長葉車前草浸提液對4種牧草種子萌發(fā)的影響

孫趙龍，楊學東，鄭玉龍，張明婧，陳秀華，羅玉潔，汪依妮，李 偉，梁顯義

(1.貴州省草地技術試驗推廣站，貴州 貴陽 550006； 2.貴州大學，貴州 貴陽 550006； 3.關嶺布依族苗族自治縣草地畜牧業(yè)發(fā)展中心，貴州 關嶺 561300)

車前草(PlantagoasiaticaL.)，又名蛤蟆葉、車茶草，為車前科多年生草本藥用植物，世界各地均有分布[1-2]。長葉車前草(PlantagolanceolataL.)屬車前屬，其葉和種子均有藥用價值，葉亦可食用和飼用[3-5]。長葉車前草作為新型的中草藥飼草備受養(yǎng)殖業(yè)青睞，國內(nèi)外牧場已開始對長葉車前草進行規(guī)模化人工栽培種植。

化感作用是植物在長期進化過程中形成的植物及微生物之間相互促進或相互抑制的生物化學現(xiàn)象，某種植物通過分泌、淋洗、揮發(fā)、分解及轉(zhuǎn)化等方式對周圍其他生物產(chǎn)生有利或不利的影響[6-7]。牧草化感作用普遍存在，研究表明，披針葉黃華浸提液對早熟禾、高羊茅及黑麥草的種子萌發(fā)、幼苗生長均有抑制作用[8-10]；紫荊澤蘭浸提液對冰草種子萌發(fā)有低濃度促進，高濃度抑制現(xiàn)象[9]；隨著濃度增加，狼毒浸提液對紫花苜蓿、披堿草和冰草種子萌發(fā)、幼苗生長的抑制作用逐漸增強[10]。

化感作用作為植物的一種化學預防機制，對植物的生長和競爭具有重要意義。長葉車前草是一種極具潛力的新型優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)牧草，研究長葉車前草種植連作障礙將有助于推動生態(tài)畜牧業(yè)的發(fā)展，但目前關于長葉車前草在種植過程中存在的化感作用研究鮮見報導。鑒于此，以多年生黑麥草(LoliumperenneLinn.)、紫花苜蓿(MedicagosativaL.)、白三葉(Trifoliumrepens)和菊苣(CichoriumlntybusL.)為研究對象，采用培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽方法研究長葉車前草浸提液對4種牧草種子萌發(fā)的化感作用，以期為其作為新型中草藥飼草在發(fā)展生態(tài)畜牧業(yè)生產(chǎn)中與其他牧草混播、間作、套種等應用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

長葉車前草(品種名為Tonic)，來自新西蘭PGW種業(yè)在貴州獨山的試驗基地；菊苣、紫花苜蓿、白三葉和多年生黑麥草種子均由貴州省農(nóng)業(yè)科學院草業(yè)研究所提供。

1.2 方法

1.2.1 浸提液制備 將供試樣品長葉車前草的枯黃葉剔除，用超純水沖洗干凈后室內(nèi)晾干，于烘箱60℃烘至恒重，剪植株成1 cm長的小碎段，按100 g干物質(zhì)1 kg蒸餾水的比例浸泡提取36 h，期間不定時攪拌3～4次，經(jīng)紗布過濾收集浸提液獲得10%質(zhì)量濃度的母液，放置4℃冰箱冷藏備用。

1.2.2 試驗設計 采用雙因素試驗，因素1為長葉車前草浸提液，設4個濃度，0.1%、0.5%、1%和5%，以蒸餾水為對照；因素2為牧草品種，分別為菊苣、紫花苜蓿、白三葉和多年生黑麥草。試驗精選飽滿度一致、大小均勻、種皮完整的受試草種，先清水漂洗2遍，再用1%次氯酸鈉溶液處理30 min，而后蒸餾水沖洗數(shù)次，撒濾紙上自然吸干水分。選用直徑10 cm的培養(yǎng)皿，皿底鋪2層濾紙，每個培養(yǎng)皿放入100粒處理好的種子，分別加10 mL已配制好的各濃度浸提液，以蒸餾水為對照，3次重復。于光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)，培養(yǎng)條件：溫度25℃，相對濕度80%，光暗周期12 h。每天觀察草種萌發(fā)情況，按需求補充浸提液或蒸餾水，并作好記錄。

1.2.3 測定指標 參照文獻[11-13]的方法，以發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)作為衡量種子萌發(fā)能力的指標，試驗第8天計算發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽活力指數(shù)；并在每個培養(yǎng)皿中隨機挑出9株受試幼苗分別測定根長。試驗直至連續(xù)幾天無種子發(fā)芽為止，計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)。

發(fā)芽勢=(n1/N)×100%

發(fā)芽率=(n2/N)×100%

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt

活力指數(shù)=GI×S

式中，n1為第4日內(nèi)的發(fā)芽數(shù)，N為供試種子數(shù)，n2根據(jù)各受試品種發(fā)芽情況而定；Gt為在不同時間發(fā)芽的種子數(shù)，Dt為相應發(fā)芽時間，GI為發(fā)芽指數(shù)，S為種子根長。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013和SPASS 19.0進行數(shù)據(jù)處理分析，使用Origin 9.1作圖。

2 結果與分析

2.1 長葉車前草浸提液處理牧草種子的萌芽特性

發(fā)芽率反映植物種子萌發(fā)生長成為幼苗的能力，與發(fā)芽起止時間同為種子的發(fā)芽特征。從圖1和圖2可知，長葉車前草浸提液濃度為5%時對4種牧草種子的萌發(fā)均具有明顯抑制作用。濃度為0.1%時可加快白三葉種子的發(fā)芽；濃度>0.5%時牧草種子發(fā)芽延后1～3 d。浸提液濃度為1%時對菊苣、多年生黑麥草和白三葉種子的發(fā)芽率無影響，但可明顯降低紫花苜蓿種子的發(fā)芽率；5%的高濃度浸提液對4種牧草種子萌發(fā)呈不同程度的抑制，其中，白三葉的發(fā)芽率僅34.33%，較對照下降65.01%。

注：不同大、小寫字母分別表示同一牧草各濃度處理間差異極顯著(P<0.01)和差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different capital and lowercase letters indicate significance of difference among different concentrations of the same forage atP<0.01 andP<0.05 level respectively. The same below.

圖2 長葉車前草不同濃度浸提液處理牧草種子的發(fā)芽率

Fig.2 Germination rate of four forage seeds treated with different concentration ofP.lanceolataextract

2.2 長葉車前草浸提液處理牧草種子的發(fā)芽勢

從圖3看出，長葉車前草不同濃度浸提液對菊苣、紫花苜蓿、多年生黑麥草和白三葉4種牧草種子的發(fā)芽勢影響基本一致，其對照的發(fā)芽勢分別為89.00%、84.66%、79.66%和96.00%，均與濃度5%時對應牧草的發(fā)芽勢(分別為50.66%、60%、69.33%和27.33%)差異極顯著(P<0.01)，但與濃度0.1%～1%時對應牧草的發(fā)芽勢(87.33%～87.66%、80.66%～85.66%、82.00%～86.33%及97.00%～98.33%)無顯著差異(P>0.05)。表明，低濃度長葉車前草浸提液處理4種牧草種子出苗整齊度不受影響，但高濃度(5%)處理可導致各牧草種子的活力降低，發(fā)芽速度急劇減慢。

圖3 長葉車前草不同濃度浸提液處理牧草種子的發(fā)芽勢

Fig.3 Germination potential of four forage seeds treated with different concentration ofP.lanceolataextract

2.3 長葉車前草浸提液處理牧草種子的發(fā)芽指數(shù)

從圖4可見，菊苣、紫花苜蓿、多年生黑麥草和白三葉4種牧草種子的發(fā)芽指數(shù)整體走勢與發(fā)芽率和發(fā)芽勢相似，即隨著長葉車前草浸提液質(zhì)量濃度的增高，發(fā)芽指數(shù)均呈逐漸減小趨勢。浸提液濃度為1%時菊苣、紫花苜蓿和白三葉種子的發(fā)芽指數(shù)明顯降低；濃度為5%時，4種牧草種子的發(fā)芽指數(shù)均與對照差異極顯著(P<0.01)，即4種牧草均受最大抑制。其中，白三葉在濃度5%時的發(fā)芽指數(shù)變化較大，與其他3種牧草相比也最低，說明長葉車前草浸提液在一定濃度后對白三葉的抑制作用較為突出。究其原因：可能是浸提液濃度5%遠高于其他幾個處理濃度，抑制力也就更強。因此，在濃度5%時4種牧草種子發(fā)芽指數(shù)均出現(xiàn)大幅下降，其中白三葉對長葉車前草的化感作用相對較敏感。

圖4 長葉車前草不同濃度浸提液處理牧草種子的發(fā)芽指數(shù)

Fig.4 Germination index of four forage seeds treated with different concentration ofP.lanceolataextract

2.4 長葉車前草浸提液處理牧草種子的活力指數(shù)

種子活力是草種質(zhì)量的重要指標，能夠全面反映牧草種子發(fā)芽情況及幼苗生長的綜合潛力。從圖5看出，隨著處理濃度增加4種牧草種子的活力指數(shù)均呈逐漸下降趨勢，且濃度超過1%時4種牧草種子的活力指數(shù)降幅較大，在濃度5%時均達最低值。紫花苜蓿種子的活力指數(shù)對照和0.1%處理與0.5%、1%和5%處理間差異極顯著，0.5%、1%與5%處理間差異極顯著。菊苣種子的活力指數(shù)對照極顯著高于0.5%、1%和5%處理，0.1%、0.5%處理與1%、5%處理間差異極顯著。多年生黑麥草活力指數(shù)對照極顯著高于其余處理，0.1%、0.5%和1%處理與5%處理間差異極顯著。白三葉種子的活力指數(shù)0.1%處理與對照基本持平，與發(fā)芽特性關聯(lián)分析推測，該濃度可能有利于白三葉發(fā)芽；白三葉種子的活力指數(shù)對照、0.1%處理與1%、5%處理間差異極顯著，與0.5%處理間差異不顯著，但對照、0.1%處理與0.5%處理均極顯著高于5%處理。

圖5 長葉車前草不同濃度浸提液處理牧草種子的活力指數(shù)

Fig.5 Vigor index of four forage seeds treated with different concentration ofP.lanceolataextract

3 結論與討論

隨著人們對化感作用的深入研究，牧草化感在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用愈來愈廣泛，主要包括混合種植模式、開發(fā)生物除草劑和恢復生態(tài)平衡等應用[7]。研究結果表明，不同質(zhì)量濃度的長葉車前草浸提液處理4種常規(guī)牧草種子，其發(fā)芽情況不盡相同。低濃度(0.1%～1%)處理，種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均不同程度減小，而發(fā)芽率、發(fā)芽勢受化感影響不明顯；高濃度(5%)浸提液可使牧草種子生物活力降低，即對4種牧草種子的正常發(fā)芽抑制作用十分顯著。因此，把控好長葉車前草與菊苣、紫花苜蓿、多年生黑麥草和白三葉4種牧草間合理混播、輪作的密度，才能更好地發(fā)揮其在生態(tài)畜牧業(yè)發(fā)展中藥食兩用的價值。

目前，關于長葉車前草的研究主要集中在活性化合物分子的藥用研發(fā)，該試驗填補了其在植物化感作用方面的科研空白。研究結果表明，長葉車前草對菊苣、紫花苜蓿及多年生黑麥草明顯表現(xiàn)出濃度效應，與大多數(shù)植物化感研究“低濃度無明顯影響，高濃度顯著抑制作用”[14-16]的結論一致；對白三葉則表現(xiàn)低濃度促進發(fā)芽，高濃度抑制發(fā)芽的作用。究其原因：可能是濃度5%長葉車前草浸提液中某類物質(zhì)積累到了有效化感濃度從而表現(xiàn)出高度抑制；白三葉“低促高抑”可能是有一類物質(zhì)對其生長關鍵酶活性起到調(diào)控作用所致[17-18]。長葉車前草浸提液對4種牧草表現(xiàn)出兩類效應，其中的化感作用機制還有待進一步深入研究。