蘆葦葉片化感作用對(duì)加拿大一枝黃花生長(zhǎng)及生理生化特性的影響

劉成，陳曉德，吳明，賀麗，葉小齊，范庭興

（1.三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 重慶市三峽庫(kù)區(qū)植物生態(tài)與資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，重慶 北碚400715；2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所 國(guó)家林業(yè)局杭州灣濕地生態(tài)系統(tǒng)定位研究站，浙江 富陽(yáng)311400）

植物入侵是全球性的重大環(huán)境問(wèn)題之一，入侵植物在入侵地與本地植物競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分、水分和空間，對(duì)原生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能造成嚴(yán)重干擾與破壞，從而引起生態(tài)系統(tǒng)平衡改變、生物多樣性喪失和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能退化等一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題［1-2］。加拿大一枝黃花（Solidago canadensis）為菊科一枝黃花屬多年生草本植物，原產(chǎn)北美洲東北部，20世紀(jì)30年代作為觀賞植物引種于我國(guó)上海、南京等地，20世紀(jì)80年代迅速逸生擴(kuò)散成雜草［3］，表現(xiàn)出極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，對(duì)我國(guó)眾多區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)、自然生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性造成了嚴(yán)重影響［4］，因而加拿大一枝黃花入侵問(wèn)題近年來(lái)為越來(lái)越多的人所關(guān)注。關(guān)于加拿大一枝黃花的防除和控制，國(guó)內(nèi)陸續(xù)開(kāi)展了大量有益的探索和實(shí)踐，常用方法有物理防治法、化學(xué)防治法和生物控制法等，其中物理法相對(duì)成本高、效率低，化學(xué)防治雖然經(jīng)濟(jì)有效，但化學(xué)除草劑易在土壤中殘留，帶來(lái)新的農(nóng)業(yè)和生態(tài)安全隱患。有學(xué)者提出從原產(chǎn)地引進(jìn)蛾類、甲蟲等天敵來(lái)對(duì)加拿大一枝黃花進(jìn)行有效遏制［5］，但這些昆蟲大量投放后是否對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境的安全性構(gòu)成新的威脅有待進(jìn)一步研究。植物替代控制也屬于生物防治的范疇，它是通過(guò)選擇對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境適應(yīng)力更強(qiáng)的本土植物來(lái)進(jìn)行搭配種植以建立良性演替的生態(tài)群落，被認(rèn)為是生態(tài)防治加拿大一枝黃花的理想方法［6］。

植物間的化感作用是自然界中廣泛存在的一種生態(tài)化學(xué)現(xiàn)象?；凶饔迷谠S多植物參與競(jìng)爭(zhēng)時(shí)發(fā)揮重要作用，使其在競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位，尤其在處于逆境時(shí)植物會(huì)采用化感作用的方式增強(qiáng)自身的生存競(jìng)爭(zhēng)能力［7］。以往的化感作用研究主要關(guān)于外來(lái)植物對(duì)本地植物的抑制作用［8-9］，較少考慮到一些本地植物也能釋放化感物質(zhì)抑制入侵植物。實(shí)際上，化感作用并不是外來(lái)植物的專有武器［10］，利用對(duì)入侵植物產(chǎn)生化感抑制作用的本土植物對(duì)其進(jìn)行替代控制成為當(dāng)下生物防治入侵植物的新思路［10-11］。蘆葦（Phragmites communis）屬禾本科多年生草本植物，具有極強(qiáng)的抗逆性和生存競(jìng)爭(zhēng)能力，是一種強(qiáng)化感植物，在北美等地區(qū)被視為烈性入侵植物［12-13］。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)蘆葦與加拿大一枝黃花存在直接的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，加拿大一枝黃花雖然在調(diào)查區(qū)（杭州灣濕地）有蔓延的趨勢(shì)，但在蘆葦?shù)姆€(wěn)定群落始終未能發(fā)現(xiàn)有加拿大一枝黃花的入侵，反而近年觀察到原來(lái)的一些加拿大一枝黃花的單優(yōu)的群落，漸漸有蘆葦發(fā)生，形成兩者的共優(yōu)群落。這種現(xiàn)象表明蘆葦有替代控制加拿大一枝黃花的潛力，但蘆葦化感作用是否有在其中扮演角色尚不明確。本研究通過(guò)盆栽試驗(yàn)持續(xù)觀測(cè)蘆葦水提液對(duì)加拿大一枝黃花生長(zhǎng)及生理生化特性的影響，揭示蘆葦對(duì)加拿大一枝黃花化感抑制效應(yīng)，并初步探討蘆葦對(duì)加拿大一枝黃花化感作用機(jī)理，為實(shí)現(xiàn)對(duì)入侵種加拿大一枝黃花安全有效的生態(tài)控制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

多數(shù)學(xué)者認(rèn)為植物葉片中含有的化感物質(zhì)較多［14-16］，所以本試驗(yàn)以蘆葦葉作為化感供體材料開(kāi)展研究。蘆葦葉片和加拿大一枝黃花均采自國(guó)家林業(yè)局杭州灣濕地生態(tài)系統(tǒng)定位研究站（121°08′43″E，30°18′40″N）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)于2013年5－6月在國(guó)家林業(yè)局杭州灣濕地生態(tài)系統(tǒng)定位研究站大棚內(nèi)進(jìn)行。選取生長(zhǎng)良好、長(zhǎng)勢(shì)相當(dāng)?shù)募幽么笠恢S花，用清水將根部土壤輕輕洗凈后移植于內(nèi)徑14 cm、深15 cm，容積約為2 L的塑料盆中，以石英砂為基質(zhì)進(jìn)行適應(yīng)性生長(zhǎng)，每盆1株，重復(fù)21次。添加1／2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液供植物日常生長(zhǎng)所需。適應(yīng)生長(zhǎng)3周之后，用直尺（精確度為0.1 cm）和游標(biāo)卡尺（精確度為0.02 mm）分別測(cè)量加拿大一枝黃花的初始株高和基徑，隨后進(jìn)行不同濃度（2.5%，5.0%，10.0%）的蘆葦葉水浸提液處理，以清水為對(duì)照。置于大棚內(nèi)培養(yǎng)15，30和45 d時(shí)隨機(jī)選擇各處理樣株，取根系測(cè)定根系活力，取葉片測(cè)定葉綠體色素含量、丙二醛、可溶性蛋白和抗氧化酶活性，重復(fù)3次。試驗(yàn)過(guò)程中，浸提液每7 d澆1次，每次100 m L，視天氣情況適時(shí)等量補(bǔ)充水分。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 蘆葦水浸液的制備 選取健康蘆葦葉片，清水洗凈后自然陰干，剪成小段后用粉碎機(jī)粉碎，按10 g DW／100 m L的比例用蒸餾水常溫下浸泡24 h，間歇振蕩，經(jīng)4層紗布過(guò)濾后得到濃度為0.100 g DW／m L（10.0%）的母液，分別將母液用蒸餾水稀釋為0.050 g DW／m L（5.0%），0.025 g DW／m L（2.5%），于4℃冷藏備用。

1.3.2 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定 試驗(yàn)過(guò)程中記錄統(tǒng)計(jì)加拿大一枝黃花死亡株數(shù)（以植株地上部分完全枯萎為準(zhǔn)）；直尺（精確度為0.1 cm）和游標(biāo)卡尺（精確度為0.02 mm）分別測(cè)量加拿大一枝黃花的株高和基徑，計(jì)算株高累計(jì)生長(zhǎng)量（CGh，cm）和基徑累計(jì)生長(zhǎng)量（CGb，mm），CG＝Gt－G0。式中，Gt為株高或基徑的測(cè)定值，G0為株高或基徑的初始值。

1.3.3 生理生化指標(biāo)測(cè)定 酶液提?。河没旌先臃ǚQ取約0.5 g新鮮加拿大一枝黃花葉片，剪碎置于預(yù)冷的研缽中，加入8 m L預(yù)冷的50 mmol／L磷酸緩沖液（p H＝7.8，分2次加入），用液氮研磨提取，然后4℃10500 r／min離心15 min，取上清液為酶液，于4℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

可溶性蛋白采用考馬斯亮藍(lán)G250顯色法測(cè)定［17］；過(guò)氧化氫酶（CAT）采用紫外吸收法，超氧化物歧化酶（SOD）采用氮藍(lán)四唑光化還原法，丙二醛含量（MDA）用硫代巴比妥酸法，過(guò)氧化物酶（POD）活性用愈創(chuàng)木酚氧化法測(cè)定［17］；葉片葉綠素（Chl）和類胡蘿卜素（Car）含量用丙酮乙醇提取法測(cè)定［17］；根系活力采用α-萘胺氧化法測(cè)定［18］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2003軟件完成，采用SPSS 19.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和差異顯著性檢驗(yàn)（LSD），所有圖形采用Origin 8.5軟件繪制完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘆葦葉浸提液對(duì)加拿大一枝黃花生長(zhǎng)的影響

從表1可以看出，隨著蘆葦葉浸提液濃度的上升和處理時(shí)間的延長(zhǎng)，加拿大一枝黃花死亡株數(shù)逐漸增多。當(dāng)脅迫進(jìn)行到30 d后，中、高濃度處理組死亡株數(shù)急劇升高，而低濃度組在處理40 d后也出現(xiàn)大量死亡的現(xiàn)象。脅迫進(jìn)行到40 d時(shí)，觀察到高濃度處理（10.0%）組植株已全部死亡，故未對(duì)該組進(jìn)行后續(xù)相關(guān)指標(biāo)測(cè)定。

由表2可知，加拿大一枝黃花基徑和株高累積生長(zhǎng)量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)和處理濃度的升高而呈降低趨勢(shì)。第15和30天時(shí)，與對(duì)照相比，高濃度組基徑累積生長(zhǎng)量?jī)H為60.78%和60.87%，說(shuō)明高濃度浸提液處理顯著抑制了加拿大一枝黃花基徑的生長(zhǎng)。與基徑生長(zhǎng)相比而言，株高累積生長(zhǎng)量對(duì)浸提液濃度的響應(yīng)更為明顯，中、高濃度處理下株高生長(zhǎng)均顯著（P＜0.05）低于低濃度組和CK，其中，高濃度組株高累積生長(zhǎng)量?jī)H為對(duì)照的23.62%和24.55%。從表2還可看出，在處理后期（30～45 d），受不同濃度蘆葦浸提液的影響，加拿大一枝黃花基徑與株高的增長(zhǎng)緩慢，且濃度越高受到的抑制作用越明顯。第45天，高濃度組植株全部死亡，而中濃度組的累積生長(zhǎng)量與第30天相比也無(wú)顯著性差異（P＜0.05）。

表1 不同濃度蘆葦葉水提液處理下加拿大一枝黃花的累計(jì)死亡株數(shù)Table 1 Death amount of S.canadensis treated with different concentrations of extracts from leaves of P.australis

表2 蘆葦葉水提液對(duì)加拿大一枝黃花基徑和株高生長(zhǎng)的影響Table 2 Effects of extracts from P.australis leaves on growth of basal diameter and height of S.canadensis

2.2 蘆葦葉浸提液對(duì)加拿大一枝黃花葉綠體色素含量的影響

從圖1A可以看出，不同濃度蘆葦葉水浸提液處理后，葉綠素含量整體上隨時(shí)間延長(zhǎng)呈降低的趨勢(shì)，但隨處理濃度不同，響應(yīng)時(shí)間（敏感程度）有所不同。處理后的第15天，低濃度與對(duì)照差異不顯著（P＞0.05），而中、高濃度均顯著（P＜0.05）低于對(duì)照；處理進(jìn)行到30 d時(shí)，低濃度與對(duì)照相比，顯著（P＜0.05）升高，而中、高濃度則進(jìn)一步降低；當(dāng)處理進(jìn)行到45 d時(shí)，高濃度處理植株死亡，中濃度較30 d時(shí)再進(jìn)一步降低，而低濃度由之前的無(wú)影響－促進(jìn)作用，轉(zhuǎn)為明顯的抑制作用。以上結(jié)果表明，中、高濃度脅迫明顯降低了加拿大一枝黃花葉綠素含量，并隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)和處理濃度的升高其降低幅度增大，而長(zhǎng)時(shí)間（30～45 d）的低濃度脅迫也會(huì)使葉綠素含量降低。

類胡蘿卜素是位于葉綠體膜上的氧自由基清除劑，它同光合作用中心PSI和PSII連在一起，降低細(xì)胞內(nèi)自由基水平，可保護(hù)葉綠素免遭氧化［19］。由圖1B可知，隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)，各處理類胡蘿卜素含量呈先升高后降低的趨勢(shì)。在處理的第15天和第30天，各處理均顯著（P＜0.05）高于對(duì)照，且隨浸提液濃度的升高而增加，而當(dāng)處理進(jìn)行到第45天時(shí)，中濃度組與對(duì)照相比已顯著降低，此時(shí)雖然低濃度組仍高于對(duì)照，但與30 d時(shí)相比也有顯著的下降。

圖1 不同濃度蘆葦葉水提液處理?xiàng)l件下加拿大一枝黃花葉片光合色素含量Fig.1 Contents of chlorophyll and carotenoid in leaves of S.canadensis treated with different concentrations of extracts from leaves of P.australis圖中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)測(cè)定的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；圖中同一處理濃度對(duì)應(yīng)的不同大寫字母表示在0.05水平上不同處理時(shí)間之間的差異顯著；圖中同一處理時(shí)間對(duì)應(yīng)的不同小寫字母表示在0.05水平上不同處理濃度之間的差異顯著（LSD檢驗(yàn)）。下同。The data were Mean±SE of 3 replications；The different capital letters in each concentration indicated that there were significant differences between different processing time at 5%level；The different small letters in each processing time indicated that there were significant differences between different concentrations at 5%level（LSD test）.The same below.

2.3 蘆葦葉浸提液對(duì)加拿大一枝黃花保護(hù)酶活性的影響

POD是一種重要的保護(hù)性酶，它在植物體內(nèi)普遍存在，與植物的新陳代謝活動(dòng)有密切關(guān)系。在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，它的活性不斷變化，因此測(cè)定該酶可以反映某一時(shí)期內(nèi)植物體內(nèi)代謝的變化。由圖2A可知，處理后第15天和第30天，隨著浸提液濃度的升高POD活性表現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì)，高濃度組與對(duì)照組間均存在顯著性差異（P＜0.05）。說(shuō)明加拿大一枝黃花對(duì)10.0%及以下濃度的蘆葦葉浸提液脅迫有一定的適應(yīng)調(diào)節(jié)能力。處理第45天，POD活性隨浸提液濃度的升高表現(xiàn)出先顯著上升后顯著下降的趨勢(shì)，濃度為2.5%時(shí)最高，且顯著高于其余各組。隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)，不同濃度處理POD活性變化趨勢(shì)存在差異。對(duì)照組保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)；低濃度組呈持續(xù)上升之勢(shì)，中濃度組則呈先升高后降低的趨勢(shì)。第45天低濃度組顯著高于其余處理時(shí)間的POD活性，第30天時(shí)高濃度組顯著高于第15天時(shí)的POD活性，當(dāng)處理進(jìn)行到第45天，中濃度組POD活性顯著降低，說(shuō)明此時(shí)蘆葦葉片化感脅迫作用已經(jīng)超出了其耐受限度，適應(yīng)調(diào)節(jié)能力已減弱。

CAT可以將SOD等產(chǎn)生的H2O2轉(zhuǎn)化成H2O，與SOD協(xié)同反應(yīng)，使活性氧維持在較低水平上［20］。結(jié)果如圖2B所示，不同處理時(shí)間加拿大一枝黃花CAT隨浸提液濃度的升高呈一致的變化趨勢(shì)。處理后第15天和第30天，均是高濃度時(shí)最高，分別是對(duì)照的2.25和2.46倍，且與其余各組相比都存在顯著性差異（P＜0.05）。處理后第45天，低濃度處理顯著高于其他組。同一處理?xiàng)l件CAT活性除對(duì)照組外其余各組均隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，并且高濃度組和低濃度組差異性均達(dá)到顯著性水平（P＜0.05）?？梢?jiàn)在一定的浸提液濃度范圍和較短脅迫時(shí)間內(nèi)，加拿大一枝黃花可以通過(guò)提高體內(nèi)CAT活性來(lái)抵抗逆境，維持正常的生長(zhǎng)。

SOD活性的高低是植物抗脅迫環(huán)境能力的重要指標(biāo)之一，它的主要功能是清除O2－，是防護(hù)氧自由基對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)傷害的一種重要的保護(hù)酶［21］。各處理?xiàng)l件下SOD活性的差異見(jiàn)圖2C。相同處理時(shí)間，各組SOD活性總體上隨浸提液濃度的增加而上升，且顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），即高濃度的蘆葦葉浸提液對(duì)促進(jìn)SOD活性的效果高于對(duì)照組。說(shuō)明在一定濃度范圍內(nèi)的浸提液脅迫下該植物能夠進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)適應(yīng)。同一處理組隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)SOD活性總體上呈先上升后下降的趨勢(shì)，只有低濃度組表現(xiàn)為顯著上升的趨勢(shì)。說(shuō)明超過(guò)一定的處理時(shí)間和浸提液濃度，SOD活性開(kāi)始減弱，清除活性氧的速度低于自由基的產(chǎn)生速率，導(dǎo)致自由基過(guò)度積累，植物生理功能開(kāi)始受到損傷。

圖2 不同濃度蘆葦葉水提液處理?xiàng)l件下加拿大一枝黃花葉片POD、CAT和SOD活性Fig.2 Activity of POD，CAT and SOD in leaves of S.canadensis treated with different concentrations of extracts from leaves of P.australis

2.4 蘆葦葉浸提液對(duì)加拿大一枝黃花MAD含量及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

MDA是膜脂過(guò)氧化的主要產(chǎn)物，其含量與細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害程度密切相關(guān)［22］，是最常用的膜脂質(zhì)過(guò)氧化指標(biāo)之一。從圖3A中可以看出，不同處理時(shí)間加拿大一枝黃花MDA含量均隨著浸提液濃度的升高而增加。處理后第15天和第30天，濃度為10.0%脅迫下MDA含量達(dá)到最大值，分別是對(duì)照組的3.42和4.89倍，且顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）。處理后第45天，濃度為5.0%處理下MDA含量顯著高于其余組（P＜0.05）。隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，除對(duì)照組MDA含量增加不明顯外，其余各組都有明顯的上升趨勢(shì)，且差異性大都達(dá)到了顯著性水平（P＜0.05）。這一結(jié)果表明隨著浸提液濃度的增加和處理時(shí)間的延長(zhǎng)，加拿大一枝黃花葉片膜脂過(guò)氧化作用加劇，細(xì)胞受損程度加強(qiáng)，細(xì)胞膜的保護(hù)性功能遭到一定程度的破壞?？扇苄缘鞍踪|(zhì)是植物體重要的滲透性調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，對(duì)于維護(hù)細(xì)胞膨壓勢(shì)，保護(hù)細(xì)胞行使正常功能具有重要的意義，其含量的變化在一定程度上可反映植物受傷害的程度。由圖3B可知，不同處理時(shí)間加拿大一枝黃花可溶性蛋白含量隨浸提液濃度的升高表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，均隨濃度的升高而降低。處理后第15天和第30天，

圖3 不同濃度蘆葦葉水提液處理?xiàng)l件下加拿大一枝黃花葉片MDA和可溶性蛋白含量Fig.3 Contents of MDA and soluble protein in leaves of S.canadensis treated with different concentrations of extracts from leaves of P.australis

高濃度組可溶性蛋白含量比對(duì)照組分別降低了40.65%，50.11%，且顯著低于對(duì)照組和低濃度組（P＜0.05）。處理后第45天，中濃度組可溶性蛋白含量顯著低于對(duì)照組（P＜0.05）。同一處理?xiàng)l件下，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)可溶性蛋白含量除對(duì)照組都相對(duì)較穩(wěn)定外其余各組均表現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。處理后第45天，除對(duì)照組外其余組可溶性蛋白含量均顯著低于處理后第15天的含量。這表明隨浸提液濃度的升高和處理時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋白質(zhì)合成受阻，水解加劇，蛋白質(zhì)含量下降，對(duì)細(xì)胞的傷害逐漸增強(qiáng)。

2.5 蘆葦葉浸提液對(duì)加拿大一枝黃花根系活力的影響

由圖4可以看出，隨處理時(shí)間延長(zhǎng)和浸提液濃度的升高，加拿大一枝黃花根系活力呈下降趨勢(shì)。當(dāng)浸提液濃度為2.5%時(shí)，在處理初期（15 d）加拿大一枝黃花根系活力受到的影響不大，而當(dāng)處理進(jìn)行到第30和第45天后其根系活力顯著（P＜0.05）降低，分別為對(duì)照的50.12%和48.21%。中、高濃度組加拿大一枝黃花根系活力在處理初期即受到較強(qiáng)的抑制作用，與對(duì)照組相比分別降低了26.93%和33.09%，且差異均達(dá)到顯著性水平（P＜0.05），隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)根系活力受抑制程度加深，當(dāng)處理進(jìn)行到45 d時(shí)，高濃度組全部死亡，而中濃度組根系活力僅為對(duì)照組的42.23%。以上結(jié)果說(shuō)明蘆葦葉浸提液對(duì)加拿大一枝黃花根系活力有顯著的抑制作用，且濃度越高抑制作用越強(qiáng)。

圖4 不同濃度蘆葦葉水提液處理對(duì)加拿大一枝黃花根系活力的影響Fig.4 Effects of different concentrations of extracts from P.australis leaves on root activity of S.canadensis

3 討論

植物在遭受外界環(huán)境脅迫時(shí)，各種生理過(guò)程都會(huì)受到不同程度的影響，從而間接或直接影響光合色素含量［23］，進(jìn)而影響光合作用。許多研究表明，隨著脅迫程度的加劇，葉綠素含量逐漸下降［24-25］。本研究結(jié)果與其相似，蘆葦葉水提液顯著影響了加拿大一枝黃花光合色素含量。在處理早期加拿大一枝黃花對(duì)低濃度浸提液具有一定的耐受力，從而葉綠素含量與對(duì)照相比差異不明顯。濃度為5.0%和10.0%的浸提液處理時(shí)，葉綠素含量顯著下降，并隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，下降幅度越大。這可能有2個(gè)方面的原因，其一是較高濃度或長(zhǎng)期的蘆葦葉浸提液脅迫下，加拿大一枝黃花根部生長(zhǎng)受到抑制，從而影響?zhàn)B分和礦物質(zhì)的傳輸導(dǎo)致葉綠素合成受損；其二，化感脅迫引起植物體內(nèi)活性氧的增加，致使葉綠素結(jié)構(gòu)受到破壞而趨向分解。類胡蘿卜素除了在光合作用中收集和傳遞光能的作用外，在細(xì)胞內(nèi)還起到了清除氧自由基的作用，從而防止細(xì)胞膜脂過(guò)氧化［26］。在本試驗(yàn)中，蘆葦葉浸提液處理下，類胡蘿卜素含量隨著濃度的升高而增加，而隨著處理時(shí)間延長(zhǎng)，類胡蘿卜素含量則表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)。說(shuō)明化感脅迫激發(fā)了類胡蘿卜素抗氧化劑的功能，從而促進(jìn)類胡蘿卜素含量的顯著增加，但隨著濃度升高和脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，植物體內(nèi)氧自由基積累超過(guò)了抗氧化劑的清除能力，活性氧自由基代謝失調(diào)，類胡蘿卜素結(jié)構(gòu)功能遭到破壞，導(dǎo)致其含量減少。

逆境脅迫下植物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的氧自由基，此時(shí)保護(hù)酶活性增強(qiáng)或維持較高的水平，才能清除活性氧自由基使之保持較低水平，防止自由基對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)和功能的破壞［27］。植物體內(nèi)抗氧化物酶活性和MDA含量往往能較為直接的反應(yīng)植物的受脅迫程度［28-29］。本試驗(yàn)中，化感脅迫引起細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基濃度上升，刺激了加拿大一枝黃花的抗氧化酶POD、CAT和SOD活性升高，以抵御不利傷害。但隨浸提液濃度升高和處理時(shí)間延長(zhǎng)，化感脅迫程度加劇，細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基濃度進(jìn)一步升高，當(dāng)超出植物所能耐受的范圍時(shí)，酶系統(tǒng)受損，抗氧化酶活性降低。不同濃度浸提液處理后，加拿大一枝黃花MDA含量隨濃度和時(shí)間持續(xù)增加，說(shuō)明植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和清除的動(dòng)態(tài)平衡遭到破壞，活性氧自由基積累導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化程度不斷加劇，這與張志忠等［30］的研究結(jié)果一致。

可溶性蛋白質(zhì)是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其中大多數(shù)是參與各種代謝的酶類，其含量的高低是了解植物體總代謝的一個(gè)重要指標(biāo)［31］，它間接反映了植物體內(nèi)物質(zhì)的合成和代謝的能力［32］。有研究報(bào)道，植物在遭受干旱和臭氧等逆境脅迫時(shí)，可溶性蛋白質(zhì)含量降低［24，33］。本研究表明，在蘆葦葉浸提液脅迫下，可溶性蛋白含量明顯減少，并隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)，減少幅度增大，這可能是因?yàn)榻嵋好{迫使蛋白質(zhì)合成酶的鈍化和能源（ATP）的減少有關(guān)［34］，從而降低了蛋白質(zhì)的合成速率或者加速了蛋白質(zhì)的水解。

根系活力泛指根系的吸收能力、合成代謝能力等，是一種能夠較客觀地反映根系生命活動(dòng)的生理指標(biāo)，其大小與整個(gè)植株生命活動(dòng)的強(qiáng)度緊密相關(guān)。從許多關(guān)于化感作用的報(bào)道可看出，化感物質(zhì)對(duì)植物根系活力的影響多呈抑制效應(yīng)［35-36］。本研究發(fā)現(xiàn)，隨浸提液濃度的升高和處理時(shí)間延長(zhǎng)，加拿大一枝黃花根系活力明顯降低，說(shuō)明化感脅迫加強(qiáng)，對(duì)植株根系造成了傷害，導(dǎo)致植株對(duì)養(yǎng)分及水分的吸收減少，從而直接影響到植物的正常生長(zhǎng)。

綜合以上分析可見(jiàn)，蘆葦浸提液對(duì)加拿大一枝黃花造成了嚴(yán)重的化感脅迫，對(duì)植物體生理生化產(chǎn)生諸多負(fù)面的影響，如降低了葉綠素含量、可溶性蛋白含量和根系活力，并從植物體內(nèi)抗氧化酶活性的變化情況可以看出，植物遭受了嚴(yán)重的氧化脅迫［37］，當(dāng)較高濃度和較長(zhǎng)時(shí)間的脅迫時(shí)，氧化傷害超出植物所能承受的范圍，抗氧化酶活性降低，植株體內(nèi)活性氧不斷積累而造成細(xì)胞膜脂過(guò)氧化傷害，進(jìn)而影響植物生長(zhǎng)相關(guān)的生理過(guò)程。最終，植株基徑和株高的生長(zhǎng)受到抑制，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致植株死亡。蘆葦浸提液對(duì)加拿大一枝黃花的化感作用表現(xiàn)出明顯的“劑量效應(yīng)”和“時(shí)間效應(yīng)”。

本試驗(yàn)通過(guò)室內(nèi)砂培的方法研究蘆葦化感作用，試驗(yàn)中光、溫度和水分條件保持一致，避免了自然條件下各種因素的干擾，結(jié)果雖能較好地反映蘆葦?shù)幕凶饔脧?qiáng)弱，但在自然條件下，化感作用是極為復(fù)雜的，除了要受溫度、水分、養(yǎng)分和太陽(yáng)輻射等環(huán)境因子錯(cuò)綜復(fù)雜的影響外［38］，植株間競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)也會(huì)對(duì)化感作用的表現(xiàn)產(chǎn)生重要影響［39］，因此需要將實(shí)驗(yàn)室的研究理論在野外環(huán)境下進(jìn)行檢驗(yàn)。蘆葦化感物質(zhì)的具體成分還需進(jìn)一步鑒定，其化感物質(zhì)究竟通過(guò)什么途徑對(duì)植物產(chǎn)生抑制效應(yīng)也有待進(jìn)一步研究。