楊振亞 鄒景泉 倪惠菁 趙建誠(chéng)

(浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，杭州，310023)

毛竹(Phyllostachysedulis)是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)竹種，其生長(zhǎng)快、周期短、用途廣，具有較高的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)價(jià)值[1]。作為典型的克隆植物，毛竹依靠鞭根系統(tǒng)強(qiáng)大的繁殖能力和空間拓展能力不斷向周邊森林?jǐn)U展，其竹鞭每年擴(kuò)展的長(zhǎng)度可以達(dá)到2～6 m[2-3]。近年來(lái)，受竹材收購(gòu)價(jià)格下跌、人工成本增加、山區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型等多重因素的影響，毛竹需求量急劇下滑，經(jīng)濟(jì)效益顯著降低，竹農(nóng)經(jīng)營(yíng)毛竹林的積極性下降，部分地區(qū)的毛竹林出現(xiàn)了拋荒、棄管現(xiàn)象[4-5]，激烈的種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)極易導(dǎo)致毛竹林的擴(kuò)展。但是，毛竹林的快速擴(kuò)展，對(duì)鄰近生態(tài)系統(tǒng)及生物資源構(gòu)成了巨大威脅，導(dǎo)致群落結(jié)構(gòu)破壞[6]、生物多樣性降低[7-8]、自然更新困難[9]、群落演替停滯[10-11]等生態(tài)問(wèn)題。因此，采取積極措施抑制毛竹林?jǐn)U展成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。蔡亮等[12]根據(jù)竹鞭的蔓延趨勢(shì)和生長(zhǎng)狀態(tài)，提出了“挖坑灌水”方法抑制毛竹林的擴(kuò)展。針對(duì)地上成竹或競(jìng)爭(zhēng)排斥階段的擴(kuò)展，Suzuki et al.[13]提出，通過(guò)加大采筍量和伐竹量進(jìn)行抑制[13]。但是，周期長(zhǎng)、成本高、見(jiàn)效慢的缺點(diǎn)，致使以上方法難以在生產(chǎn)實(shí)踐中推廣應(yīng)用。

化感作用是一種植物釋放的化感物質(zhì)對(duì)另一種植物(或微生物)產(chǎn)生的有利或有害作用[14]。化感物質(zhì)對(duì)種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)發(fā)育、開(kāi)花結(jié)實(shí)、植被的形成與演替、物種更新等均具有一定的影響[15]。芝麻(SesamumindicumL.)是重要的油料作物，其化感作用現(xiàn)象在我國(guó)古代農(nóng)書(shū)和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中均有記載。北宋蘇軾在《物類(lèi)相感志》中提到“芝麻骨插竹園四周，竹不沿出”[16]。芝麻不僅可以抑制雜草，其莖稈埋在地下，還可以防止竹鞭蔓延[17-18]。由此可見(jiàn)，芝麻對(duì)竹子存在潛在的化感抑制作用。

種子萌發(fā)是植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，是植物生命周期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)折點(diǎn)，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要[19-20]。芝麻通過(guò)莖葉淋溶物、根系分泌物和殘?bào)w腐解液向環(huán)境釋放化感物質(zhì)(酚類(lèi)、萜類(lèi)、生物堿、有機(jī)酸等)，從而對(duì)受體植物的種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)和生理特性產(chǎn)生化感作用[17-18]。已有研究表明，不同化感物質(zhì)釋放途徑的芝麻浸提液，對(duì)油菜(Brassicacampestris)、蘿卜(Raphanussativus)、黃瓜(Cucumissativus)種子的發(fā)芽率具有抑制作用，但提高了受體幼苗的根長(zhǎng)、苗高和鮮質(zhì)量[17]；錢(qián)久李等[18]則認(rèn)為，芝麻葉浸提液對(duì)油菜和蘿卜苗高和鮮質(zhì)量的化感抑制作用呈現(xiàn)低促高抑現(xiàn)象。但目前有關(guān)芝麻浸提液對(duì)毛竹種子萌發(fā)影響的研究較少。為此，本研究以毛竹種子為供試種子材料；以芝麻植株根、莖、葉為原料，制備不同質(zhì)量濃度的水浸提液為種子處理液；以蒸餾水為對(duì)照，在培養(yǎng)皿中分別加入不同質(zhì)量濃度的芝麻根、莖、葉浸提液，置于恒溫恒濕箱中進(jìn)行發(fā)芽培養(yǎng)試驗(yàn)；發(fā)芽結(jié)束后，抽取幼苗，測(cè)定胚根的生理生化指標(biāo)；以毛竹種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、化感效應(yīng)綜合指數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析不同質(zhì)量濃度芝麻根、莖、葉水浸提液對(duì)毛竹種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及生理特性的影響。旨在為揭示芝麻對(duì)毛竹林?jǐn)U展的潛在化感抑制效應(yīng)提供參考。

1 材料與方法

供試毛竹種子于2019年9月份采自廣西桂林市，室溫下貯藏。根據(jù)GB 2772—1999《林木種子檢驗(yàn)規(guī)程》，測(cè)得種子質(zhì)量為(26.57±0.35)mg/粒，種子生活力為(81.67±4.27)%。芝麻植株于2019年10月份采自浙江省林業(yè)科學(xué)研究院竹類(lèi)植物園。

芝麻根、莖、葉水浸提液的制備：選取生長(zhǎng)良好的芝麻植株，全株采回，分割成根、莖、葉3部分，用清水沖洗干凈。根、莖分別剪成長(zhǎng)1 cm左右的小段，葉片分割成2 cm2的小塊；稱質(zhì)量后，按100 g∶1 L(100 g根∶1 L水、100 g莖∶1 L水、100 g葉∶1 L水)的比例加入蒸餾水，定期搖動(dòng)，在26～28 ℃浸泡24 h；4層紗布過(guò)濾后分別獲得質(zhì)量濃度為100 g·L-1的根、莖、葉浸提液；然后用蒸餾水稀釋，得到25、50、75 g·L-1的浸提液，置于冰箱內(nèi)4 ℃冷藏保存。

毛竹種子的發(fā)芽試驗(yàn)設(shè)計(jì)：根據(jù)國(guó)際種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)(ISTA)的檢驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行毛竹種子的發(fā)芽試驗(yàn)。試驗(yàn)開(kāi)始前，隨機(jī)選取優(yōu)質(zhì)的毛竹種子，剝?nèi)ネ鈱臃f包，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的KMnO4溶液中消毒10 min，無(wú)菌水沖洗3次，保證無(wú)消毒液殘留，均勻平攤于干燥濾紙上自然風(fēng)干表面水分。培養(yǎng)皿和濾紙使用前，高溫消毒20 min。以蒸餾水為對(duì)照，在培養(yǎng)皿(直徑15 cm)中分別加入20 mL不同質(zhì)量濃度的芝麻根、莖、葉浸提液，鋪上3層濾紙，放入毛竹種子50粒，均勻擺放。每處理重復(fù)6次，置于恒溫恒濕箱(溫度25 ℃、濕度90%)中培養(yǎng)。每天定時(shí)記錄發(fā)芽數(shù)及胚根、胚芽長(zhǎng)度(萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)為胚根達(dá)到種子長(zhǎng)度的1/2)，每天用稱質(zhì)量法測(cè)定培養(yǎng)皿中水分的消耗情況，并補(bǔ)充水分至原質(zhì)量，每4 d更換1次發(fā)芽床。到28 d終止發(fā)芽試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率，并測(cè)定生理生化指標(biāo)。

幼苗胚根的生理生化指標(biāo)測(cè)定：發(fā)芽結(jié)束后，每重復(fù)隨機(jī)抽取幼苗10株，測(cè)定胚根的生理生化指標(biāo)。具體方法參考鄒琦[21]的《植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》，采用氮藍(lán)四唑光還原法，測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)活性；采用愈創(chuàng)木酚法，測(cè)定過(guò)氧化物酶(POD)活性；采用紫外分光光度法，測(cè)定過(guò)氧化氫酶(CAT)活性；采用硫代巴比妥酸比色法，測(cè)定丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度；采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法，測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)；采用水合茚三酮比色法，測(cè)定游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

數(shù)據(jù)處理方法：試驗(yàn)結(jié)束后，計(jì)算毛竹種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)，發(fā)芽率PG=(發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%、發(fā)芽指數(shù)IG=∑(Nt/tG)，其中，Nt為t時(shí)的種子發(fā)芽數(shù)，tG為發(fā)芽時(shí)間。按照文獻(xiàn)[22]的方法，計(jì)算化感效應(yīng)指數(shù)IR=[(T-C)/C]×100%，T為處理測(cè)定值、C為對(duì)照測(cè)定值；當(dāng)IR>0時(shí)表示促進(jìn)作用，IR<0時(shí)表示抑制作用，其絕對(duì)值大小代表化感作用的相對(duì)強(qiáng)弱。采用化感效應(yīng)綜合指數(shù)(IR,C)表示根、莖、葉浸提液化感作用的綜合效應(yīng)，用同一試驗(yàn)處理的毛竹種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、胚根、胚芽4個(gè)指標(biāo)化感效應(yīng)指數(shù)(IR)的算術(shù)平均值表示[23]。所有數(shù)據(jù)在Excel 2003中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、整理，利用SAS 9.4統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素分析(ANOVA)和最小顯著性檢驗(yàn)(LSD)。

2 結(jié)果與分析

2.1 芝麻浸提液對(duì)毛竹種子萌發(fā)的影響

芝麻根、莖、葉浸提液對(duì)毛竹種子萌發(fā)具有強(qiáng)烈的抑制作用。隨著浸提液質(zhì)量濃度的升高，毛竹種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均逐漸降低(見(jiàn)表1)，且芝麻浸提液質(zhì)量濃度為75、100 g·L-1的毛竹種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)顯著低于對(duì)照(P<0.05)，但2個(gè)質(zhì)量濃度間差異不顯著。同一質(zhì)量濃度時(shí)，不同芝麻器官浸提液處理的毛竹種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)也有差異。芝麻葉浸提液對(duì)毛竹種子萌發(fā)的抑制作用最大，發(fā)芽率在各質(zhì)量濃度時(shí)均低于根、莖浸提液，但差異不顯著。在芝麻浸提液質(zhì)量濃度為25、50 g·L-1時(shí)，莖浸提液處理毛竹種子的發(fā)芽指數(shù)最大，但與根、葉浸提液處理毛竹種子的發(fā)芽指數(shù)差異不顯著。各質(zhì)量濃度芝麻葉浸提液處理毛竹種子的發(fā)芽指數(shù)均低于根、莖浸提液處理，但差異不顯著。

表1 不同質(zhì)量濃度芝麻浸提液處理的毛竹種子發(fā)芽指標(biāo)

2.2 芝麻浸提液對(duì)毛竹幼苗生長(zhǎng)的影響

芝麻根、莖、葉浸提液對(duì)幼苗生長(zhǎng)具有顯著的抑制作用(見(jiàn)表2)。隨著芝麻浸提液質(zhì)量濃度的升高，毛竹幼苗胚根、胚芽長(zhǎng)度均呈降低趨勢(shì)。同一芝麻器官，芝麻浸提液質(zhì)量濃度為25 g·L-1時(shí)，毛竹幼苗胚根長(zhǎng)度和胚芽長(zhǎng)度，與對(duì)照差異不顯著，但顯著高于芝麻浸提液質(zhì)量濃度為50、75、100 g·L-1時(shí)的毛竹幼苗胚根長(zhǎng)度和胚芽長(zhǎng)度(P<0.05)，且芝麻浸提液質(zhì)量濃度為50、75、100 g·L-1處理的毛竹幼苗胚根長(zhǎng)度和胚芽長(zhǎng)度間差異顯著(P<0.05)。芝麻浸提液同一質(zhì)量濃度時(shí)，根、莖、葉浸提液處理的毛竹幼苗胚根長(zhǎng)度3者間差異不顯著，根、莖、葉浸提液處理的毛竹幼苗胚芽長(zhǎng)度3者間差異不顯著。隨著浸提液質(zhì)量濃度的升高，根芽比逐漸升高(見(jiàn)表2)。同一芝麻器官，浸提液質(zhì)量濃度為25 g·L-1處理的毛竹幼苗根芽比，顯著低于浸提液質(zhì)量濃度為50、75、100 g·L-1處理的毛竹幼苗根芽比(P<0.05)；芝麻浸提液質(zhì)量濃度為75 g·L-1處理的毛竹幼苗根芽比，與芝麻浸提液質(zhì)量濃度為100 g·L-1處理的毛竹幼苗根芽比差異不顯著。浸提液質(zhì)量濃度為75 g·L-1時(shí)，根浸提液處理的毛竹幼苗根芽比顯著高于莖浸提液處理的毛竹幼苗根芽比(P<0.05)；但在其他質(zhì)量濃度時(shí)，根浸提液處理的毛竹幼苗根芽比，與莖浸提液處理的毛竹幼苗根芽比之間差異不顯著。

表2 不同質(zhì)量濃度芝麻浸提液處理的毛竹幼苗生長(zhǎng)狀況

浸提液質(zhì)量濃度/g·L-1胚芽長(zhǎng)度/cm芝麻根浸提液處理芝麻莖浸提液處理芝麻葉浸提液處理0(對(duì)照)(4.85±0.09)Aa(4.85±0.09)Aa(4.85±0.09)Aa25(4.67±0.36)Aa(4.65±0.49)Aa(4.52±0.32)Aa50(4.16±0.19)Ba(4.09±0.03)Ba(3.96±0.07)Ba75(3.45±0.26)Ca(3.46±0.21)Ca(3.51±0.28)Ca100(2.84±0.14)Da(2.88±0.07)Da(2.77±0.14)Da

注：表中數(shù)據(jù)為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”；數(shù)據(jù)后同列不同大寫(xiě)字母表示同一芝麻器官浸提液處理在不同芝麻浸提液質(zhì)量濃度間差異顯著(P<0.05)，數(shù)據(jù)后同行不同小寫(xiě)字母表示在同一芝麻浸提液質(zhì)量濃度時(shí)不同芝麻器官浸提液處理間差異顯著(P<0.05)。

2.3 毛竹種子萌發(fā)的綜合效應(yīng)指數(shù)

由表3可見(jiàn)：毛竹種子萌發(fā)的綜合效應(yīng)指數(shù)，在不同質(zhì)量濃度芝麻根、莖、葉浸提液處理時(shí)均小于0，說(shuō)明芝麻浸提液對(duì)毛竹種子萌發(fā)具有抑制作用。同一芝麻器官浸提液，隨著浸提液質(zhì)量濃度的升高，浸提液處理的毛竹種子萌發(fā)的綜合效應(yīng)指數(shù)絕對(duì)值均呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，各質(zhì)量濃度浸提液處理的毛竹種子萌發(fā)的綜合效應(yīng)指數(shù)差異顯著(P<0.05)。質(zhì)量濃度為25 g·L-1的根、莖、葉浸提液處理的毛竹種子萌發(fā)的綜合效應(yīng)指數(shù)的絕對(duì)值，顯著低于其他質(zhì)量濃度浸提液處理的毛竹種子萌發(fā)的綜合效應(yīng)指數(shù)的絕對(duì)值(P<0.05)，表明低質(zhì)量濃度浸提液的化感抑制作用最低。同一質(zhì)量濃度，芝麻葉浸提液處理的毛竹種子萌發(fā)綜合效應(yīng)指數(shù)的絕對(duì)值，高于根、莖浸提液處理的毛竹種子萌發(fā)綜合效應(yīng)指數(shù)的絕對(duì)值，說(shuō)明芝麻葉的化感抑制作用強(qiáng)于根、莖。

表3 不同質(zhì)量濃度芝麻浸提液處理的毛竹種子萌發(fā)綜合效應(yīng)指數(shù)

2.4 芝麻浸提液對(duì)毛竹幼苗保護(hù)酶活性的影響

由表4可見(jiàn)：隨著芝麻根、莖、葉浸提液質(zhì)量濃度的升高，毛竹幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)活性均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，但3種酶的活性達(dá)到峰值的芝麻浸提液質(zhì)量濃度不同。超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶活性在芝麻浸提液質(zhì)量濃度為75 g·L-1時(shí)達(dá)到峰值，而過(guò)氧化氫酶活性在芝麻浸提液質(zhì)量濃度為50 g·L-1時(shí)達(dá)到峰值；3種酶的活性在峰值時(shí)均顯著高于對(duì)照(P<0.05)。同一芝麻器官浸提液，質(zhì)量濃度為100 g·L-1時(shí)，超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶活性與對(duì)照差異不顯著，而過(guò)氧化物酶活性顯著高于對(duì)照(P<0.05)。

表4 不同質(zhì)量濃度芝麻浸提液處理的毛竹幼苗保護(hù)酶活性

浸提液質(zhì)量濃度/g·L-1過(guò)氧化物酶(POD)活性/U·g-1芝麻根浸提液處理芝麻莖浸提液處理芝麻葉浸提液處理0(對(duì)照)(184.88±10.51)Ca(184.88±10.51)Ca(184.88±10.51)Da25(187.36±10.39)Ca(191.57±11.14)Ca(187.09±10.14)Da50(231.79±13.28)Ba(240.07±13.77)Ba(242.55±12.47)Ba75(268.21±16.17)Aa(278.15±15.97)Aa(275.11±15.84)Aa100(227.92±12.63)Ba(236.89±13.68)Ba(202.54±11.71)Cb

注：表中數(shù)據(jù)為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”；數(shù)據(jù)后同列不同大寫(xiě)字母表示同一芝麻器官浸提液處理在不同芝麻浸提液質(zhì)量濃度間差異顯著(P<0.05)，數(shù)據(jù)后同行不同小寫(xiě)字母表示在同一芝麻浸提液質(zhì)量濃度時(shí)不同芝麻器官浸提液處理間差異顯著(P<0.05)。

2.5 芝麻浸提液對(duì)毛竹幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

由表5可見(jiàn)：隨著芝麻根、莖、葉浸提液質(zhì)量濃度的升高，毛竹幼苗可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，且對(duì)照組的毛竹幼苗可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于浸提液質(zhì)量濃度100 g·L-1處理的毛竹幼苗可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)(P<0.05)；隨著芝麻根、莖、葉浸提液質(zhì)量濃度的升高，毛竹幼苗游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)則呈逐漸升高的趨勢(shì)，且對(duì)照組的毛竹幼苗游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于浸提液質(zhì)量濃度100 g·L-1處理的毛竹幼苗游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)(P<0.05)。浸提液同一質(zhì)量濃度，毛竹幼苗可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)、游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在不同器官浸提液處理時(shí)差異不顯著。同一器官浸提液，質(zhì)量濃度為25 g·L-1時(shí)，毛竹幼苗可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)、游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，均與對(duì)照組間差異不顯著；同一器官浸提液，質(zhì)量濃度為50 g·L-1處理的毛竹幼苗可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)，與質(zhì)量濃度為75 g·L-1處理的毛竹幼苗可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異也不顯著，而質(zhì)量濃度為50 g·L-1處理的毛竹幼苗游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，與質(zhì)量濃度為75 g·L-1處理的毛竹幼苗游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著(P<0.05)。

表5 不同質(zhì)量濃度芝麻浸提液處理的毛竹幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.6 芝麻浸提液對(duì)毛竹幼苗丙二醛質(zhì)量摩爾濃度的影響

由表6可見(jiàn)：隨著芝麻根、莖、葉浸提液質(zhì)量濃度的升高，毛竹幼苗丙二醛質(zhì)量摩爾濃度均呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)，在浸提液質(zhì)量濃度為100 g·L-1時(shí)達(dá)到峰值，且顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。芝麻同一器官浸提液，對(duì)照組的毛竹幼苗丙二醛質(zhì)量摩爾濃度均顯著低于其他浸提液質(zhì)量濃度處理的(P<0.05)。除芝麻浸提液質(zhì)量濃度75 g·L-1外，芝麻根、莖、葉浸提液在各質(zhì)量濃度處理時(shí)，毛竹幼苗丙二醛質(zhì)量摩爾濃度由大到小依次為根浸提液處理的、莖浸提液處理的、葉浸提液處理的。

表6 不同質(zhì)量濃度芝麻浸提液處理的毛竹幼苗丙二醛質(zhì)量摩爾濃度

3 討論

種子萌發(fā)期和幼苗期是植物生活史的重要階段，在逆境條件下往往伴隨著較高死亡率以及較高的生理和形態(tài)塑性。植物在此階段的抗逆能力直接影響著植物的生存和發(fā)展[24-25]。種子發(fā)芽試驗(yàn)是化感作用研究中比較常用的生物檢測(cè)方法之一。在自然狀態(tài)下，水是植物的天然溶劑，可以將植物中的化學(xué)物質(zhì)淋溶出來(lái)[26]。已有研究表明，芝麻釋放的化感物質(zhì)可顯著抑制種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)[17，27-28]。因此，用芝麻浸提液代替毛竹種子萌發(fā)過(guò)程中所需水分，可以視為對(duì)毛竹種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的逆境脅迫。

3.1 芝麻浸提液對(duì)毛竹種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

本研究中，芝麻根、莖、葉浸提液對(duì)毛竹種子萌發(fā)具有顯著的抑制作用。隨著浸提液質(zhì)量濃度的升高，毛竹種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，說(shuō)明毛竹種子的發(fā)芽率與芝麻浸提液的質(zhì)量濃度呈負(fù)相關(guān)。造成這種現(xiàn)象的原因是由于化感物質(zhì)在種子萌發(fā)過(guò)程中影響物質(zhì)代謝和各種酶的活性，從而導(dǎo)致種子退化和活力下降，進(jìn)而延緩種子的萌發(fā)過(guò)程。但也有研究表明，種子萌發(fā)具有“低促高抑”的現(xiàn)象，即低質(zhì)量濃度浸提液對(duì)種子萌發(fā)起到促進(jìn)作用，高質(zhì)量濃度則起到抑制作用[25]。在本研究中，芝麻浸提液對(duì)毛竹種子萌發(fā)的化感作用并未表現(xiàn)出低質(zhì)量濃度的促進(jìn)作用，這與試驗(yàn)設(shè)置的高質(zhì)量濃度梯度、毛竹對(duì)化感物質(zhì)的耐受能力以及試驗(yàn)選取的芝麻品種有關(guān)。

逆境脅迫下由于植物碳同化量減少，滲透調(diào)節(jié)能耗和維持生長(zhǎng)能耗增加等原因，植物生長(zhǎng)量減少[29-30]。本研究中，隨著芝麻浸提液質(zhì)量濃度的升高，胚根和胚芽的長(zhǎng)度均呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明胚根和胚芽的生長(zhǎng)均受到芝麻浸提液中化感物質(zhì)的抑制。由于本研究設(shè)置的浸提液質(zhì)量濃度較高，“低促高抑”現(xiàn)象并未出現(xiàn)。雖然胚根和胚芽的長(zhǎng)度隨著芝麻浸提液質(zhì)量濃度的升高而降低，但根芽比呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明在種子萌發(fā)過(guò)程中，胚根比胚芽對(duì)化感物質(zhì)更敏感[31]。根芽比的增加是植物在逆境脅迫下的保護(hù)作用和應(yīng)激反應(yīng)，有利于促進(jìn)植物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，同時(shí)將更多的同化物向根系分配，減輕逆境脅迫對(duì)植物造成的傷害[32-33]。

通過(guò)計(jì)算表明，毛竹種子發(fā)芽指標(biāo)和幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的化感效應(yīng)指數(shù)，在不同質(zhì)量濃度芝麻根、莖、葉浸提液處理時(shí)均小于0，且其綜合效應(yīng)指數(shù)也小于0，說(shuō)明芝麻浸提液對(duì)毛竹種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)均具有抑制作用。同一器官浸提液，隨著浸提液質(zhì)量濃度的升高，化感抑制作用增強(qiáng)。芝麻不同器官浸提液對(duì)毛竹種子萌發(fā)的影響差異顯著，其中芝麻葉浸提液對(duì)毛竹種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)的抑制效應(yīng)最大，芝麻根浸提液的抑制效應(yīng)最??；這與芝麻不同器官中的揮發(fā)性有機(jī)物成分有關(guān)。已有研究表明，在芝麻根中主要以烯類(lèi)物質(zhì)和芳香族物質(zhì)為主；莖中的揮發(fā)物成分主要以直鏈烯烴為主，也有少量的芳香族萘醌類(lèi)物質(zhì)；而芝麻葉的揮發(fā)物主要是氨酸類(lèi)物質(zhì)和酯類(lèi)物質(zhì)[34]；最終導(dǎo)致其化感作用的差異。

3.2 芝麻浸提液對(duì)毛竹幼苗生理生化的影響

超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)是植物體內(nèi)重要的抗氧化酶，參與植物的多個(gè)生理生化過(guò)程，協(xié)同作用及時(shí)清除體內(nèi)的活性氧和自由基，緩解逆境脅迫對(duì)植物膜系統(tǒng)造成的傷害[35]。已有研究表明，隨著浸提液質(zhì)量濃度的升高，幼苗合成抗氧化酶的能力降低，酶活性也會(huì)逐漸減弱[36]。本研究中，隨著浸提液質(zhì)量濃度的升高，超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶活性均呈先升高后降低的趨勢(shì)。毛竹幼苗在受到芝麻浸提液刺激后，通過(guò)提高保護(hù)酶的活性清除體內(nèi)的氧自由基，避免細(xì)胞受到過(guò)氧化氫的危害，浸提液中潛在的化感物質(zhì)激活了抗氧化酶共同的轉(zhuǎn)錄因子、誘導(dǎo)抗氧化酶相關(guān)基因的表達(dá)[37-38]。隨著浸提液質(zhì)量濃度的進(jìn)一步升高，氧自由基的產(chǎn)生速率加快，毛竹幼苗的抗氧化酶系統(tǒng)受損，清除活性氧能力下降，導(dǎo)致毛竹生長(zhǎng)發(fā)育受阻。

逆境脅迫下植物通過(guò)積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)提高細(xì)胞液濃度，從而降低因滲透失水造成的細(xì)胞膜、酶及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的損傷[33，35]。脯氨酸是細(xì)胞內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，且脯氨酸可配合抗氧化酶系統(tǒng)清除自由基[39]。本研究中，隨著芝麻浸提液質(zhì)量濃度的升高，脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加，說(shuō)明毛竹幼苗受到芝麻浸提液的化感抑制作用逐漸增強(qiáng)。這是由于芝麻浸提液導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)外滲透不平衡，毛竹通過(guò)增加脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高植物細(xì)胞原生質(zhì)的保水能力，從而抵御化感物質(zhì)造成的傷害[40]。丙二醛是植物組織活性氧積累誘發(fā)的膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物，能夠反映生物膜受損程度[41]。本研究中，丙二醛質(zhì)量摩爾濃度隨著芝麻浸提液質(zhì)量濃度的升高逐漸增加，各處理的丙二醛質(zhì)量摩爾濃度均顯著高于對(duì)照，說(shuō)明芝麻浸提液使毛竹幼苗細(xì)胞的生物膜受到了嚴(yán)重的損傷。丙二醛與超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶協(xié)同作用，可有效減輕細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度，避免因自由基積累造成的氧化損傷。

從抗氧化酶活性以及丙二醛質(zhì)量摩爾濃度的結(jié)果看，芝麻根浸提液激發(fā)了毛竹抗氧化酶更高的活性，且對(duì)毛竹幼苗膜系統(tǒng)的破壞更大，說(shuō)明芝麻不同器官對(duì)毛竹表現(xiàn)出化感作用并不統(tǒng)一，這取決于毛竹的發(fā)育階段。芝麻葉化感物質(zhì)對(duì)毛竹種子萌發(fā)的抑制作用更強(qiáng)，而芝麻根化感物質(zhì)則對(duì)毛竹幼苗生長(zhǎng)時(shí)期膜系統(tǒng)的破壞更大。

4 結(jié)論

芝麻根、莖、葉浸提液能夠顯著降低毛竹種子的發(fā)芽率，抑制胚根、胚芽的生長(zhǎng)，增加根芽比，說(shuō)明芝麻浸提液對(duì)毛竹種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)具有明顯的化感抑制作用，且隨浸提液質(zhì)量濃度的增加而增強(qiáng)。芝麻浸提液處理改變了毛竹種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的環(huán)境條件，進(jìn)而影響毛竹幼苗的抗氧化酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。雖然芝麻浸提液對(duì)毛竹種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)具有顯著抑制作用，但其對(duì)鞭根系統(tǒng)的生長(zhǎng)是否存在抑制作用尚不清楚。因此，有關(guān)芝麻浸提液對(duì)毛竹鞭根系統(tǒng)的影響還需進(jìn)一步研究。