馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子，利用單因素方差對(duì)其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和化感指數(shù)進(jìn)行差異性分析。結(jié)果表明：阿魏酸顯著抑制馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子的萌發(fā)，對(duì)2種杜鵑種子的抑制作用隨濃度的增加而增加。阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子均具有顯著的化感作用，化感效應(yīng)的最強(qiáng)濃度為1 000μg/mL。

阿魏酸； 馬纓杜鵑； 露珠杜鵑； 萌發(fā)； 化感效應(yīng)指數(shù)

植物化感(Allelopathy)是指植物新陳代謝產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物釋放到環(huán)境中，對(duì)其它臨近植物或自身產(chǎn)生的不利或有利的作用[1]。阿魏酸化學(xué)名稱為4-羥基-3-甲氧基肉桂酸，是桂皮酸的衍生物之一，是目前發(fā)現(xiàn)的主要的酚酸類化感物質(zhì)[2]。陳蕓等研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度的阿魏酸能顯著抑制大豆種子萌發(fā)[3]。趙銳明等發(fā)現(xiàn)，阿魏酸對(duì)鬼針草種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)和根尖細(xì)胞有絲分裂有較強(qiáng)的抑制作用[4]。宋亮等研究表明，阿魏酸10 moL-1時(shí)對(duì)苜蓿種子萌發(fā)和抗氧化酶活性有顯著的抑制用[5]。郭雅麗等[2]報(bào)道，阿魏酸通過降低葉綠素含量抑制銅綠微囊藻的生長(zhǎng)。阿魏酸被普遍認(rèn)為是一種對(duì)多數(shù)植物存在化感作用的酚酸類物質(zhì)，影響著植物生長(zhǎng)發(fā)育的各個(gè)階段[6]。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)杜鵑化感作用的研究主要集中在對(duì)化感成分的分析及浸提液對(duì)種子萌發(fā)的影響[7-8]。外施阿魏酸對(duì)杜鵑種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響尚未見報(bào)道。馬纓杜鵑(RhododendrondelavayiFranch)和露珠杜鵑(RhododendronirroratumFranch)屬于杜鵑屬灌木或小喬木，是百里杜鵑國(guó)家森林公園林區(qū)重要的建群種和優(yōu)勢(shì)種，具有較高的優(yōu)勢(shì)度和均勻度，但群落垂直結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多樣性指數(shù)較低，林下灌木、草本植物和新生杜鵑幼苗非常稀少[9]。種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)是種群建立和更新的2個(gè)重要階段，探究酚酸類化感物質(zhì)對(duì)種子萌發(fā)化感作用尤為重要。本研究采用3個(gè)不同濃度的阿魏酸處理馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子，探討阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子萌發(fā)的影響，為其繁殖培育和指導(dǎo)林下天然更新提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 種子采集

馬纓杜鵑和露珠杜鵑的種子于2016年12月采自貴州省百里杜鵑國(guó)家森林公園。摘取馬纓杜鵑和露珠杜鵑外圍黃褐色的蒴果后帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，常溫?cái)傞_晾干，待蒴果自然開裂后抖出。選取籽粒飽滿、大小均一，無病蟲害的馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子進(jìn)行發(fā)芽實(shí)驗(yàn)。

1.2 阿魏酸的配置

用電子天平(精確度0.000 1)準(zhǔn)確稱取1 g阿魏酸于50 mL燒杯中，先用少量95%乙醇溶解，待其充分溶解后用玻璃棒引流，轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，用蒸餾水清洗燒杯3～4次，并將沖洗液一起轉(zhuǎn)入容量瓶中，定容至100 mL，配制成濃度為10 mg/mL的原液，再分別用1，5 mL移液槍分別吸取1，5，10 mL的阿魏酸原液用蒸餾水分別定容至100 mL容量瓶中，配成100，500，1 000μg/mL即A 100，A 500，A 1000的3個(gè)不同濃度的阿魏酸溶液，置于4 ℃冰箱備用。

1.3 試驗(yàn)方法

將種子先用75%的酒精消毒20 s，取出用蒸餾水沖洗3～5次，并用濾紙吸干種子表面水分。用消毒的鑷子分別將馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子整齊排列在用100，500，1 000μg/mL阿魏酸潤(rùn)濕的墊有濾紙的發(fā)芽盒中，以蒸餾水處理為對(duì)照。每個(gè)處理100粒種子，重復(fù)3次。將盛有種子的發(fā)芽盒置于光照強(qiáng)度為3 000 lx、光照時(shí)間為12 h、溫度為25 ℃的恒溫光照培養(yǎng)箱。實(shí)驗(yàn)期間觀察記錄種子萌發(fā)情況，用不同濃度的阿魏酸噴灑保持濾紙濕潤(rùn)。以第1顆胚乳沖破種皮視為種子萌發(fā)啟動(dòng)速度，待第1顆種子發(fā)芽之后每2 d記錄1次種子發(fā)芽數(shù)，以上處理均以45 d為發(fā)芽周期。

1.4 項(xiàng)目測(cè)定

發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)參照鄭健等[10]的方法，化感指數(shù)參照葉文斌等[11]的研究。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、SPSS進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑種子萌發(fā)的化感作用

從表1可知，阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑種子的萌發(fā)具有抑制作用，呈現(xiàn)出低濃度促進(jìn)高濃度抑制的現(xiàn)象。100，500，1 000μg/mL濃度的阿魏酸處理的馬纓杜鵑種子的發(fā)芽率顯著低于對(duì)照(ck)，差異性達(dá)顯著水平(plt;0.05)，較ck分別減少15.000%，24.000%和61.000%。當(dāng)阿魏酸濃度為1 000μg/mL時(shí)，對(duì)馬纓杜鵑種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)較100μg/mL和500μg/mL處理組顯著(plt;0.01)。阿魏酸3個(gè)濃度處理組之間其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)達(dá)顯著水平(plt;0.05)從化感效應(yīng)指數(shù)(RI)來看，100，500，1 000μg/mL濃度的阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑種子的化感效應(yīng)指數(shù)均小于零(RIlt;0)。100，500，1 000μg/mL濃度的阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑種子的化感效應(yīng)指數(shù)達(dá)顯著水平?；行?yīng)指數(shù)(RI)絕對(duì)值的大小表示化感強(qiáng)度的強(qiáng)弱。100，500，1 000μg/mL濃度的阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑種子的化感效應(yīng)指數(shù)的絕對(duì)值分別為0.211、0.353、0.897，阿魏酸濃度為1 000μg/mL時(shí)，化感效應(yīng)強(qiáng)度最強(qiáng)，化感效應(yīng)強(qiáng)度隨阿魏酸濃度的增加而增強(qiáng)。

表1 阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑種子萌發(fā)的影響

濃度(μg/mL)發(fā)芽率(%)發(fā)芽勢(shì)(%)發(fā)芽指數(shù)(GI)化感指數(shù)(RI)10053Bb2．409Bb1．178Bb-0．211Bb50044Cb2．000Cb0．978Cb-0．353Cc10007Dc0．318Dc0．156Dc-0．897Ddck68Aa3．091Aa1．511Aa0Aa

注:不同大寫字母表示差異顯著(plt;0.05)；不同小寫字母表示差異極顯著(plt;0.01)。下同。

2.2 不同濃度阿魏酸對(duì)露珠杜鵑種子萌發(fā)的化感作用

從表2可知，阿魏酸對(duì)露珠杜鵑種子萌發(fā)同樣具有明顯的抑制作用。3個(gè)濃度的阿魏酸對(duì)露珠杜鵑種子的發(fā)芽率較ck達(dá)顯著水平，分別較ck減少9.00%，21.00%和72.00%，抑制作用隨阿魏酸濃度的升高而增強(qiáng)。阿魏酸濃度為1 000μg/mL時(shí)，發(fā)芽率為0，完全抑制了露珠杜鵑種子的萌發(fā)。1 000μg/mL濃度的阿魏酸處理的露珠杜鵑的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)較100μg/mL和500μg/mL處理組達(dá)顯著水平(plt;0.01)。對(duì)于露珠杜鵑，阿魏酸3個(gè)濃度處理組之間其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均達(dá)到顯著水平(plt;0.05)。

從化感效應(yīng)指數(shù)(RI)來看，100，500，1 000μg/mL濃度的阿魏酸對(duì)露珠杜鵑種子的化感效應(yīng)指數(shù)也小于零(RIlt;0)。100，500，1 000μg/mL濃度的阿魏酸對(duì)露珠杜鵑種子的化感效應(yīng)指數(shù)的絕對(duì)值分別為0.125、0.292、1，阿魏酸濃度為1 000μg/mL時(shí)，化感效應(yīng)強(qiáng)度最強(qiáng)，化感效應(yīng)強(qiáng)度變化趨勢(shì)與馬纓杜鵑相同。

表2 阿魏酸對(duì)露珠杜鵑種子萌發(fā)的影響

濃度(μg/mL)發(fā)芽率(%)發(fā)芽勢(shì)(%)發(fā)芽指數(shù)化感指數(shù)ck72Aa3．273Aa1．600Aa0Aa10063Bb2．864Bb1．400Bb-0．125Bb50051Cc2．318Cc1．133Cc-0．292Cc10000Dd0Dd0Dd-1Dd

2.3 不同濃度的阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子萌發(fā)的化感作用比較

2.3.1 阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子發(fā)芽率的化感作用比較

由圖1可知，100，500，1 000μg/mL濃度的阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子的發(fā)芽率低于ck。阿魏酸濃度為100μg/mL和500μg/mL時(shí)對(duì)馬纓杜鵑的抑制作用大于露珠杜鵑。阿魏酸濃度為1 000μg/mL時(shí)對(duì)馬纓杜鵑種子萌發(fā)的抑制作用反而小于露珠杜鵑，對(duì)露珠杜鵑和馬纓杜鵑種子萌發(fā)的抑制率分別為100%和93%。

圖1 不同濃度阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子發(fā)芽率的影響

2.3.2 阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子發(fā)芽勢(shì)的化感作用比較

從圖2可以看出，阿魏酸處理的馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子其發(fā)芽勢(shì)顯著低于蒸餾水處理。阿魏酸濃度為100μg/mL和500μg/mL時(shí)，對(duì)露珠杜鵑種子發(fā)芽勢(shì)的影響大于馬纓杜鵑，表現(xiàn)為相同濃度的阿魏酸脅迫下，露珠杜鵑種子出苗率受阿魏酸影響較小。當(dāng)阿魏酸濃度為1 000μg/mL時(shí)，嚴(yán)重影響馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子的發(fā)芽勢(shì)，對(duì)露珠杜鵑種子發(fā)芽勢(shì)的影響大于對(duì)馬纓杜鵑種子的。

2.3.3 阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子化感效應(yīng)強(qiáng)弱的比較

由表3可知，當(dāng)阿魏酸濃度為100μg/mL時(shí)，馬纓杜鵑RI的絕對(duì)值大于露珠杜鵑的絕對(duì)值，阿魏酸濃度為500μg/mL和1 000μg/mL時(shí)，馬纓杜鵑RI的絕對(duì)值小于露珠杜鵑的絕對(duì)值，表明在同一濃度的阿魏酸處理下，阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子的化感效應(yīng)強(qiáng)度不同，表現(xiàn)為低濃度對(duì)馬纓杜鵑種子的化感效應(yīng)強(qiáng)度大于露珠杜鵑，高濃度對(duì)馬纓杜鵑的化感效應(yīng)強(qiáng)度小于露珠杜鵑。

圖2 不同濃度阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子發(fā)芽勢(shì)的影響

圖3 不同濃度阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子化感效應(yīng)指數(shù)的影響

3 討 論

化感效應(yīng)指數(shù)(RI)是衡量化感強(qiáng)度的重要指標(biāo)，RIgt;0時(shí)為促進(jìn)作用；當(dāng)RIlt;0時(shí)為抑制作用，RI絕對(duì)值代表化感作用強(qiáng)度的大小[11]。筆者研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度的阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子萌發(fā)的化感效應(yīng)指數(shù)均小于零(RIlt;0)，表明阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子均具有化感作用，化感效應(yīng)強(qiáng)度表現(xiàn)為“低促高抑”的現(xiàn)象，與周艷[7]等用不同濃度的迷人杜鵑調(diào)落物浸提液對(duì)種子萌發(fā)的研究現(xiàn)象一致。

酚酸類物質(zhì)廣泛存在于植物和生物體之間，通過浸析、揮發(fā)、植物殘?bào)w分解和根系分泌等方式進(jìn)入環(huán)境中[1，12]。研究表明，酚酸的積累是影響種子萌發(fā)的主要因素之一[13]，酚酸作為一類化感物質(zhì)普遍存在于土壤和根系分泌物中，通過抑制受體植物的SOD和CAT酶活性，導(dǎo)致膜質(zhì)過氧化，破壞受體膜結(jié)構(gòu)而抑制受體種子萌發(fā)[14-15]。筆者發(fā)現(xiàn)，濃度為100，500，1 000μg/mL的阿魏酸對(duì)2種杜鵑種子的萌發(fā)均具有抑制作用，與對(duì)照處理差異顯著，這可能是由于阿魏酸破壞種子的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)、抑制酶活性和蛋白質(zhì)的合成，導(dǎo)致膜質(zhì)過氧化，抑制種子萌發(fā)。當(dāng)阿魏酸濃度為100μg/mL和500μg/mL時(shí)，對(duì)馬纓杜鵑種子萌發(fā)的抑制作用大于露珠杜鵑，表明在較低濃度阿魏酸脅迫下，阿魏酸較馬纓杜鵑促使露珠杜鵑種子的萌發(fā)，這可能與2種杜鵑生活環(huán)境的土壤酸性有關(guān)，馬纓杜鵑適合生長(zhǎng)在pH值為3.7～5.2的強(qiáng)酸性至極強(qiáng)酸的土壤中，而露珠杜鵑適應(yīng)于pH值為6.0～6.4的弱酸性土壤[16]，馬纓杜鵑長(zhǎng)期生長(zhǎng)在強(qiáng)酸性土壤中為適應(yīng)環(huán)境生成了一些抗逆性物質(zhì)，如滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)等[3]能抵抗外界環(huán)境的變化。當(dāng)阿魏酸濃度為1 000μg/mL時(shí)對(duì)2種杜鵑種子的抑制率最大，這可能是由于阿魏酸濃度過高促使種子過度失水而死亡。阿魏酸對(duì)馬纓杜鵑和露珠杜鵑種子萌發(fā)促進(jìn)或抑制的機(jī)理，以及這些化感物質(zhì)在其生長(zhǎng)發(fā)育過程中的作用還有待進(jìn)一步研究。

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Allelopathy of Ferulaic Acid on Seed Germination of Two WildRhododendron

JINJinga,b,FUYuanhonga,b,LIChaochana,TANGFenghuaa

(a.Guizhou Normal University Guizhou Provincial Key Laboratory of Mountainous Environmental Protection;b.Guizhou Provincial Key Laboratory of Plant Physiology and Developmental Regulation,Guiyang 550001，China)

This experiment studied allelopathic effects of ferulaic acid on seed germination of Rhododendron delavayi and Rhododendron irroratum at three different concentrations(100，500，1 000μg/mL) to investigate the effects of germination percentage,germination potential,germination index and response index by single factor analysis of variance.The results showed that ferulaic acid had inhibiting effects on seed germination of two rhododendron,the inhibition increases with the increase of concentration of ferulaic acid.Ferulaic acid expressed allelopathy on the seeds germination ofR.irroratum,and the effect was the greatest at 1 000μg/mL.

ferulaic acid;RhododendrondelavayiFranch;RhododendronirroratumFranch; germination; response index

2017-01-13

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31460136)；貴州省科學(xué)技術(shù)基金項(xiàng)目(黔科合J字[2013]2230號(hào))；貴州師范大學(xué)博士科研基金。

金 晶(1993—)，女(侗族)，貴州貴陽人；在讀碩士研究生，研究方向：植物生理學(xué)；E-mail：jinjing0607@126.com。

李朝嬋，女，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：植物生理生態(tài)；E-mail：chaochanl@gznu.edu.cn。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.06.022

S 685.21

A

1001-4705(2017)06-0022-04