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(1.喀什師范學院生物與地理科學系， 新疆 喀什 844006；2.葉爾羌綠洲生態(tài)與生物資源研究自治區(qū)重點實驗室， 新疆 喀什 844006)

丁香酸和阿魏酸對大豆種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

陳蕓1,2，阿則古麗·麥合木提1，馬劉峰1,2

(1.喀什師范學院生物與地理科學系， 新疆 喀什 844006；2.葉爾羌綠洲生態(tài)與生物資源研究自治區(qū)重點實驗室， 新疆 喀什 844006)

以“中黃13”大豆為材料，研究處理液濃度分別為100，200，300，500 mg/L的阿魏酸和丁香酸對大豆種子萌發(fā)及幼苗生長的影響。結果表明，2種化感物質不同濃度處理液對大豆種子萌發(fā)及幼苗生長均能夠產生顯著的化感效應。4種濃度的阿魏酸處理液對大豆種子萌發(fā)均表現(xiàn)出抑制作用。濃度為500 mg/L的阿魏酸抑制效果最為顯著。較低濃度(100，200，300 mg/L)的丁香酸處理液對大豆種子發(fā)芽率未表現(xiàn)出明顯的影響，卻推遲了種子萌發(fā)，顯著降低了種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)。濃度為500 mg/L的丁香酸顯著抑制了大豆種子萌發(fā)。阿魏酸和丁香酸對大豆幼苗鮮重、根長、株高具有抑制作用，且抑制作用隨處理濃度的增加而增強。4種處理濃度的阿魏酸和丁香酸均使大豆幼苗中的MDA含量增加，葉綠素含量降低，使大豆幼苗下表皮氣孔長度減小，打開的氣孔個數(shù)減少，氣孔數(shù)目增多。

阿魏酸； 丁香酸； 大豆； 種子萌發(fā)； 幼苗生長

化感作用廣泛存在于自然界中，與農業(yè)生產中的連作障礙現(xiàn)象密切相關[1-2]。連作障礙指同一地塊連續(xù)種植相同植物的連作過程中，植物常出現(xiàn)生長不良、品質變劣、產量降低等現(xiàn)象[3]。大豆(Glycinemax(Linn.) Merr.)，原產中國，是中國重要的糧食作物。大豆連作障礙非常普遍、危害嚴重，已成為我國大豆生產中亟待解決的關鍵科學問題[4]。土壤中的化感物質是植物連作障礙的重要原因之一。杜英君等的研究表明, 苗期大豆根分泌物產生的化感物質存留于土壤中對下一輪大豆苗的生長和生理活性均有顯著影響[5]。酚酸類化合物是土壤中常見的一類化感物質，通過植物有機殘體分解、根系分泌等途徑進入土壤。酚酸類化感物質對植物生長的影響已有不少報道[6-8]，然而其對大豆種子萌發(fā)和幼苗生長的研究較少[9-10]。本研究以大豆為材料，研究2種常見的酚酸類物質——阿魏酸和丁香酸對大豆種子萌發(fā)、幼苗干重及鮮重、幼苗株高及根長、葉綠素含量、丙二醛含量、氣孔狀態(tài)的影響，旨在探討酚酸類化合物與大豆連作障礙間的關系，為大豆連作障礙機理的研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

精選“中黃13”籽粒飽滿，無蟲害的大豆種子。

1.2 方 法

1.2.1 大豆種子萌發(fā)實驗

精選大豆種子，用5%NaClO表面消毒8 min，去離子水沖洗3次，95%乙醇震蕩1 min，去離子水反復沖洗，常溫浸種催芽6 h。消毒好的種子放入墊有2張吸水紙的培養(yǎng)皿中，每皿50粒，培養(yǎng)皿中分別加入15 mL濃度為100，200，300，500 mg/L的阿魏酸和丁香酸處理液，對照則加入15 mL蒸餾水。每種處理3次重復。將種子置于25 ℃、相對濕度為75%的人工氣候箱中培養(yǎng)。每天更換1次吸水紙，保持芽床清潔。每天觀察并記錄發(fā)芽種子數(shù)。第3天統(tǒng)計發(fā)芽勢，第6天統(tǒng)計種子發(fā)芽率，并計算發(fā)芽指數(shù)。

1.2.2 幼苗盆栽及生理指標測定

將洗凈的河沙分裝至花盆中作為培養(yǎng)基質，均勻點播消毒、浸種后的大豆種子，每盆20粒，深度1～1.5 cm。置于人工氣候箱中，設溫度28 ℃，相對濕度75%，每天光照16 h，黑暗8 h。每天每盆澆灌霍格蘭營養(yǎng)液20 mL。第4天開始，每天分別向花盆中加入15 mL濃度為100，200，300，500 mg/L的阿魏酸和丁香酸處理液，對照加入15 mL蒸餾水，每個處理3次重復。8 d后每個濃度處理隨機取9株幼苗測定株高、根長、鮮重和干重。葉綠素含量的測定采用分光光度法[11]。丙二醛含量的測定采用硫代巴比妥酸法[12]。

1.2.3 數(shù)據(jù)計算和分析方法

種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)按以下公式計算：

發(fā)芽勢(%)=前3 d種子發(fā)數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽率(%) =前6 d種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt。

式中，Gt為在t日的發(fā)芽數(shù)，Dt為發(fā)芽天數(shù)。采用Excel軟件計算平均值、標準差及制作圖表；采用SPSS統(tǒng)計軟件進行單因素方差、LSD多重比較等分析。

2 結果與分析

2.1 阿魏酸和丁香酸對大豆種子萌發(fā)的影響

如表1所示，不同濃度的阿魏酸和丁香酸對大豆種子萌發(fā)具有明顯的影響。與對照比較，不同濃度的阿魏酸處理液對大豆種子萌發(fā)均表現(xiàn)出抑制作用。500 mg/L的阿魏酸抑制效果最為顯著，發(fā)芽率僅為對照的47.22%。濃度為100，200，300 mg/L的阿魏酸處理液并未表現(xiàn)出隨濃度增加種子萌發(fā)抑制效果增強的現(xiàn)象。在100～300 mg/L濃度范圍內，100 mg/L的阿魏酸處理的大豆種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均最低。處理液濃度增加，抑制效果反而減弱。直到濃度增加至500 mg/L時，大豆種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)驟降。較低濃度(100，200，300 mg/L)的丁香酸處理液對大豆種子發(fā)芽率未表現(xiàn)出明顯的影響，卻推遲了種子萌發(fā)，降低了大豆種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)。500 mg/L的丁香酸顯著抑制了大豆種子萌發(fā)，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均極顯著低于對照。

表1 阿魏酸和丁香酸對大豆種子萌發(fā)的影響

2.2 阿魏酸和丁香酸對大豆幼苗干、鮮重的影響

如圖1所示，隨著阿魏酸和丁香酸處理液濃度的增加，大豆幼苗干重均表現(xiàn)出先降低后增高的趨勢。阿魏酸處理液濃度為100～300 mg/L時，隨著處理濃度增加，幼苗干重顯著下降，濃度上升至500 mg/L時，干重增加，高于對照。丁香酸濃度為100～200 mg/L時，幼苗干重下降。濃度為300～500 mg/L時，幼苗干重增加。經(jīng)500 mg/L的丁香酸處理液處理的幼苗干重值最大。由圖2可見，除了100 mg/L的阿魏酸促進了大豆幼苗鮮重的增加外，其余各濃度的阿魏酸和丁香酸均對大豆幼苗鮮重起到抑制作用，并且抑制作用隨阿魏酸和丁香酸處理液濃度的增加而加強。

圖1 阿魏酸和丁香酸對大豆幼苗干重的影響

圖2 阿魏酸和丁香酸對大豆幼苗鮮重的影響

2.3 阿魏酸和丁香酸對大豆幼苗株高、根長的影響

如圖3、圖4所示，4種處理濃度的阿魏酸和丁香酸對大豆幼苗的根長和株高均具有抑制作用，且抑制作用隨處理液濃度增大而增強。同濃度的丁香酸對大豆幼苗的根長和株高生長的抑制效果強于阿魏酸。與對照相比較，2種化感物質對幼苗根長的抑制作用強于對幼苗株高的抑制作用。

2.4 不同濃度阿魏酸和丁香酸處理的大豆幼苗中丙二醛含量測定

MDA是氧化損傷最終形成的脂質過氧化產物，其含量可以間接反映機體自由基水平[13]，可以間接反映植物遭受脅迫傷害的程度，是膜系統(tǒng)受傷害的重要標志之一[14-15]。MDA含量越高，表明植物細胞膜系統(tǒng)受到的傷害越大。如表2所示，與對照相比，4種處理濃度的阿魏酸和丁香酸均使大豆幼苗中的MDA含量增加，且隨著阿魏酸和丁香酸濃度的增大，丙二醛含量也增大。相同濃度的丁香酸處理的大豆幼苗中的丙二醛含量大于阿魏酸處理的大豆幼苗中的丙二醛含量，證明丁香酸比阿魏酸對大豆幼苗細胞膜系統(tǒng)傷害更大。

圖3 阿魏酸和丁香酸對大豆幼苗根長的影響

圖4 阿魏酸和丁香酸對大豆幼苗株高的影響

表2 不同濃度阿魏酸和丁香酸處理的大豆幼苗中丙二醛含量(mmol/g) (FW)

處理濃度(mg/L)100200300500阿魏酸1．041．171．61．79丁香酸1．191．251．801．95蒸餾水1．02

2.5 不同濃度阿魏酸和丁香酸處理的大豆幼苗中葉綠素含量的測定

如表3所示，4種處理濃度的阿魏酸和丁香酸對大豆幼苗葉綠素含量均具有一定影響。隨著阿魏酸和丁香酸處理濃度增大，葉綠素含量降低。與對照相比，濃度為100，200 mg/L的阿魏酸和丁香酸處理液引起大豆幼苗葉綠素含量下降幅度不大，而當濃度增加至300 mg/L和500 mg/L時，葉綠素含量顯著降低。

表3 不同濃度阿魏酸和丁香酸處理的大豆幼苗中葉綠素含量

處理物質處理濃度(mg/L)葉綠素含量(mg/g)葉綠素a葉綠素b總葉綠素ck01．90±0．110．88±0．172．78±0．46阿魏酸1001．74±0．090．82±0．092．56±0．322001．42±0．170．66±0．072．08±0．373001．40±0．070．62±0．042．02±0．195001．02±0．120．54±0．061．56±0．21丁香酸1001．58±0．191．08±0．162．66±0．332001．58±0．081．04±0．192．62±0．213001．26±0．161．10±0．072．36±0．315000．76±0．070．60±0．031．36±0．15

2.6 不同濃度阿魏酸和丁香酸對氣孔的影響

如表4所示，不同濃度的阿魏酸和丁香酸對大豆幼苗葉片下表皮氣孔的數(shù)目、氣孔長度及氣孔閉合情況都具有一定影響。阿魏酸和丁香酸處理濃度越大，氣孔長度越小，打開的氣孔個數(shù)總體也呈現(xiàn)出減少的趨勢。經(jīng)不同濃度的阿魏酸和丁香酸溶液處理后，低倍鏡下一個視野中大豆葉片下表皮的總氣孔個數(shù)均高于對照。隨著阿魏酸和丁香酸處理液濃度的增加，大豆幼苗葉片下表皮氣孔的數(shù)目均表現(xiàn)出先增高后降低的趨勢。阿魏酸濃度為100，200 mg/L時，氣孔的數(shù)目顯著增加，200 mg/L的阿魏酸處理的大豆幼苗葉片下表皮氣孔的數(shù)目最多，達51個。隨著處理濃度增加至300 mg/L時，氣孔數(shù)目開始下降，500 mg/L時，氣孔數(shù)目下降至36個。丁香酸濃度為100～300 mg/L時，氣孔的數(shù)目增加。300 mg/L時，氣孔數(shù)目最多，為47個。當處理濃度繼續(xù)增加至500 mg/L時，氣孔數(shù)目下降至31個。

表4 不同濃度阿魏酸和丁香酸對氣孔的影響

處理物質濃度(mg/L)氣孔長度(μm)打開氣孔個數(shù)(個)總氣孔個數(shù)(個)ck(蒸餾水)036．82426阿魏酸10026．3034720026．3015130023．6723850018．41236丁香酸10028．9343820023．6733630023．6724750021．04131

3 討 論

本研究中，阿魏酸與丁香酸在100～500 mg/L濃度范圍內對大豆種子萌發(fā)均產生抑制作用，并未出現(xiàn)低濃度促進、高濃度抑制的現(xiàn)象，與呂衛(wèi)光等對酚酸類物質對西瓜種子萌發(fā)的研究結果相同[16]，與顧元等關于酚酸類物質對水稻種子萌發(fā)的研究結果不同[17]。這說明不同植物對不同酚酸的化感效應的響應不同。丁香酸在濃度為100～300 mg/L時對大豆種子萌發(fā)率雖未產生明顯影響，卻顯著延緩了大豆種子的萌發(fā)，這也與邵慶勤等對大巢菜的研究結果一致[18]。阿魏酸和丁香酸抑制了大豆幼苗的鮮物質量、葉綠素的積累、根和苗的生長，增加了葉片中丙二醛的含量。而大豆幼苗干重卻表現(xiàn)出隨阿魏酸和丁香酸處理濃度的增加先下降后升高，甚至在500 mg/L時超過對照，與前人研究結果不同。分析其原因，可能是當酚酸濃度增加至500 mg/L時，大豆幼苗在脅迫條件下的適應性生成了一些抗逆物質，如滲透調節(jié)物質等。當酚酸濃度繼續(xù)增大，幼苗干重還會出現(xiàn)怎樣變化？幼苗干重的增加究竟是哪些物質積累的結果？這些問題值得進一步探討。

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(本欄目責任編輯：曾 勇)

Effects of Ferulic Acid and Syringic Acid on Seed Germination and Seedling Growth of Soybean

CHENYun1,2,AZEGULI·MAIHEMUTI1,MALiufeng1,2

2016-09-28

陳 蕓(1980—)，女，浙江天臺人；碩士，講師，主要從事植物生理生化研究；E-mail:chenyun8111@126.com。

馬劉峰(1979—)，男，安徽蚌埠人；博士，副教授，主要從事植物基因工程等研究工作。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.01.108

S 565.1

A

1001-4705(2017)01-0108-04