20種菊科植物對植物生菜的化感活性

20種菊科植物對植物生菜的化感活性

植物化感作用，也稱為異感作用和異體生育，是指植物在環(huán)境中向特定部位釋放合成化學(xué)物質(zhì)，并對其他類型植物的發(fā)芽、生長和發(fā)育產(chǎn)生直接或間接影響的特定或間接損傷。包括異毒作用和自毒作用。確定某種植物的化感作用不僅可以用于解釋自然界中植物之間的相互作用,而且為從自然界中尋找具有除草活性的天然物質(zhì)并開發(fā)環(huán)境友好型除草劑提供了重要的理論依據(jù),因而近年來有關(guān)該領(lǐng)域的研究非?；钴S,并取得了許多有益的成果。就菊科植物而言,我國的許多研究者已對它們的化感作用進行了探討。其中包括豚草屬植物豚草、三裂葉豚草及毛果破布草,勝紅薊,油蒿,蟛蜞菊[10,11,12,13,14,15,16],薇甘菊,大籽蒿花,青蒿,黃花蒿,加拿大一支黃花[27,28,29,30,31,32],南美蟛蜞菊,紫莖澤蘭[34,35,36,37,38,39,40],細(xì)葉亞菊、火絨菊、三葉鬼針草、南美蟛蜞菊及下田菊,艾蒿,蒼術(shù),鉆形紫菀,黃頂菊,三葉鬼針草,1年蓬,冷蒿,辣子草,香絲草,銀膠菊,硬毛刺苞菊。菊科植物是全球種類最多,分布最廣的植物,據(jù)初步統(tǒng)計,有1316屬20000～23000種,而在我國生長的有240屬2300種。以上研究所涉及的種類占我國現(xiàn)有菊科植物種不足1.2%,尚有大量的種類需要進行研究。為此,筆者采用瓊脂混粉法,對分布于山東省青島市城陽區(qū)的20種菊科植物的不同器官所具有的化感活性進行了研究。1材料和方法1.1材料表面1.1.1不同種類植物的生物量sque-sohnus抱莖苦荬菜(IxerissonchifoliaHance)根、莖、葉、花;野塘蒿[Conyzabonariensis(L.)Cronq.]根、莖、葉、花;小飛蓬[Conyzacanadensis(L.)Cronq.]根、莖、葉、花;1年蓬[Erigeronannuus(L.)Pers.]根、莖、葉、花;細(xì)葉鴉蔥(ScorzoneraalbicaulisBge.)根、莖、葉、花;泥胡菜(HemisteptalyrataBge.)根、莖、葉、花;蒼耳(XanthiumsibiricumPatrin.)根、莖、葉、花;小刺兒菜(CirsiumsegetumBge.)根、莖、葉、花;向日葵(Helianthusannuus)根、莖、葉、花、種子;旋覆花(InulajaponicaThunb.)根、莖、葉、花、種子;苦苣菜(SonchusoleraceusL.)根、莖、葉、花;山萵苣(LactucaindicaL.)根、莖、葉、種子;艾蒿(ArtemisiaargyiLevl.etVant.)根、莖、花;萬壽菊(Tageteserecta)根、莖、花;苦菜[Ixerischinensis(Thunb.)Nakai]莖、葉、花;苣荬菜(SonchusbrachyotusDC.)莖、葉、花;大刺兒菜(CirsiumsetosumWilld.)莖、葉、花;大狼巴草(BidensfrondosaL.)葉、種子、莖;鱧腸(EcliptaprostrataL.)根、莖、葉;鬼針草(BidensbipinnateL.)莖、葉。供試材料均采自青島農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)或周邊荒地。1.1.2受刺激的植物生菜(LactucasativaLinn.var.ramosaHort.,抗熱綠湖黑核西特選種388,蔡興利國際有限公司,美國)。1.2生長抑制率測定項目采用瓊脂混粉法進行。將生菜種子經(jīng)0.2%次氯酸鈉溶液浸泡15min后,用自來水沖洗數(shù)次,置于流水下浸泡吸水3h左右;之后用蒸餾水洗滌數(shù)次,均勻擺放在帶蓋方盤內(nèi)的吸水紙上,滴加蒸餾水至種子不漂浮;遮光置于全智能人工氣候箱(HP1000GS-B型,武漢瑞華儀器設(shè)備有限責(zé)任公司)內(nèi)發(fā)芽,待胚根達3～5mm時移植至混有10g/L植物粉末的0.5%瓊脂凝膠(事先配制100ml,并均勻分注至3個25ml的燒杯中)上,以不含植物粉末為空白對照。移植時先用尖嘴鑷子在已冷凝的瓊脂表面插上5個小孔,之后分別夾取胚根長度基本一致的已發(fā)芽受體植物種子,將胚根垂直由小口輕輕插入瓊脂基質(zhì)中。每燒杯5粒,3次重復(fù),之后放入人工氣候箱遮光培養(yǎng)3d。人工氣候箱的設(shè)置條件為:14h光照(25℃)和10h黑暗(20℃)的自動循環(huán),相對濕度為60%。待處理結(jié)束后,用電子游標(biāo)卡尺分別測量生菜胚根和胚軸的長度,計算胚根和胚軸的實際生長量,然后以生長量為基數(shù)分別計算每種植物器官處理對它們生長的抑制率。并利用Excel對樣本的誤差進行統(tǒng)計分析,利用SPSS軟件進行LSD最小顯著差異性分析。抑制率(%)=(對照生長量-處理生長量)/對照生長量×100,誤差=標(biāo)準(zhǔn)誤差/3√/3。2對受體植物采后生長的影響由圖1～5可知,所有的供試植物器官粉末在10g/L的添加濃度下均對受體植物生菜幼苗的生長產(chǎn)生了不同程度的抑制作用,且對胚根生長的抑制明顯高于對胚軸生長的抑制。除文中特殊說明外,所有植物器官對生菜胚根和胚軸的抑制作用與空白對照相比均達顯著水平。2.1小飛蓬器官中花和生根菜胚根生長的抑制率由圖1可知,抱莖苦荬菜和野塘蒿的根、莖、葉、花對生菜胚根的抑制率分別在74.8%～80.7%和74.7%～87.6%,各器官間差異不顯著;而它們對胚軸的抑制作用則相對較低,分別在25.1%～46.1%和19.1%～39.2%。小飛蓬的4種器官中以花和葉對生菜胚根生長的抑制作用最大,分別達到了78.3%和77.0%,但二者之間差異不顯著,而根和莖的抑制率相對較低,分別為51.3%和41.1%,但二者之間差異也不顯著;小飛蓬4種器官對胚軸的生長也以花的抑制作用最高,抑制率達62.6%,明顯高于其他器官(16.0%～22.8%)。4種植物中以1年蓬對生菜生長的抑制作用最高,不僅對胚根的生長顯示了86.6%～95.0%的高抑制率,而且對胚軸的生長也顯示了57.5%～83.0%的抑制率,抑制率的大小依次為:葉>花>根>莖,它們對胚根的抑制幾乎沒有差異,而對胚軸的抑制則顯示了明顯的差異。2.2不同葉根、花和根對紫菜胚根生長的抑制效應(yīng)由圖2可知,細(xì)葉鴨蔥4種器官對生菜胚根的抑制效果均較高,且活性相當(dāng),達79.5%～88.2%;而它們對生菜胚軸的抑制效果相對較低,并顯示了一定的差異,其中以根的抑制效果最高,達61.3%,其他依次分別為葉(49.7%)、花(42.2%)和莖(35.5%)。泥胡菜對生菜的抑制活性以花最高,顯著高于莖和葉,而根最低,它們對生菜胚根(胚軸)生長的抑制率依次為81.7%(66.6%)、68.0%(26.4%)、64.0%(26.4%)和54.0%(23.8%)。蒼耳葉、花和根對生菜胚根生長的抑制活性較高,明顯高于莖,它們的抑制率分別為81.6%、75.5%、75.4%和51.9%;而對胚軸的抑制以根和葉最高(二者間無顯著差異),明顯高于花和莖,抑制率分別為53.4%、49.5%、25.8%和5.3%,其中,莖對胚軸的抑制作用與空白對照相比差異不顯著。4種植物中以小刺兒菜對生菜胚根生長的抑制活性最高,其4種器官的抑制率均達90.0%以上,其中尤以莖的抑制率最高,達97.2%,胚根的生長幾乎停止;經(jīng)小刺兒菜莖和根處理的生菜胚軸的生長也被明顯地抑制,抑制率達71.2%和69.2%(二者之間無顯著差異),而其花和葉的抑制活性則明顯較低,分別為51.9%和34.6%(二者之間差異顯著)。2.3結(jié)構(gòu)器官對胚軸的抑制作用由圖3可知,向日葵各器官對生菜胚根和胚軸生長的影響趨勢非常相似,都是以葉片的抑制效果最好,而后依次為花、種子、莖和根,它們對胚根(胚軸)生長的抑制率依次為93.5%(65.1%)、79.8%(46.8%)、75.9%(36.7%)、74.8%(25.4%)和35.0%(-4.9%);其中,根對胚軸的生長雖然顯示了一定的刺激作用,但與空白對照相比差異不顯著,莖、種子和花對胚根的抑制作用差異不顯著,但它們與葉和根之間的差異均達顯著水平,而所有器官對胚軸的抑制作用的差異均達顯著水平。旋覆花各器官對生菜胚根生長的抑制趨勢與向日葵相似,也是以葉的抑制效果最好,而后依次為花、種子、莖和根,它們的抑制率依次為75.1%、57.9%、49.6%、47.8%和25.1%;而對胚軸的抑制效果以種子最高,其次為花,二者的抑制率分別為44.6%和24.8%,葉和根雖然也顯示了一定的抑制活性,但它們與顯示了輕微刺激作用的莖器官一樣,與空白對照相比差異不顯著?？嘬牟说?種器官中以花和葉對生菜胚根生長的抑制作用最好,抑制率分別達83.7%和79.8%(二者之間差異不顯著),其次為莖和根,分別為72.7%和60.0%;它們對胚軸生長的抑制效果均較低,只有27.3%～45.9%。4種植物中以山萵苣對生菜幼苗生長的抑制活性最低,葉、種子、莖和根對胚根的抑制率分別為62.4%、61.6%、50.5%和32.1%,對胚軸的抑制率則分別只有32.6%、26.6%、-2.7%和1.5%;其中,根和莖對胚軸的抑制作用與空白對照相比差異不顯著。2.4苦菜及牌子菜的莖、葉、花和根的抑制活性由圖4可知,艾蒿和萬壽菊的根、莖、花3種器官中,均以花的抑制活性最高,而后依次為莖和根。其中,艾蒿的根、莖、花對生菜胚根(胚軸)生長的抑制率依次為91.1%(60.1%)、89.8%(62.4%)和79.7%(54.3%),除根對胚根的抑制顯著低于莖和花外,其他處理間差異均不顯著;萬壽菊的根、莖、花的抑制活性與艾蒿相比相對較低,依次為88.1%(55.6%)、56.4%(38.5%)、40.1%(32.0%),除根和莖對胚軸的抑制無顯著差異外,其他處理間差異均顯著?？嗖思败妮げ说那o、葉、花對生菜胚根的生長均顯示出了較高的抑制活性,2種植物的抑制率分別在85.0%～90.1%(器官間差異不顯著)和78.0%～91.0%(器官間差異顯著);但它們對生菜胚軸生長的抑制活性相對較低,特別是苣荬菜的莖和葉,苦菜和苣荬菜各器官對生菜胚軸的抑制率依次為苦菜:56.6%(葉)、55.6%(花)和48.0%(莖),苣荬菜:52.8%(花)、19.7%(葉)和18.6%(莖)。2.5不同器官間的抑制率由圖5可知,大刺兒菜莖和葉對生菜胚根和胚軸生長的抑制活性相當(dāng),且相對高于花的抑制作用,三者對胚根(胚軸)生長的抑制率依次為67.6%(31.5%)、66.2%(30.6%)和49.7%(21.1%)。大狼巴草種子和莖對生菜胚根生長的抑制活性相當(dāng),且明顯高于葉,三者的抑制率依次為75.8%、68.8%和52.7%;它們對生菜胚軸的抑制活性相對較高,但差異不顯著,在54.5%～58.3%。醴腸的根、莖、葉器官中,以葉的活性最高,之后依次為莖和根,三者對生菜胚根(胚軸)的抑制率依次為88.9%(32.5%)、67.0%(14.7%)和58.2%(13.2%),各器官間除根和莖對胚軸的抑制差異不顯著外,其余均達顯著水平。4種植物中,鬼針草莖和葉的抑制活性相對較低,它們對生菜胚根(胚軸)的抑制率依次為56.6%(14.6%)和40.0%(25.3%),器官間差異均顯著。3植物器官活性物質(zhì)對紫菜植物中普遍存在化感作用,從1993年以來我國的研究者對28種菊科植物的化感作用進行了研究[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59]。該研究在此基礎(chǔ)上進一步測定了20種分布于山東省青島市城陽區(qū)的菊科植物不同器官的化感活性,發(fā)現(xiàn)它們的不同器官粉末在10g/L的添加濃度下均不同程度地抑制了生菜幼苗的生長,且對胚根生長的抑制作用明顯高于對胚軸生長的抑制。其中,1年蓬的葉和花,向日葵的葉,小刺兒菜的根、莖、葉和花,艾蒿和苣荬菜的花,以及苦菜的葉等器官粉末對生菜胚根生長的抑制效果均達90.0%以上;介于80.0%～90.0%的有抱莖苦荬菜、蒼耳和醴腸的葉,野塘蒿、泥胡菜、苦苣菜和萬壽菊的花,1年蓬的根和莖,細(xì)葉鴨蔥的根、葉和花,艾蒿、苣荬菜的莖,苦菜的莖和花;其余器官均在80.0%以下。而對胚軸的抑制作用以1年蓬的葉和花最好,達75.0%以上;介于60.0%～70.0%的有小飛蓬和泥胡菜的花,向日葵的葉,小刺兒菜的根以及艾蒿的莖和花;其余均在60.0%以下。這些結(jié)果不僅豐富了對菊科植物化感作用的認(rèn)識,而且為進一步有目的地進行活性物質(zhì)的研究奠定了基礎(chǔ)。有關(guān)1年蓬的測定結(jié)果進一步驗證了李軍紅等的報道,但由于他們采用的是濾紙培養(yǎng)皿法,且對地上部分沒有進一步區(qū)分,所以不能作直接的比較。該研究所采用的瓊脂混粉法是將植物器官的粉末直接混合于瓊脂溶液中制成凝膠后進行測定,由于不需要進行提取、分離等環(huán)節(jié),可以對植物的樣品進行快速的測定,同時因為所采用的是經(jīng)過發(fā)芽且均勻一致的受體植物,因而大大地降低了結(jié)果的誤差。筆者利用一些脂溶性的除草劑來進行研究,發(fā)現(xiàn)它們均能很好地在瓊脂凝膠中擴散,起到很好的殺草作用。因此