国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

意大利蒼耳的化感作用對油葵種子萌發(fā)的影響

2020-05-20 06:37
種子 2020年4期
關(guān)鍵詞:油葵化感水浸

(石河子大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院新疆植物藥資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,新疆 石河子 832003)

對本地植物所施加的化感抑制作用是許多外來植物在被引入地區(qū)成為群落優(yōu)勢種并得以成功入侵的重要原因[1-2],入侵植物地上器官的雨水淋溶物[3]、根系分泌物[4]或凋落的枯枝落葉[5]都有可能會對本地植物的種子萌發(fā)[6]或幼苗生長[7-8]造成強(qiáng)烈的抑制效應(yīng)。從而改變?nèi)肭值氐娜郝浣Y(jié)構(gòu)組成和生態(tài)平衡,對當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有院徒?jīng)濟(jì)發(fā)展造成嚴(yán)重危害[9]。

意大利蒼耳(XanthiumstrumariumL.)為菊科蒼耳屬一年生草本植物,原產(chǎn)于南歐,現(xiàn)已廣泛分布于歐洲,美洲,亞洲和大洋洲的許多地區(qū)[10],對入侵地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生物多樣性保護(hù)造成了嚴(yán)重威脅[11]。自1991年9月在中國北京被首次發(fā)現(xiàn)以來[12],意大利蒼耳在中國的分布和擴(kuò)張面積急劇增加。目前已經(jīng)擴(kuò)展到了中國的6個省/市,包括遼寧,河北,北京,山東,陜西和新疆[13-14],從最東部的遼寧沈陽種群到最西部的新疆伊犁種群的空間距離超過了4 000 km。 其在新疆的危害最為嚴(yán)重,占據(jù)了農(nóng)田、草原、路邊、林緣、濕地、荒漠等多種生境,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和畜牧業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了極大危害[15-16]。

油葵是新疆廣為種植的重要油料作物,本課題組前期野外調(diào)查發(fā)現(xiàn),油葵地是意大利蒼耳常見的入侵生境之一,被意大利蒼耳入侵后,油葵往往出現(xiàn)大量缺苗,嚴(yán)重減產(chǎn),然而造成油葵缺苗的機(jī)理卻并不清楚。因此,本實(shí)驗(yàn)在嚴(yán)格受控條件下研究了意大利蒼耳根、莖、葉、果實(shí)等不同器官的水浸提液對油葵種子萌發(fā)的影響,以評價在種子萌發(fā)階段意大利蒼耳對油葵的化感抑制潛力,以期為揭示油葵地產(chǎn)量下降的機(jī)理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材 料

2018年10月于新疆石河子市郊區(qū)(86°00′E,44.23′N,海拔513 m)采集長勢良好的意大利蒼耳健康植株,用清水洗凈根系表面浮土后,在室溫下陰干,將根、莖、葉、果實(shí)等不同器官用中藥粉碎機(jī)粉碎成粉末,備用。受試油葵為新疆主栽品種矮大頭,購于石河子農(nóng)墾科學(xué)院。挑選籽粒飽滿、大小一致的油葵種子1 700粒,備用。

1.2 方 法

1.2.1意大利蒼耳不同器官水浸提液的制備

稱取一定量意大利蒼耳根、莖、葉、果實(shí)的粉末,置于玻璃燒杯中,加入10倍質(zhì)量的蒸餾水,在室溫下浸泡24 h,離心后取上清液,從而獲得濃度為1∶10(質(zhì)量∶體積),即100 g·L-1的水浸提液作為母液,再用蒸餾水依次稀釋,配制成75 g·L-1、50 g·L-1以及25 g·L-1等不同濃度的水浸提液,以蒸餾水作為對照[17]。

1.2.2萌發(fā)實(shí)驗(yàn)

用0.1%的次氯酸溶液浸泡油葵種子10 min,再用70%的乙醇水溶液浸種30 s進(jìn)行種子表面消毒,以防止種子萌發(fā)階段霉菌的發(fā)生。蒸餾水冼凈后,用相應(yīng)濃度的浸提液浸泡3 h,以蒸餾水代替浸提液浸種3 h作為對照。

在25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中開展種子萌發(fā)試驗(yàn),每天光照12 h,光照強(qiáng)度為450μmol·(m2·s)-1。在培養(yǎng)皿(φ=90 mm)中鋪放2層經(jīng)高溫滅菌過的濾紙,將在提取液/蒸餾水中浸泡了3 h后的種子,均勻擺放在培養(yǎng)皿中的濾紙上,加入適量浸提液/蒸餾水,每個培養(yǎng)皿中放置30粒油葵種子,重復(fù)3次。實(shí)驗(yàn)以胚根突破種皮作為判斷種子萌發(fā)的標(biāo)準(zhǔn),每24 h觀察并記錄萌發(fā)種子的個數(shù),萌發(fā)持續(xù)時間為14 d,計算種子萌發(fā)率、第7天的發(fā)芽勢、萌發(fā)指數(shù)和化感效應(yīng)指數(shù)。

萌發(fā)率(%)=(萌發(fā)種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%;

發(fā)芽勢(%)=(第7天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%;

萌發(fā)指數(shù)=∑(Gt/Dt) (式中,Gt為t天種子萌發(fā)數(shù),Dt為萌發(fā)天數(shù));

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總,運(yùn)用SPSS 25.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,采用單因素方差分析法(One way ANOVA)對前7 d處理組與對照組間種子的累積萌發(fā)率進(jìn)行差異顯著性檢測,p<0.05為差異顯著;用Duncan多重比較檢測對照組與處理組之間以及各處理組之間萌發(fā)指數(shù)、累積萌發(fā)率及化感效應(yīng)指數(shù)的差異顯著性水平(p<0.05),運(yùn)用Origin 9.0軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 意大利蒼耳不同器官水浸提液對油葵種子萌發(fā)指數(shù)的影響

意大利蒼耳所有器官的水浸提液均極顯著地降低了油葵種子的萌發(fā)指數(shù),除了根和莖不同濃度的水浸提液對油葵種子萌發(fā)指數(shù)的影響無顯著差異外,葉片和果實(shí)的水浸提液對油葵種子萌發(fā)指數(shù)的影響表現(xiàn)出了顯著的濃度依賴效應(yīng),即浸提液的濃度越高,對油葵種子萌發(fā)指數(shù)的抑制效應(yīng)越明顯(圖1~圖4)。其中25、50、75、100 g·L-1濃度的葉片水浸提液組的萌發(fā)指數(shù)分別為對照組的65%、31%、23%和6%,而25、50、75、100 g·L-1濃度的果實(shí)水浸提液組的萌發(fā)指數(shù)分別為對照組的62%、35%、42%和25%,25、50、75、100 g·L-1濃度的莖水浸提液組的萌發(fā)指數(shù)分別為對照組的59%、59%、48%和41%。

注:不同字母表示處理間差異性顯著。下同。圖1 意大利蒼耳根提取液對油葵種子萌發(fā)指數(shù)的影響

圖2 意大利蒼耳莖提取液對油葵種子萌發(fā)指數(shù)的影響

圖3 意大利蒼耳葉提取液對油葵種子萌發(fā)指數(shù)的影響

圖4 意大利蒼耳果實(shí)提取液對油葵種子萌發(fā)指數(shù)的影響

2.2 意大利蒼耳不同器官水浸提液對油葵種子發(fā)芽勢和累積萌發(fā)率的影響

從累積萌發(fā)率圖(圖5~圖8)可以看出,對照組的油葵種子萌發(fā)時間最早,處理后第2天的萌發(fā)率就達(dá)到了22%,而各水浸提液處理組中存在不同程度的萌發(fā)延遲現(xiàn)象,其中100 g·L-1濃度的意大利蒼耳葉片水浸提液處理下,油葵種子萌發(fā)的遲滯現(xiàn)象最為明顯,在處理后的第9天種子才開始萌發(fā),萌發(fā)率僅為3%。

圖5 意大利蒼耳根提取液對油葵種子累積萌發(fā)率的影響

圖6 意大利蒼耳莖提取液對油葵種子累積萌發(fā)率的影響

圖7 意大利蒼耳葉提取液對油葵種子累積萌發(fā)率的影響

對照組中油葵種子的萌發(fā)速度最快,其第7天的種子萌發(fā)率就已經(jīng)達(dá)到了最終萌發(fā)率的98.6%。除了25 g·L-1濃度的葉片水浸提液以外,其他處理組中油葵種子第7天的發(fā)芽勢均顯著地低于對照組(p<0.001)。盡管25 g·L-1濃度的葉片水浸提液中油葵種子第7天的發(fā)芽勢與對照組之間無顯著差異(p=0.168),但前6 d的累積種子萌發(fā)率均顯著地低于對照。

圖8 意大利蒼耳果提取液對油葵種子累積萌發(fā)率的影響

25、50、75、100 g·L-1濃度莖水浸提液中的油葵種子第14天的累積萌發(fā)率與對照組差異不顯著(p=0.057、p=0.440、p=0.603、p=0.171),而油葵種子在根、葉以及果實(shí)水浸提液中的最終累積萌發(fā)率均表現(xiàn)出明顯的濃度依賴效應(yīng),即隨著浸提液濃度的升高,最終萌發(fā)率呈顯著下降趨勢。25、75、100 g·L-1濃度根水浸提液中油葵種子的最終萌發(fā)率分別是對照組的79%、64%和52%,50、75、100 g·L-1濃度葉水浸提液中油葵種子的最終萌發(fā)率分別是對照組的71%、71%和22%,而50、75、100 g·L-1濃度意大利蒼耳果實(shí)水浸提液中油葵種子的最終萌發(fā)率分別是對照組的75%、75%和47%??梢姡?00 g·L-1濃度水浸提液對油葵種子最終萌發(fā)率的抑制作用最為強(qiáng)烈。100 g·L-1濃度各器官水浸提液對油葵種子萌發(fā)均有顯著性的抑制效應(yīng)(p<0.05),其中葉片水浸提液對油葵種子萌發(fā)率的抑制效應(yīng)最為顯著,其次是果實(shí)和根,莖的抑制效應(yīng)最弱(圖9)。在100 g·L-1濃度的莖、根、果實(shí)、葉片水浸提液中,油葵種子14 d的累積萌發(fā)率較對照組分別下降了27%、48%、53%和78%。

2.3 意大利蒼耳不同器官水浸提液對油葵種子萌發(fā)的化感效應(yīng)指數(shù)

意大利蒼耳根不同濃度水浸提液對油葵種子萌發(fā)的化感作用在處理后的2~4 d內(nèi)相繼達(dá)到最強(qiáng)抑制效應(yīng)(圖10);莖不同濃度水浸提液對油葵種子萌發(fā)的化感作用在處理2 d后均達(dá)到最強(qiáng)抑制效應(yīng),并隨著時間的延續(xù)呈逐漸減弱趨勢,以至于在第14天時各組處理的化感效應(yīng)指數(shù)間已無顯著差異(圖11);葉片水浸提液對油葵種子萌發(fā)的化感作用也在處理2 d后達(dá)到最強(qiáng)抑制效應(yīng)。萌發(fā)后第14天的統(tǒng)計結(jié)果顯示,100 g·L-1濃度浸提液的化感效應(yīng)最強(qiáng),其次是75 g·L-1和50 g·L-1濃度浸提液,而25 g·L-1濃度浸提液的化感效應(yīng)最低(圖12)。果實(shí)的水浸提液與葉片浸提液表現(xiàn)出了相似的變化趨勢(圖13)。

圖9 各處理組累積萌發(fā)率對比

圖10 不同濃度根水浸提液化感效應(yīng)指數(shù)隨時間的變化

圖11 不同濃度莖桿水浸提液化感效應(yīng)指數(shù)隨時間的變化

圖12 不同濃度葉水浸提液化感效應(yīng)指數(shù)隨時間的變化

圖13 不同濃度果水浸提液化感效應(yīng)指數(shù)隨時間的變化

100 g·L-1濃度的莖、根、果實(shí)、葉片水浸提液對油葵種子萌發(fā)的化感效應(yīng)指數(shù)對比結(jié)果顯示,葉片的化感抑制效應(yīng)最強(qiáng),其次是果實(shí)和根,莖的抑制效應(yīng)最弱(圖14)。

圖14 不同器官提取液化感效應(yīng)指數(shù)的比較

3 討 論

種子萌發(fā)是被子植物生活史中一個十分重要的環(huán)節(jié),種子成功萌發(fā)是種群建立的前提和基礎(chǔ)。因此,揭示遭遇意大利蒼耳入侵后的油葵地中油葵種子萌發(fā)出現(xiàn)障礙的原因,對采取合理措施,避免缺苗事件發(fā)生和油葵的最終產(chǎn)量下降等具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本研究結(jié)果顯示,經(jīng)意大利蒼耳所有器官水浸提液處理的油葵種子,其萌發(fā)指數(shù)均顯著地低于對照組。說明混雜在土壤中的意大利蒼耳的根、莖、葉以及果實(shí)等殘茬和凋落物均會顯著地降低油葵種子的萌發(fā)速度。與根和莖相比,葉片與果實(shí)對油葵種子萌發(fā)指數(shù)的降低效應(yīng)更為明顯,而且表現(xiàn)出了明顯的濃度依賴效應(yīng),尤其是在100 g·L-1濃度果實(shí)水浸提液以及75、100 g·L-1濃度葉片水浸提液中,油葵種子的萌發(fā)指數(shù)僅為對照組的25%、23%和6%。

累積萌發(fā)率的統(tǒng)計結(jié)果顯示,與對照組相比,所有處理組中油葵種子的萌發(fā)時間都存在不同程度的延遲,萌發(fā)延遲效應(yīng)隨意大利蒼耳的器官種類以及水浸提液的濃度的差異而有所不同,葉片所引發(fā)的萌發(fā)延遲效應(yīng)最為明顯,且在100 g·L-1的高濃度葉片水浸提液處理?xiàng)l件下,直到萌發(fā)處理后的第9天,才有3%的種子開始萌發(fā)。由于早春季節(jié)氣溫較低,油葵種子如果長期滯留在低溫潮濕的土壤環(huán)境中而不能得以及時萌發(fā),勢必會造成種子活力的下降和病害的發(fā)生。

除此之外,意大利蒼耳的水浸提液還對油葵種子的累積萌發(fā)率產(chǎn)生了顯著影響,中、高濃度的浸提液均顯著降低了油葵種子的最終萌發(fā)率,在100 g·L-1濃度的莖、根、果實(shí)、葉片水浸提液中油葵種子14 d的累積萌發(fā)率較對照組分別下降了27%、48%、53%和78%。

化感效應(yīng)指數(shù)(RI)是一個反映化感作用類型及其活性強(qiáng)弱的指標(biāo),正值表示促進(jìn),負(fù)值表示抑制,零代表不存在化感作用,絕對值的大小反映化感作用的強(qiáng)弱。本研究結(jié)果顯示,25 g·L-1濃度的葉片水浸提液在處理8 d以后,以及果實(shí)水浸提液在處理13 d以后的化感效應(yīng)指數(shù)為正值,說明低濃度的葉片和果實(shí)水浸提液在處理后期對油葵種子的萌發(fā)表現(xiàn)出了小幅的促進(jìn)作用,除此以外的所有處理?xiàng)l件下,RI均為負(fù)值,說明其對油葵種子的萌發(fā)均具有抑制作用。以上研究結(jié)果表明,意大利蒼耳各器官中都含有對油葵種子萌發(fā)具有抑制作用的水溶性化感活性物質(zhì)?;行?yīng)指數(shù)的分析結(jié)果顯示,意大利蒼耳各器官水浸提液對油葵種子萌發(fā)的化感抑制活性的強(qiáng)弱具有明顯的濃度依賴性和器官依賴性,濃度越高則化感抑制效應(yīng)就越顯著,其中以葉片化感抑制效應(yīng)最強(qiáng),而莖的化感抑制活性最弱。

Shajie 等指出,意大利蒼耳的莖、葉水浸提液顯著抑制了玉米(ZeamaysL.)和歐洲油菜(BrassianapusL.)的種子萌發(fā)[18];Jalali 等發(fā)現(xiàn),意大利蒼耳葉片水浸提液對玉米種子萌發(fā)具有顯著的濃度依賴性的化感抑制作用,100 g·L-1濃度的浸提液抑制效應(yīng)最強(qiáng)[19];本研究結(jié)果與之一致。然而Kadioglu 的研究指出,意大利蒼耳的葉片水浸提液對胡蘿卜(DacucuscaroteL.)種子的萌發(fā)無顯著化感效應(yīng)[20];Tanver等研究發(fā)現(xiàn),意大利蒼耳葉片水浸提液能顯著縮短水稻(OryzasativaL.)和小麥(TriticumvulgareL.)種子的萌發(fā)時間[21],即提升了其種子的萌發(fā)速度;可能是因?yàn)楣w植物的化感作用會因受體植物的種類不同而存在顯著差異所造成的。

油葵地水肥供應(yīng)良好,意大利蒼耳長勢茁壯,株高往往超過2 m,冠幅一般為1.2~1.6 m,生物量大,單株果實(shí)量常常為1 200~1 600粒。由于繁殖體充足,所以意大利蒼耳個體在油葵地中常呈高密度分布。因此,每年都會有大量凋落的果實(shí)、枯枝、落葉以及根系混雜并滯留在土壤中,經(jīng)春季積雪融化之后的雪水以及雨水或灌溉水的浸泡,各器官中的水溶性物質(zhì)便會有機(jī)會滲出而進(jìn)入土壤,并形成較高濃度的積累,從而對周圍油葵種子的萌發(fā)產(chǎn)生化感抑制作用。因此,意大利蒼耳的凋落物、以及殘存在土壤中的根系的化感抑制作用所造成的油葵種子的萌發(fā)變緩和萌發(fā)失敗可能是導(dǎo)致油葵大量缺苗的重要原因之一。

建議對農(nóng)田中的意大利蒼耳幼苗要做到早發(fā)現(xiàn),早鏟除,要在結(jié)果前徹底拔除油葵地中的意大利蒼耳植株,以避免枯枝落葉和果實(shí)返回土壤,從而減輕對來年油葵種子萌發(fā)的影響。如果前期忽視了對農(nóng)田中意大利蒼耳的清除工作,那么在油葵播種前可以增加一次灌溉,使得滯留在土壤中的意大利蒼耳的殘體所釋放出的水溶性化感物質(zhì)能夠隨水下滲到土壤深層,從而減輕其對油葵種子萌發(fā)的抑制效應(yīng)。

本實(shí)驗(yàn)僅單獨(dú)研究了意大利蒼耳根、莖、葉、果實(shí)等不同器官對油葵種子萌發(fā)的化感抑制潛力,而在實(shí)際農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中,不同器官的殘體在土壤中往往是同時存在的。因此,開展不同器官對油葵種子萌發(fā)的化感潛力影響的交互作用可能會更有意義,有待于進(jìn)一步研究。

猜你喜歡
油葵化感水浸
山東聊城東昌府區(qū)26.67公頃油葵盛開“致富花”
青藏高原地區(qū)馬鈴薯主栽品種水浸提液的化感抑草作用
杉木凋落物對光皮樺種子萌發(fā)的影響研究初報
玉米秸稈的化感活性物質(zhì):對羥基肉桂酸類化合物和對羥基苯甲醛
湖邊月夜
油葵種植技術(shù)要點(diǎn)
稗草種植液誘導(dǎo)對不同化感潛力水稻生長和土壤酶活性的影響
木薯器官及其腐解物水浸液對橡膠樹白根病病菌的化感作用
自走式油葵收割機(jī)研發(fā)成功
謁金門·風(fēng)絲裊
阜平县| 满城县| 阿拉善左旗| 德安县| 客服| 罗山县| 石景山区| 石门县| 灵寿县| 江川县| 汉中市| 唐山市| 固阳县| 绥芬河市| 蒙阴县| 周宁县| 丹阳市| 泽州县| 兰坪| 织金县| 高要市| 夏津县| 太谷县| 锦屏县| 龙南县| 杭锦旗| 瓮安县| 安徽省| 共和县| 泗阳县| 石屏县| 额尔古纳市| 策勒县| 泰州市| 张家港市| 辉县市| 盈江县| 英吉沙县| 图木舒克市| 兴海县| 南华县|