長葉車前草浸提液對4種牧草種子萌發(fā)的影響

孫趙龍，楊學(xué)東，鄭玉龍，張明婧，陳秀華，羅玉潔，汪依妮，李 偉，梁顯義

(1.貴州省草地技術(shù)試驗(yàn)推廣站，貴州 貴陽 550006； 2.貴州大學(xué)，貴州 貴陽 550006； 3.關(guān)嶺布依族苗族自治縣草地畜牧業(yè)發(fā)展中心，貴州 關(guān)嶺 561300)

車前草(PlantagoasiaticaL.)，又名蛤蟆葉、車茶草，為車前科多年生草本藥用植物，世界各地均有分布[1-2]。長葉車前草(PlantagolanceolataL.)屬車前屬，其葉和種子均有藥用價(jià)值，葉亦可食用和飼用[3-5]。長葉車前草作為新型的中草藥飼草備受養(yǎng)殖業(yè)青睞，國內(nèi)外牧場已開始對長葉車前草進(jìn)行規(guī)?；斯ぴ耘喾N植。

化感作用是植物在長期進(jìn)化過程中形成的植物及微生物之間相互促進(jìn)或相互抑制的生物化學(xué)現(xiàn)象，某種植物通過分泌、淋洗、揮發(fā)、分解及轉(zhuǎn)化等方式對周圍其他生物產(chǎn)生有利或不利的影響[6-7]。牧草化感作用普遍存在，研究表明，披針葉黃華浸提液對早熟禾、高羊茅及黑麥草的種子萌發(fā)、幼苗生長均有抑制作用[8-10]；紫荊澤蘭浸提液對冰草種子萌發(fā)有低濃度促進(jìn)，高濃度抑制現(xiàn)象[9]；隨著濃度增加，狼毒浸提液對紫花苜蓿、披堿草和冰草種子萌發(fā)、幼苗生長的抑制作用逐漸增強(qiáng)[10]。

化感作用作為植物的一種化學(xué)預(yù)防機(jī)制，對植物的生長和競爭具有重要意義。長葉車前草是一種極具潛力的新型優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)牧草，研究長葉車前草種植連作障礙將有助于推動生態(tài)畜牧業(yè)的發(fā)展，但目前關(guān)于長葉車前草在種植過程中存在的化感作用研究鮮見報(bào)導(dǎo)。鑒于此，以多年生黑麥草(LoliumperenneLinn.)、紫花苜蓿(MedicagosativaL.)、白三葉(Trifoliumrepens)和菊苣(CichoriumlntybusL.)為研究對象，采用培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽方法研究長葉車前草浸提液對4種牧草種子萌發(fā)的化感作用，以期為其作為新型中草藥飼草在發(fā)展生態(tài)畜牧業(yè)生產(chǎn)中與其他牧草混播、間作、套種等應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

長葉車前草(品種名為Tonic)，來自新西蘭PGW種業(yè)在貴州獨(dú)山的試驗(yàn)基地；菊苣、紫花苜蓿、白三葉和多年生黑麥草種子均由貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草業(yè)研究所提供。

1.2 方法

1.2.1 浸提液制備 將供試樣品長葉車前草的枯黃葉剔除，用超純水沖洗干凈后室內(nèi)晾干，于烘箱60℃烘至恒重，剪植株成1 cm長的小碎段，按100 g干物質(zhì)1 kg蒸餾水的比例浸泡提取36 h，期間不定時攪拌3～4次，經(jīng)紗布過濾收集浸提液獲得10%質(zhì)量濃度的母液，放置4℃冰箱冷藏備用。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用雙因素試驗(yàn)，因素1為長葉車前草浸提液，設(shè)4個濃度，0.1%、0.5%、1%和5%，以蒸餾水為對照；因素2為牧草品種，分別為菊苣、紫花苜蓿、白三葉和多年生黑麥草。試驗(yàn)精選飽滿度一致、大小均勻、種皮完整的受試草種，先清水漂洗2遍，再用1%次氯酸鈉溶液處理30 min，而后蒸餾水沖洗數(shù)次，撒濾紙上自然吸干水分。選用直徑10 cm的培養(yǎng)皿，皿底鋪2層濾紙，每個培養(yǎng)皿放入100粒處理好的種子，分別加10 mL已配制好的各濃度浸提液，以蒸餾水為對照，3次重復(fù)。于光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)，培養(yǎng)條件：溫度25℃，相對濕度80%，光暗周期12 h。每天觀察草種萌發(fā)情況，按需求補(bǔ)充浸提液或蒸餾水，并作好記錄。

1.2.3 測定指標(biāo) 參照文獻(xiàn)[11-13]的方法，以發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)作為衡量種子萌發(fā)能力的指標(biāo)，試驗(yàn)第8天計(jì)算發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽活力指數(shù)；并在每個培養(yǎng)皿中隨機(jī)挑出9株受試幼苗分別測定根長。試驗(yàn)直至連續(xù)幾天無種子發(fā)芽為止，計(jì)算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)。

發(fā)芽勢=(n1/N)×100%

發(fā)芽率=(n2/N)×100%

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt

活力指數(shù)=GI×S

式中，n1為第4日內(nèi)的發(fā)芽數(shù)，N為供試種子數(shù)，n2根據(jù)各受試品種發(fā)芽情況而定；Gt為在不同時間發(fā)芽的種子數(shù)，Dt為相應(yīng)發(fā)芽時間，GI為發(fā)芽指數(shù)，S為種子根長。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013和SPASS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，使用Origin 9.1作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 長葉車前草浸提液處理牧草種子的萌芽特性

發(fā)芽率反映植物種子萌發(fā)生長成為幼苗的能力，與發(fā)芽起止時間同為種子的發(fā)芽特征。從圖1和圖2可知，長葉車前草浸提液濃度為5%時對4種牧草種子的萌發(fā)均具有明顯抑制作用。濃度為0.1%時可加快白三葉種子的發(fā)芽；濃度>0.5%時牧草種子發(fā)芽延后1～3 d。浸提液濃度為1%時對菊苣、多年生黑麥草和白三葉種子的發(fā)芽率無影響，但可明顯降低紫花苜蓿種子的發(fā)芽率；5%的高濃度浸提液對4種牧草種子萌發(fā)呈不同程度的抑制，其中，白三葉的發(fā)芽率僅34.33%，較對照下降65.01%。

注：不同大、小寫字母分別表示同一牧草各濃度處理間差異極顯著(P<0.01)和差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different capital and lowercase letters indicate significance of difference among different concentrations of the same forage atP<0.01 andP<0.05 level respectively. The same below.

圖2 長葉車前草不同濃度浸提液處理牧草種子的發(fā)芽率

Fig.2 Germination rate of four forage seeds treated with different concentration ofP.lanceolataextract

2.2 長葉車前草浸提液處理牧草種子的發(fā)芽勢

從圖3看出，長葉車前草不同濃度浸提液對菊苣、紫花苜蓿、多年生黑麥草和白三葉4種牧草種子的發(fā)芽勢影響基本一致，其對照的發(fā)芽勢分別為89.00%、84.66%、79.66%和96.00%，均與濃度5%時對應(yīng)牧草的發(fā)芽勢(分別為50.66%、60%、69.33%和27.33%)差異極顯著(P<0.01)，但與濃度0.1%～1%時對應(yīng)牧草的發(fā)芽勢(87.33%～87.66%、80.66%～85.66%、82.00%～86.33%及97.00%～98.33%)無顯著差異(P>0.05)。表明，低濃度長葉車前草浸提液處理4種牧草種子出苗整齊度不受影響，但高濃度(5%)處理可導(dǎo)致各牧草種子的活力降低，發(fā)芽速度急劇減慢。

圖3 長葉車前草不同濃度浸提液處理牧草種子的發(fā)芽勢

Fig.3 Germination potential of four forage seeds treated with different concentration ofP.lanceolataextract

2.3 長葉車前草浸提液處理牧草種子的發(fā)芽指數(shù)

從圖4可見，菊苣、紫花苜蓿、多年生黑麥草和白三葉4種牧草種子的發(fā)芽指數(shù)整體走勢與發(fā)芽率和發(fā)芽勢相似，即隨著長葉車前草浸提液質(zhì)量濃度的增高，發(fā)芽指數(shù)均呈逐漸減小趨勢。浸提液濃度為1%時菊苣、紫花苜蓿和白三葉種子的發(fā)芽指數(shù)明顯降低；濃度為5%時，4種牧草種子的發(fā)芽指數(shù)均與對照差異極顯著(P<0.01)，即4種牧草均受最大抑制。其中，白三葉在濃度5%時的發(fā)芽指數(shù)變化較大，與其他3種牧草相比也最低，說明長葉車前草浸提液在一定濃度后對白三葉的抑制作用較為突出。究其原因：可能是浸提液濃度5%遠(yuǎn)高于其他幾個處理濃度，抑制力也就更強(qiáng)。因此，在濃度5%時4種牧草種子發(fā)芽指數(shù)均出現(xiàn)大幅下降，其中白三葉對長葉車前草的化感作用相對較敏感。

圖4 長葉車前草不同濃度浸提液處理牧草種子的發(fā)芽指數(shù)

Fig.4 Germination index of four forage seeds treated with different concentration ofP.lanceolataextract

2.4 長葉車前草浸提液處理牧草種子的活力指數(shù)

種子活力是草種質(zhì)量的重要指標(biāo)，能夠全面反映牧草種子發(fā)芽情況及幼苗生長的綜合潛力。從圖5看出，隨著處理濃度增加4種牧草種子的活力指數(shù)均呈逐漸下降趨勢，且濃度超過1%時4種牧草種子的活力指數(shù)降幅較大，在濃度5%時均達(dá)最低值。紫花苜蓿種子的活力指數(shù)對照和0.1%處理與0.5%、1%和5%處理間差異極顯著，0.5%、1%與5%處理間差異極顯著。菊苣種子的活力指數(shù)對照極顯著高于0.5%、1%和5%處理，0.1%、0.5%處理與1%、5%處理間差異極顯著。多年生黑麥草活力指數(shù)對照極顯著高于其余處理，0.1%、0.5%和1%處理與5%處理間差異極顯著。白三葉種子的活力指數(shù)0.1%處理與對照基本持平，與發(fā)芽特性關(guān)聯(lián)分析推測，該濃度可能有利于白三葉發(fā)芽；白三葉種子的活力指數(shù)對照、0.1%處理與1%、5%處理間差異極顯著，與0.5%處理間差異不顯著，但對照、0.1%處理與0.5%處理均極顯著高于5%處理。

圖5 長葉車前草不同濃度浸提液處理牧草種子的活力指數(shù)

Fig.5 Vigor index of four forage seeds treated with different concentration ofP.lanceolataextract

3 結(jié)論與討論

隨著人們對化感作用的深入研究，牧草化感在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用愈來愈廣泛，主要包括混合種植模式、開發(fā)生物除草劑和恢復(fù)生態(tài)平衡等應(yīng)用[7]。研究結(jié)果表明，不同質(zhì)量濃度的長葉車前草浸提液處理4種常規(guī)牧草種子，其發(fā)芽情況不盡相同。低濃度(0.1%～1%)處理，種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均不同程度減小，而發(fā)芽率、發(fā)芽勢受化感影響不明顯；高濃度(5%)浸提液可使牧草種子生物活力降低，即對4種牧草種子的正常發(fā)芽抑制作用十分顯著。因此，把控好長葉車前草與菊苣、紫花苜蓿、多年生黑麥草和白三葉4種牧草間合理混播、輪作的密度，才能更好地發(fā)揮其在生態(tài)畜牧業(yè)發(fā)展中藥食兩用的價(jià)值。

目前，關(guān)于長葉車前草的研究主要集中在活性化合物分子的藥用研發(fā)，該試驗(yàn)填補(bǔ)了其在植物化感作用方面的科研空白。研究結(jié)果表明，長葉車前草對菊苣、紫花苜蓿及多年生黑麥草明顯表現(xiàn)出濃度效應(yīng)，與大多數(shù)植物化感研究“低濃度無明顯影響，高濃度顯著抑制作用”[14-16]的結(jié)論一致；對白三葉則表現(xiàn)低濃度促進(jìn)發(fā)芽，高濃度抑制發(fā)芽的作用。究其原因：可能是濃度5%長葉車前草浸提液中某類物質(zhì)積累到了有效化感濃度從而表現(xiàn)出高度抑制；白三葉“低促高抑”可能是有一類物質(zhì)對其生長關(guān)鍵酶活性起到調(diào)控作用所致[17-18]。長葉車前草浸提液對4種牧草表現(xiàn)出兩類效應(yīng)，其中的化感作用機(jī)制還有待進(jìn)一步深入研究。