光葉紫花苕子水浸提液對4種雜草的化感作用

李勝，劉蕾，周庚玲，丁子怡，陳桂華

(湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，湖南 長沙 410218)

植物化感作用廣泛存在于自然界中，在農(nóng)田生態(tài)管理、生物入侵、雜草治理及天然植被群落演替等方面具有重要作用[1－3]。豆科牧草蛋白質含量高，適口性好，在草地畜牧業(yè)中占有非常重要的地位。雜草對豆科牧草生長具有持續(xù)性危害，是豆科牧草產(chǎn)量和品質下降的限制性因素。由于雜草與牧草爭奪養(yǎng)分、水分、光照和生長空間，降低了土壤通透性，進而造成牧草產(chǎn)量與質量下降[4]。生產(chǎn)上一般利用刈割、增加植株密度等農(nóng)藝措施防治雜草，雖在短期內(nèi)效果明顯，但不能長期抑制雜草生長，雜草再生的可能性較高，并且需耗費大量人力物力[5－6]。也可采用除草劑、抑制劑等化學藥劑進行雜草防治，此方式雖見效快，但一般噴施量大，易污染水體、大氣和土壤，對人畜健康也會造成危害[7－9]。

隨著對植物化感作用研究的深入，越來越多的化感抑草植物被發(fā)現(xiàn)[10－12]，如百里香(Thymus mongolicusRonn)、白三葉(Trifolium repensL.)、紫花苜蓿(Medicago sativaL.)、紅三葉(Trifolium pratenseL.)和黃花草木樨(Melilotus officinalisL.)等植物都對雜草存在化感抑制作用。光葉紫花苕子是一種優(yōu)質冬春補飼青草，也是人工草地較理想的保護伴種植物。已有研究發(fā)現(xiàn)，光葉紫花苕子存在一定的化感潛勢[13－15]，但其化感抑草作用方面的研究鮮有報道。本試驗通過室內(nèi)生物測定法研究不同部位光葉紫花苕子浸提液對狗尾草、稗草、馬唐和格桑草4種常見雜草種子發(fā)芽及幼苗生長的影響，旨在了解光葉紫花苕子的化感作用，對其化感抑草潛勢進行初步探究。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

光葉紫花苕子植株采集自湖南農(nóng)業(yè)大學牧草基地，狗尾草、稗草、馬唐和格桑草種子購于紅星花卉市場。

1.2 試驗方法

1.2.1 浸提液的制備

采集新鮮的光葉紫花苕子植株，沖洗干凈后自然晾干，剪成長2 cm左右的小段，用粉碎機粉碎，分別稱取40.0 g地上部與地下部樣品，加入1 000 mL蒸餾水中，置于恒溫(25℃)搖床振蕩(150 r/min)浸提48 h，利用雙層濾紙過濾后，獲得質量濃度為40.0 g/L的浸提液母液，再用蒸餾水分別稀釋，得到質量濃度為2.5、5.0、10.0、20.0、40.0 g/L的浸提液，置于4℃冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 種子萌發(fā)和幼苗生長發(fā)育試驗

分別將狗尾草、稗草、馬唐和格桑草種子各50粒用2%的次氯酸鈉溶液消毒10 min后沖洗干凈，均勻播種于大小為12 cm×12 cm的發(fā)芽盒內(nèi)(發(fā)芽盒內(nèi)鋪兩層滅菌濾紙)，分別加入10 mL不同部位和不同質量濃度的光葉紫花苕子浸提液。地上部浸提液處理為2.5 g/L(A1)、5.0 g/L(A2)、10.0 g/L(A3)、20.0 g/L(A4)、40.0 g/L(A5)；地下部浸提液處理為2.5 g/L(B1)、5.0 g/L(B2)、10.0 g/L(B3)、20.0 g/L(B4)和40.0 g/L(B5)；對照均為10 mL蒸餾水(CK)；每個處理4次重復。于20℃光照培養(yǎng)箱中進行光/暗(12 h/12 h)交替培養(yǎng)。期間注意保持濾紙濕潤，每隔24 h記錄種子發(fā)芽情況。

1.2.3 測定指標和方法

每天同一時間觀察、統(tǒng)計當天4種雜草種子的萌發(fā)情況；10 d后，從每個發(fā)芽盒中隨機選擇10株幼苗測定種子的發(fā)芽率、幼苗根長、苗高、鮮質量，并計算其平均值；采用乙醇提取法測定葉綠素含量，采用愈創(chuàng)木酚—分光光度法測定POD活性，采用紫外吸收法測定CAT活性，采用NBT還原法測定SOD活性，采用硫代巴比妥酸法測定MDA含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進行整理和統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 光葉紫花苕子浸提液對4種雜草種子發(fā)芽的影響

根據(jù)表1，與CK相比，各處理均顯著降低了狗尾草種子發(fā)芽率；稗草種子發(fā)芽率為A3、A4、B1、B3、B5處理顯著降低，其他處理則無顯著變化；馬唐種子發(fā)芽率為A5處理顯著降低，其余處理則顯著提高；A1、A4、A5、B3、B4、B5處理格桑草種子發(fā)芽率均顯著降低。

表1 不同處理4種雜草種子的發(fā)芽率Table 1 Germination rate of four seeds under different treatments %

2.2 光葉紫花苕子浸提液對4種雜草幼苗生長的影響

2.2.1 光葉紫花苕子浸提液對4種雜草幼苗苗高的影響

根據(jù)表2，狗尾草幼苗苗高為A4、A5、B4、B5處理顯著降低，其他處理均顯著提高；除A3、A5外，其余浸提液處理均顯著降低了稗草幼苗的苗高；馬唐幼苗苗高則表現(xiàn)為A1與A2處理顯著降低，其他處理則顯著提高；A5、B1、B2與B3處理格桑草幼苗苗高顯著降低，但A2、A3、A4與B5處理則顯著提高。

表2 不同處理4種雜草的幼苗苗高Table 2 Seedling height of four weeds under different treatments cm

2.2.2 光葉紫花苕子浸提液對4種雜草幼苗根長的影響

根據(jù)表3，與CK相比，A1、A3、A4與A5處理顯著降低了狗尾草幼苗根長，但A2、B1、B2、B3、B4處理則表現(xiàn)為顯著提高；除A3處理外，各浸提液處理均顯著降低了稗草幼苗根長；對于馬唐幼苗根長，僅A1處理表現(xiàn)為顯著降低，A3、A4和B1、B2、B4、B5處理均顯著提高，其余處理與CK差異不顯著；格桑草幼苗根長僅A1、A5處理顯著降低，B2、B3、B4與B5處理則顯著提高。

表3 不同處理4種雜草的幼苗根長Table 3 Seedling root length of four weeds under different treatments cm

2.2.3 光葉紫花苕子浸提液對雜草幼苗鮮質量的影響

根據(jù)表4，A4、A5處理顯著降低了狗尾草幼苗鮮質量，但其余處理均顯著提高；除A3、A4、A5處理外，其余處理均顯著降低了稗草幼苗鮮質量；對于馬唐幼苗鮮質量，僅A1、A2和B1處理顯著降低，A3、A4、A5和B5處理則顯著提高，其他處理與CK無顯著差異；格桑草幼苗鮮質量則表現(xiàn)為A5、B1處理顯著降低，A1、B2與CK無顯著差異，其他處理均顯著提高。

表4 不同處理4種雜草的幼苗鮮質量Table 4 Fresh weight of seedlings of four weeds under different treatments g

2.3 光葉紫花苕子浸提液對4種雜草幼苗生理指標的影響

2.3.1 光葉紫花苕子浸提液對4種雜草幼苗葉綠素含量的影響

根據(jù)表5，狗尾草幼苗葉綠素含量為A1、A3、A5處理顯著降低，A4和B3處理與CK無顯著差異，其余處理均顯著提高；除A5、B1和B2外，其他各處理稗草幼苗葉綠素含量均顯著低于CK；除B1外，各光葉紫花苕子浸提液處理均顯著降低了馬唐幼苗葉綠素含量；對于格桑草，僅A1、B1、B2處理顯著降低了其幼苗葉綠素含量，其余處理均表現(xiàn)為顯著提高。

表5 不同處理4種雜草的幼苗葉綠素含量Table 5 Chlorophyll content of seedlings of four weeds under different treatments mg·g－1

2.3.2 光葉紫花苕子浸提液對4種雜草幼苗POD活性的影響

根據(jù)表6，狗尾草幼苗POD活性表現(xiàn)為B4、B5處理顯著降低，其余各處理均顯著提高；稗草幼苗POD活性為A1、A2、A3、A5和B2處理顯著降低，B4、B5處理則顯著提高，其他各處理與CK無顯著差異；各光葉紫花苕子浸提液處理均顯著降低了馬唐幼苗POD活性；格桑草幼苗的POD活性則表現(xiàn)為A4、A5、B1與B4處理顯著降低，A1、A2、A3、B2、B3和B5處理則顯著提高。

表6 不同處理4種雜草幼苗的POD酶活性Table 6 POD enzyme activity of seedlings of four weed under different treatments U·g－1·min－1

2.3.3 光葉紫花苕子浸提液對4種雜草幼苗CAT活性的影響

根據(jù)表7，除狗尾草的B1處理和稗草的A1處理外，其他各光葉紫花苕子浸提液處理下，狗尾草、稗草和馬唐的CAT活性均顯著提高，格桑草幼苗CAT活性均顯著降低。

表7 不同處理4種雜草幼苗的CAT酶活性Table 7 CAT enzyme activity of seedlings of four weeds under different treatments U·g－1·min－1

2.3.4 光葉紫花苕子浸提液對4種雜草幼苗SOD活性的影響

根據(jù)表8，狗尾草幼苗SOD酶活性表現(xiàn)為各地上部浸提液處理和B1、B2處理均顯著提高，B4、B5處理則顯著降低；稗草幼苗SOD活性為A3、B1、B2、B3處理顯著提高，A4、B4、B5處理顯著降低，其余處理則無顯著變化；馬唐幼苗SOD酶活性表現(xiàn)為A5、B3處理顯著降低，A3、A4處理無顯著變化，其余處理均顯著提高；格桑草幼苗SOD活性除B3處理無顯著變化外，其余處理均顯著提高。

表8 不同處理4種雜草幼苗的SOD酶活性Table 8 SOD enzyme activity of seedlings of four weeds in different treatments U·g－1

2.3.5 光葉紫花苕子浸提液對4種雜草幼苗MDA含量的影響

根據(jù)表9，狗尾草幼苗MDA含量表現(xiàn)為除B1、B4處理無顯著變化外，其他各處理均顯著提高；稗草幼苗MDA含量除A1與B1處理顯著提高外，其他各處理均顯著降低；各光葉紫花苕子浸提液處理下馬唐幼苗MDA含量均顯著降低；除A1、A2、B1處理與CK無顯著差異外，其他處理格桑草幼苗MDA含量均顯著提高。

表9 不同處理4種雜草幼苗的MDA含量Table 9 MDA content of seedlings of four weeds under different treatments μmol·g－1

3 討論

植物釋放的化感物質先影響受體生物膜系統(tǒng)，改變蛋白質及酶的活性，調控激素合成，進而影響種子細胞的活化、修復、能量代謝與貯藏物質轉化[16]。研究表明，火炬樹(Rhus typhina)不同器官水浸提液與青蒿素均能顯著抑制狗尾草的萌發(fā)與幼苗的生長[17－18]。王坤芳等[19]研究發(fā)現(xiàn)，少花蒺藜草(Cenchrus spinifexCav.)浸提液可以促進馬唐種子的萌發(fā)與幼苗生長。江寶月[20]研究發(fā)現(xiàn)，非洲菊浸提液對看麥娘(Alopecurus aequalisSobol.)、萵苣(Lactuca sativaLinn.)及千日紅(Gomphrena globosaL.)種子萌發(fā)存在明顯抑制作用。本研究中光葉紫花苕子不同部位浸提液對受試4種雜草種子萌發(fā)、幼苗苗高、幼苗根長及幼苗鮮質量表現(xiàn)不同程度的化感作用。其中，40.0 g/L的光葉紫花苕子地上部水浸提液能顯著降低狗尾草和格桑草的發(fā)芽率、苗高、根長、鮮質量；2.5 g/L的光葉紫花苕子地下部水浸提液能顯著降低稗草的發(fā)芽率、苗高、根長、鮮質量；2.5 g/L的光葉紫花苕子地上部水浸提液能顯著降低馬唐的苗高、根長、鮮質量。

光合作用是植物生長代謝的基礎，葉綠素是光能吸收與轉換的重要物質，其含量直接影響植株對光能的利用?；形镔|對植物細胞具有一定的損害作用，影響植物葉綠素合成，但植物不同部位浸提液對雜草葉綠素含量的影響存在差異。本研究中，2.5 g/L的光葉紫花苕子地上部水浸提液能顯著降低受試4種雜草的葉綠素含量，其他光葉紫花苕子不同部位浸提液處理對4種雜草幼苗葉綠素含量存在促進或抑制作用，這與劉姚姚等[21]、屈文平等[22]研究結果一致。

植物體內(nèi)的抗氧化調控系統(tǒng)主要參與抵抗逆境脅迫對植物的損害。正常生長情況下，植物體內(nèi)活性氧(ROS)處于動態(tài)平衡，而逆境脅迫會導致植物體內(nèi)活性氧失衡和植物抗氧化能力下降[23－25]。本研究中，各光葉紫花苕子提液處理均顯著提高了馬唐的POD和CAT活性，顯著降低了其MDA含量，但不同處理對SOD酶活性的影響存在差異；同時，大部分處理對其他3種雜草的POD、CAT與SOD酶活性及MDA含量均有顯著影響。由此可見，光葉紫花苕子浸提液能打破植物細胞ROS平衡，激發(fā)抗氧化酶系統(tǒng)抵御傷害，但不同的雜草對浸提液的敏感程度不一樣，這可能是光葉紫花苕子浸提液對4種雜草酶活性影響有所不同的原因。

4 結論

光葉紫花苕子的地上部和地下部水浸提液對4種雜草均有不同程度的化感作用。其中，40.0 g/L的光葉紫花苕子地上部水浸提液處理顯著降低了狗尾草的發(fā)芽率、苗高、根長、鮮質量、葉綠素含量，顯著提高了其POD、CAT、SOD酶活性及MDA含量；顯著降低了稗草的根長和POD活性，并顯著提高了其CAT活性；顯著降低了馬唐的發(fā)芽率、葉綠素含量、POD和SOD活性，也顯著提高了其CAT活性；顯著降低了格桑草的發(fā)芽率、苗高、根長、鮮質量、POD和CAT酶活性，并顯著提高了其SOD酶活性和MDA含量。該處理對4種雜草的化感作用最強，具有開發(fā)為生物除草劑的潛力。