外源鞣酸和水楊酸及其混合液對番茄種子發芽的影響

張恩平 趙茹月 李亮亮 張淑紅

（沈陽農業大學園藝學院，遼寧沈陽 110161）

化感作用是指一種植物通過向環境釋放某些化學物質，在其周圍形成一個微環境區域，從而抑制或促進該區域內其他植物（或其他微生物）生長的現象（Rice，1984）。化感物質通常是多種成分共存于植物生長自然環境中，它們共同作用于受體植物產生抑制或促進作用，這就是化感物質的復合效應，化感物質的復合效應表現為協同、加合、拮抗3種形式（Blum，1996）。Rice（1974）將化感物質按化學結構分為14類：水溶性有機酸、直鏈醇、脂肪族醛和酮，簡單不飽和內酯，長鏈脂肪酸和多炔，苯醌、蒽醌和復醌，簡單酚、苯甲酸及其衍生物，肉桂酸及其衍生物，香豆素類，類黃酮，丹寧，類萜和甾類化合物，氨基酸和多肽，生物堿和氰醇，硫化物和芥子油苷，嘌呤和核苷。目前普遍的化感物質分類主要是4類：酚酸類，萜類，糖和糖苷類，生物堿和非蛋白氨基酸。本試驗采用的鞣酸和水楊酸已被證明是有化感作用的物質，由Kim 和Kil（1989）從番茄植株水提液中分離、鑒定出鞣酸和水楊酸等7種化學成分，并用純化學試劑對茄子進行了種子發芽試驗，確定了鞣酸和水楊酸單獨作用時的化感作用的界限濃度均為5×10-3mol·L-1。范淑英等（2011）的研究表明不同濃度不同器官的茼蒿水提液對西瓜種子的萌發產生了低濃度促進高濃度抑制的作用。高濃度的鄰苯二甲酸對番茄的生物量有較強的抑制作用（李亮亮 等，2011），而楊延杰和林多（2013）的研究則表明鄰苯二甲酸抑制了黃瓜種子的萌發，但對蘿卜種子萌發的影響則為低促高抑。

在各種化感效應的鑒定方法中，種子萌發試驗是一種最常用的生物測定方法（曾任森，1999），因此被很多研究者所采用（孔垂華 等，1998；周寶利 等，2010；李巧峽 等，2012）。本試驗通過發芽試驗鑒定鞣酸和水楊酸以及二者混合液對番茄種子萌發生長的影響，以探究不同種類和濃度的化感物質對番茄種子萌發產生的化感效應。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2013年5月中旬在沈陽農業大學園藝學院實驗室進行，供試番茄（Lycopersicon esculentumMill.）品種為遼園多麗，鞣酸和水楊酸均為分析純，購于國藥公司。

1.2 試驗方法

首先將鞣酸和水楊酸分別配制成濃度為0、0.05、0.1、0.2、0.5 g·L-1的溶液，鞣酸和水楊酸的混合液用同濃度的鞣酸和水楊酸以1∶1 的比例混合而成，空白對照以蒸餾水代替。共計13個處理，每個處理3次重復。發芽試驗采用培養皿濾紙法（Leather & Einhelling，1986）進行，取直徑為9 cm 的培養皿，每個培養皿鋪上3層定性濾紙，分別取10 mL 各處理的溶液加入培養皿中。然后挑選顆粒飽滿均一的種子，溫湯浸種消毒處理15 min，分別取50 粒種子均勻鋪放在培養皿中。接著將培養皿放入（25±1）℃的恒溫培養箱中培養，培養過程中為保持濾紙濕潤，根據濾紙的濕潤程度補充等量相應的處理液。從第1 天開始，每隔24 h 觀察記錄種子的發芽數，第10天計算發芽率和發芽指數，并測定萌發種子的根長和芽（胚軸+胚芽）長。

其中n為發芽持續的天數，Gt為第t天種子發芽的粒數，Dt為萌發的天數。

利用化感效應指數（RI）表示不同處理對番茄種子萌發及生長的化感作用。采用Williamson 和Richardson（1988）推薦的方法。

其中 C 為對照值，T 為處理值，RI ＞0 為促進作用，RI＜0為抑制作用，絕對值的大小與強度一致。

1.3 數據處理

采用Excel處理原始數據，并用Spss16.0 軟件進行單因素方差分析和LSD 檢驗。

2 結果與分析

2.1 鞣酸和水楊酸及其混合液對番茄種子萌發的影響

從表1可以看出，低濃度0.05 g·L-1的鞣酸處理提高了番茄種子的發芽率，較對照提高了3.4個百分點，之后隨著鞣酸濃度的升高發芽率逐漸降低，在鞣酸濃度為0.2、0.5 g·L-1時番茄種子的發芽率比對照顯著降低；水楊酸濃度為0.2 g·L-1時顯著降低了番茄種子的發芽率，與對照相比下降了7.3個百分點，在水楊酸濃度為0.5 g·L-1時抑制作用顯著，種子的發芽率為0；而二者1∶1 的混合液在濃度為0.1 g·L-1時顯著降低了發芽率，與對照相比下降了6.6個百分點。從化感效應指數可以看出，鞣酸對種子發芽率的作用表現為低促高抑的趨勢，而水楊酸以及二者1∶1 的混合液則均表現為抑制作用，并且隨著濃度的增高化感抑制作用逐漸增強。

與對照相比，鞣酸、水楊酸以及二者1∶1 混合液均對發芽指數表現為抑制作用，但鞣酸的抑制效果不顯著；水楊酸在濃度為0.2 g·L-1時顯著降低了番茄發芽指數，較對照降低了44.6%，而在濃度為0.5 g·L-1時抑制作用顯著，并100%降低了番茄種子發芽指數；鞣酸和水楊酸1∶1 混合液在濃度為0.2 g·L-1和0.5 g·L-1時顯著降低了種子發芽指數，分別降低了14.7%和56.8%。由化感效應指數可知，與對照相比，鞣酸對發芽指數的抑制作用不顯著，而水楊酸及二者1∶1 混合液的抑制作用隨濃度的升高而增強。

2.2 鞣酸和水楊酸及其混合液對番茄胚根生長的影響

從表2可以看出，鞣酸在濃度為0.05 g·L-1和0.1 g·L-1時促進了胚根的生長，在濃度為0.2 g·L-1和0.5 g·L-1時抑制了番茄胚根的生長，但與對照相比，影響效果不顯著；水楊酸和二者1∶1 的混合液同樣表現出低濃度促進、高濃度抑制的趨勢，水楊酸在濃度0.5 g·L-1時100%地抑制了胚根的生長，而二者1∶1 的混合液在濃度0.05 g·L-1和0.1 g·L-1時顯著促進了胚根的生長，分別較對照提高了14.1%和11.5%，在濃度0.5 g·L-1時顯著抑制了胚根的生長，較對照降低了11.5%。由化感效應指數可知，鞣酸和水楊酸及二者1∶1 混合液對番茄胚根的生長均表現為低促高抑。

表2 鞣酸和水楊酸及其混合液對番茄胚根生長的影響

2.3 鞣酸和水楊酸及其混合液對番茄芽生長的影響

從表3可知，鞣酸在低濃度0.05 g·L-1時顯著促進了番茄（胚軸+胚芽）的生長，較對照提高了5.0%，在高濃度0.2、0.5 g·L-1時顯著抑制了番茄芽的生長；水楊酸以及二者1∶1 的混合液與對照相比，各處理均抑制了芽的生長，并隨著處理濃度的升高，化感抑制作用逐漸增強，在濃度為0.5 g·L-1時抑制作用最強，番茄芽長分別較對照顯著降低了100%和19.8%。由化感效應指數可以看出，鞣酸對芽的生長作用表現為低促高抑的趨勢，而水楊酸及二者1∶1 混合液各濃度均抑制番茄芽的生長。

表3 鞣酸和水楊酸及其混合液對番茄芽生長的影響

3 結論與討論

在植物界中，幾乎所有的植物都或多或少地有化感物質產生，會產生不同程度的化感作用，這是物種進化過程中生存競爭的必然（莫延利，2009）。同時，植物體內所含的化感物質有很多種，化感物質之間存在不同的相互作用，使得單一種類的化感物質與多種化感物質混合所表現出的化感效應不同。本試驗所選用的外源鞣酸和水楊酸已被鑒定是番茄的化感物質（Kim＆Kil，1989；Yu & Matsui，1993；姚軍，2007），周志紅等（1998）對番茄植株中幾種化學成分的化感效應的研究結果表明，水楊酸和鞣酸在濃度為5×10-4mol·L-1時對葉用萵苣、大白菜和蘿卜的抑制作用極顯著，將化感作用較強的鞣酸或水楊酸分別與作用較弱的酯類按不同比例混合能夠增強化感的抑制作用或促進作用。劉蘋等（2012）的研究表明苯甲酸、對羥基苯甲酸和鄰苯二甲酸兩兩互作時對花生種子發芽的化感效應有增強的趨勢。因此，在研究化感物質對種子萌發的影響時要同時考慮化感物質的種類和數量，尤其要注意化感物質之間也存在著協同、拮抗和加合等相互作用（楊期和 等，2005）。綜合研究評價各種化感物質的互作效應，能夠更接近自然，更加準確地揭示化感物質的不同作用。

本試驗結果表明：鞣酸在低濃度0.05 g·L-1時促進了番茄種子的萌發以及胚根和芽的生長，當濃度達到0.2 g·L-1時開始表現為抑制作用，尤其對發芽率和芽的生長抑制作用顯著，綜合呈現低促高抑的趨勢。水楊酸對番茄種子萌發以及芽的生長呈現抑制作用，并隨著濃度的增高抑制作用逐漸增強，在濃度0.5 g·L-1時達到100%的抑制作用；水楊酸在濃度小于0.1 g·L-1時促進了番茄胚根的伸長，高濃度時呈現抑制作用。鞣酸和水楊酸的1∶1混合液同樣表現為隨著濃度逐漸升高，對番茄種子萌發以及芽的生長的抑制作用逐漸增強；但在低濃度時顯著促進了番茄胚根的生長。鞣酸和水楊酸對番茄種子萌發以及胚根長和芽生長的作用趨勢與大多數化感物質的作用趨勢相似，可見，鞣酸和水楊酸同樣具有化感作用。同時，在濃度0.5 g·L-1時，3種處理的化感抑制作用表現為水楊酸＞1∶1 混合液＞鞣酸，由此可知，當在高濃度時，鞣酸與水楊酸之間存在拮抗作用，鞣酸可以減輕水楊酸的化感效應。周志紅等（1998）的研究指出混合物的組分、組分物質的量比和受體種類都對化感作用的效應大小有很大影響。因此，在以后的研究中可以通過調整水楊酸和鞣酸的混合比例進一步研究二者的混合液所表現的化感效應，為進一步研究番茄化感物質效應提供更加充足的理論依據。

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