瀕危植物細果秤錘樹果實浸提液化感作用

陽艷芳 羅來開 尹明月 臺昌銳 童躍偉 趙凱

摘要? 為探究細果秤錘樹化感作用，用細果秤錘樹果實的浸提液對白菜種子進行萌發試驗。浸提液分別設置為25、50、75、100 g/L 4種濃度梯度，同時以蒸餾水為對照（CK），對白菜種子進行培養，測定其發芽率、發芽勢，10 d后測定幼苗莖長、根長、鮮重等指標，并分析細果秤錘樹果實浸提液對其生長的影響。結果表明：各濃度梯度的浸提液對白菜種子發芽率影響不顯著，但隨著浸提液濃度的升高，發芽勢顯著降低（P<0.05）;幼苗生長指標隨著濃度升高而呈現不同趨勢。其中，白菜根長在各濃度梯度浸提液影響下均表現出抑制作用，且隨著浸提液濃度的升高抑制作用越明顯；幼苗莖長則隨著浸提液濃度升高表現為促進；白菜幼苗鮮重與CK相比無顯著差異。

關鍵詞? 瀕危植物；細果秤錘樹；浸提液；化感效應

中圖分類號? Q945? 文獻標識碼? A

文章編號? 0517-6611（2024）04-0093-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.04.020

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Allelopathy of Fruit Extraction from Sinojackia macrocarpa an Endangered Plant

YANG Yan.fang，LUO Lai.kai，YIN Ming.yue et al

（College of Life Sciences，Anqing Normal University/Province Key Laboratory of the Biodiversity Study and Ecology Conservation in Southwest Anhui，Anqing，Anhui 246133）

Abstract? In order to investigate its allelopathy，the fruit extract of Sinojackia macrocarpa fruit was used to germinate Chinese cabbage seeds.Four concentration gradients of 25，50，75 and 100 g/L were set in the extracts.Meanwhile，the seeds of Chinese cabbage were cultured with distilled water as the control，and the germination rate and germination potential were measured.After 10 days，seedling height，root length，fresh weight and other indicators were measured.The effect of fruit extract of Sinojackia macrocarpa on its growth was analyzed.The results showed as follows：extracts of different concentration gradients had no significant effect on the germination rate of Chinese cabbage seeds，but germination potential decreased significantly with the increase of extract concentration （P<0.05）;seedling growth showed different trends with increasing concentration.Among them，the root length of Chinese cabbage showed inhibitory effect under different concentration gradient extracts，and the inhibitory effect became more obvious with the increase of extract concentration.The seedling height of Chinese cabbage was promoted with the increase of extract concentration.The fresh weight of Chinese cabbage had no significant difference compared with the control group.

Key words? Endangered plant;Sinojackia microcarpa;Extraction solution;Allelopathy effect

基金項目? 皖西南生物多樣性和生態保護安徽省重點實驗室開放基金項目（2020ZD04）;2020 年教育部國家級新農科研究與改革實踐項目;國家林業局和草原局調查規劃設計院資助課題。

作者簡介? 陽艷芳（1998—），女，安徽安慶人，碩士研究生，研究方向：植物生態學。*通信作者，副教授，博士，從事植物學研究。

收稿日期? 2023-03-21

化感作用（Allelopathy）是指一種植物產生化學物質影響其他植物生長發育的現象，通常表現為刺激或抑制植物的萌發和生長［1］。化感物質幾乎在植物所有器官中存在，植物不同器官的浸提液對同一受體植物化感效應的影響不同［2］；同時，對不同受體植物的化感作用，其二者之間也存在著顯著的計量效應關系，一般表現為提取物濃度越高，化感作用越強［3］。當前，對于植物化感作用的研究已有不少報道，如化感效應物質作為生物除草劑方面的潛力［4］、化感效應物質分析［5］、化感作用對于植物入侵［6］等方面已成為國內外研究熱點。近年來，針對珍稀瀕危植物可能存在的化感效應研究也相繼展開，如王歡等［7］對珙桐進行化感作用試驗，表明植物為維持群落中穩定的種間關系會對其他植物產生化感作用；李春英等［8-9］分別采用紅豆杉不同部位浸提液作用于其他種子，發現其各部位均含有化感物質；沈文濤等［10］研究連香樹凋落物對其自身種子萌發的化感作用，表明該樹種具有化感自毒作用，這是造成其自然種群更新困難的可能原因之一。因此，對于極小種群珍稀瀕危植物的化感作用探究具有重大意義。

細果秤錘樹（Sinojackia microcarpa）屬安息香科秤錘樹屬，落葉大灌木［11］。該物種花朵潔白美麗，花蕊呈金黃色，花序下垂，其果實形似秤錘，頗具妙趣，是觀賞性的野生樹種［12］。然而，由于其自身和人為等原因，資源逐漸減少，2012年被列入《中國極小種群野生植物拯救保護工程規劃》，已被列為國家二級保護野生植物，少量分布在浙江［13］和安徽［14］等地，已成為亟待研究的瀕危植物［15］。目前，國內外對于該種的研究主要集中于種群分布［16］、種群動態及空間分布格局［17］、扦插繁育［18-19］、分類學［20］等方面，而對于其化感效應方面的研究鮮見報道。細果秤錘樹成熟的果實果梗長 0.5～2.0 cm，為灰褐色，紡錘狀。經實地考察發現，細果秤錘樹果實于10月中下旬成熟掉落，收集其果實，經解剖發現其空癟率高達85%，有效果實占比極少。大部分有效果實內部僅有 1 粒種子，極少數含有 2 粒種子。大量種子成熟后掉落在附近土壤內，但在細果秤錘樹居群中，卻難見其實生苗。種子休眠嚴重，一方面由于其堅硬的外殼透氣性和透水性差，另一方面種子內源性萌發抑制物即化感物質也是導致其休眠的重要原因之一［21］。因此，筆者以細果秤錘樹的果實為浸提材料，以白菜籽為受體材料，分析記錄受體種子萌發和幼苗生長情況，進一步探究綜合化感效應作用，旨在揭示果實內是否存在化感物質以及活性的強弱，從而促進珍稀瀕危植物種質資源的可持續化利用，為保護極小種群提供數據支撐。

1? 材料與方法

1.1? 研究地概況

研究地點位于安徽省池州市貴池區梅街鎮栗山（117°21′07″E，30°17′04″N），地處安徽省老山自然保護區，海拔約66 m，屬亞熱帶季風亞濕潤氣候區，年平均氣溫16.5 ℃，年降雨量1 500～1 700 mm。研究樣地所處的群落類型為落葉闊葉林，喬木層以細果秤錘樹為主，有60余株，伴生種有槲櫟（Quercus aliena）、甜櫧（Castanopsis eyrei） 、杉木 （Cunninghamia lanceolata） 等；灌木層有箬竹 （Indocalamus tessellatus） 、檵木 （Loropetalum chinense） 、中華石楠 （Photinia beauverdiana） 、白檀 （Symplocos paniculata） 等。

1.2? 研究方法

1.2.1? 浸提液制備。

供試細果秤錘樹果實收集后在自然條件下干燥備用，稱取風干后且飽滿的細果秤錘樹種子，去除表面雜質，用高速粉碎機進行粉碎處理，加入10倍體積的蒸餾水制成100 g/L浸提液，于搖床中搖晃24 h。將浸提液裝入離心管，4 000 r/min離心30 min，取上層清液，即為原液。將原液分別配成25、50、75、100 g/L的濃度梯度，以蒸餾水為對照，置于冰箱中-4 ℃保存。

1.2.2? 種子萌發試驗。

受體材料白菜籽 “快速小白菜”為市場購買，純度 97％，凈度 98％，含水量約 8％，發芽率 95％以上。在干燥滅菌的培養皿中鋪上濾紙，每皿內加入100粒飽滿均勻的受體白菜籽，滴加不同濃度浸提液，每個處理重復3次，共15個處理。將不同處理培養皿置于恒溫光照培養箱中觀察，為防止水分流失過快，可在培養初期附上一層保鮮膜，中途及時補充定量相應濃度的浸提液及蒸餾水。每日觀察統計白菜籽的發芽率（以胚根長于白菜籽直徑為發芽標準），10 d后測量莖長、根長和鮮重。

1.3? 數據分析

根據王一峰等［22］的方法計算種子的發芽率、發芽勢（以第3天為發芽高峰期），并進行幼苗生長測定。白菜幼苗生長至第 10天，各培養皿中分別選取長勢一致的 10 株幼苗進行莖長、根長的測量并計算平均值，鮮重以每皿10株幼苗的重量為一組進行統計。測量時，以濾紙表層根頸至主根最末梢為幼苗根長，至幼苗頂端最高為莖長。所得相關數據用 Origin 2021 軟件進行統計及圖表繪制，所有統計數據均用平均值±標準差表示。用 SPSS 26.0 軟件作單因素方差（One-way ANOVA）分析，來比較發芽率、幼苗根長、莖長、鮮重等有無顯著性差異。用化感效應指數RI表示化感作用的有無及強弱。

發芽率（GR）=（發芽種子數/試驗種子總數）×100%（1）

發芽勢（GP）=（第3天發芽種子數／供試種子數）×100%（2）

RI=T/C-1（3）

式（3）中：RI 為化感作用響應指數（response index），T為處理值，C為對照值。RI 絕對值的大小代表化感作用強度，即當 RI＞0時，表示存在促進效應；當RI<0時，表示存在抑制效應。

SE=（RI1+RI2+RI3+RI4+ RI5）/4（4）

式（4）中：SE化感綜合效應指數［23］（synthesis response index），RI1～RI5分別表示發芽率、發芽勢、根長、莖長、鮮重5種測量指標的化感作用效應。

2? 結果與分析

2.1? 浸提液對白菜種子萌發的影響

在種子萌發試驗過程中，不同濃度浸提液處理對白菜種子發芽率均無顯著影響（P>0.05）（圖1）。試驗處理范圍內，受體種子發芽率均低于CK，各濃度浸提液處理白菜種子發芽率均未達顯著差異（P>0.05），說明細果秤錘樹果實浸提液對白菜種子萌發率無顯著影響（P>0.05）。與CK相比，各濃度的細果秤錘樹果實浸提液對于受體種子的發芽勢均有顯著影響（P<0.05）。隨著浸提液濃度的增加，對白菜種子發芽勢呈抑制作用。25 g/L浸提液處理下，白菜種子發芽勢的抑制效果顯著（P<0.05），100 g/L浸提液處理種子的發芽勢最低，說明細果秤錘樹果實浸提液對白菜種子發芽勢有顯著抑制影響。

2.2? 浸提液對白菜幼苗生長指標的影響

2.2.1? 對白菜幼苗根長的影響。

由圖2可知，所有濃度的細果秤錘樹果實浸提液對白菜幼苗的根長有顯著影響（P<0.05）；隨著浸提液濃度的增大，白菜幼苗的根長呈下降趨勢。25? g/L浸提液處理下，白菜幼苗根長的抑制效果顯著（P<0.05）。100 g/L浸提液處理抑制根長的作用最大，較CK降低了48.48%。不同濃度浸提液處理下，白菜幼苗根長均低于CK（P<0.05）。與CK相比，25、50、75 g/L濃度細果秤錘樹果實浸提液由低到高均能使白菜幼苗根長受到抑制，根長分別下降21.83%、32.49%、42.64%（圖3）。

2.2.2? 對白菜幼苗莖長的影響。

從圖4可見，各濃度細果秤錘樹果實浸提液對白菜幼苗的莖長有顯著影響（P<0.05）。與CK相比，隨著浸提液濃度的增大，白菜幼苗莖長呈上升趨勢。25 g/L浸提液濃度處理對白菜幼苗莖長促進作用顯著（P<0.05）。100 g/L浸提液濃度處理下，白菜幼苗莖長達最大，與CK相比，提高了83.31%。不同濃度浸提液處理下，白菜幼苗莖長均顯著高于CK，其他浸提液濃度由低到高處理下，均能提高幼苗莖長，分別提高了26.02%、57.28%、62.76%，具有明顯的濃度依賴效應（圖5）。

2.2.3? 對白菜幼苗鮮重的影響。

從圖6可見，在種子萌發試驗過程中，不同濃度浸提液對白菜鮮重均無顯著影響（P>0.05）。試驗處理范圍內，受體種子鮮重均略高于CK，100 g/L浸提液處理幼苗鮮重最大，較CK增加25%。各濃度浸提液處理下白菜幼苗鮮重均未達顯著差異（P>0.05），說明細果秤錘樹果實浸提液對白菜幼苗無顯著影響。

2.3? 浸提液對白菜幼苗生長的綜合化感效應

由表1可知，在各濃度浸提液處理下，各組白菜種子發芽率差異不大，但發芽勢呈現抑制作用，隨著浸提液濃度的升高，對于受體白菜發芽勢的化感效應指數RI2絕對值逐漸增大，其種子發芽勢逐漸降低。在試驗過程中，高濃度浸提液處理會抑制受體種子發芽勢。在各濃度浸提液處理下，受體白菜幼苗生長效應呈現出不同趨勢。隨著濃度的升高，幼苗莖長這一指標表現為促進作用，而幼苗根長則表現出明顯的抑制作用。隨著浸提液濃度的升高，對于受體白菜根長的化感效應指數RI3絕對值逐漸增大，即對于根長的化感效應逐漸增強。RI4始終小于0，則表示對根長的化感效應顯示為抑制。與CK相比，白菜幼苗生長莖長與根長表現為相反的趨勢。當浸提液濃度由25 g/L逐漸升高至100 g/L時，受體幼苗莖長的化感效應指數 RI3也相應增加。RI3始終大于0，說明對莖長指標而言，其化感效應表現為促進。計算綜合化感效應指數SE可知（圖7），細果秤

錘樹果實浸提液對白菜種子萌發無影響，但對于白菜幼苗生長有促進的化感效應作用。在該試驗條件下，浸提液濃度達到最高時，綜合化感效應指數也最大，對于白菜幼苗生長的促進作用越強。

3? 討論與結論

該試驗研究發現，不同濃度細果秤錘樹浸提液對于受體白菜種子萌發無抑制作用。這與江全等［24］在秤錘樹的種子休眠機理研究中對于白菜種子萌發試驗的研究結果一致，認為其內存在著一些內源性抑制物，這些內源性抑制物對于白菜種子的萌發率影響有著不一致的試驗結論，與賈書果等［25］研究認為受體種胚依然可以正常發芽的結論也相同，但與劉超等［26］的研究結果不同，其原因還有待于進一步研究。

該試驗研究還發現，不同濃度細果秤錘樹果實浸提液添加處理下，在白菜幼苗生長過程中，對根長和莖長2個生長指標分別呈現不同的影響。各濃度浸提液處理下，均能抑制幼苗根長，抑制作用與對照組相比在統計學上達極顯著水平（P<0.01）。這與許美玲等［27］的貝母種子水提取液對小白菜的化感效應的研究結果一致，也與楊云海等［28］在紫莖澤蘭水提物對種子萌發及幼苗生長的化感效應研究中的結果一致。然而，在細果秤錘樹各濃度浸提液處理下，受體白菜幼苗莖長在試驗期間始終為促進，幼苗鮮重差異不顯著，但總體呈現促進作用。這與一些研究結果不同，如王一峰等［29-30］利用核桃葉浸提液進行化感效應研究，結果表明受體材料在試驗期間表現為低促高抑，江全等［24］也表示秤錘樹對于白菜種子的化感作用表現為低促高抑。一方面可能是由于時間范圍不夠廣，另一方面也不乏濃度未達到抑制的條件。因為化感物質濃度低時，浸提液的營養物質會促進幼苗生長［31］，秤錘樹果皮中富含可溶性糖、可溶性蛋白［15，32］等，在前期幼苗生長過程中會對試驗產生一定影響，只有當抑制物達到一定濃度以上，其抑制作用才能呈現出來，從而使受體植株的生長發育受到影響。

該試驗對珍稀瀕危植物細果秤錘樹脫落的果實進行了化感作用潛能探究，采用水浸提的方式開展白菜受體萌發試驗，一方面為模擬自然條件下植物化感物質產生并通過揮發、淋溶、分泌和分解等方式影響其他植物生長的環境因素［33-35］；另一方面，也防止有機溶劑提取出過多的非化感物質，對于試驗產生其他誤差影響。研究結果表明：細果秤錘樹果實中含有化感物質，對于其他幼苗的生長具有一定的影響，且隨著浸提液濃度的提高，化感作用愈加明顯。但仍存在不足之處，如僅采用水提法可能未將全部化感效應物質提出，其次，未對其具體的化感物質進行成分分析。此后將進一步細化試驗，采取不同的提取方法并采集細果秤錘樹不同部位，如葉片、枝條等展開試驗，并對于浸提液中具體起化感作用的活性成分進行進一步色譜分析，對于其作用機制深入研究。

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