葉歸鴻，張弘玥

(1.南京師范大學附屬中學，江蘇南京210013；2.南京農業(yè)大學生命科學學院，江蘇南京210095)

稻殼水浸提液對小麥及其伴生植物生長與生理的影響

葉歸鴻1，張弘玥2*

(1.南京師范大學附屬中學，江蘇南京210013；2.南京農業(yè)大學生命科學學院，江蘇南京210095)

為明確稻殼水浸提液對小麥(TriticumaestivumL.)和小麥田伴生植物大巢菜(ViciasativaL.) 、日本看麥娘(AloecurusjaponicusSteud.)生長與生理的影響，采用室內培養(yǎng)皿法分別研究了水稻稻殼水浸提液對小麥及其伴生植物苗高、苗鮮重、根長、根鮮重、超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化物酶(POD)活性以及丙二醛(MDA)含量等指標的影響。結果表明，0.040g/mL以上濃度水稻稻殼水浸提液處理后，小麥苗高、苗鮮重、根長、根鮮重受到顯著抑制，日本看麥娘根長、大巢菜地上部分生長受到明顯抑制。稻殼水浸提液脅迫下3種受試植物葉片POD活性與MDA含量均呈逐漸上升趨勢，而SOD活性呈逐漸下降趨勢，它們共同作用，加速了受試植物葉片的衰老。據(jù)此認為稻殼水浸液具有一定的化感作用，其對小麥及其伴生植物的影響將有助于稻殼資源的開發(fā)和利用。

稻殼水浸提液；小麥；伴生植物；POD；SOD；MDA

化感作用(Allelopathy)指的是某種植物或微生物通過產生化學物質釋放到環(huán)境中,對別的生物產生直接或間接的刺激或抑制作用?；形镔|主要通過植物地上部的淋洗和揮發(fā)、根的分泌以及植物殘體的腐解等途徑釋放到生態(tài)系統(tǒng)，進而影響周圍植物的生長發(fā)育[1]。在農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，化感物質有可能被利用來改變農作物與伴生植物之間的相互關系，在促進作物，抑制有害生物方面具有積極作用，甚至可取代或減少化學農藥的使用[2]。

稻殼是稻谷加工過程中的主要副產物,通常占稻谷的20%，我國年產稻殼3600多萬t，資源量大。在稻殼利用方面，目前的研究多集中在稻殼的能源利用、稻殼中硅和碳資源的利用以及稻殼中纖維素類物質與其水解產物的利用等[3]。張磊等人發(fā)現(xiàn)，稻殼施入稻田具有防除雜草、增加肥效和增產的綜合效應[4-5]。

本試驗通過室內測定不同濃度梯度水稻稻殼水浸提液對小麥、大巢菜、日本看麥娘的苗高、苗鮮重、根長、根鮮重以及葉片POD酶活性、SOD酶、MDA含量的影響，旨在探討稻殼水浸提液對小麥及其田間伴生植物生長發(fā)育的影響，為明確稻殼內次生代謝產物的化感效應提供一定的依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試材料

水稻稻殼(2012年11月收獲的水稻，室外風干，脫粒時采集；水稻品種為南粳46)；小麥(寧麥14，江蘇省農業(yè)科學院糧食作物研究所提供)；大巢菜、日本看麥娘(2012年從江蘇省農業(yè)科學院試驗田采集)。

1.2試驗方法

1.2.1水稻稻殼水浸提液的制備。風干后水稻稻殼40g，用500mL蒸餾水浸泡72h后分別用消毒紗布和濾紙過濾2次，得到質量體積濃度為0.08g/mL的稻殼水浸提母液，冷藏備用。

1.2.2受試植物種子的預處理。將均勻飽滿的小麥種子300g用10%次氯酸鈉溶液消毒10min，蒸餾水清洗5遍，25℃催芽24h后備用。大巢菜、日本看麥娘的種子處理類似小麥種子處理。

1.2.3受試植物的培養(yǎng)。將均勻露白的小麥、大巢菜、日本看麥娘種子各30粒接種到直徑9cm的培養(yǎng)皿中(鋪雙層濾紙)，分別加入10mL蒸餾水，并設計6個濃度為0、0.005、0.010、0.020、0.040、0.080g/mL的稻殼水浸提液處理，每個濃度處理8次重復，共計3組144個培養(yǎng)皿。室溫下培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中定期添加適當蒸餾水和相應濃度的稻殼水浸提液。

1.2.4形態(tài)學指標測定。受試植物培養(yǎng)3周后，每個處理隨機取10株幼苗，測量苗高、苗鮮重、根長、根鮮重，4次重復。

1.2.5酶活性和丙二醛(MDA)含量的測定[6]。受試植物培養(yǎng)4周后，以硫代巴比妥酸法測定MDA含量，愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶(POD)活性，氮藍四唑(NBT)光氧化還原法測定超氧化物歧化酶(SOD)活性。4次重復。

1.3數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用DPS分析軟件[7]，用Duncan's新復極差法對平均數(shù)進行多重比較。

2　結果與分析

2.1水稻稻殼水浸提液對受試植物形態(tài)學特征的影響

表1結果顯示，隨著水稻稻殼水浸提液濃度的上升，小麥苗高、苗鮮重、根長、根鮮重有逐漸受抑的趨勢。0.040、0.080g/mL濃度下，小麥的苗高、苗鮮重、根長、根鮮重分別較空白對照顯著下降44.4%～56.6%、35.4%～55.0%、47.6%～51.2%、43.3%～62.2%?？梢?，較高濃度的水稻稻殼水浸提液可顯著抑制受試小麥萌發(fā)期―苗期和地上、地下部分的生物量積累。

表2顯示，較低濃度(0.010g/mL以下)水稻稻殼水浸提液對大巢菜苗高、苗鮮重基本沒有明顯影響，但對苗鮮重、根長和根鮮重有一定的促進作用；而較高濃度(0.040、0.080g/mL)稻殼水浸提液處理，大巢菜苗高、苗鮮重受到明顯抑制，其苗高、苗鮮重較空白對照顯著下降28.7%～42.7%、33.9%～61.3%。與對日本看麥娘的影響相反，較高濃度稻殼水浸提液主要抑制大巢菜地上部分生長。

表1　不同濃度水稻稻殼水浸提液處理對小麥形態(tài)學特征的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同字母表示0.05水平差異顯著。下同。

表2　不同濃度水稻稻殼水浸提液處理對大巢菜形態(tài)學特征的影響

表3　不同濃度水稻稻殼水浸提液處理對日本看麥娘形態(tài)學特征的影響

表3顯示，較低濃度(0.010g/mL以下)水稻稻殼水浸提液對日本看麥娘苗高、苗鮮重、根長和根鮮重基本沒有明顯影響，較高濃度(0.020g/mL以上)稻殼水浸提液對日本看麥娘苗高、苗鮮重和根鮮重有一定的促進作用，但0.080g/mL稻殼水浸提液處理日本看麥娘根長受到明顯抑制，根長較空白對照顯著下降28.3%。2.2水稻稻殼水浸提液對受試植物生理指標的影響

2.2.1對POD酶活性的影響。圖1—3表明，水稻稻殼水浸提液處理后，小麥POD活性隨著水浸提液濃度升高先升高后降低；大巢菜POD活性隨著水浸提液濃度升高先降低后升高；日本看麥娘POD活性隨著水浸提液濃度升高呈上升趨勢。

2.2.2對SOD酶活性的影響。圖4—6表明，較低濃度(0.020g/mL以下)水稻稻殼水浸提液處理，小麥和日本看麥娘葉片SOD酶活性下降幅度較不明顯，0.040g/mL以上濃度下SOD酶活性較空白對照顯著下降。對大巢菜而言，0.005、0.010g/mL濃度下，葉片SOD酶活性有小幅上升，表現(xiàn)為“低促高抑”的特點。

2.2.3對丙二醛含量的影響。圖7—9表明，隨著水稻稻殼水浸提液濃度的上升，小麥、大巢菜和日本看麥娘葉片中MDA含量逐步上升，其中大巢菜葉片中MDA含量上升幅度較明顯。

處理濃度(g/ml)

處理濃度(g/ml)

處理濃度(g/ml)

處理濃度(g/ml)

處理濃度(g/ml)

處理濃度(g/ml)

3　討論

3.1水稻稻殼水浸提液對小麥及其伴生植物形態(tài)學的影響

隨著水稻稻殼水浸提液濃度的上升，小麥苗高、苗鮮重、根長、 根鮮重逐漸受到抑制。但伴生植物對水稻稻殼水浸提液反應不盡相同，其中較高濃度(0.080g/mL)稻殼水浸提液對日本看麥娘表現(xiàn)為根長受到明顯抑制，大巢菜則是地上部分生長(苗高、苗鮮重)受到明顯抑制。可見，水稻稻殼水浸提液具有一定的化感效應，但其對植物生長的影響不僅與水浸提液濃度相關，而且不同受體植物的反應不盡相同[8]。因此利用稻殼水浸提液來改變植物種間關系時，需要考慮稻殼使用量以及物種的適當配置。

處理濃度(g/ml)

處理濃度(g/ml)

3.2水稻稻殼水浸提液對小麥及其伴生植物生理指標的影響

逆境脅迫會導致植物細胞內自由基產生和消除的平衡被打破，進而出現(xiàn)自由基積累和膜脂過氧化[9-10]。丙二醛(MDA)是膜酯過氧化作用的產物之一，具有很強的細胞毒性，對膜和細胞中蛋白質、核酸和酶等許多生物功能分子有很強的破壞作用。因此，MDA的含量可用于判斷植物受逆境脅迫或細胞膜受傷害程度[11]。而植物體內的抗氧化酶系統(tǒng)(包含超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶等)能部分緩解逆境導致的活性氧損傷，對維持細胞膜的結構和功能具有重要作用[12]。本研究表明，水稻稻殼水浸提液對小麥、日本看麥娘和大巢菜生理指標的影響表現(xiàn)為隨著水稻稻殼水浸提液濃度的升高，受試植物葉片SOD活性呈下降趨勢，POD活性和MDA含量呈上升趨勢。可見稻殼水浸提液影響了植物體內氧化還原系統(tǒng)的平衡，從而影響了受試植物的生長，具有一定的化感效應，但這種化感效應的利用，需要對化感效應分子的種類、結構鑒定、功能分析及作用機制等進行多方面研究。作為資源豐富的農業(yè)副產品，稻殼在農林生態(tài)系統(tǒng)中的應用也還需要進一步探討。

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Effects of Aqueous Extract from Rice Husk on the Growth and Physiology of Wheat and its Accompanying Plants

YE Gui-Hong1，ZHANG Hong-Yue2

(1. High School Affiliated to Nanjing Normal University, Nanjing 210003, China 2. College of Life Sciences,Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

To figure out the effect of water extract from rice husk on growth and physiology of theTriticumaestivumL.,ViciasativaL. andAloecurusjaponicusSteud., typical indices changes of wheat and two accompanying plants, such as seedling height, seedling fresh weight, root length, root fresh weight, superoxide dismutase (SOD) activity , peroxidase (POD) activity and malondialdehyde (MDA) content, were studied in the laboratory. The results indicated that, seedling height, seedling fresh weight, root fresh weight of wheat, and the root length and seedling height ofA.japonicusSteud.andV.sativaL., were inhibited significantly by water extract from rice husk with the concentration more than 0.040g/mL. In addition, three kinds of leaves were tested with water extract from rice husk.The results showed that both POD activity and MDA contents were increased dose-dependently, while SOD activity was decreased dose-dependently, which means the senescence of tested leaves were accelerated. Consequently, water extract from rice husk has the allelopathic effect on wheat and its accompanying plants, which will be help to the exploitation and utilization of rice husk.

water extract from rice husk；wheat；accompanying plants；POD；SOD；MDA

2015-10-30

葉歸鴻(1997―)，女，江蘇南京人，現(xiàn)為南京師范大學附屬中學學生。

張弘玥(1990―)，男，碩士研究生，目前從事植物生理研究，E-mail:zealhoo@gmail.com.