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(1.貴州師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，　貴陽 550001；2.貴州師范大學(xué)貴州省山地環(huán)境信息系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，　貴陽 550001)

黃花蒿(ArtemisiaannuaL.) 又名香蒿、草青蒿、臭青蒿，屬菊科艾屬一年生草本植物。具有清虛熱，除骨蒸，解暑熱，截瘧，退黃等功效，是我國傳統(tǒng)的中草藥，也是治療瘧疾藥物青蒿素的唯一原料來源[1-3]。黃花蒿植物不僅適應(yīng)性強(qiáng)、分布廣泛、耐貧瘠，還是一種入侵性強(qiáng)的先鋒植物，其在山坡、草地、湖邊、田間、地里、休閑地皆有生長[4-5]，且通過殘?bào)w分解、根系分泌、地上部分淋溶和揮發(fā)作用等逐步將化感物質(zhì)釋放到其周圍環(huán)境，從而抑制周圍植物的生長 (即化感效應(yīng))，如對(duì)黃瓜(CucumissativusL.)、蘿卜(RaphanussativusL.)、小麥(TriticumAestivumL.) 及燕麥(AvenasativaL.) 種子及幼苗產(chǎn)生綜合抑制效應(yīng)[6]。將黃花蒿葉片粉碎拌土抑制了紅根藜(AmaranthusretroflexL.)、灰菜(ChenopodiumalbumL.)、大豆(GlycinemaxL.) 及玉米(ZeamaysL.) 的種子萌發(fā)和幼苗生長[7]?？汞懗煞智噍锼厥窃撝参锶~片和花蕾中含量較高的成分，研究表明，該化合物對(duì)植物種子發(fā)芽及生長具有選擇性毒害作用[7-9]，如青蒿素的乙醇溶液對(duì)豇豆和小白菜種子的萌發(fā)及幼苗生長發(fā)育的抑制作用強(qiáng)于大白菜和菜豆[10]。此外，青蒿素丙酮溶液浸種12 h對(duì)綠豆種子的萌發(fā)、幼苗生長發(fā)育有抑制作用[11]。當(dāng)然，自然條件下，黃花蒿的化感作用是多種物質(zhì)綜合作用的結(jié)果[6]，且多以水為介質(zhì)。其水浸提液對(duì)綠豆的化感作用研究甚少，因此，有必要研究黃花蒿的水提取物對(duì)該受體的影響。

綠豆(VignaradiataL.) 可在每年的春季或夏季播種，生長周期為70～110 d[12]，在貴州常種植于田邊、地邊，其生長周期與黃花蒿較為一致。因此，本研究采用室內(nèi)培養(yǎng)，以綠豆為試驗(yàn)對(duì)象，通過測(cè)定黃花蒿不同部位水浸提液處理后綠豆種子發(fā)率、幼苗的根長和苗高及葉片的葉綠素含量，研究其對(duì)綠豆萌發(fā)及幼苗的化感效應(yīng)及生理機(jī)理，為黃花蒿藥材的大面積種植及綠豆的高產(chǎn)管理提供參考。

1　材料與方法

1.1　材　料

黃花蒿采自貴州省貴陽市周邊地區(qū)。綠豆種子購于當(dāng)?shù)爻小?/p>

1.2　黃花蒿水浸提液的制備方法

野外采集處于現(xiàn)蕾期黃花蒿完整植株，將根、莖、葉分開，根系經(jīng)沖洗干凈，所有樣品室內(nèi)自然風(fēng)干，粉碎后過100目篩，分裝備用。將粉碎后的黃花蒿根、莖、葉樣品各稱取 80 g，分別放入3個(gè)1 000 mL角瓶中，加蒸餾水500 mL，瓶口經(jīng)密封扎緊后放入振蕩器中浸提48 h (振蕩溫度為 25 ℃，速度為 141 r/min)，按浸液樣品質(zhì)量與蒸餾水的比例，即得到濃度為160 mg/mL 的水浸提液，二重紗布過濾，取上清液為水浸提母液，濾液置 4 ℃ 的低溫下密封保藏備用[13]。試驗(yàn)時(shí)用蒸餾水將各母液分別稀釋為設(shè)計(jì)濃度。

1.3　實(shí)驗(yàn)處理及管理

選取飽滿、大小一致的綠豆種子，用10% 的H2O2消毒10 min，用蒸餾水沖洗3～5次[14]。黃花蒿根、莖、葉的水浸提液處理均設(shè)0，20，40，80，160 mg/mL共 5個(gè)濃度梯度，并以蒸餾水作為對(duì)照 (即0 g/mL)，每處理均重復(fù)3次[13]。

在直徑為10 cm培養(yǎng)皿中鋪3層定性濾紙，分別將不同處理黃花蒿水浸提液10 mL注入培養(yǎng)皿，將上述處理后的綠豆種子均勻放入，每皿播種 40粒種子。25 ℃的光照培養(yǎng)箱中發(fā)芽，光照均為 10 h/d ，從第 3天起在25 ℃、光照12 h條件下培養(yǎng)。每天定量補(bǔ)充水浸提液5 mL，保持濕潤[13]。

1.4　各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定

種子處理后第2天開始記錄種子發(fā)芽個(gè)數(shù)，種子發(fā)芽均以芽長大于1 mm 為標(biāo)準(zhǔn)，以后每24 h 調(diào)查其發(fā)芽種子數(shù)。處理后第12天，測(cè)量各處理幼苗的根長、苗長[15]，并測(cè)定葉綠素含量。葉綠素a和葉綠素b含量的測(cè)定，每處理分別取0.5 g葉片剪碎研磨，采用分光光度法[16]。

1.5　數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

萌發(fā)率(%)=規(guī)定時(shí)間內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù)×100%。

化感效應(yīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法參照 Williamson G B.(1988) 的方法[17]。即：RI=1-C/T，式中，C為對(duì)照值，T為處理值。RI為化感效應(yīng)指數(shù)。RI>0為促進(jìn)作用，RI<0為抑制作用，負(fù)值絕對(duì)值的大小與化感強(qiáng)度一致，負(fù)值越小或負(fù)值的絕對(duì)值越大，化感效應(yīng)越強(qiáng)。通過此公式，可以計(jì)算出黃花蒿水浸提液對(duì)種子萌發(fā)和幼苗生長的RI。

用Excel 進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和作圖，SPSS軟件做多重比較和顯著性分析。

2　結(jié)果與分析

2.1　黃花蒿水浸提液對(duì)綠豆種子萌發(fā)率的影響

由圖1可知，不同濃度黃花蒿水浸提液處理后，對(duì)綠豆萌發(fā)率有不同程度抑制作用，均表現(xiàn)為隨黃花蒿水浸提液濃度增加，萌發(fā)率逐漸降低的趨勢(shì)。各部位水浸提液處理后，綠豆萌發(fā)率也有差異，對(duì)綠豆萌發(fā)率抑制強(qiáng)弱順為：葉>莖>根。

表1黃花蒿各部位水浸提液對(duì)綠豆幼苗生長的化感效應(yīng)

黃花蒿水浸提液(mg/mL)　　　　　綠豆幼苗根長RI　　　　　　　　　　綠豆幼苗苗高RI　　　　　根莖葉根莖葉200．019Bd0．006Bd-0．152Ac-0．091Bd0．007Cc-0．133Ad40-0．077Cc-0．280Ac-0．137Bc-0．139Bc-0．244Ab-0．226Ac80-0．678Ab-0．776Ab-0．513Bb-0．368Ab-0．248Bb-0．355Ab160-1．546Aa-1．172Ba-0．886Ca-0．874Ba-0．401Ca-1．296Aa

注：表中綠豆幼苗根長和苗高RI分別表示黃花蒿水浸提液對(duì)綠豆幼苗的根系長度和幼苗高度的化感效應(yīng)指數(shù)；表中的根、莖、葉表示黃花蒿各部位的水浸提液；RI數(shù)值越小或負(fù)值的絕對(duì)值越大，表明黃花蒿水浸提液對(duì)綠豆幼苗生長的化感作用越強(qiáng)；小寫字母不同者表示同列不同數(shù)值之間的差異顯著， 大寫字母不同者表示黃花蒿各部位的同一濃度水浸提液對(duì)同一幼苗生長指標(biāo)之間的RI差異顯著 (p<0.05)。

由圖2可看出，黃花蒿不同部位、不同濃度水浸提液，除20 mg/mL根水浸提液濃度對(duì)綠豆種子萌發(fā)具有促進(jìn)作用外，其他各處理均有不同程度的抑制作用，并且隨處理濃度增加，RI為負(fù)值越小，說明對(duì)綠豆種子萌發(fā)的化感效應(yīng)增強(qiáng)。各部位處理濃度，除莖水浸提液濃度為80 mg/mL和160 mg/mL不顯著以外，其余各濃度之間差異均顯著 (p<0.05)。但是黃花蒿不同部位水浸提液對(duì)綠豆化感效應(yīng)的響應(yīng)不同，表現(xiàn)為根水浸提液化感作用較小，其次是莖水浸提液，受葉水浸提液的影響最大。

注：圖中的根、莖、葉表示黃花蒿各部位的水浸提液。下同。圖1　黃花蒿不同濃度水浸提液對(duì)綠豆種子萌發(fā)率的影響

注：不同大寫字母表示不同部位同一濃度之間差異顯著(p<0.05)；不同小寫字母表示同一部位不同濃度之間差異顯著(p<0.05)。數(shù)值越小或負(fù)值的絕對(duì)值越大， 表明黃花蒿水浸提液對(duì)綠豆種子的化感作用越強(qiáng)。圖2　黃花蒿不同部位不同濃度水浸提液對(duì)綠豆種子的化感效應(yīng)

2.2　黃花蒿水浸提液對(duì)綠豆幼苗生長的影響

由圖3可看出，綠豆幼苗的平均根長，除了根和莖的20 mg/mL水浸提液處理下比對(duì)照略有增加以外，其余各處理均隨濃度升高，根長有不同程度的減少，可見根和莖的水浸提液表現(xiàn)為對(duì)根系生長的低促高抑作用，但葉水浸提液處理的根系明顯受到抑制，且隨處理濃度增加，抑制作用增強(qiáng)。圖3 B顯示，綠豆幼苗的平均苗高，除20 mg/mL莖水浸提液比對(duì)照略有提高外，其余各處理都表現(xiàn)為抑制作用，且隨處理濃度升高，抑制作用增強(qiáng)，與對(duì)照相比，根、莖、葉160 mg/mL水浸提液處理的綠豆苗高分別降低了46.29%，47.67%和 56.48%。

圖3　黃花蒿不同濃度水浸提液對(duì)綠豆幼苗生長發(fā)育的影響

從表1可以看出，黃花蒿水浸提液對(duì)綠豆幼苗根長的RI值，除了20 mg/mL根、莖水浸提液處理綠豆幼苗根長的RI為正數(shù)外 (即為促進(jìn)作用)，其余均為負(fù)數(shù)，且隨處理濃度增加，RI的絕對(duì)值增加。黃花蒿水浸提液對(duì)于綠豆幼苗高度的RI，除了20 mg/mL莖水浸提液對(duì)幼苗苗高的RI為正數(shù)，其余為負(fù)值，表現(xiàn)與根長的RI相似。表明低濃度處理下對(duì)綠豆幼苗生長有促進(jìn)作用，但隨濃度升高化感效應(yīng)逐步增強(qiáng)。

2.3　黃花蒿水浸提液對(duì)綠豆幼苗葉綠素含量的影響

圖4顯示了黃花蒿水浸提液對(duì)綠豆幼苗葉綠素 a 含量的影響。不同濃度黃花蒿水浸提液處理后，綠豆幼苗葉綠素 a 含量都降低，且表現(xiàn)為：隨著黃花蒿水浸提液濃度的增加，葉綠素 a 含量逐漸降低的趨勢(shì)。莖和葉水浸提液對(duì)葉綠素a含量的影響比根水浸提液大，與對(duì)照相比，在160 mg/mL根、莖、葉水浸提液處理的綠豆苗葉綠素 a 含量降幅分別為：0.76，0.91 mg/g和1.08 mg/g。與對(duì)葉綠素 a 含量的變化相似，也隨處理濃度增加，黃花蒿水浸提液對(duì)綠豆幼苗葉綠素 b 含量的影響程度增大，與對(duì)照相比，根、莖、葉水浸提液 80 mg/mL處理的葉綠素 b 含量分別降低了25.29%、19.27%、11.93%，160 mg/mL處理的葉綠素 b 含量分別降低了34.86%，30.28%、18.35%。不同的是，除了20 mg/mL莖水浸提液處理外，對(duì)綠豆幼苗葉綠素b含量的影響程度表現(xiàn)為：根>莖>葉。

圖4　黃花蒿不同部位水浸提液對(duì)綠豆幼苗葉綠素含量的影響

3　結(jié)果與討論

化感效應(yīng)是自然界中普遍存在的現(xiàn)象。許多植物通過向環(huán)境中釋放化感物質(zhì)，抑制周圍植物的生長，使自己的生存處于優(yōu)勢(shì)地位[18-19]?？招纳徸硬?Alternantheraphiloxeroide)水浸提液高于0.04 g/mL對(duì)生菜和蘿卜種子萌發(fā)有明顯的抑制作用，并影響植物葉片的酶活性[13]。黃頂菊(Flaveriabidentis)水浸提液對(duì)油菜和油麥的種子發(fā)芽和幼苗生長有抑制作用[20]。甚至番茄根系的分泌物抑制自身生長[21]。黃花蒿通過多種途徑向其周圍環(huán)境釋放化感物質(zhì)，控制周圍植物生長[2,5]。本研究表明，黃花蒿水浸提液對(duì)綠豆種子萌發(fā)均有不同程度的影響，并且隨處理濃度增加化感效應(yīng)增強(qiáng)，但各部位水浸提液對(duì)種子萌發(fā)的化感效應(yīng)有明顯差異，強(qiáng)弱趨勢(shì)為：葉>莖>根。因此，建議在生產(chǎn)中，要將黃花蒿的殘?bào)w徹底清除，以減輕黃花蒿經(jīng)雨水淋溶或腐解對(duì)下茬作物造成的化感抑制作用。同時(shí)黃花蒿水浸提液對(duì)綠豆幼苗的根系和幼苗生長，除低濃度莖、根水浸提液 (20 mg/mL)外，均表現(xiàn)為抑制作用，且隨濃度增加化感效應(yīng)增強(qiáng)，此結(jié)果與前人的研究有相似之處[13,21]。與對(duì)照相比，根、莖、葉160 mg/mL水浸提液處理下，綠豆幼苗平均根長縮短了60.51%、53.78%、46.76%，平均苗高最大降幅為46.29%、47.67% 和 56.48%?？梢娫诰G豆種植過程中需加強(qiáng)周邊環(huán)境管理，清除野生黃花蒿的生長，以確保綠豆植物茂盛生長，利于其產(chǎn)量提高。

入侵植物的化感效應(yīng)還表現(xiàn)在：使受體植物葉綠素含量降低，光合作用減弱，最終消亡。沈慧敏的研究表明黃花蒿通過釋放化感物質(zhì)，使燕麥的葉綠素a和葉綠素b含量降低，光合作用受到阻礙[6]。本研究黃花蒿各部位不同濃度水浸提液處理后的綠豆幼苗葉綠素a和葉綠素b含量均降低，且隨處理濃度增加，抑制作用增強(qiáng)。與對(duì)照相比，根、莖、葉160 mg/mL水浸提液處理的綠豆幼苗葉綠素a含量最高降幅分別為17.84%、21.36%、25.35%；葉綠素b含量最高降幅分別為34.86%、30.28%、18.35%?？梢婞S花蒿可通過抑制受體植物葉綠素的合成，從而使其生長發(fā)育受到抑制。

本研究對(duì)綠豆的生產(chǎn)管理提供了一定的理論依據(jù)，但只是簡單的室內(nèi)試驗(yàn)，而在自然條件下，其化感作用是極其復(fù)雜的，光照、土壤、水分等都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響[19]。因此，還需盆栽和田間試驗(yàn)進(jìn)一步論證其影響程度。

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