曾 淼

(阿壩師范學(xué)院 化學(xué)化工與生命科學(xué)系, 四川 汶川 623002)

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檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)4種冰草化感作用的初步研究

曾 淼

(阿壩師范學(xué)院 化學(xué)化工與生命科學(xué)系, 四川 汶川 623002)

為了明確豆科植物(檸條錦雞兒)與禾本科植物之間的互作關(guān)系，利用生物檢測(cè)法研究了檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)4種冰草的化感作用。結(jié)果表明：檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)4種冰草種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)具有低濃度(≤0.02 g/ml)促進(jìn)和高濃度(≥0.02 g/ml)抑制的化感效應(yīng)，并且抑制作用隨濃度的增大而加強(qiáng)；4種冰草保護(hù)性酶(SOD，POD)隨浸提液濃度的增加呈“N”字形變化規(guī)律，過(guò)氧化氫酶(CAT)、丙二醛(MDA)、根系活力(TTC)、非保護(hù)酶(PAL，PPO)活性隨浸提液濃度的增加呈先降低后增加的“V”字形變化規(guī)律。綜合分析可知，檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)4種冰草具有化感作用，能夠影響4種冰草正常生長(zhǎng)，其敏感性順序依次為蒙古冰草>扁穗冰草>蒙農(nóng)雜交冰草>沙生冰草，蒙古冰草是檸條錦雞兒葉浸提液的敏感受試植物。

檸條錦雞兒; 葉; 浸提液; 冰草; 化感作用

化感作用是指植物或微生物(供體)向周?chē)h(huán)境中釋放特定的化學(xué)物質(zhì)，影響其他植物、微生物和動(dòng)物(受體)生長(zhǎng)發(fā)育的現(xiàn)象，在群落的形成和演替中起著重要作用，普遍存在于各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)，是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)化學(xué)關(guān)系網(wǎng)的一部分[1-3]。供體植物在周?chē)h(huán)境中能夠釋放化感物質(zhì)，抑制其他受體植物種子的生長(zhǎng)發(fā)育，從而對(duì)群落中物種的組成和分布格局產(chǎn)生影響，大多數(shù)化感作用表現(xiàn)為有害的抑制作用，但種間相互有益的促進(jìn)作用也是客觀(guān)存在的[4-8]。近年來(lái)，化感作用的研究日益深入和廣泛，多種植物的化感效應(yīng)得到評(píng)價(jià)、開(kāi)發(fā)和利用，化感作用已成為有害生物控制、增加作物產(chǎn)量和促進(jìn)環(huán)境可持續(xù)性發(fā)展的重要途徑之一。在自然界中，化感物質(zhì)積累到一定量后，就會(huì)抑制其他植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，從而影響植物的競(jìng)爭(zhēng)力。豆科與禾本科植物在生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，它們之間通過(guò)次生物質(zhì)(化感物質(zhì))為媒介的相互作用和識(shí)別[9-10]。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于植物化感作用研究較多，植物的化感作用研究也日益深入和廣泛，多種植物的化感效應(yīng)得到評(píng)價(jià)、開(kāi)發(fā)和利用，而豆科植物對(duì)禾本科植物的化感作用還鮮有報(bào)道[9-11]。檸條錦雞兒(Caraganakorshinskii)具有種類(lèi)多、生長(zhǎng)快、耐瘠薄、用途廣、抗逆性和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，成為我國(guó)西北荒漠草原區(qū)重要的和栽培面積較大的灌木[12-14]。然而，荒漠草原區(qū)大量引種栽植檸條也帶來(lái)了一些頗具爭(zhēng)議的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，如檸條(灌叢)的大量引入造成了土壤的板塊化分布、養(yǎng)分和地上植物空間分布的異質(zhì)性增強(qiáng)、檸條的單優(yōu)群落資源空間競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致其他植物的生態(tài)位的退化、生物多樣性減弱等[15-16]；但另一方面，檸條的引入也起到了防風(fēng)固沙、固碳和保持水土的功能[17-19]，其中，檸條與其他植物的化感作用是引起這種現(xiàn)象頗受關(guān)注的生態(tài)問(wèn)題，檸條的化感作用對(duì)周?chē)h(huán)境和其他植物影響的具體表現(xiàn)形式是抑制還是促進(jìn)仍有待深入探討。鑒于此，本文以4種典型冰草(Agropyroncristatum)為受體，檸條錦雞兒為供體，開(kāi)展檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)不同受體植物的生理響應(yīng)及化感研究，旨在篩選荒漠草原與檸條錦雞兒較為合適的伴生植物種類(lèi)，為增加檸條錦雞兒群落生物多樣性和層次結(jié)構(gòu)等提供科學(xué)理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

2014年7月，在檸條花期選用其葉片作供體，采集大小均一、新鮮的葉片帶回實(shí)驗(yàn)室，沖洗干凈，備用。受體為蒙古冰草(Agropyronmongolicum)、扁穗冰草(Agropyroncristatum)、蒙農(nóng)雜交冰草(Agropyroncristatum×Agropyrondesertorumcv. Mengnong)和沙生冰草(Agropyrondesertorum)種子，采集葉片的同時(shí)，受體種子購(gòu)于寧夏銀川西北農(nóng)資城，選取健壯飽滿(mǎn)、無(wú)損傷、無(wú)蟲(chóng)害的種子，用65%酒精消毒5 min后，蒸餾水沖洗干凈，100℃水5 min處理，放置24 h。供試受體種子用3 g/L高錳酸鉀溶液浸泡消毒10 min后，蒸餾水沖洗2～3次。

1.2檸條錦雞兒葉水浸提液的提取方法

將檸條錦雞兒葉片剪成<2 cm的小段自然風(fēng)干30 d后，每100 ml蒸餾水分別溶入0，1，2，3，4 g干物質(zhì)，蒸餾水浸泡過(guò)程中不斷攪動(dòng)，浸泡48 h后振蕩24 h，形成初步水浸液，再將水浸液通過(guò)真空過(guò)濾器過(guò)濾，配成0.01，0.02，0.03，0.04 g/ml濃度溶液，室溫25℃下放置36 h，每12 h搖動(dòng)5 min，兩層濾紙抽濾3次后得檸條錦雞兒葉浸提母液，并將母液貯存于冰箱4℃冷藏備用。

1.3試驗(yàn)方法

采用培養(yǎng)皿濾紙法進(jìn)行4種冰草種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)試驗(yàn)，選取上述預(yù)處理后籽粒飽滿(mǎn)、大小均勻、色澤一致的種子，整齊排列在清洗、消毒、放有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中(發(fā)芽床，直徑9 cm)，每個(gè)培養(yǎng)皿60粒，加入15 ml各濃度檸條錦雞兒葉提取液，對(duì)照(CK)選用去離子水，每一濃度梯度設(shè)置3組重復(fù)，每天定時(shí)向培養(yǎng)皿中補(bǔ)充相應(yīng)處理溶液，每3 d更換1次濾紙。

培養(yǎng)條件：每天光照時(shí)間為9：00—19：00，光強(qiáng)3 000 lx，恒溫25℃，相對(duì)濕度75%～80%。連續(xù)培養(yǎng)觀(guān)察并逐日記錄種子萌發(fā)數(shù)目，以胚根沖破種皮達(dá)1～2 mm為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，待連續(xù)3 d無(wú)萌發(fā)時(shí)測(cè)量根長(zhǎng)、苗高(mm)和鮮重(精確到0.01 g)，并計(jì)算各處理種子的萌發(fā)率、萌發(fā)指數(shù)，將種子萌發(fā)數(shù)和根長(zhǎng)、苗高測(cè)定值換算成對(duì)照抑制百分率。

通過(guò)種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)試驗(yàn)分析檸條錦雞兒葉片提取液的化感作用，并取受體幼苗的根和幼葉測(cè)定其生理生化指標(biāo)，各指標(biāo)計(jì)算公式如下：

(1)

其中，正值表示抑制作用，負(fù)值表示促進(jìn)作用。

萌發(fā)率=種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%

(2)

GI=Gt/Dt

(3)

式中：GI——萌發(fā)指數(shù)；Gt——第t天種子的發(fā)芽數(shù)；Dt——相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

采用Williamson[20]化感指數(shù)(RI)：

RI=1-C/T(T≥C)，RI=T/C-1(T

(4)

式中：RI——化感指數(shù)[20]；C——對(duì)照值的種子萌發(fā)率；T——處理值的種子萌發(fā)率，當(dāng)RI<0時(shí)，表示抑制作用；RI>0時(shí)，表示促進(jìn)作用，RI的絕對(duì)值大小代表化感作用的強(qiáng)弱。

1.4測(cè)定指標(biāo)

過(guò)氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法，氮藍(lán)四唑(NBT)光還原法測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)活性，硫代巴比妥酸(TBA)法測(cè)定丙二醛(MDA)含量，四氮唑法測(cè)定根系活力(TTC)，過(guò)氧化氫分解法測(cè)定過(guò)氧化氫酶(CAT)活性，多酚氧化酶(PPO)活性測(cè)定采用分光光度計(jì)，液氮分離純化測(cè)定苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性[21-23]。

1.5數(shù)據(jù)處理與分析方法

采用Excel 2003和SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)分析軟件分別對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA)，在置信水平為95%(p<0.05)的基礎(chǔ)上采用LSD多重比較分析方法，Origin 7.5圖形繪制。

2　結(jié)果與分析

2.1檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)不同植物種子萌發(fā)的影響

由表1可知，檸條錦雞兒葉浸液對(duì)不同受試作物的化感作用不同，沙生冰草、蒙農(nóng)雜交冰草、扁穗冰草和蒙古冰草各項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)均隨濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，0.01，0.02 g/ml檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)4種受體植物各指標(biāo)均高于對(duì)照，表現(xiàn)出化感促進(jìn)效應(yīng)，其中對(duì)根長(zhǎng)的促進(jìn)效應(yīng)最為顯著，0.03 g/ml濃度以后各指標(biāo)均低于對(duì)照，表現(xiàn)為化感抑制作用，并且抑制作用隨浸提液濃度的增大而加強(qiáng)，呈現(xiàn)出明顯的高濃度抑制低濃度促進(jìn)化感效應(yīng)。

檸條錦雞兒葉浸液濃度由0～0.03 g/ml的變化中，4種冰草種子萌發(fā)率的化感效應(yīng)指數(shù)均為正，并且隨濃度的增加逐漸降低，當(dāng)浸液濃度達(dá)到0.04 g/ml時(shí)，沙生冰草、蒙農(nóng)雜交冰草、扁穗冰草和蒙古冰草種子萌發(fā)率的化感效應(yīng)指數(shù)均為負(fù)，分別為-0.24，-0.25，-0.75，-2.25，浸液濃度達(dá)到0.04 g/ml時(shí)，對(duì)蒙古冰草的抑制作用最強(qiáng)；4種冰草種子萌發(fā)率、萌發(fā)指數(shù)、根長(zhǎng)、苗高和鮮重均隨浸液濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，當(dāng)浸液濃度為0.01～0.02 g/ml時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)最大，并且對(duì)根長(zhǎng)、苗高和鮮重起到促進(jìn)作用(抑制率均為負(fù))，而浸液濃度高于0.03 g/ml時(shí)，檸條錦雞兒葉浸液對(duì)4種冰草根長(zhǎng)、苗高和鮮重起到抑制作用，當(dāng)浸液濃度達(dá)到0.04 g/ml時(shí)，檸條錦雞兒葉浸液對(duì)4種冰草根長(zhǎng)、苗高和鮮重的抑制作用最大，抑制率分別為77.78%，57.14%，76.92%，83.33%?？傮w來(lái)看，蒙古冰草受檸條錦雞兒葉浸提液的影響最明顯。

表1　檸條錦雞兒葉水浸提液對(duì)4種冰草種子萌發(fā)的影響

2.2檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)4種冰草SOD，POD和CAT活性的影響

SOD是清除氧自由基，防止其對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)傷害的一種很重要的抗氧化酶。由圖1A可知，4種冰草SOD活性隨檸條錦雞兒葉浸提液濃度的增加呈先降低后升高的變化趨勢(shì)，呈“N”字形變化規(guī)律。當(dāng)浸提液濃度為0.01～0.02 g/ml后，4種冰草SOD活性均低于對(duì)照，說(shuō)明4種冰草在此濃度范圍內(nèi)均未受到脅迫。當(dāng)浸提液濃度高于0.02 g/ml時(shí)，隨著浸提液濃度增加，4種冰草SOD活性急劇增加并且均高于對(duì)照，浸提液濃度達(dá)到0.04 g/ml時(shí)，與對(duì)照相比，沙生冰草、蒙農(nóng)雜交冰草、扁穗冰草和蒙古冰草SOD活性分別增加了140.23%，135.92%，121.78%，110.56%。也即檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)4種冰草的化感抑制效應(yīng)增強(qiáng)，為了抵御這種脅迫而啟動(dòng)SOD保護(hù)酶體系的保護(hù)作用，因此SOD活性升高。

圖1檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)4種冰草SOD，POD和CAT活性的影響

POD在植物體內(nèi)主要作用之一就是催化H2O2降解，可抑制逆境條件下細(xì)胞膜脂過(guò)氧化作用，降低細(xì)胞膜遭受傷害。由圖1B可知，檸條錦雞兒葉浸提液濃度在0.01～0.02 g/ml時(shí)，4種冰草POD活性低于對(duì)照，隨著浸提液濃度的增加，4種冰草POD活性升高，浸提液濃度達(dá)0.03 g/ml時(shí)，4種冰草POD活性達(dá)到最高點(diǎn)，這可能是由于植株受到脅迫后調(diào)動(dòng)了POD保護(hù)酶體系所致；而隨著浸提液濃度的繼續(xù)升高，化感脅迫作用已經(jīng)超出POD的保護(hù)范圍，此時(shí)POD活性急劇降低，當(dāng)浸提液濃度達(dá)到0.04 g/ml時(shí)，與對(duì)照相比，4種冰草SOD活性分別降低了38.36%，31.56%，34.23%，25.68%。

CAT可清除體內(nèi)的H2O2，是植物體內(nèi)重要的活性氧清除劑之一。由圖1C可知，隨著檸條錦雞兒葉浸提液濃度的增加，4種冰草CAT活性呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢(shì)，呈“V”字形變化規(guī)律。當(dāng)浸提液濃度在0.01～0.02 g/ml時(shí)，4種冰草CAT活性均低于對(duì)照，化感效應(yīng)表現(xiàn)為促進(jìn)作用，浸提液濃度達(dá)到0.02 g/ml時(shí)，蒙古冰草、扁穗冰草和蒙農(nóng)雜交冰草CAT均達(dá)最低，而沙生冰草在浸提液濃度達(dá)到0.01 g/ml最低；而隨著浸提液濃度的繼續(xù)增加，4種冰草生長(zhǎng)受到抑制，CAT活性持續(xù)升高；在質(zhì)量濃度高于0.03 g/ml時(shí)，4種冰草CAT活性均明顯高于對(duì)照，以此抵御這種化感脅迫。

2.3檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)4種冰草MDA含量和TTC的影響

植物器官在逆境條件下或衰老時(shí)，往往發(fā)生膜脂過(guò)氧化作用，MDA作為膜脂過(guò)氧化作用的最終產(chǎn)物，是膜脂過(guò)氧化程度的指標(biāo)之一，用于表示細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度和植物對(duì)逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱。由圖2A可知，4種冰草MDA含量隨檸條錦雞兒葉浸提液濃度的增加呈顯著上升，當(dāng)浸提液濃度小于0.02 g/ml時(shí)，4種冰草在保護(hù)酶系的保護(hù)范圍內(nèi)，MDA含量較對(duì)照低，化感效應(yīng)表現(xiàn)為促進(jìn)作用；當(dāng)質(zhì)量濃度大于0.02 g/ml時(shí)，化感抑制效應(yīng)使得膜脂過(guò)氧化程度增強(qiáng)，同時(shí)保護(hù)酶系的綜合保護(hù)能力降低，MDA含量逐漸增加，標(biāo)志著細(xì)胞受傷害的程度加劇?？傮w看來(lái)4種冰草MDA含量的增幅不大，表明其受到傷害程度較小，當(dāng)浸提液濃度為0.04 g/ml時(shí)，4種冰草MDA含量明顯高于對(duì)照，此時(shí)冰草種子受到嚴(yán)重傷害，也可能是因?yàn)榉N子隨著時(shí)間加長(zhǎng)受到病菌侵染霉變，內(nèi)部毒害物質(zhì)上升所致。

由圖2B可知，4種冰草TTC與MDA變化趨勢(shì)相一致，不同濃度的檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)4種冰草TTC有不同程度的抑制作用。當(dāng)浸提液濃度小于0.01 g/ml時(shí)，4種冰草TTC隨浸提液濃度的增加呈顯著下降，相比于對(duì)照，分別下降了10.56%，30.72%，32.29%，38.75%，說(shuō)明浸提液對(duì)4種冰草種子內(nèi)部反應(yīng)較為劇烈，其物質(zhì)和能源的轉(zhuǎn)化率要低于對(duì)照，從而在一定范圍內(nèi)降低了種子的成苗率和抗逆性；當(dāng)浸提液濃度大于0.02 g/ml時(shí)，4種冰草TTC隨浸提液濃度的增加呈顯著增加，并且均高于對(duì)照，抑制作用及強(qiáng)度愈強(qiáng)，這可能是由于化感效應(yīng)使根系活力增強(qiáng)以抵御外界的脅迫，在酶的作用下，種子中大量的淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)水解提供幼苗生長(zhǎng)需要的物質(zhì)和能源，物質(zhì)轉(zhuǎn)化率越高對(duì)幼苗生長(zhǎng)越有利，并可以提高成苗率和幼苗的抗逆性對(duì)植株正常生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。

注：不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(p<0.05)。

圖2檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)4種冰草MDA含量和TTC的影響

2.4檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)4種冰草PPO和PAL活性的影響

PAL催化L—苯丙氨酸生成反式肉桂酸，后者是植物酚類(lèi)的合成起始物，該酶在植物次生生化代謝中具有重要的地位。由圖3A可知，隨著檸條錦雞兒葉浸提液濃度的升高，4種冰草PAL活性與PPO變化規(guī)律一致。當(dāng)浸提液濃度為0.01 g/ml時(shí)，4種冰草PPO活性達(dá)到最低點(diǎn)，這可能是由于浸提液在低濃度化感效應(yīng)為促進(jìn)作用，植株次生代謝狀況趨于平衡，因此PAL活性較對(duì)照低；當(dāng)浸提液濃度大于0.03 g/ml時(shí)，4種冰草TTC隨浸提液濃度的增加呈顯著增加，分別高出對(duì)照156.78%，130.65%，132.54%，110.18%，此過(guò)程中，4種冰草體內(nèi)次生代謝趨緩，從而引發(fā)PAL活性升高，以加速次生代謝，保證幼苗的正常生長(zhǎng)。

PPO能通過(guò)一元酚和二元酚的形式氧化生成醌，醌類(lèi)物質(zhì)又可抑制植物不定根的產(chǎn)生，使植物漸趨死亡，但過(guò)高的多酚氧化酶活性對(duì)植物生長(zhǎng)不利。由圖3B可知，隨著檸條錦雞兒葉浸提液濃度的升高，4種冰草PPO活性先降低后增強(qiáng)，呈“V”字形變化規(guī)律。相同浸提液濃度下，4種冰草PPO含量大小基本表現(xiàn)為：蒙古冰草>扁穗冰草>蒙農(nóng)雜交冰草>沙生冰草；當(dāng)浸提液濃度為0.01 g/ml時(shí)，4種冰草PPO活性基本達(dá)到最低點(diǎn)。當(dāng)浸提液濃度小于0.01 g/ml時(shí)，4種冰草PPO隨浸提液濃度的增加呈顯著下降，相比于對(duì)照，分別下降了94.13%，83.68%，75.26%，68.54%；浸提液濃度高于0.02 g/ml時(shí)，4種冰草TTC隨浸提液濃度的增加呈顯著增加，當(dāng)浸提液濃度為0.04 g/ml時(shí)，4種冰草分別高出對(duì)照63.58%，52.17%，62.35%，53.43%。

圖3　檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)4種冰草PPO和PAL活性的影響

3　討 論

化感作用作為植物的一種競(jìng)爭(zhēng)手段，存在于多種生態(tài)系統(tǒng)中，主要通過(guò)植物地上部分的揮發(fā)、根際分泌、雨水淋洗、植株殘?bào)w的腐解以及花粉等途徑向環(huán)境中釋放化感物質(zhì)，從而對(duì)周?chē)锂a(chǎn)生直接或間接的有害或有利的影響[1-3,9-13]。

本研究表明，檸條錦雞兒葉片的化感物質(zhì)對(duì)不同受體植物具有不同效應(yīng)，并且作用強(qiáng)度也不盡相同，4種冰草種子萌發(fā)表現(xiàn)為低濃度下促進(jìn)萌發(fā)，高濃度下抑制的雙重化感效應(yīng)，其中尤以沙生冰草和蒙農(nóng)雜交冰草最為敏感，與許多學(xué)者的研究結(jié)果一致[10-13,24]，表明檸條錦雞兒葉片中存在的化感物質(zhì)并且具有較高的活性，并且在一定濃度范圍內(nèi)，對(duì)禾本科植物種子萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)起到了一定的促進(jìn)作用。與對(duì)照相比，4種冰草的鮮重、根長(zhǎng)、苗高均不同程度地受到了檸條錦雞兒化感作用的影響(表1)。檸條錦雞兒葉浸提液的抑制作用具體表現(xiàn)為：降低了4種冰草根表面的吸收面積和地上部分光合面積，從而降低了根的吸收效率和地上部分的光合同化率，其具體表現(xiàn)在4種冰草鮮重均低于對(duì)照，化感物質(zhì)對(duì)根長(zhǎng)的抑制使4種冰草根系變小，吸收養(yǎng)分能力下降，光合能力變?nèi)?，降低?種冰草對(duì)資源的有效利用。

化感作用是植物普遍存在的現(xiàn)象，主要干擾受體植物的一些高級(jí)代謝過(guò)程和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，植物化感作用首先是對(duì)細(xì)胞膜的傷害，將化感物質(zhì)脅迫的信號(hào)傳送到細(xì)胞內(nèi)，從而對(duì)激素、離子吸收等產(chǎn)生影響[4,6-8,10-12]。而激素、離子吸收以及水分狀況的變化會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生抑制作用，從現(xiàn)有的資料來(lái)看化感作用幾乎能影響植物生理生化的每一個(gè)方面，大多數(shù)化感物質(zhì)是影響植物的細(xì)胞膜。CAT酶活性隨浸提液濃度的增加呈先增加后減小趨勢(shì)，種子吸脹過(guò)程中，生理活動(dòng)恢復(fù)加強(qiáng)，不可避免地與體內(nèi)生物大分子蛋白質(zhì)、核酸和脂類(lèi)等起反應(yīng)且產(chǎn)生破壞其結(jié)構(gòu)和功能的H2O2等自由基，CAT可把H2O2分解為H2O和O2，以清除H2O2的毒害作用[25-29]?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為植物受到脅迫后，保護(hù)酶活性下降[6-8,12-14]，而本研究當(dāng)檸條錦雞兒葉浸提液濃度高于0.02 g/ml時(shí)，4種冰草CAT活性均明顯高于對(duì)照，質(zhì)量濃度為0.04 g/ml時(shí)4種冰草CAT活性最大，表明了高濃度檸條錦雞兒葉浸提液(0.04 g/ml)一定程度上引起禾本科種子代謝紊亂，造成無(wú)氧呼吸上升，大量消耗貯藏物質(zhì)，使得CAT活性明顯增加。

MDA是膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物，其含量是膜脂過(guò)氧化程度的一個(gè)重要標(biāo)志，而且與細(xì)胞膜的損害程度直接相關(guān)，可以反映植物遭受逆境傷害的程度。同時(shí)，MDA本身也是一種有害物質(zhì)，它能強(qiáng)烈地與細(xì)胞內(nèi)各種成分發(fā)生反應(yīng)，引起酶和膜的嚴(yán)重?fù)p傷，導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)及生理完整性的破壞[12-14,25-26]。圖2A顯示了檸條錦雞兒葉浸提液濃度達(dá)到0.02 g/ml以后4種冰草MDA 含量均高于對(duì)照，并且隨浸提液濃度的升高M(jìn)DA含量增加越高，其中沙生冰草MDA含量最低，其他3種冰草均較高，可以說(shuō)明檸條錦雞兒葉浸提液使4種冰草細(xì)胞的膜脂過(guò)氧化程度增高，膜透性增大，對(duì)逆境條件反應(yīng)增強(qiáng)，表明了在檸條錦雞兒葉浸提液化感作用下蒙農(nóng)雜交冰草、扁穗冰草和蒙古冰草膜脂過(guò)氧化程度較為明顯，也進(jìn)一步說(shuō)明沙生冰草和蒙農(nóng)雜交冰草對(duì)逆境的抵抗能力最強(qiáng)，其次是扁穗冰草，最弱的是蒙古冰草。由圖2B可知，TTC含量在低濃度浸提液處理下低于對(duì)照，高濃度浸提液處理下明顯上升，與MDA變化趨勢(shì)一致，主要是由于檸條錦雞兒葉浸提液脅迫通過(guò)抑制、清除內(nèi)源活性氧酶的活性，導(dǎo)致活性氧的積累和膜脂過(guò)氧化加劇，致使4種冰草根系細(xì)胞膜受到傷害。綜合圖2—4可知，4種冰草在低濃度檸條錦雞兒葉浸提液下MDA含量低于對(duì)照，能夠引起保護(hù)酶活性下降，減弱機(jī)體清除自由基能力；隨著浸提液濃度的增加，MDA含量增加，在化感作用下，4種冰草細(xì)胞膜受到破壞，造成植株生理代謝紊亂，伴隨著SOD，POD和CAT 保護(hù)酶系統(tǒng)的啟動(dòng)，PPO和PAL活性升高，以抵御外界的脅迫，最終導(dǎo)致低濃度的促進(jìn)和高濃度的化感抑制作用。由于低濃度浸提液能激發(fā)保護(hù)酶活性保護(hù)4種冰草不受傷害，而高濃度浸提液脅迫下各種酶活性急劇降低[10-14,25-26]，表明在浸提液下雖然保護(hù)酶活性加強(qiáng)，但其調(diào)節(jié)能力依然有限，這也是受體植物對(duì)檸條錦雞兒化感作用適應(yīng)的生理調(diào)節(jié)反應(yīng)。

4　結(jié) 論

本研究顯示檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)4種冰草種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)具有低濃度(≤0.02 g/ml)促進(jìn)和高濃度(≥0.02 g/ml)抑制的雙重化感效應(yīng)，并且抑制作用隨濃度的增大而加強(qiáng)，其中尤以沙生冰草和蒙農(nóng)雜交冰草最為敏感，能否將沙生冰草和蒙農(nóng)雜交冰草考慮選擇為檸條錦雞兒林下植物多樣性恢復(fù)的主要伴生種還有待進(jìn)一步的野外試驗(yàn)研究。4種冰草保護(hù)性酶(SOD，POD)隨浸提液濃度的增加呈“N”字形變化規(guī)律，過(guò)氧化氫酶(CAT)、丙二醛(MDA)、根系活力(TTC)、非保護(hù)酶(PAL，PPO)活性隨浸提液濃度的增加呈先降低后增加的“V”字形變化規(guī)律。綜合分析可知，檸條錦雞兒葉浸提液對(duì)4種冰草具有化感作用，能夠影響4種冰草正常生長(zhǎng)，其敏感性順序依次為蒙古冰草>扁穗冰草>蒙農(nóng)雜交冰草>沙生冰草，蒙古冰草是檸條錦雞兒葉浸提液的敏感受試植物。此外，自然條件下，檸條錦雞兒化感物質(zhì)的釋放與積累受到多種環(huán)境條件如降水量、土壤、溫度、水熱條件等的影響，其分泌的化感物質(zhì)對(duì)受體植物其他生理生化影響及所含化感物質(zhì)的種類(lèi)仍有待于進(jìn)一步研究和明確。

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Preliminary Research on the Allelopathic Effects of Aqueous Extracts fromCaraganakorshinskiiLeaves on FourAgropyroncristatum

ZENG Miao

(DepartmentofChemistryandLifeScience,AbaTeachersCollege,Wenchuan,Sichuan623002,China)

In order to ascertain the relationship between Leguminous plant and Gramineous plant, we studied the allelopathic effect of aqueous extracts ofCaraganakorshinskiileaves on fourAgropyroncristatumby adopting indoor biological methods. Bioassay results indicated that the aqueous extracts improved both seed germination and seedling growth of all testAgropyroncristatumat low concentrations (≤0.02 g/ml), whereas they significantly inhibited at high concentrations (≥0.02 g/ml), and the inhibition exhibited concentration dependence. The activities of protective enzymes SOD and POD of fourAgropyroncristatumshowed ‘N’ shape with the increase of the concentration of aqueous extracts ofCaraganakorshinskiileaves, and the activities of protective enzymes CAT, MDA, TTC and non-protective enzyme PAL and PPO of fourAgropyroncristatumfirst decreased and then increased with the increase of the concentration of aqueous extracts which showed the ‘V’ shape. The comprehensive analysis showed that the aqueous extracts ofCaraganakorshinskiileaves had allelopathic effect onAgropyroncristatumnormal growth which the sensitive was ranked as the order:Agropyronmongolicum>Agropyroncristatum>Agropyroncristatum×Agropyrondesertorumcv. Mengnong>Agropyrondesertorum.Agropyronmongolicumwas sensitive to the aqueous extracts ofCaraganakorshinskiileaves.

Caraganakorshinskii; leaves; aqueous extracts;Agropyroncristatum; allelopathy

2015-03-13

2015-04-16

阿壩師專(zhuān)青年基金課題“超氧化物歧化酶的應(yīng)用研究”(ASC14-31)

曾淼(1982—),女,重慶萬(wàn)州人,碩士,講師,主要從事化學(xué)分析研究。E-mail:zengmiao1968@163.com

Q945

A

1005-3409(2016)03-0321-07