松針浸提液對甘草種子萌發(fā)的影響

高 靜,成 希，胡本祥，顏永剛，祝昕怡，張亞麗，張鼎岳

(1. 陜西中醫(yī)藥大學 藥學院/陜西省秦嶺中草藥應用開發(fā)工程技術研究中心，陜西 咸陽 712000；2. 甘肅中醫(yī)藥大學 藥學院，甘肅 蘭州 730000)

化感作用是指自然界中的植物通過揮發(fā)、分泌、淋溶、殘茬分解等釋放自身的化學物質分散到空氣或土壤中，從而影響周圍植物生長的現象[1]。植物化感作用在生物復合群落、土壤物質循環(huán)、生物入侵、作物生產和病蟲害防治方面具有廣闊的應用前景[2]。松針是松樹的自然凋落物，已有研究表明松針是一種化感作用很強的物質，其提取物在抑制病原菌方面有較大的開發(fā)潛力。植物凋落物對種子萌發(fā)、土壤理化性質、幼苗生長、群落演替及物質循環(huán)等方面有重要影響。

甘草Glycyrrhiza uralensis Fisch.為豆科多年生草本植物，有“國老”之稱，始載于《神農本草經》，被列為上品。隨著中醫(yī)藥產業(yè)的不斷發(fā)展，甘草的使用量大大增加，導致過度采挖，從而使野生環(huán)境遭到破壞，資源分布量急劇減少，人工栽培的甘草逐漸增多，但甘草種子種皮緊實，自然條件下萌發(fā)率很低，在種植前必須對種子進行處理[3]。種子萌發(fā)及幼苗早期形成過程是植物生活史中最敏感的階段，因此，研究松針凋落物對甘草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，有助于理解凋落物的生態(tài)功能，對甘草生態(tài)種植栽培技術提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 實驗材料及試劑

甘草種子購于安國市萬草同源苗木花卉有限公司，松針采集于陜西中醫(yī)藥大學校園內種植的白皮松、雪松、油松的松針。高錳酸鉀購于上海源葉生物技術有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 松針浸提液的制備 采集新鮮的雪松、白皮松、油松的松針，去除雜質和枯黃枝葉，洗凈，陰干，粉碎。將粉碎后的松針裝入燒杯中，加入40倍的蒸餾水，轉移至超聲儀中處理30 min，取出后3 000 r·min-1離心10 min，取上清液作為25 g·L-1的母液[4]，4℃下保存于冰箱中備用。

1.2.2 種子萌發(fā)實驗 取干凈的培養(yǎng)皿，每個培養(yǎng)皿里面鋪2層濾紙，再分別加入10、15、20、25 g·L-1濃度的松針浸提液，以蒸餾水為對照組。選取大小一致飽滿無蟲蛀的烏拉爾甘草種子，用0.1%高錳酸鉀溶液消毒15 min，取出用水沖洗干凈。放入上述處理好的培養(yǎng)皿中，每皿放入25粒種子，每個處理重復3次，放入人工氣候箱中(12 h光照/12 h黑暗，溫度25℃)進行發(fā)芽試驗，每天進行觀察記錄發(fā)芽種子數，并補充水或相應浸提液。幼苗生長8 d后, 分別測量胚根長、胚軸長及胚芽長。

1.3 種子萌發(fā)指標的相關計算公式

發(fā)芽率(%)=發(fā)芽種子總數/供試所有種子數×100%；

發(fā)芽勢(%)=規(guī)定時間內的發(fā)芽數/供試所有種子數×100%；

平均發(fā)芽時間(d)=∑(Gt/Dt)/∑Gt，式中Gt為在不同時間的發(fā)芽數，Dt為與Gt對應的發(fā)芽日數；

化感效應指數(RI)的計算與分析：RI=1-C/T(T>C)；RI=T/C-1(T≤C)，式中T為處理值，C為對照值，當RI為正數時，表示促進作用，當RI為負數時，表現抑制作用[5]。

1.4 數據處理

使用 Spss 13.0 軟件進行數據分析，所有數據圖均由Origin8.0完成。

2 結果

2.1 不同松針浸提液對甘草種子萌發(fā)的影響

由圖1可知，對照組的發(fā)芽率為87.99%，3種松針浸提液均提高了甘草種子的發(fā)芽率，低濃度下促進作用明顯，高濃度下促進作用減弱，最高值為10 g·L-1油松松針浸提液處理組。由圖2可知，與對照組相比，3種松針浸提液均提高了甘草種子的發(fā)芽勢，最高值為25 g·L-1油松松針浸提液處理組。由圖3可知，與對照組相比，15 、25 g·L-1的雪松松針浸提液能縮短平均發(fā)芽時間，加快發(fā)芽速度，其他處理組對甘草種子平均發(fā)芽時間影響無明顯差異。

2.2 不同松針浸提液對甘草種子幼苗的影響

由圖4可知，與對照組相比，3種松針浸提液均抑制了甘草幼苗胚軸的生長，隨著濃度的增加，抑制效果越顯著。由圖5可知，與對照組相比，雪松松針浸提液對甘草幼苗胚芽的生長影響不大，20、25 g·L-1油松松針浸提液及10、15、25 g·L-1白皮松松針浸提液增加了胚芽長。由圖6可知，10 g·L-1白皮松松針浸提液處理組的胚根最長，為2.58 cm，其余處理組與對照相比均抑制了甘草幼苗胚根的生長。

2.3 不同松針浸提液對甘草的化感效應

由表1、表2、表3可知，3種松針浸提液對甘草種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢的化感效應均為正值，即為化感促進作用，其中對發(fā)芽率促進效果最顯著的為10 g·L-1油松松針浸提液，對發(fā)芽勢促進效果最顯著的為25 g·L-1油松松針浸提液。3種松針浸提液對甘草幼苗胚軸長的化感效應均為負值，即為化感抑制作用，其中抑制效果最顯著的為20 g·L-1雪松松針浸提液。由表1可知，15 g·L-1雪松松針浸提液對甘草幼苗胚芽生長為化感促進作用，其余濃度雪松松針浸提液對甘草幼苗胚芽生長均為化感抑制作用。由表2可知，15 g·L-1油松松針浸提液對甘草幼苗胚芽生長為化感抑制作用，其余濃度油松松針浸提液對甘草幼苗胚芽生長均為化感促進作用。由表1、表2可知，雪松和油松松針浸提液對甘草幼苗胚根生長為化感抑制作用。由表3可知，低濃度白皮松松針浸提液對甘草幼苗胚根生長為化感促進作用，高濃度為化感抑制作用。

表1 雪松松針浸提液對甘草種子發(fā)芽的化感效應指數

表2 油松松針浸提液對甘草種子發(fā)芽的化感效應指數

表3 白皮松松針浸提液對甘草種子發(fā)芽的化感效應指數

3 討論

在農業(yè)實踐中，種子萌發(fā)是一個非常重要的環(huán)節(jié)，植物間的化感作用對農作物生產和農業(yè)管理有重要意義，大量研究表明不同植物不同部位的浸提液都能影響同種或異種植物種子萌發(fā)和幼苗生長。花椒葉浸提液對草地早熟禾、高丹草、苜蓿、白三葉草的發(fā)芽率和發(fā)芽勢有抑制作用，但高濃度的花椒葉浸提液能促進草地早熟禾和苜蓿的根、莖生長[5]。滇重樓種子浸提液能影響綠豆、白菜、小麥葉片中的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)活性，并對其發(fā)芽率、苗高、根長及鮮重表現出低促高抑的現象[6]。此外，低濃度紅花酢漿草榨取液對狗牙根種子的萌發(fā)有顯著促進作用[7]。孔雀草水浸提液對石竹、二月蘭、雞冠花種子萌發(fā)和石竹幼苗生長均表現為抑制作用，孔雀草和蒼耳低濃度的水浸提液對千葉蓍種子則表現為一定的促進作用[8,9]。可見，植物浸提液可能通過化感物質影響保護酶系統(tǒng)和激素水平，進而對種子萌發(fā)具有一定的影響。

松樹作為一種主要造林樹種，種植面積大，蘊藏量豐富。有研究表明，用落葉松枯落針葉作為覆土材料進行覆蓋，可以促進播種后種子萌發(fā)，但也有實驗證明落葉松枯落針葉水浸液對白菜種子的萌發(fā)具有抑制作用，這說明不同松針浸提液對不同植物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響存在差異性[10]。在筆者研究中，雪松、油松、白皮松的松針浸提液不同程度的促進了受試植物甘草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢，隨著濃度的升高，促進的作用有一定的減弱。但對甘草幼苗根長、莖長作用效果不太明顯，甚至一定濃度下產生抑制作用。綜上所述，雪松、油松、白皮松的松針浸提液對烏拉爾甘草種子的萌發(fā)有一定的化感促進作用，能加快萌發(fā)過程，有利于出苗，但不利于苗期甘草生長。