除蟲菊地上部分水浸液對雜草種苗生長的影響

劉　群，慕小倩

(西北農林科技大學 生命科學學院，陜西楊凌　712100)

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除蟲菊地上部分水浸液對雜草種苗生長的影響

劉群，慕小倩

(西北農林科技大學 生命科學學院，陜西楊凌712100)

摘要采用室內培養皿法，測試除蟲菊地上部分水浸液對田間常見6種雜草種苗生長的影響。結果表明：不同質量濃度水浸液對雜草種苗生長的抑制作用依質量濃度梯度存在差異，除播娘蒿外其他5種總體均表現“低促高抑”趨勢，在最高質量濃度0.03 g·mL-1處理下，抑制作用最強；雜草種苗所受抑制作用大小依受體雜草種類存在差異，總體抑制作用由大到小依次為播娘蒿>澤漆>雀麥>婆婆納>反枝莧>野燕麥；除蟲菊地上部分水浸液對試驗雜草生理代謝影響測試表明，高質量濃度水浸液處理下，雜草幼苗受氧化脅迫嚴重。雙子葉雜草較單子葉雜草對水浸液更敏感。

關鍵詞除蟲菊；水浸液；雜草；種苗生長

除蟲菊(Chrysanthemumcinerariifoliumvis.)為菊科(Asteraceae)蒿屬多年生草本植物，是世界上唯一集約化種植的天然殺蟲植物，除具觀賞價值外，其含有的天然殺蟲成分除蟲菊素被廣泛應用到殺蟲劑的制備中[1]。除蟲菊素具有高效、易降解、無殘留、不易產生抗性等優點，對人和哺乳動物基本無毒副作用[2]，因此，在食品保存、公共和家庭衛生及有機農業等方面均有應用[3]。目前，除蟲菊的相關研究主要集中在殺蟲成分的提取、活性測定、除蟲菊酯類農藥開發及殘留測定等方面[4-5]，有關除蟲菊除草活性方面的研究鮮見報道。

本試驗選用除蟲菊地上部分水浸液為供體，以農田常見6種雜草澤漆(Euphorbiahelioscopia)、婆婆納(Veronicadidyma)、反枝莧(Amaranthusretroflexus)、野燕麥(Avenafatua)、播娘蒿(Descurainiasophia)、雀麥(Bromusjaponicus)為受體，測試除蟲菊地上部分水浸液對這6種雜草種子萌發及幼苗生長的影響，旨在為進一步利用除蟲菊兼治雜草提供科學依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

于2013年9月在西北農林科技大學試驗地采集除蟲菊地上部分，樣品清水洗凈后，室溫下自然風干。試驗所用雜草種類為澤漆、婆婆納、反枝莧、野燕麥、播娘蒿、雀麥。

于2013年6-9月在陜西楊凌西北農林科技大學周邊采集雜草種子, 鑒定后存放于4 ℃冰箱，備用。

除蟲菊地上部分水浸液的制備：稱取5 g風干粉碎后的除蟲菊地上部分粉末，按m(除蟲菊)∶V(水)=1∶20的比例加入蒸餾水，25 ℃下浸提24 h，過濾得質量濃度為0.05 g·mL-1的提取原液，存放于4 ℃冰箱，備用。將原液稀釋，配制成質量濃度為0.03、0.02、0.01、0.005、0.001 g·mL-1的梯度溶液用于試驗。

1.2試驗方法

1.2.1雜草種子發芽率的測定挑選籽粒飽滿、質地均勻的雜草種子，用w(NaClO)=10%溶液消毒15 min，用蒸餾水反復沖洗3～5次，置于鋪有兩層濾紙的培養皿(d=12 cm)中，根據種子大小，野燕麥、雀麥、澤漆種子每皿放置50粒，婆婆納、反枝莧、播娘蒿種子每皿放置100粒，隨后分別加入8 mL“1.1”制取的各質量濃度除蟲菊地上部分水浸液(蒸餾水為對照)，每組重復3次，置于25 ℃的恒溫培養箱中，黑暗條件下培養3 d，從第4天開始給予光照。每天記錄發芽種子的數量，7 d后測定幼苗的根長、苗高。

發芽率=(正常發芽種子總數/供試種子總數)×100%

抑制率=1-(處理值/對照值)×100%

化感效應指數(RI)[6]= 1-C/T(T≥C)或RI=T/C-1(C≥T)

公式中：T為處理值，C為對照值。RI>0表示促進作用，RI<0表示抑制作用，其絕對值大小表示化感作用強弱。

綜合效應(SE)指供試雜草相對發芽率、苗高、根長3項指標RI的算術平均值。

用相對發芽率、相對根長、相對苗高表示試驗雜草間種子萌發和幼苗生長的差異。

1.2.2雜草幼苗抗氧化酶活性及丙二醛質量摩爾濃度的測定選取單子葉雜草野燕麥、雀麥及雙子葉雜草反枝莧、澤漆為代表，參考高俊鳳[7]的方法進行相應生理指標的測定。丙二醛(MDA)質量摩爾濃度測定采用硫代巴比妥酸(TBA)法；超氧化物歧化酶(SOD)活性測定采用氮藍四唑(NBT)光化還原法；過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創木酚法。

1.3數據分析

采用Microsoft excel 2003軟件對試驗數據進行處理和作圖，采用SPSS 17.0軟件進行統計分析, 并用Duncan’s法進行差異顯著性分析(P<0.05)。

2結果與分析

2.1除蟲菊地上部分水浸液對雜草種子萌發的影響

除蟲菊地上部分水浸液對雜草種子發芽率的影響依處理質量濃度和雜草種類而不同。統計結果如圖1，不同質量濃度水浸液對供試雜草種子發芽率的影響存在明顯差異，2個低質量濃度(0.001 g·mL-1、0.005 g·mL-1)水浸液處理顯著促進野燕麥種子的發芽，卻抑制播娘蒿種子的發芽，對其他受體雜草沒有顯著影響；0.01 g·mL-1質量濃度處理下，反枝莧種子發芽率降低7.38%，顯著促進野燕麥種子的萌發，抑制播娘蒿種子的萌發，對澤漆和雀麥這2種雜草無顯著影響；0.02 g·mL-1和0.03 g·mL-1高質量濃度水浸液對受體雜草種子的發芽率均表現抑制作用，其中，對播娘蒿種子萌發抑制率均高達100%。依雜草種類看，水浸液對不同雜草種子萌發影響總體抑制作用大小依次為播娘蒿>澤漆>雀麥>反枝莧>婆婆納>野燕麥。

AR、EH、VD、AF、BJ、DS分別代表反枝莧、澤漆、婆婆納、野燕麥、雀麥、播娘蒿AR，EH，VD，AF，BJ，DS representAmaranthusretroflexus,Euphorbiahelioscopia,Veronicadidyma,Avenafatua,Bromusjaponicus,Descurainiasophia,respectively；不同小寫字母表示在相同時間內不同質量濃度處理間差異顯著(P<0.05)Different lowercase letters show significant differences among treatments of different mass concentrations for same measurement time (P<0.05)；下同The same as below

圖1不同質量濃度除蟲菊水浸液處理雜草的發芽率

Fig.1Weeds germination rate treated by different mass concentration of pyrethrum water immersion

2.2除蟲菊地上部分水浸液對雜草幼苗生長的影響

不同質量濃度的除蟲菊水浸液處理對雜草幼苗相對根長影響的統計結果見圖2(在試驗質量濃度范圍內對播娘蒿種子萌發的抑制作用顯著，因此未進行相應指標的測定)。由圖2可知，0.001 g·mL-1、0.005 g·mL-1低質量濃度水浸液處理下，反枝莧、澤漆、野燕麥的根長增加明顯，而婆婆納和雀麥無明顯變化。隨著水浸液質量濃度升高，根長抑制效應加大。其中，水浸液質量濃度為0.03 g·mL-1時對5種受體植物的根長抑制率分別為73.45%、54.48%、70.21%、50.89%、42.64%。苗高對不同質量濃度除蟲菊地上部分水浸液的響應和根長相似，但敏感性不如根長(圖3)。

2.3除蟲菊地上部分水浸液對雜草種苗影響的綜合效應

除蟲菊地上部分水浸液對雜草種苗影響的綜合效應見表1。水浸液對不同雜草的化感作用依質量濃度梯度存在差異，總體均表現“低促高抑”的趨勢，在最高質量濃度0.03 g·mL-1處理下，抑制作用最強。雜草種苗所受抑制作用大小依受體雜草種類存在差異，總體抑制作用由大到小依次為澤漆>雀麥>婆婆納>反枝莧>野燕麥。

2.4 除蟲菊地上部分水浸液對雜草幼苗生理指標的影響

2.4.1除蟲菊地上部分水浸液對雜草幼苗MDA質量摩爾濃度的影響水浸液處理后對4種代表雜草幼苗MDA質量摩爾濃度的影響測試結果如表2。與對照相比，0.001 g·mL-1質量濃度水浸液處理下，供試雜草幼苗中MDA質量摩爾濃度無明顯變化，隨水提液質量濃度升高，幼苗受脅迫程度加重，MDA質量摩爾濃度逐漸升高，在最高質量濃度0.03 g·mL-1水浸液處理下，澤漆、反枝莧、野燕麥和雀麥幼苗MDA質量摩爾濃度分別為對照的225.00%、133.33%、117.39%、148.32%。MDA質量摩爾濃度升高，引起雜草幼苗細胞內活性氧水平的提高，產生氧化脅迫，所以導致雜草種苗生長受到抑制。

圖2　不同質量濃度除蟲菊水浸液處理雜草的相對根長

圖3　不同質量濃度除蟲菊水浸液處理雜草的相對苗高

2.4.2除蟲菊地上部分水浸液對雜草幼苗保護酶活性的影響在0.001 g·mL-1、0.005 g·mL-1、0.01 g·mL-1質量濃度處理下，與對照相比，澤漆幼苗中SOD活性升高，野燕麥、雀麥幼苗SOD活性顯著降低，反枝莧幼苗中SOD活性變化不顯著；當質量濃度達到0.03 g·mL-1，除澤漆幼苗中SOD活性與對照相比降低5.68%外，其他3種雜草SOD活性均顯著高于對照。0.001 g·mL-1的除蟲菊地上部分水浸液處理下，與對照相比，澤漆、雀麥幼苗POD活性變化不顯著，反枝莧和野燕麥幼苗POD活性顯著降低；當處理質量濃度達到0.03 g·mL-1時，澤漆、反枝莧、野燕麥和雀麥幼苗POD活性分別為對照的250.82%、81.58%、105.68%、117.02%，反枝莧幼苗POD活性表現下降趨勢，說明此質量濃度下反枝莧幼苗受脅迫嚴重，不能防止膜質的過氧化和有效清除體內產生的活性氧。可見，不同雜草對除蟲菊地上部分水浸液生理代謝響應也存在水浸液質量濃度和雜草種類的差異。在高質量濃度水浸液處理下，雜草幼苗受氧化脅迫嚴重，MDA質量摩爾濃度升高，植株通過調節POD、SOD活性來應對脅迫傷害。不同雜草種類對水浸液的響應表現為雙子葉雜草較單子葉雜草更敏感，幼苗受損傷較嚴重。

表1　除蟲菊地上部分水浸液對雜草種苗影響的綜合效應

表2　除蟲菊地上部分水浸液對雜草幼苗部分生理特性的影響±s)

注：不同小寫字母表示在相同時間內不同質量濃度處理間差異顯著(P<0.05)。

Note:Different lowercase letters show significant differences among treatments of different mass concentrations for same measurement time (P<0.05).

3結論與討論

3.1除蟲菊水浸液對雜草種苗生長的影響依水浸液質量濃度梯度及受體器官存在差異

本試驗研究表明，除蟲菊地上部分水浸液對雜草種子發芽率及對受體植物的根長、苗高表現出“低促高抑”的效應，且隨水浸液質量濃度升高，抑制作用逐漸增強，表明除蟲菊水浸液中含有潛在的化感物質，這與前人研究結果一致[8-10]。水浸液對根長的抑制程度強于幼苗高度。這與根最先從周圍環境中吸收化感物質有關[11]。關于除蟲菊對雜草化感效應的相關化感物質是否與殺蟲成分除蟲菊素一致還有待于進一步深入研究。

3.2雜草種苗所受抑制作用大小依受體雜草種類存在差異

本試驗中，不同受體植物對水浸液的敏感程度不同，在試驗質量濃度范圍內，播娘蒿對除蟲菊地上部分水浸液最為敏感，野燕麥最不敏感，這說明不同雜草間耐受除蟲菊水浸液成分的能力不同。Cheng等[12]研究百合(Lilium)根對4種蔬菜作物的化感作用中發現，蘿卜(Raphanussativus)對通過水培提取的百合根水浸液最敏感，而生菜(Lactucasativa)最不敏感。在生產上，可根據化感作用敏感程度的不同，針對性地控制敏感性較弱的雜草種類；在耕作方式上，可有效選擇適宜間作、輪作的作物。生理測試表明，雙子葉雜草對除蟲菊水浸液的反應更加強烈，故初步推斷除蟲菊用于治理闊葉雜草的效果會更有效。

3.3不同雜草對除蟲菊水浸液生理代謝的響應存在水浸液質量濃度與雜草種類的差異

MDA是膜質過氧化產物，它本身是一種有害物質。高濃度水浸液脅迫下，雜草幼苗MDA質量摩爾濃度增加，產生氧化脅迫，破壞細胞膜的結構和完整性。同時，逆境脅迫條件下，植物自身會產生相應的保護酶(POD、SOD等)來清除活性氧，使植物體內活性氧水平保持動態平衡[13]。本試驗結果表明，隨除蟲菊地上部分水浸液濃度的升高，反枝莧、野燕麥、雀麥幼苗的SOD活性、POD活性均呈現升高趨勢，說明幼苗受損嚴重，不利于植株生長。反枝莧在水浸液質量濃度為0.03 g·mL-1處理下，POD活性下降，表現為傷害效應，即氧自由基直接攻擊生物大分子，活性氧平衡遭到破壞，導致酶活性喪失。楊淑慎等[14]研究表明，在環境惡劣情況下會出現酶活性降低現象。澤漆幼苗中POD和SOD活性表現出相反趨勢，造成這種現象可能是化感物質濃度較低時，不足以啟動POD應激活性，隨著化感脅迫加重，誘導POD活性升高[15]。

3.4對利用除蟲菊治理雜草的建議

隨著人們對生態環境保護意識的增強，如何有效地實現雜草的生物治理越來越受到重視。菊科是雙子葉植物中種類最多的科，已從許多種屬中分離出多類化感物質。例如張玉虎等[16]從三裂蟛蜞菊中分離出倍半萜內酯成分；在大多菊科植物中分離出香豆素，香豆素被證實可抑制種子萌發和幼苗生長[17]。此外，在不同的屬中鑒定出的化感物質種類主要還包括萜類、聚乙炔類、有機酸類、酚類等[18]，因此，對除蟲菊中具有的潛在化感物質進行進一步的分離測試，為科學利用天然殺蟲植物資源除蟲菊兼治理雜草提供科學依據。

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Received 2014-12-02Returned2015-03-26

Foundation itemNational Public Interest (No.200903052);Special Fund of Experiment Demonstration Base of Northwest A&F University(No.20131511 ).

First authorLIU Qun,female,master student.Research area: biodiversity protection and resources utilization.E-mail:liuqun852@126.com

(責任編輯：史亞歌Responsible editor:SHI Yage)

Effect of Aqueous Extract of Pyrethrum(Chrysanthemumcinerariifoliumvis.) Aerial Part on Seedling Growth in Weeds

LIU Qun and MU Xiaoqian

(College of Life Sciences，Northwest A&F University，Yangling Shaanxi712100，China)

AbstractThe objective of the study is to investigate the effect of aqueous extract of pyrethrum aerial part on six companion weeds.Seed germination and seedling growth were investigated by indoor petri dishes bioassay method.The results indicated that the degree of inhibitionhad significant differences among weeds in response to different mass concentrations of aqueous extracts.Overall, lower mass concentrations had a promoting effect on five weeds(except Descurainia sophia),Increasing concentrations of aqueous extract significantly inhibited seed germination and growth of weeds.The highest mass concentration of aqueous extract at 0.03 g·mL-1had strongest inhibition effects;Furthermore, differences in inhibition effects among six studied receptors were observed.Comparably, the sensitive order was Descurainia sophia>Euphorbia helioscopia>Bromus japonicus>Veronica didyma>Amaranthus retroflexus>Avena fatua;Additionally,physiological properties tested by four represented weeds showed the highest mass concentration of aqueous extract at 0.03 g·mL-1caused serious oxidative stress to weeds.Dicotyledonous weeds were more sensitive than monocotyledonous weeds.

Key wordsPyrethrum; Aqueous extract; Weed; Seedling growth

Corresponding authorMU Xiaoqian,female,professor,master supervisor.Research area:biodiversity protection and weed science.E-mail:muxiaoqian@126.com

中圖分類號Q945.1;S451.1

文獻標志碼A

文章編號1004-1389(2016)03-0423-06

通信作者：慕小倩，女，教授，碩士生導師，主要從事生物多樣性及雜草科學研究。E-mail:muxiaoqian@126.com

基金項目：國家公益行業專項(200903052)；西北農林科技大學試驗示范基地專項(20131511)。

收稿日期：2014-12-02修回日期：2015-03-26

網絡出版日期：2016-03-06

網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20160306.1611.028.html

第一作者：劉群，女，在讀碩士，研究方向為生物多樣性與資源利用。E-mail:liuqun852@126.com