魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的化感作用

李麗，楊傅嵩，郎闖，鄭琳昕，肖佳偉，張博

(佳木斯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007)

0 引言

通過(guò)植物向自身生長(zhǎng)環(huán)境釋放出某些化學(xué)物質(zhì)，而導(dǎo)致其周邊生物的生長(zhǎng)和發(fā)育發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象稱為化感現(xiàn)象，這些釋放的化學(xué)物質(zhì)為化感物質(zhì)[1]。化感作用作為時(shí)下熱點(diǎn)話題已有豐富的研究[2-3]。魚(yú)腥草(HeartleafHouttuyniaHerb)為三白草科(Saururuaceae)蕺菜屬，由于其莖葉均有魚(yú)腥味兒，因此得名魚(yú)腥草。魚(yú)腥草又名折耳根，首先記錄在南北朝中藥學(xué)家陶弘景所著的《名醫(yī)別錄》中[4]，主要分布于我國(guó)中南部等地方,是我國(guó)已傳承千年的傳統(tǒng)中藥材[5]。魚(yú)腥草具喜溫、好濕，耐蔭性強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)土壤條件和光照要求不嚴(yán)苛等特點(diǎn)，因此，魚(yú)腥草可以與適宜的作物套種、間種，探明魚(yú)腥草與套種、間種作物的化感影響。

目前，報(bào)道了魚(yú)腥草浸提液刺激列當(dāng)種子萌發(fā)的研究[6]，證明了魚(yú)腥草浸提液中含有化感刺激物質(zhì)，也報(bào)道了對(duì)綠豆種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生化感影響，其中綠豆萌發(fā)與生長(zhǎng)過(guò)程中表現(xiàn)出不同程度的化感抑制與促進(jìn)作用。李春英等[7]以小麥為受體研究了苘麻揮發(fā)油的化感作用，結(jié)果表明：苘麻揮發(fā)油對(duì)小麥幼苗的生長(zhǎng)等有一定的抑制作用，并且在所研究的3種作物：小麥，玉米、大豆中，小麥?zhǔn)艿交幸种谱饔玫挠绊懨黠@高于其對(duì)玉米和大豆的化感抑制作用。劉瑞姣等[8]研究了桔梗的水浸提液對(duì)小麥幼苗的一系列生理指標(biāo)的影響，得到了該浸提液對(duì)小麥的化感作用，結(jié)論得出被影響后的小麥幼苗地上部分的生長(zhǎng)為高濃度(5～20 mg/mL)抑制作用、低濃度(≤1 mg/mL)促進(jìn)作用。而與地上不同，會(huì)抑制根部的生長(zhǎng)。魚(yú)腥草與小麥間種，小麥的葉片可為魚(yú)腥草提供適宜的生存環(huán)境，魚(yú)腥草可在合理種植的條件下，利用化感物質(zhì)刺激提高小麥的產(chǎn)量。

魚(yú)腥草有很強(qiáng)的魚(yú)腥味道，能有效抵御多種病蟲(chóng)害威脅[9]、減少農(nóng)藥的使用率，保護(hù)環(huán)境。然而，魚(yú)腥草與小麥之間的化感效應(yīng)研究未見(jiàn)報(bào)道，研究通過(guò)探索魚(yú)腥草與小麥之間的化感影響，判斷魚(yú)腥草對(duì)小麥化感作用的基本性狀與特征，為小麥與魚(yú)腥草的間種提供理論支持，也為魚(yú)腥草在東北地區(qū)的引進(jìn)提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)用魚(yú)腥草購(gòu)于佳木斯新瑪特超市，小麥種子(克豐3號(hào))購(gòu)于佳木斯市種子公司。

1.2 魚(yú)腥草浸提液的制作方法與種子的預(yù)處理

魚(yú)腥草浸提液的制備：將鮮魚(yú)腥草去除根須，沖洗干凈，濾干、切割成小段，置在研缽中研成勻漿。并與蒸餾水按1:10質(zhì)量比配。超聲提取30 min,用紗布過(guò)濾，過(guò)濾后用離心機(jī)以1700 r/min速離心7 min，取上清液。上清液為供體母液。用蒸餾水將供體母液分別稀釋為0%(蒸餾水，對(duì)照組CK)，20%，40%，60%，80%的魚(yú)腥草浸提液，供實(shí)驗(yàn)使用。將浸提液放置于4 ℃的冰箱中。

種子的預(yù)處理：將供試的小麥種子與0.15%濃度的高錳酸鉀溶液混合浸泡30 min消毒，用蒸餾水多次沖洗直至無(wú)明顯的高錳酸鉀殘留溶液，濾干。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在15 cm培養(yǎng)皿上平鋪2張濾紙，依次用魚(yú)腥草浸提液潤(rùn)濕濾紙，最后將密度適宜的供試小麥種子(35粒)，均勻的擺放在培養(yǎng)皿中。以蒸餾水為CK組，加蓋培養(yǎng)。3 d后記錄三種作物種子發(fā)芽情況(發(fā)芽勢(shì))，7 d后測(cè)量種子發(fā)芽率及幼苗中葉綠素含量、丙二醛含量、鮮重和株高。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

測(cè)量各處理小麥種子的鮮重(以20株記)，株高。測(cè)定幼苗葉片中葉綠素含量與丙二醇含量。葉片中丙二醇的測(cè)定參考硫代巴比妥酸法[10]，葉綠素含量的測(cè)定采用乙醇提取分光光度計(jì)法測(cè)定[11]

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

每組實(shí)驗(yàn)設(shè)置5組平行實(shí)驗(yàn)。

發(fā)芽率(%)=(發(fā)芽種子數(shù)/實(shí)驗(yàn)種子總數(shù))×100。

種子發(fā)芽勢(shì)(%)=(規(guī)定天數(shù)內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/實(shí)驗(yàn)種子總數(shù))×100。

化感潛力參考 Williamson等[12-13]的化感效應(yīng)指數(shù)(ResponseIndex， RI)的方法：當(dāng)T≥C時(shí),RI=1-C/T，若T0時(shí)，表示為化感促進(jìn)作用，當(dāng)RI<0時(shí)，則為化感抑制作用，RI的絕對(duì)值表示出實(shí)驗(yàn)對(duì)象受到化感作用的強(qiáng)弱。

小麥種子及幼苗的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)Excel表格和SPSS 19.0軟件進(jìn)行記錄，顯著性分析與繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 魚(yú)腥草水浸提液對(duì)小麥種子萌發(fā)的影響

由表1數(shù)據(jù)可得出，在不同濃度魚(yú)腥草浸提液處理下，小麥種子的發(fā)芽率與對(duì)照組(0% CK)有較顯著的增高，在40%魚(yú)腥草浸提液的處理下，小麥發(fā)芽率最高，達(dá)到88.75%，而后發(fā)芽率有所下降，在高濃度80%魚(yú)腥草浸提液處理下，小麥發(fā)芽率最低為77.14%也顯著高于CK。小麥種子的發(fā)芽勢(shì)同樣受到魚(yú)腥草浸提液的化感影響，魚(yú)腥草浸提液處理后的小麥種子的發(fā)芽勢(shì)除80%處理組與CK持平外，都顯著高于對(duì)照組，促進(jìn)狀態(tài)呈現(xiàn)先升高后減弱的趨勢(shì)，且在40%的情況下達(dá)到最大值為85.71%。發(fā)芽勢(shì)與發(fā)芽率的化感效應(yīng)(RI)都為正值，即RI>0。說(shuō)明魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥種子的發(fā)芽有一定的化感促進(jìn)作用。

表1 魚(yú)腥草水浸提液對(duì)小麥種子發(fā)芽率,發(fā)芽勢(shì)的影響

2.2 魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥幼苗株高的影響

由表2數(shù)據(jù)可知，在不同濃度魚(yú)腥草浸提液處理下，小麥幼苗株高與CK并未有顯著性差異，但仍然反映出小麥株高有增高趨勢(shì)。通過(guò)RI體現(xiàn)出，小麥幼苗的株高同樣受到了化感作用，在濃度為40%～60%是RI分別為0.003、0.079，說(shuō)明小麥幼苗株高呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。幼苗在較高濃度60%處理下，幼苗株高最高為7.57 cm。在浸提液濃度為40%，小麥幼苗的株高最小，為6.99 cm > CK 的6.97 cm。通過(guò)不同濃度魚(yú)腥草浸提液濃度的處理后小麥株高的RI均為正值，說(shuō)明魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥幼苗株高有一定的化感促進(jìn)作用。

表2 魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥幼苗株高的影響

2.3 魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥鮮重的影響

由表3數(shù)據(jù)可知，不同濃度魚(yú)腥草浸提液處理后的小麥鮮重除40%濃度與CK沒(méi)有顯著性差異外，其他各濃度處理后的小麥鮮重都與CK有顯著差異，經(jīng)過(guò)不同濃度魚(yú)腥草浸提液處理后的小麥鮮重的RI，都為正值，整體來(lái)說(shuō)，小麥鮮重呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，在濃度為20%時(shí)，小麥鮮重達(dá)到了0.182 cm的最大值，隨之20%濃度下的RI 也最大值0.093。而后濃度升高，通過(guò)小麥鮮重的測(cè)定值與RI的數(shù)值變化來(lái)看，小麥鮮重有所下降，在魚(yú)腥草浸提液濃度在60%處理下，鮮重最小，有0.168 cm，但仍與CK有較顯著的差異，數(shù)值明顯大于CK。說(shuō)明魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥鮮重同樣存在化感促進(jìn)作用，但濃度越高，這種化感促進(jìn)作用效應(yīng)越弱。

表3 魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥鮮重的影響

2.4 魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥幼苗葉片葉綠素含量影響

由圖1可知，魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥幼苗葉綠素含量影響不大，葉綠素a的含量只在20%濃度魚(yú)腥草浸提液處理下、葉綠素b含量在40%、80%濃度魚(yú)腥草浸提液處理下有所增加，且與CK相比葉綠素含量沒(méi)有顯著性差異，而葉綠素b的含量在80%濃度魚(yú)腥草浸提液處理下與CK顯著性降低，其余都與CK無(wú)明顯差異。由圖2可知，魚(yú)腥草浸提液處理后的小麥幼苗中的葉綠素含量有輕微變化，只在濃度為20%是稍增加一點(diǎn)，而40%和60%魚(yú)腥草浸提液培養(yǎng)時(shí)，葉綠素含量對(duì)比CK想比，都有所下降。而表明魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥在葉綠素幾乎沒(méi)有太大的影響。

圖1 魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥幼苗葉綠素a、b的影響

圖2 魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥幼苗葉綠素影響

2.5 魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥幼苗丙二醇(MDA)含量的影響

丙二醇(MDA)是膜脂過(guò)氧化反應(yīng)的最終分解產(chǎn)物，MDA的含量可以在一定程度內(nèi)反應(yīng)植物在逆境中受到傷害的作用[14]，MDA的含量變化也在一定程度上反映了植物體內(nèi)自由基的含量變化，自由基的含量與植物受到的損傷程度有關(guān)，即MDA含量越少，代表植物體內(nèi)自由基含量越少，能防止自由基對(duì)植物產(chǎn)生迅速而強(qiáng)烈的損傷。隨著魚(yú)腥草浸提液濃度的升高，小麥幼苗中的MDA濃度呈現(xiàn)先下降后上升在下降的趨勢(shì)，且MDA含量顯著低于CK(0.0334 μmol/g)，在80%魚(yú)腥草浸提液處理下，小麥幼苗MDA含量最低(0.0197 μmol/g)。說(shuō)明魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥幼苗MDA含量有抑制作用，且浸提液濃度越高，抑制效果越明顯。

圖3 魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥幼苗丙二醇含量的影響

3 討論與結(jié)論

3.1 魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥種子、幼苗生長(zhǎng)的化感效應(yīng)

研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽勢(shì)體現(xiàn)在種子的生活能力，發(fā)芽是否整齊，出苗是否一致等方面。小麥種子在不同濃度魚(yú)腥草浸提液的處理下，呈現(xiàn)出先升高后下降的狀態(tài)，都高于CK組，而通過(guò)化感效應(yīng)(RI)的絕對(duì)值變化可看出，在一定程度內(nèi)小麥種子受到了較為顯著的化感促進(jìn)作用。魚(yú)腥草浸提液處理過(guò)的小麥種子的發(fā)芽率高于CK，也說(shuō)明小麥種子受到浸提液內(nèi)化感物質(zhì)的化感作用。當(dāng)小麥幼苗受到不同濃度魚(yú)腥草浸提液影響時(shí)，小麥體內(nèi)的主要生理過(guò)程也會(huì)因此受到影響，主要體現(xiàn)在小麥地上部分的變化。小麥株高隨著魚(yú)腥草浸提液濃度的增大而增高，說(shuō)明魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥株高存在化感促進(jìn)影響。小麥幼苗鮮重受到魚(yú)腥草浸提液的化感作用影響較大，在較低濃度下就受到了強(qiáng)烈的化感促進(jìn)作用，后隨著魚(yú)腥草浸提液濃度是升高緩慢下降，仍高于CK。小麥的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、鮮重、株高的綜合化感效應(yīng)，表明魚(yú)腥草與小麥間存在著化感作用，而這種化感作用通常表現(xiàn)為化感促進(jìn)作用。說(shuō)明魚(yú)腥草和小麥間種在田里，魚(yú)腥草體內(nèi)的化感物質(zhì)經(jīng)過(guò)雨水、澆灌等方式不斷稀釋，可促進(jìn)小麥的發(fā)芽、鮮重和株高的生長(zhǎng)。

3.2 魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥幼苗光合作用系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)的化感效應(yīng)

植物間種與否不僅體現(xiàn)在植物種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)的水平上，植物體內(nèi)復(fù)雜的代謝反應(yīng)也會(huì)反應(yīng)出化感作用效應(yīng)。葉綠素是在植物光合反應(yīng)中非常重要的物質(zhì)。葉片中葉綠素的含量直接影響植物的光合作用[15]，葉綠素的含量可以直接影響小麥生長(zhǎng)的好與不好。但魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥幼苗的葉綠素含量不論從葉綠素a、葉綠素b的含量，還是從葉綠素的平均含量上看，都對(duì)小麥幼苗的葉綠素含量影響不大。但仍呈現(xiàn)出化感效應(yīng)。植物在生長(zhǎng)過(guò)程中，丙二醛可以很大程度上反應(yīng)體內(nèi)代謝的情況。也就是說(shuō)通過(guò)檢測(cè)它的含量，我們可以得到小麥幼苗在各種情況下的長(zhǎng)勢(shì)。在不同濃度魚(yú)腥草浸提液的培養(yǎng)下，小麥幼苗MDA呈現(xiàn)出先下降后上升在下降的走勢(shì)。說(shuō)明魚(yú)腥草浸提液對(duì)小麥幼苗MDA含量有抑制作用，說(shuō)明魚(yú)腥草浸提液可以減少小麥幼苗中的MDA，從而減弱小麥幼苗中的過(guò)氧化反應(yīng)及其產(chǎn)物的損害。暗示魚(yú)腥草與小麥間種后可以減弱小麥的過(guò)氧化損傷，促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)。

3.3 魚(yú)腥草對(duì)小麥的化感效應(yīng)影響

在一定的濃度范圍內(nèi)，魚(yú)腥草浸提液處理培養(yǎng)小麥，對(duì)小麥的生長(zhǎng)有一定的化感促進(jìn)作用，在適宜的濃度提取液(20%)，小麥的生長(zhǎng)情況較好，相應(yīng)的生理生化反應(yīng)也呈現(xiàn)出一種促進(jìn)的生長(zhǎng)狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)證明了魚(yú)腥草對(duì)小麥種子萌發(fā)與幼苗具有化感效應(yīng)，這為魚(yú)腥草與小麥的間種建立合理模式、提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。