王茹華，浦洪欣

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶 163319）

化感作用（Allelopathy）是指由各種植物或微生物釋放的化學(xué)物質(zhì)所引起的生化相生或相克作用[1]。許多學(xué)者前期研究發(fā)現(xiàn)，肉桂酸是茄子根系分泌物中的主要化感物質(zhì)之一[2]，茄子在經(jīng)過多年的連作后，會導(dǎo)致其土壤中包括肉桂酸在內(nèi)的許多化感物質(zhì)進行大量積累[3]。而這些物質(zhì)可能對下茬蔬菜作物的生長發(fā)育產(chǎn)生影響。研究以肉桂酸作為茄子根系分泌的代表性化感物質(zhì)，以黃瓜作為受體，研究模擬化感物質(zhì)肉桂酸對黃瓜發(fā)芽和生理特性的影響，初步揭示出茄子根系分泌物中的化感物質(zhì)對其下茬作物黃瓜生長的作用效果，為指導(dǎo)果菜類生產(chǎn)實踐提供了一定理論方面依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

齊研綠星黃瓜品種為試材。

1.2 試驗方法

1.2.1 肉桂酸溶液的配置

將肉桂酸按試驗要求分別配成0（CK）、0.1、0.5、1.0、4.0 mmol·L-1共計5個濃度[2]。肉桂酸溶液配制時先用少量乙醇溶解，再加入蒸餾水，調(diào)節(jié)各溶液中乙醇的含量達到1.5%。

1.2.2 發(fā)芽試驗

采用濾紙培養(yǎng)皿法[4]。從種子發(fā)芽開始，連續(xù)7 d觀察并記載發(fā)芽率，計算得出發(fā)芽速度指數(shù)（I）[5]。I＝2×（7X1+6X2+5X3+4X4+3X5+2X6+X7），其中X表示每間隔24 h發(fā)芽的種子數(shù)，X1表示24 h后的發(fā)芽數(shù)，X2表示48 h后的發(fā)芽數(shù)，后面依次類推。培養(yǎng)7 d后調(diào)查黃瓜胚根長度、幼芽長度、幼芽干質(zhì)量和鮮質(zhì)量。胚根長度和幼芽長度用直尺測量；干、鮮質(zhì)量則用千分之一天平測量。每個處理設(shè)置3次重復(fù)。

1.2.3 幼苗試驗

選擇籽粒飽滿、大小一致的黃瓜種子，消毒后將其放入28℃的溫箱中進行催芽，待種子露白后播種于10×10 cm營養(yǎng)缽中，每處理進行3次重復(fù)，每重復(fù)播種10株幼苗。待黃瓜幼苗長到兩葉一心時，分別施用配制好的不同濃度的肉桂酸溶液，進行灌根處理，每株施100 mL，均勻澆灌在營養(yǎng)缽中，共處理1次[4]。處理后進行常規(guī)管理，如澆水等。培養(yǎng)20 d后取樣調(diào)查葉片的細胞膜透性和丙二醛（MDA）含量[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 肉桂酸對黃瓜種子發(fā)芽率的影響

從表1可以看出，各濃度處理黃瓜種子的發(fā)芽率整體變化趨勢基本一致，從第1 d到第2 d發(fā)芽率急劇增加，之后變化速度又趨于平緩。第1 d時，4.0 mmol·L-1濃度處理的黃瓜種子發(fā)芽率顯著低于CK處理，其余幾個處理黃瓜發(fā)芽率雖比CK低，但差異沒有達到顯著水平；在第2 d時，0.1 mmol·L-1處理的黃瓜發(fā)芽率略高于CK；其余幾天基本上各處理發(fā)芽率都小于或等與CK，但差異均未達到顯著水平?？傮w來說，各濃度肉桂酸處理對黃瓜的發(fā)芽率影響不大，這可能與每皿只加入5 mL處理液，肉桂酸量較少有關(guān)。

表1 肉桂酸對黃瓜發(fā)芽率的影響Table 1 Effects of cinnamic acid on cucumber germination rate

2.2 肉桂酸對黃瓜發(fā)芽速度和芽生長的影響

從表2可以看出，經(jīng)肉桂酸作用后黃瓜的發(fā)芽速度減緩，表現(xiàn)為I值都低于CK，降低幅度達到0.74%～3.68%，除了0.1 mmol·L-1處理與CK差異沒有達到顯著水平外，其余幾個濃度處理與CK差異都達到了顯著水平。肉桂酸對黃瓜芽長、胚根長也起到了負面影響，當(dāng)處理濃度是4.0 mmol·L-1時，肉桂酸對黃瓜芽長、胚根長的抑制作用最大，與CK相比差異達到了極顯著水平；其余幾個濃度處理也都不同程度的抑制了黃瓜芽的生長，但與CK差異沒有達到顯著水平。并且當(dāng)肉桂酸處理濃度為4.0 mmol·L-1時，黃瓜幼苗的鮮重極顯著低于CK。其余幾個濃度處理與CK差異不顯著，其中，0.1 mmol·L-1和0.5 mmol·L-1兩個低濃度的肉桂酸溶液處理在一定程度上明顯增加了黃瓜幼苗的鮮重，增幅為6.82%～24.09%，而1.0 mmol·L-1相對較高濃度的處理則抑制了黃瓜幼苗鮮重的增加，抑制率為3.78%。而經(jīng)不同濃度肉桂酸處理的黃瓜幼苗干重都有所增加，增幅為0.37%～4.49%，但與CK相比差異沒有達到顯著水平。總體來說，除4.0 mmol·L-1處理外，其余幾個濃度處理對黃瓜的芽生長影響不大，至于1～4 mmol·L-1各濃度對黃瓜芽生長的作用效果還有待于進一步研究。

表2 肉桂酸對黃瓜種子發(fā)芽速度和芽生長的影響Table 2 Effects of cinnamic acid on germinating and sprout growth rate of cucumber seeds

2.3 肉桂酸對黃瓜幼苗丙二醛含量和細胞膜透性的影響

逆境條件下會造成植物器官的衰老，而此過程中往往會發(fā)生膜脂過氧化作用，其產(chǎn)物丙二醛（MDA）會嚴重損傷生物膜理化性質(zhì)。所以，通常利用丙二醛含量變化作為脂質(zhì)過氧化指標，表示其在逆境條件下細胞膜脂過氧化程度和植物衰老指標反應(yīng)強弱。MDA含量能直接反映膜脂過氧化作用的大小，研究顯示，在MDA含量大時，膜脂過氧化作用就大，相對應(yīng)細胞受傷害程度也就越大[6]，反之亦然。從表3可以看出，不同濃度肉桂酸處理的黃瓜葉片中MDA的含量均有所增加，并且0.1 mmol·L-1和4.0 mmol·L-1兩個濃度與CK處理差異均達到了極顯著水平。

在受到各種外界逆境危害時，首先植物本身細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能受到傷害，導(dǎo)致細胞膜透性增大[7]。因此，外部不良環(huán)境對植物細胞的傷害程度往往用細胞膜透性的變化來反映，同時細胞膜在逆境下的穩(wěn)定性也可以體現(xiàn)植物抗逆性的高低。從表3可以看出，4種濃度肉桂酸處理均導(dǎo)致細胞膜透性的增大，尤其是在4.0 mmol·L-1的濃度處理條件下，細胞膜相對透性達到最大，增幅為70.92%，與CK差異達到了顯著水平。

表3 肉桂酸對黃瓜幼苗丙二醛含量和細胞膜透性的影響Table 3 Effects of cinnamic acid on cucumber MDA and cell membrane relative permeability

3 結(jié)論與討論

化感物質(zhì)對受體的顯著作用特征之一為濃度效應(yīng)。王茹華等[2]研究發(fā)現(xiàn)，茄子根系分泌物中普遍存在的化感物質(zhì)為肉桂酸，其對茄子種子萌發(fā)的化感效應(yīng)表現(xiàn)為“低促高抑”，即低濃度時促進、高濃度時抑制的作用特點。耿廣東等[7]在對萵苣的研究也發(fā)現(xiàn)，低濃度的肉桂酸促進萵苣生理生化代謝及生長，而高濃度時則出現(xiàn)抑制作用。李夏等[5]在對自毒物研究時也發(fā)現(xiàn)，茄子自毒物質(zhì)肉桂酸和香草醛對辣椒種子萌發(fā)也表現(xiàn)出低濃度促進，高濃度抑制的化感效應(yīng)，同時隨著自毒物質(zhì)濃度的增大抑制作用不斷增強。陳龍等[8]在對大豆化感作用研究中發(fā)現(xiàn)，肉桂酸對大豆種子萌發(fā)的抑制作用最強，香草酸最弱。

試驗研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度的肉桂酸能從一定程度上抑制黃瓜種子的萌發(fā)，表現(xiàn)為I值、發(fā)芽率降低，并且在向高濃度條件下這種抑制作用表現(xiàn)更明顯，4.0 mmol·L-1肉桂酸處理能極顯著的抑制黃瓜芽鮮重增加及伸長生長。試驗進一步研究發(fā)現(xiàn)，肉桂酸處理對黃瓜幼苗的生理代謝產(chǎn)生了負面影響，尤其是在4.0 mmol·L-1的濃度條件下，黃瓜葉片中細胞膜透性、丙二醛含量與CK差異均達到顯著水平。毋庸置疑，土壤中肉桂酸等化感物質(zhì)隨著連作時間年限的增長必然會大量積累，當(dāng)其中化感物質(zhì)含量超過土壤自身的調(diào)節(jié)能力時，必然會對其播種的下茬作物生長及生理特性造成較大影響，如何消除化感作用對作物自身帶來的這種不利影響已成為生產(chǎn)中有待解決的一個重大問題。

自毒是一種發(fā)生在植物種內(nèi)的生長抑制作用。現(xiàn)已研究證實，番茄、西瓜、茄子、甜瓜和黃瓜等作物極易產(chǎn)生自毒作用。目前許多學(xué)者已在黃瓜、番茄和辣椒等設(shè)施園藝作物的根系分泌物及組織中分離出包括肉桂酸、苯甲酸和水楊酸在內(nèi)的十余種植物自毒物質(zhì)。這些植物自毒物質(zhì)往往通過影響離子吸收[9]、光合作用[10]、水分吸收[11]、蛋白質(zhì)和DNA合成[12]等多種方式來影響植物生長發(fā)育及生理特性。土壤的吸附以及微生物作用，這些物質(zhì)可能發(fā)生數(shù)量和結(jié)構(gòu)的變化而加劇或緩解自毒作用[10]。試驗在論證肉桂酸對黃瓜化感作用影響過程中，未排除黃瓜自毒現(xiàn)象，今后試驗還需進一步深入研究黃瓜自毒物質(zhì)在根際中的消長變化規(guī)律。

［1］ 張啟發(fā)，王茹華，范明珠.茄子自毒作用及控制途徑的初步研究［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報，2007，19（5）：12-15.

［2］ 王茹華，周寶利，張啟發(fā)，等.茄子根系分泌物中香草醛和肉桂酸對黃萎菌的化感效應(yīng)［J］.生態(tài)學(xué)報，2006，26（9）：3152-3155.

［3］ 陳紹莉，周寶利，尹玉玲，等.茄子自毒物質(zhì)脅迫下嫁接對其生長及土壤生化特性的影響［J］.園藝學(xué)報，2010，37（6）：906-914.

［4］ 王茹華，曲光峰，張啟發(fā)，等.肉桂酸對番茄的化感效應(yīng)研究［J］.中國蔬菜，2014（3）：29-32.

［5］ 李夏，周寶利，陳紹莉，等.茄子自毒物質(zhì)對辣椒種子萌發(fā)及枯萎菌的化感效應(yīng)［J］.生態(tài)學(xué)報，2009，29（2）：960-965.

［6］ 鄒琦.植物生理生化實驗指導(dǎo)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1995.

［7］ 趙秋月，張廣臣.鹽脅迫下番茄種子萌發(fā)及抗逆機理的研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（33）：12835.

［8］ 陳龍，李建東，王國驕，等.幾種酚酸對大豆種子萌發(fā)的化感效應(yīng)［J］.種子，2011，30（5）：83-86.

［9］ Yu J Q，Matsui Y.Effects of root exudates of cucumber（Cueumis sativus） and allelochemicals on uptake by cucumber seedlings［J］.Chem.Ecol，1997，23：817-827.

［10］ Koitabashi R，Suzuki T，Kawazu T，et al.1，8-Cincole inhibits root growth and DNA synthesis in the root apical meristem of Brassica campestris L［J］.J Plant Res，1997，110：1-6.

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［12］ Friebe A，Roth U，Kfiek P，et al.Effects of DIBOA OH the activity of plasma memberane H+-ATPase［J］.Phytochemistry，1997，44：979-983.