长喙韭浸提液对叶用莴苣种子萌发化感作用的研究.pdf

天津农业科学TianjinAgricultural Sciences植物生理与生物技术2023,29(9):1-6长喙韭浸提液对叶用莴苣种子萌发化感作用的研究巴依牙托列吾汗，迪丽热巴莫合太江，林辰壹，阿布都外力阿依甫（新疆农业大学园艺学院，新疆乌鲁木齐，8 3 0 0 52）摘要：为了探讨长喙韭根际土和不同部位凋落物对叶用莴苣种子萌发的影响，以国内仅分布于新疆的葱属植物长喙韭（Alli-umsaxatileM.Bieb.)为材料，采用培养皿滤纸法研究长喙韭根际土、调落叶、花和果皮不同部位不同浓度水浸提液对叶用莴苣种子萌发的影响，对种子萌发和幼苗生长指标进行比较，并对长喙韭不同部位不同浓度水浸提液对种子萌发和生长进行综合化感效应指数和主成分分析。根际土水浸提液浓度为2 0 mgmL-1时综合化感效应指数为0.12 8,调落叶、花掌和果皮浓度分别为20mgmL-1、3 0 m g m L-l、3 0 m g m L-时综合化感效应指数分别为-0.2 3 1、-0.192、-0.8 45,化感强弱D值由高到低为：果皮 花掌调落叶；根际土表现为化感促进作用，而其他部位均表现为化感抑制作用，野生韭菜长喙韭是具有一定化感作用的，为栽培生产中合理选择间套作时期提供了指导。关键词：长喙韭；浸提液；叶用莴苣；种子萌发；化感作用中图分类号：S647；S 6 3 3Study on the Chemosensitizing Effect of Allium saxatile Extract on Seed Germination of Lactuca sativa L.BAYIYA Tuoliewuhan,DILIREBA Mohetaijiang,LIN Chenyi,ABUDUWAILI Ayifu(College of Horticulture,Xinjiang Agricultural University,Urumqi,Xinjiang 830052,China)Abstract:To investigate the effects of rhizosphere soil and different parts of the apoplastic material of Allium saxatile on seed germi-nation of Lactuca sativa L.Using Allium saxatile M.Bieb.as material,we used the Petri dish filter paper method to study the effectsof different concentrations of aqueous extracts from different parts of the rhizosphere soil,wilted leaves,scape and pericarp of Alliumsaxatile on seed germination of Lactuca sativa L.and to compare the indexes of seed germination and seedling growth.The effects ofdifferent concentrations of aqueous extracts on seed germination and seedling growth were compared,and a comprehensive chemosen-sory effect index and principal component analysis were carried out for different parts of the Allium saxatile.The comprehensive al-lelopathic effect index was 0.128 with a concentration of 20 mg mL-I of the rhizosphere soil water extract.Moreover,the allelopathiceffect indices were-0.231,-0.192 and-0.845 on wilted leaves,scape,and pericarp,respectively,when the concentrations were 20mg mL-,30 mg mL-1,and 30 mg mL-I with D values indicating that allelopathic strength and weakness decreased in the order:pericarpscapewilted leaves.The rhizosphere soil exhibited allelopathic promotion,whereas the other plant parts showed allelopathicinhibition.Moreover,wild leeks with Allium saxatile demonstrated certain allelopathic effects,which provided guidance for selecting asuitable intercropping period during cultivation and production.Key words:A llium saxatile M.Bieb.;leachate;Lactuca sativa L.;seed germination;chemosensory effect文献标识码：ADOI编码:10.3 96 9/j.issn.1006-6500.2023.09.001植物通过淋溶、挥发、凋落物分解、根部分泌等途径将产生的化感物质释放到环境中从而对邻近植物产生有益或有害的影响。化感效应广泛存在于生态系统之中，对于植被更新和持续发挥土地生产力具有重要意义。很多作物表现出的化感作用为建立间套作制度、改善土壤生态环境、降低作物发病率，以及提高土壤养分吸收等方面起到了积极作用3 。长喙韭（AlliumsaxatileM.Bieb）在国内仅分布于新疆天山和阿尔泰地区，生长在山地砾石坡地环境；国外分布于中亚、西伯利亚和欧洲5,是重要的观赏植物资源，用于景观设计或鲜切花等。长喙韭是新疆干旱半干旱特殊环境下生长的葱蒜类蔬菜资源，满足了人们对高品质功能性植物资源不断增长的消费需求，其栽培面积呕需扩大。长喙韭多年生收稿日期：2 0 2 3-0 7-0 8基金项目：国家自然科学基金项目（3 17 6 0 57 3）；自治区现代蔬菜产业技术体系昌吉综合试验站项目（2 0 2 3）；新疆农业大学自治区级大学生创新创业训练项目（S202210758052）作者简介：巴依牙托列吾汗（1997 一），女，新疆额敏人，在读硕士生，主要从事野生蔬菜种质资源开发与利用研究。通讯作者简介：林辰壹（196 5一），女，新疆乌鲁木齐人，教授，博士，主要从事野生葱属资源方面研究。2的特点导致土壤中会累计根系分泌物，同时完成年生活史后植株周围会形成一定量调落物，具备产生化感作用的物质基础7。因此，需要明确栽培过程中长喙韭与其他作物的生长作用关系。本研究以叶用莴苣(LactvcasatiwaL.)作为验证长喙韭化感作用的受体材料，叶用莴苣生长周期短、喜?耐阴适宜于间套作，是研究化感作用的模式材料。将长喙韭植株根际土以及凋落叶、花和果皮的不同质量浓度的水浸提液作用于叶用莴苣种子，比较分析不同处理水浸提液对叶用莴苣种子的综合化感效应，掌握长喙韭和叶用莴苣之间的化感作用关系，以其明确长喙韭在田间生态环境条件下化感作用特点。本研究对进一步建立长喙韭间套作、轮作倒茬的健康栽培制度建立、扩大种植面积具有指导意义。1材料与方法1.1供试材料2021年10 月在种植基地（8 7.2 0 E，43.54N）分别采集长喙韭叶、花和果皮的凋落物，以及根系510mm的根际土备用。选择颗粒饱满、完全成熟且大小基本一致的叶用莴苣翠绿种子（新疆天地禾种业有限公司生产），用质量体积分数为0.1%NaC10溶液消毒2 0min,经蒸馏水、无菌水冲洗，滤纸吸干表面水分待用。1.2浸提液制备和种子处理将根际土和不同部位凋落物分别进行粉碎后按样品干质量：溶剂体积=1:10 比例与无菌水混合，室温下浸提48 h，过滤后40 0 0 rmin-离心10 min，获得质量浓度10 0 mgmL-1的长喙韭水浸提液，并用无菌水将各浸提液分别稀释成10 mgmL-1、2 0mgmL-l、3 0 m g m L-质量浓度的工作液，以无菌水(0 mgmL-)为对照。采用培养皿滤纸法8,每皿分别加人不同浓度的工作液7 mL,均匀摆放2 5粒种子，每个处理设置4个重复，用封口膜封口，置于CXZ型智能光照培养箱。按照国际种子规程设置温度（2 0 2）,黑暗条件下发芽，4d测发芽势，7 d测发芽率。1.3指标测定当胚根或胚轴突破种皮1 2 mm计为发芽种子。每个培养皿随机挑选5株用电子天平（0.1mg）称量芽苗鲜质量、根鲜质量；用电子游标卡尺（0.0 1mm)测定芽苗长度、幼苗根长。发芽率(计数天数为7d）、发芽势（以发芽试验规定期限的发芽率,计数天津农业科学天数为4d）、发芽指数、活力指数计算公式如下：发芽率=（发芽种子总数/供试种子总数）10 0%(1)发芽势=（发芽种子总数/供试种子总数）10 0%(2)发芽指数(GI)=Z(Gt/Dt)(3)式中,Dt为发芽日数;Gt是与 Dt相对应的每天发芽种子数与发芽日数。活力指数=CIxS式中,GI为发芽指数;S为芽生长势（平均鲜质量）。参照Williamson等的计算化感效应指数(ResponseIndex,RI)以及相对促进(抑制)率和综合化感效应指数0 。化感效应指数RI=T/C-1式中,C为对照值;T为处理值;RI0为促进作用，RI0.05)。第2 9卷(4)(5)第9期巴依牙托列吾汗等：长喙韭浸提液对叶用莴苣种子萌发化感作用的研究32.2长喙韭凋落叶水浸提液对叶用莴苣种子萌发的影响由表1可知，10 mgmL-1浓度下显著抑制叶用莴苣发芽势、发芽指数、活力指数和根长度，分别比对照相对减少6.2 5%、2 5.57%、8.0 6%、2 6.44%，而对根鲜质量和芽苗长度间无显著性差异；随着浓度的升高显著抑制叶用莴苣种子的发芽势、发芽指数、活力指数、根鲜质量、芽苗长度和根长度,2 0 mgmL-浓度下分别比对照相对减少10.42%、2 9.6 9%、2 2.58%、22.04%、47.8 0%、56.8 2%;3 0 m g m L-l浓度下分别比对照相对减少4.16%、3 6.40%、2 5.8 1%、2 1.8 6%、53.85%、59.0 7%。与对照相比，不同浓度调落叶水浸提液对叶用莴苣发芽率无显著性差异，而显著促进芽苗鲜质量(P0.05）；随着浓度的升高显著抑制叶用莴苣发芽势、发芽指数、活力指数、芽苗长度和根长度,2 0 mgmL-1浓度下分别比对照相对减少8.3 3%、45.2 3%、29.03%、2 2.0 4%、2 5.8 0%,3 0 m g m L-1浓度下分别比表1长喙韭根际土和不同部位凋落物水浸提液对叶用莴苣种子萌发的影响浓度发芽率/%发芽势/%根际土CK97.00.01a1096.00.04a2097.00.01a3097.00.02a调落叶CK97.00.01a1092.00.04a2090.00.03a86.00.01ab38.240.88b3097.00.01a92.00.02b花掌CK97.00.01a91094.00.01a2088.00.02a3088.00.06a果皮CK97.00.01a1096.00.02a2090.00.03a3036.00.14b注：小写字母表示同列数据差异显著（P0.05)。2.4长喙韭凋落果皮水浸提液对叶用莴苣种子萌发的影响由表1可知,与对照相比,10 mgmL-浓度下显著抑制叶用莴苣发芽指数、根鲜质量、芽苗长度和根长度，分别比对照相对减少为16.6 6%、8 0.51%、72.03%、8 0.57%，而对于发芽率、发芽势、活力指数和芽苗鲜质量无显著性差异；2 0 mgmL-1浓度下显著抑制叶用莴苣发芽指数、活力指数、芽苗鲜质量、根鲜质量、芽苗长度和根长度，分别比对照相对减少为3 2.2 7%、45.16%、18.6 5%、8 7.2 5%、8 9.90%、96.2 2%,而对于发芽率和发芽势无显著性差异；3 0 mgmL-1浓度下极显著抑制种子萌发及幼苗生长，种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、芽苗鲜质量、根鲜质量、芽苗长度和根长度，分别比对照相对减少62.89%、8 9.58%、90.48%、93.55%、44.91%、10 0%、94.2 6%、100%;随着凋落果皮水浸提液浓度升高抑制种子萌发及幼苗生长，高浓度凋落果皮水浸提液完全抑制根的生长(P根际土（10 mgmL-)根际土（3 0 mgmL-)CK(0mgmL-)凋落叶(10 mgmL-)花(10 mgmL-)处理0.096根际土102030洞落叶102030102030果皮102030权重3讨论与结论3.1长喙韭根际土化威作用本研究通过研究长喙韭根际土和不同部位调落物水浸提液对叶用莴苣种子萌发的影响，发现长喙韭根际土对叶用莴苣种子萌发和幼苗生长具有促进作用,而调落叶、花和果皮均具有抑制作用,其中果皮浸提液对种子萌发和幼苗生长的抑制最强。本研究首次验证了长喙韭具有化感作用。研究表明，植物根际土对另一种植物种子萌发起到促进或者抑制的作用12 ,呼木吉勒图等13 研究发现冷蒿根际土的浸提液抑制5种紫花首品种种子萌发，且随着浸提液浓度升高,其抑制作用也在加强，李欣欣等14发现毛竹根际土浸提液对杉木种子萌发具有促进作用，其中低浓度的促进作用十分显著。而本研究中长喙韭根际土对叶用莴苣种子萌发具有促进作用，呈现“低促高抑”的趋势，而其它部位的浸提液均呈现抑制作用，说明了不同部位表现出不同的特点，不同部位化感物质种类和浓度存在差异。3.2长喙韭凋落叶、花和果皮的化感作用多种葱属植物均表现出一定的化感能力，蒙古韭全株水浸提液促进萝卜的单株根质量和可溶性蛋白含量5；香葱全株低浓度水浸提液促进草莓种子巴依牙托列吾汗等：长喙韭浸提液对叶用莴苣种子萌发化感作用的研究表3 主成分得分及综合评价隶属函数值ClICl2CK1.6362.3162.9392.0720.910-0.333-0.1730.3080.1660.275-1.121-2.377-6.6185.调落叶(3 0 mgmL-)果皮(10 mgmL-)=调落叶(2 0mgmL-)花(2 0 mgmL-)花(3 0 mgmL-)果皮(2 0 mgmL-)果皮(3 0 mgmL-)。D值U(Cl)U(Cl2)0.8640.459-0.1870.935-0.4811.000-0.2650.909-0.3470.7880.3570.6580.4320.674-0.1880.725-0.7720.710-1.0900.7212.0190.5751.9630.444-1.5360.0000.8490.150发芽，高浓度水浸提液促进草莓生长和果实品质；低浓度的实葱调落叶片抑制叶用莴苣种子萌发7;本研究材料长喙韭的调落叶在10 mgmL-浓度下抑制了叶用莴苣种子的萌发，长喙韭在这种低浓度下产生的化感作用特点和作用效果与实葱调落叶相似。本研究结果还证实，长喙韭的花水浸提液和果皮浸提液也是产生化感作用的重要部位，这在以往的研究中常被忽视15-17。从化感表现来看，长喙韭3 0 mgmL-的果皮浸提液处理下的叶用莴苣种子萌发后子叶正常展开，但是胚轴生长受到抑制，出现影响主根和侧根生长的“抑根”现象，这与水杉凋落物水浸提液抑制种子主根生长的表现一致18,这种对受体材料地上部和地下部器官形成的机制有待进一步探讨。植物含有特定的生理活性物质，以次生代谢物质的形式分布在不同器官，研究表明不同的植物种类和不同部位的化感类型不同19,例如三七和人参根均能分泌化感物质，其化感能力强，同时根部多糖含量高，表现出化感能力和成分存在一定的关系2 0 。本研究长喙韭凋落叶、花和果皮的化感能力存在差异,这种差异是否意味着长喙韭不同部位的功能成分也存在差异有待进一步证实。本研究将8 个性状分为2 个主成分，活力指数和发芽率的累计方差贡献率大于8 5%，达到了89.35%，可将活力指数和发芽率作为今后长喙韭的排序0.80240.3790.8510.2970.8940.3580.8260.3340.7190.5320.6380.5540.6560.3790.6720.2150.6350.1250.6311.0000.6380.9840.5240.0000.0002135876910811126化感作用综合评价的参考指标。同时，通过计算各指标的综合评价排序进一步验证长喙韭的根际土和不同部位凋落物化感作用与化感效应指数一致，化感效应指数的计算指标也能准确评价化感作用强弱。本研究长喙韭根际土和不同部位凋落物水浸提液对叶用莴苣种子的化感作用有所差异，根际土水浸提液促进种子萌发和幼苗生长，建议在实际生产中长喙韭与叶用莴苣间套作时掌握好播种时机，及时清理田园避免调落叶、成熟的花和果皮产生的化感抑制作用，影响间套作植物的生长。通过不同部位水浸提液对叶用莴苣种子萌发综合化感效应指数和主成分分析得知，长喙韭根际土、凋落叶、花和果皮的水浸提液具有化感作用，根际土表现为化感促进作用，而其他部位均表现为化感抑制作用,抑制强弱D值由高到低为：果皮 花调落叶。参考文献：1马红叶，张文娥，潘学军，等.胡桃科植物的化感作用及其应用前景综述J.江苏农业科学，2 0 19，47(2 0)：57-63,74.2叶根华，李伟成，蔡伟飞，等.珍贵树种榉树幼苗对毛竹林化感作用的响应J/OL.分子植物育种：1-142023-02-15.http:/ XIAO X M,CHENG Z H,MENG H W,et al.Intercroppingof green garlic(A llium s ativum L)induces nutrient concentrationchanges in the soil and plants in continuously croppedcucumber(Cucumis sativus L.)in a plastic tunnelJ.PLoSOne,2013,8(4):e62173.4崔乃然.新疆植物志M.乌鲁木齐：新疆科技卫生出版社,19 9 6:53 8-540.5 XU J M,KAMELIN R V.Allium linnaeus,sp.Pl.1:294.1753.M/WU ZY,RAVEN PH.Flora of China 24.Beijing:Science Press,2000:165-202.6 DRAGHIA L,CHELARIU E L,SIRBU C,et al.Specieswith ornamental potential from spontaneous flora of Buz uCountyJ.Bulletin UASVM Horticulture,2010,67(1):336-343.天津农业科学7 RICE E L.AllelopathyM.2nd ed.Orlando:AcademicPress,1984:309-316.8赵一珊，杨航，徐长林，等.杯腺柳叶片枯落物浸提液对高寒灌丛草地6 种草种子萌发的化感作用J.草原与草坪,2 0 2 3,43(2):6 7-7 4.9 BRUCE WILLIAMSON G,RICHARDSON D.Bioassays forallelopathy:Measuring treatment responses with IndependentcontrolsJJ.Journal of Chemical 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