楊 平 吳鳳芝

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

小麥是一種化感型作物，通過根系分泌及殘茬分解等方式對自身或鄰近植物的生長發(fā)育產(chǎn)生促進或者抑制作用。不同小麥品種的化感潛力不同（陳冬梅 等，2008；張芳 等，2009）。小麥與黃瓜進行輪作可以顯著提高黃瓜土壤微生物群落DNA序列多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)，改善土壤環(huán)境，從而促進黃瓜植株生長并提高黃瓜的產(chǎn)量（吳鳳芝和王學(xué)征，2007；吳鳳芝 等，2008a）。Ozhan Boz（2003）研究了小麥和黑麥秸稈對一些野草及作物的化感作用，結(jié)果表明，小麥和黑麥可以作為合適的前茬作物，并且可以去除雜草。Wu等（2000）用GC-MS-MS方法對小麥的主要化感物質(zhì)進行測定，結(jié)果表明，小麥幼苗莖、根部及生長介質(zhì)中都含有對羥基苯甲酸、香豆素、丁香醛、香草酸、阿魏酸、丁布（DIMBOA）等化感物質(zhì)。目前，關(guān)于小麥化感作用的研究主要集中在化感物質(zhì)對土壤生態(tài)環(huán)境、化感種質(zhì)資源篩選及化感成分鑒定等的研究上（李善林 等，1997；Wu et al.，2000；吳鳳芝和王學(xué)征，2007；吳鳳芝 等，2008b），而關(guān)于小麥化感作用對受體植株生理生化方面的研究較少。

本試驗通過不同化感效應(yīng)的兩種小麥根系分泌物處理黃瓜幼苗，通過測定黃瓜幼苗葉片的保護酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，研究具有不同化感效應(yīng)的小麥根系分泌物對黃瓜幼苗地上部的影響，為研究小麥對黃瓜化感作用的生理生化機制提供一定的科學(xué)理論，為解決黃瓜連作障礙、建立合理的栽培制度提供相關(guān)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試黃瓜（Cucumis sativus L.）品種為津優(yōu)1號（購于哈爾濱華威種業(yè)有限公司）；化感促進作用小麥品種 04-0348（A）及化感抑制作用小麥品種龍輻 17（B）（購于黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院），其中化感促進小麥品種及化感抑制小麥品種的綜合化感效應(yīng)（SE）分別是-15.38 %和7.75 %（待發(fā)表）；供試土壤取自東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗中心，各指標(biāo)測定采用鮑士旦（2000）的方法，土壤基本肥力：有機質(zhì)含量82.57 g·kg-1，堿解氮234.70 mg·kg-1，速效磷346.75 mg·kg-1，速效鉀305.64 mg·kg-1，電導(dǎo)率0.33 mS·cm-1，pH值7.22。

1.2 試驗方法

1.2.1 小麥根系分泌物收集 小麥于2010年6月12日播種，待小麥長至15～20 cm時，將小麥幼苗完整取出，用自來水將根系沖洗干凈后，將整株小麥放入定量的蒸餾水中培養(yǎng)24 h，收集分泌物，定容使其達到濃度為1 mL·株-1（1 mL蒸餾水中含有1株小麥根系分泌物），先用布氏漏斗（3層濾紙）過濾，再過0.45 μm微膜滅菌，4 ℃保存?zhèn)溆茫▍区P芝 等，2002b）。

1.2.2 小麥根系分泌物對黃瓜的處理 黃瓜種子于2010年6月19日浸種、催芽，播于8 cm×8 cm營養(yǎng)缽內(nèi)，常規(guī)管理，待黃瓜一葉一心時分別澆灌20 mL濃度為1 mL·株-1的小麥根系分泌物A和B，以蒸餾水作為對照（CK），每處理3次重復(fù)，每個重復(fù)設(shè)25株黃瓜苗為一小區(qū)，小區(qū)間設(shè)有保護行，隨機區(qū)組排列，常規(guī)管理。分別在處理后6、12、18 d隨機取植株同一部位的功能葉片，用于黃瓜幼苗各項生理生化指標(biāo)的測定，每次取 3株。每次取樣后，分別向剩余的幼苗中補加20 mL的小麥根系分泌物。

1.3 項目測定

可溶性蛋白質(zhì)含量測定采用考馬斯亮藍G-250染色法，脯氨酸（Pro）含量采用茚三酮法測定，超氧化物岐化酶（SOD）活性采用氮藍四唑光還原法測定，過氧化物酶（POD）活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法，過氧化氫酶（CAT）活性的測定采用高錳酸鉀滴定法，抗壞血酸過氧化物酶（AsA-POD）活性的測定采用碘液滴定法（郝再彬 等，2004）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2003軟件，差異顯著性分析采用SAS 9.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對黃瓜幼苗保護酶活性的影響

2.1.1 對葉片SOD活性的影響 圖1表明，經(jīng)不同小麥根系分泌物處理后6 d，A處理SOD活性顯著高于B處理和CK，B處理與CK差異不顯著；處理后12、18 d，A處理與CK差異不顯著，B處理顯著低于CK。

2.1.2 對葉片CAT活性的影響 圖2表明，經(jīng)不同小麥根系分泌物處理后6、12 d，A、B處理CAT活性與CK差異均不顯著；處理后18 d，A、B處理均顯著高于CK。

圖1 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對黃瓜幼苗SOD活性的影響

圖2 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對黃瓜幼苗CAT活性的影響

2.1.3 對葉片POD活性的影響 圖3表明，經(jīng)不同小麥根系分泌物處理后6、12 d，A處理POD活性顯著高于CK，B處理與CK差異不顯著；在處理后18 d，A、B處理均顯著高于CK。

2.1.4 對葉片AsA-POD活性的影響 圖4表明，經(jīng)不同小麥根系分泌物處理后6、12 d，A處理ASA-POD活性顯著高于CK，B處理顯著低于CK；在處理后18 d，A、B處理與CK均無顯著差異。

圖3 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對黃瓜幼苗POD活性的影響

圖4 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對黃瓜幼苗AsA-POD活性的影響

2.2 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對黃瓜幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

2.2.1 對葉片脯氨酸含量的影響 圖5表明，經(jīng)不同化感效應(yīng)的小麥根系分泌物處理后6 d，A處理葉片脯氨酸含量顯著高于CK，B處理與CK差異不顯著；在處理后12、18 d，A處理與CK差異不顯著，B處理顯著低于CK。

2.2.2 對葉片可溶性蛋白含量的影響 圖6表明，經(jīng)不同化感效應(yīng)的小麥根系分泌物處理后6 d，A處理葉片可溶性蛋白含量與CK差異不顯著，B處理顯著高于CK；在處理后12 d，A處理顯著高于CK，B處理顯著低于CK；在處理后18 d，A、B處理與CK均無顯著差異。

圖5 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對黃瓜幼苗脯氨酸含量的影響

圖6 不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物對黃瓜幼苗可溶性蛋白含量的影響

3 結(jié)論與討論

化感物質(zhì)能抑制細胞分裂，引起膜功能的改變，影響光合作用和生物合成，影響氣孔機能和呼吸作用，干擾金屬離子的攝取和酶的調(diào)節(jié)，并能與植物激素產(chǎn)生相互作用等（趙福鎖 等，2004）。SOD、CAT、POD以及AsA-POD是植物體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)中重要的防御活性氧毒性的保護酶，能清除超氧陰離子自由基，對植物細胞膜以及蛋白質(zhì)等大分子起保護作用（龔國強 等，1996；Joseph et al.，1998；孫衛(wèi)紅 等，2005；張樹生 等，2006）。脯氨酸及可溶性蛋白是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（吳強盛和夏仁學(xué)，2003），可作為胞質(zhì)滲壓劑（Delauney & Verma，1993；Kishor et al.，1995）、酶和細胞結(jié)構(gòu)的保護劑（Solomon et al.，1994）對植物的細胞膜起保護作用。本試驗通過對受體黃瓜的保護酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的測定，間接反映不同化感效應(yīng)小麥根系浸提液中化感物質(zhì)對黃瓜幼苗葉片細胞膜的影響。

本試驗結(jié)果表明，經(jīng)不同化感效應(yīng)的小麥根系分泌物處理的黃瓜幼苗葉片保護酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量變化不同。具有化感促進作用的小麥根系分泌物（A處理）在處理6 d后，顯著提高了黃瓜幼苗葉片SOD、POD、AsA-POD活性及脯氨酸含量；處理12 d后，顯著提高了黃瓜幼苗葉片的POD、AsA-POD活性及可溶性蛋白含量；處理18 d后，顯著提高了黃瓜幼苗POD、CAT活性。而具有化感抑制作用的小麥根系分泌物在處理6 d后，顯著降低了黃瓜幼苗葉片AsA-POD活性；處理12 d后，顯著降低了SOD、AsA-POD活性及脯氨酸、可溶性蛋白含量；處理18 d后，顯著降低了SOD活性及脯氨酸含量，POD及CAT活性卻顯著提高，可能是化感抑制作用小麥根系分泌物對黃瓜產(chǎn)生了較強的逆境脅迫所致，與吳鳳芝等（2002a）研究結(jié)果相似。結(jié)果表明，具有不同化感效應(yīng)的小麥根系分泌物均可以對受體黃瓜葉片中保護酶活性以及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量產(chǎn)生影響，說明小麥對黃瓜幼苗化感作用的生理生化機理可能通過對受體黃瓜幼苗葉片的保護酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的調(diào)節(jié)，從而影響黃瓜幼苗的生長。

Wu等（1998）研究了39個小麥品種對黑麥草的化感作用，結(jié)果表明，各小麥品種對黑麥草根的抑制率為19.2 %～98.7 %。本試驗結(jié)果表明，不同品種的小麥根系分泌物對黃瓜幼苗葉片的化感作用不同，這一結(jié)果與Wu等（1998）的結(jié)果相似。造成這一結(jié)果的原因可能是因為不同小麥品種的遺傳背景不同，從而造成不同品種小麥根系分泌物中的化感物質(zhì)種類或含量不同。Xu等（2009）研究了葡萄柚種子分泌物對紅地球葡萄的生理生化影響，結(jié)果表明，葡萄柚分泌物可以提高紅地球葡萄體內(nèi)的SOD、POD及CAT活性，本試驗中具有化感促進效應(yīng)的小麥根系分泌物在處理后的不同時期均提高黃瓜幼苗葉片保護酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的結(jié)果與Xu等（2009）研究結(jié)果相似。王璞和趙秀琴（2001）、呂衛(wèi)光等（2002）研究了一些化感物質(zhì)對植物生長的影響，結(jié)果表明，苯丙氨酸等酚酸類化感物質(zhì)抑制植物根系脫氫酶、根系結(jié)合ATP酶、SOD、CAT等活性。本試驗中具有化感抑制效應(yīng)的小麥根系分泌物在處理后的不同時期表現(xiàn)出不同的化感效應(yīng)，造成這一結(jié)果的原因可能是化感作用的濃度和時間效應(yīng)。侯維（2008）研究百里香化感作用結(jié)果表明，在水浸液最高和最低濃度時促進了蘿卜幼苗長高，中間濃度則抑制了蘿卜幼苗長高；張遠莉等（2003）關(guān)于薄荷化感作用的研究也有低促高抑的效應(yīng)，其具體原因有待進一步研究。關(guān)于不同化感效應(yīng)小麥根系分泌物中起促進和抑制作用的主要成分也需進一步分析。

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