蒲旭斌，郭 松，2，李在留，謝偉東

（1.廣西大學(xué) 林學(xué)院，廣西南寧 530004；2.廣西藝術(shù)學(xué)院 建筑藝術(shù)學(xué)院，廣西南寧 530007）

化感作用是植物在生長(zhǎng)過程中向周圍釋放化學(xué)物質(zhì)，促進(jìn)或抑制環(huán)境中其他植物生長(zhǎng)的一種自然現(xiàn)象[1]。這種現(xiàn)象廣泛存在自然界中，大多數(shù)時(shí)候表現(xiàn)為抑制周圍植物生長(zhǎng)[2-3]。研究發(fā)現(xiàn)，化感作用通過干擾受體植物的光合作用[4-5]、呼吸作用[6-7]、生物膜滲透性、抗氧化保護(hù)酶活性、礦物質(zhì)吸收、植物內(nèi)源激素含量[8]和細(xì)胞分裂[9-11]等途徑發(fā)揮作用，阻礙受體植物的正常發(fā)育。20世紀(jì)90年代開始，在農(nóng)業(yè)上陸續(xù)出現(xiàn)水稻（Oryza sativa）、小麥（Triticum aestivum）等糧食作物的化感作用研究報(bào)道[12]，林業(yè)方面主要集中于杉木（Cunninghamia lanceolata）、桉樹（Eucalyptus）和楊樹（Populus stremu-loides）等用材樹種的研究[13-15]。隨著生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，化感作用被越來越多的學(xué)者重視，已成為化學(xué)生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。

泡核桃（Juglans sigillata）是胡桃科（Juglandace?ae）胡桃屬喬木，在我國主要分布于云南、貴州、四川、湖南、廣西和西藏等地[16-17]。泡核桃是我國山區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)林樹種，其果實(shí)營養(yǎng)價(jià)值高，是世界上著名的干果之一，木材堅(jiān)實(shí)可作為硬木材料使用，具有保持水土、防風(fēng)固沙等生態(tài)功能。廣西地處華南核桃（J.regia）分布區(qū)，有很多適宜土地可規(guī)劃種植，核桃產(chǎn)業(yè)具有很大的發(fā)展?jié)摿?。單一泡核桃林的生態(tài)功能不完整，易受病蟲危害、空產(chǎn)期長(zhǎng)等不安定因素導(dǎo)致農(nóng)民種植積極性不高，未能在廣西大面積發(fā)展[18]。林藥套種有利于改善林分的生態(tài)條件，提高效益產(chǎn)出，最大化利用土地資源，是降低泡核桃種植風(fēng)險(xiǎn)的有效手段。胡桃屬植物具有較強(qiáng)的化感作用[19]，不同植物在面對(duì)化感作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的反應(yīng)。張琴等[20]通過棉花（Fdarium oxypo?rum）種子發(fā)芽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，低濃度的核桃葉水浸提液可以增加幼苗根系的活力指數(shù)，促進(jìn)胚根生長(zhǎng)、增加胚根干重，高濃度會(huì)對(duì)根部生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制；彭曉邦等[21]發(fā)現(xiàn)用20 mg∕mL 核桃葉水浸提液處理黃芩（Scutellaria baicalensis）種子，種子質(zhì)膜不會(huì)受到破壞，還可以促進(jìn)種子萌發(fā)、增加可溶性蛋白含量；薛金輝等[22]的研究結(jié)果表明，黑豆（Glycine max）幼苗的最大根長(zhǎng)隨核桃葉水浸液的濃度增加而變長(zhǎng)。選擇合適的套種植物十分重要，是泡核桃林能穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵。

草珊瑚（Sarcandra glaba）又名腫節(jié)風(fēng)、接骨蓮等，為金粟蘭科（Chloranthaceae）草珊瑚屬多年生常綠草本或亞灌木，具有很高的藥用價(jià)值[23]。草珊瑚屬于廣西山區(qū)常見灌木，已在桉樹林和杉木林下套種[24-25]。目前尚無關(guān)于泡核桃林下套種草珊瑚的案例及兩者間化感作用的研究報(bào)道。本研究測(cè)定泡核桃葉水浸提液對(duì)草珊瑚種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響，探索不同濃度泡核桃葉水浸提液對(duì)草珊瑚的化感作用，分析泡核桃和草珊瑚搭配的可行性，為廣西山區(qū)泡核桃林的發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

泡核桃葉采集于廣西壯族自治區(qū)樂業(yè)縣（106°56'E，24°78'N）。將泡核桃葉先用自來水洗凈，再用蒸餾水潤洗一遍，自然晾干后放入超低溫冰箱中備用。

草珊瑚種子于2020年11月購于廣西壯族自治區(qū)融安縣，帶果皮一起放入4 ℃冰箱中冷藏。試驗(yàn)前選取籽粒飽滿、質(zhì)地均勻的果實(shí)，自來水浸泡5～6 h后搓洗，去除外面的果肉，分離出種子，于通風(fēng)陰涼處晾干。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 泡核桃葉水浸提液制備

將泡核桃葉剪成1 cm2的小片，置于燒杯中，按10 g 泡核桃葉配100 mL 蒸餾水的比例，在室溫下浸泡48 h，期間每12 h手動(dòng)攪拌1次。浸泡后用3層紗布過濾兩次，再用濾紙過濾，得到濃度為100 mg∕mL泡核桃葉水浸提液母液。使用時(shí)，將母液用蒸餾水稀釋至5、25、50、75 和100 mg∕mL，用蒸餾水作對(duì)照（CK）。

1.2.2 發(fā)芽試驗(yàn)

2021年3月，晾干種子用高錳酸鉀溶液浸泡30 min消毒，用蒸餾水沖洗5次后備用。在培養(yǎng)皿中放入兩層濾紙，用牛皮紙封住，高壓濕熱滅菌（121 ℃、30 min），然后放入烘箱干燥。隨機(jī)選取50 粒種子整齊放入培養(yǎng)皿中，每個(gè)濃度重復(fù)3次，每天加入等量泡核桃葉水浸提液或蒸餾水保持濾紙濕潤。培養(yǎng)皿置于人工培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)箱溫度設(shè)置為25 ℃、光照時(shí)間12 h、光照強(qiáng)度2 000 lx。

2021年3月13日— 4月10日，統(tǒng)計(jì)每日發(fā)芽數(shù)，計(jì)算種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)[26]。

種子發(fā)芽后，繼續(xù)在培養(yǎng)皿中培育30天，獲取幼苗。每天加入等量泡核桃葉水或蒸餾水。試驗(yàn)結(jié)束后選取長(zhǎng)勢(shì)較一致的幼苗測(cè)定苗高及根長(zhǎng)，采用氮藍(lán)四唑法測(cè)定植株超氧化物歧化酶（SOD）活性，采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過氧化物酶（POD）活性，采用鉬酸銨法測(cè)定過氧化氫酶（CAT）活性，采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量，采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定可溶性蛋白含量，采用酸性茚三酮法測(cè)定脯氨酸含量，采用硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛（MDA）含量[27-28]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019 軟件整理數(shù)據(jù)，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA）、LSD多重比較法分析和主成分分析，表中數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。采用Excel 2019軟件繪圖。

主成分綜合得分計(jì)算公式[29]如下：

式中，Ui為主成分載荷矩陣值；Ai為因子載荷矩陣對(duì)應(yīng)值；λi為對(duì)應(yīng)主成分的特征根值；ZXi為變量經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的值；Y為主成分綜合得分值；Yi為主成分分析模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 泡核桃葉水浸提液對(duì)草珊瑚種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

泡核桃葉水浸提液對(duì)種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及幼苗苗高和根長(zhǎng)影響顯著（P＜0.05）（表1）。濃度為5～75 mg∕mL 時(shí)，各處理間的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均與CK 差異不顯著；當(dāng)濃度為100 mg∕mL 時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均顯著低于CK（P＜0.05），分別為CK 的85.60%、69.44%和79.94%。濃度為25 ～ 100 mg∕mL 時(shí)，各處理的苗高均與CK 相比差異不顯著；濃度為5 mg∕mL 時(shí)，苗高顯著高于CK（P＜0.05），比CK 高出17.58%。除濃度25 mg∕mL 外，其他處理的根長(zhǎng)均與CK 差異顯著（P＜0.05）；濃度為5 mg∕mL 時(shí)，根長(zhǎng)最長(zhǎng)（4.77 cm）；其次為濃度25 mg∕mL（4.33 cm）；濃度為100 mg∕mL時(shí)，根長(zhǎng)最短（2.57 cm），比CK短60.76%。

表1 泡核桃葉水浸提液對(duì)草珊瑚種子萌發(fā)的影響Tab.1 Effects of aqueous extract from J.sigillata leaves on germination of S.glabra seeds

2.2 泡核桃葉水浸提液對(duì)草珊瑚幼苗抗氧化保護(hù)酶活性的影響

泡核桃葉水浸提液對(duì)抗氧化保護(hù)酶活性均有顯著影響（P＜0.05）（圖1）。SOD活性隨濃度升高表現(xiàn)為先升高后下降；濃度為5 mg∕mL 時(shí)，SOD 活性顯著高于CK（P＜0.05）；濃度為25～50 mg∕mL時(shí)，SOD活性與CK差異不顯著；濃度為75～100 mg∕mL時(shí)，SOD活性顯著低于CK（P＜0.05）。POD 活性隨濃度升高表現(xiàn)為先升高后下降；濃度為25～50 mg∕mL時(shí)，POD活性顯著高于CK（P＜0.05）；濃度為100 mg∕mL 時(shí)，POD 活性顯著低于CK（P＜0.05）。CAT 活性隨濃度升高而下降；與CK 相比，濃度為5、25、50、75 和100 mg∕mL 時(shí)，CAT 活性分別下降12.97%、27.46%、29.56%、43.48%和46.45%；濃度為50 ～ 100 mg∕mL時(shí)，CAT活性顯著低于CK（P＜0.05）。

圖1 泡核桃葉水浸提液對(duì)草珊瑚幼苗抗氧化保護(hù)酶活性的影響Fig.1 Effects of aqueous extract from J.sigillata leaves on antioxidant enzyme activities of S.glabra seedling

2.3 泡核桃葉水浸提液對(duì)草珊瑚幼苗脯氨酸、MDA、可溶性蛋白和可溶性糖含量的影響

泡核桃葉水浸提液對(duì)脯氨酸、MDA、可溶性蛋白和可溶性糖含量均有顯著影響（P＜0.05）（圖2）。脯氨酸和MDA 含量隨濃度升高而增加；濃度為5～100 mg∕mL 時(shí)，脯氨酸和MDA 含量均顯著高于CK（P＜0.05）；濃度為100 mg∕mL 時(shí)，脯氨酸與MDA 含量分別比CK 高出334.62%和127.68%?？扇苄缘鞍缀枯^穩(wěn)定，各濃度與CK 均差異不顯著；濃度為25 mg∕mL時(shí)，可溶性蛋白含量最大。可溶性糖含量隨濃度升高表現(xiàn)為先增加后減少；濃度為5～75 mg∕mL時(shí)，可溶性糖含量顯著高于CK（P＜0.05）；濃度為100 mg∕mL 時(shí)，可溶性糖含量急劇下降，比CK 低30.92%，差異顯著（P＜0.05）。

圖2 泡核桃葉水浸提液對(duì)草珊瑚幼苗脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白和可溶性糖含量的影響Fig.2 Effects of aqueous extract from J.sigillata leaves on proline,contents of MDA,soluble protein and soluble sugar of S.glabra seedling

2.4 草珊瑚種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)和生理指標(biāo)主成分分析

主成分PC1、PC2 的特征值分別為6.56 和2.13，方差貢獻(xiàn)率分別為54.66%和17.73%，兩個(gè)主成分累積方差貢獻(xiàn)率為72.39%（表2）。主成分PC1對(duì)應(yīng)的特征向量中，根長(zhǎng)、SOD 活性和發(fā)芽率的系數(shù)最大，分別為0.92、0.90 和0.86，代表萌發(fā)指標(biāo)和抗氧化酶活性指標(biāo)。主成分PC2 對(duì)應(yīng)的特征向量中，POD 活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量的系數(shù)最大，分別為0.73、0.71 和0.60，代表生理指標(biāo)中的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。

表2 草珊瑚種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)和生理指標(biāo)主成分分析Tab.2 Principal component analysis on seed germination,seedling growth and physiological indexes of S.glabra

續(xù)表2 Continued

2.5 泡核桃葉水浸提液對(duì)草珊瑚種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)的綜合評(píng)價(jià)

綜合得分越高表明該組的泡核桃葉水浸提液對(duì)草珊瑚種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)作用越強(qiáng)。泡核桃葉片水浸提液對(duì)草珊瑚種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)影響的綜合表現(xiàn)為5 mg∕mL ＞25 mg∕mL ＞CK ＞50 mg∕mL ＞75 mg∕mL ＞100 mg∕mL。當(dāng)濃度為5 mg∕mL時(shí)，綜合得分最高（1.69）；濃度高于25 mg∕mL 時(shí)，綜合得分低于CK；濃度為100 mg∕mL 時(shí)，綜合得分最低（-3.74）。

表3 不同濃度泡核桃葉片水浸提液作用的綜合得分和排名Tab.3 Comprehensive score and ranking of different concentrations of aqueous extracts from of J.sigillata leaves

3 討論與結(jié)論

植物種子萌發(fā)與植物種群更新和繁衍存活能力息息相關(guān)，其中發(fā)芽率表示發(fā)芽種子與參試種子的比例，是判斷種子質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。本試驗(yàn)中，泡核桃葉水浸提液濃度為5～75 mg∕mL 時(shí)，草珊瑚種子發(fā)芽率與CK 差異不顯著，濃度為100 mg∕mL時(shí)抑制作用顯著。發(fā)芽勢(shì)衡量種子的發(fā)芽速度和整齊度，發(fā)芽指數(shù)衡量種子的活力，均為重要的種子質(zhì)量測(cè)試指標(biāo)。不同濃度泡核桃葉水浸提液均抑制種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)，表現(xiàn)為隨濃度升高，種子的平均發(fā)芽天數(shù)越長(zhǎng)，發(fā)芽整齊度越低，發(fā)芽活力越低。與其他植物相比，泡核桃葉水浸提液對(duì)草珊瑚種子的發(fā)芽率影響較小，水浸提液濃度為100 mg∕mL 時(shí)，發(fā)芽率只降低了15%；李茜等[30]和劉序等[31]的研究中，50 mg∕mL 濃度核桃葉水浸提液處理的丹參（Salvia miltiorrhiza）、蘿卜（Raphanus sati?vus）種子的發(fā)芽率均降低50%左右。

當(dāng)植物處于逆境脅迫或衰老時(shí)會(huì)產(chǎn)生膜脂過氧化，MDA 是膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，通過對(duì)MDA含量的測(cè)定可以了解細(xì)胞膜的損傷程度。隨著泡核桃葉水浸提液濃度升高，草珊瑚幼苗的MDA 含量逐漸升高，細(xì)胞膜的受損程度逐漸加深，濃度為100 mg∕mL 時(shí)，MDA含量比對(duì)照高出127.68%。CAT、POD和SOD為植物的抗氧化保護(hù)酶，當(dāng)受到脅迫時(shí)，可以共同作用阻止活性氧（ROS）對(duì)植物細(xì)胞膜的傷害。泡核桃葉水浸提液對(duì)草珊瑚幼苗3種保護(hù)酶活性的影響程度各不相同，CAT 活性隨浸提液濃度升高而下降，POD、SOD活性隨浸提液濃度升高表現(xiàn)為先升高后下降。這種現(xiàn)象表明，草珊瑚幼苗受到低濃度水浸提液影響時(shí)，首先會(huì)激活細(xì)胞內(nèi)的SOD、POD 清除多余的ROS，來抵御外界化感物質(zhì)的影響；當(dāng)泡核桃葉水浸提液濃度升高，細(xì)胞的抗氧化酶系統(tǒng)不能清除多余的ROS，最后導(dǎo)致細(xì)胞受到損傷，酶活性也逐漸降低，與張如義等[32]結(jié)論相似，說明高濃度的泡核桃葉水浸提液對(duì)草珊瑚代謝和生理功能有顯著的抑制作用。

植物在逆境條件下時(shí)，會(huì)通過積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)應(yīng)對(duì)外界造成的內(nèi)外滲透壓失衡，脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白均為主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。隨泡核桃葉水浸提液濃度升高，脯氨酸含量不斷增加，與馬世榮等[33]研究結(jié)果類似，表明草珊瑚所受的化感作用越來越強(qiáng)，需要生產(chǎn)更多脯氨酸來調(diào)節(jié)細(xì)胞間滲透壓?？扇苄蕴桥c可溶性蛋白含量表現(xiàn)為中、低濃度增加，高濃度下降的趨勢(shì)。這可能是低濃度的泡核桃葉水浸提液刺激后，使幼苗主動(dòng)防御，調(diào)控可溶性糖和可溶性蛋白濃度，增加幼苗保水能力，以抵抗化感物質(zhì)對(duì)幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響；當(dāng)濃度升高，幼苗的自我調(diào)節(jié)能力不足以抵御化感物質(zhì)的影響，100 mg∕mL 濃度下的幼苗滲透壓失衡，可溶性蛋白和可溶性糖濃度降低，使草珊瑚幼苗的正常發(fā)育受阻。

核桃葉水浸提液對(duì)棉花、黃岑和蘿卜等作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響雖各不相同，但濃度依舊是決定化感作用強(qiáng)度的關(guān)鍵因素[19-20，26]。主成分分析綜合得分顯示，隨水浸提液濃度上升，草珊瑚種子和幼苗的綜合得分不斷下降。當(dāng)泡核桃葉水浸提液濃度為5 mg∕mL時(shí)，綜合得分最高，此濃度最有利于促進(jìn)草珊瑚種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)；濃度為100 mg∕mL時(shí)，水浸提液對(duì)草珊瑚種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)有顯著的抑制作用。

泡核桃葉水浸提液對(duì)草珊瑚種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響為雙重效應(yīng)，當(dāng)濃度低于75 mg∕mL 時(shí)，水浸提液對(duì)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)影響較?。划?dāng)濃度為100 mg∕mL 時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均顯著低于對(duì)照組。當(dāng)濃度低于25 mg∕mL時(shí)，水浸提液可提高可溶性物質(zhì)含量，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)；當(dāng)濃度為100 mg∕mL 時(shí)，水浸提液會(huì)破壞幼苗細(xì)胞的滲透壓及抗氧化保護(hù)酶活性，引起細(xì)胞膜損傷，使幼苗生長(zhǎng)受到抑制。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可通過清理林下落葉、以較低密度種植泡核桃來減輕對(duì)草珊瑚種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的抑制作用。植物處于不同生長(zhǎng)階段對(duì)化感作用的敏感程度也不同，還需對(duì)不同生長(zhǎng)期的草珊瑚進(jìn)行研究才能更詳細(xì)地了解泡核桃對(duì)草珊瑚化感作用的機(jī)制，更好地促進(jìn)泡核桃林下經(jīng)濟(jì)發(fā)展。