李林晴，劉凱，王紅霞，房鑫，高儀，張志華

(1 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)山區(qū)研究所/河北省山區(qū)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心/國家北方山區(qū)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071001；2 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，河北 保定 071001)

王紅霞(1976-)，女，河北藁城人，博士，副研究員，研究方向為果樹栽培育種。

核桃(JuglansregiaL.)，又名胡桃，為胡桃科胡桃屬的落葉喬木，分布和栽培遍及世界多個國家和地區(qū)，是重要的用材樹種、生態(tài)樹種、經(jīng)濟樹種和生物能源樹種，其堅果由硬殼和種仁組成，具有較高的營養(yǎng)價值和保健功能[1]。近年來，國家大力扶植木本糧油產(chǎn)業(yè)，核桃的栽植面積在不斷擴大[2]。為滿足市場的需求，則需要培育大量的苗木。核桃播種前需在清水中浸泡，可促進(jìn)種子萌發(fā)[3]。賈彩霞等人在研究中發(fā)現(xiàn)，核桃殼提取液中含有某些內(nèi)源抑制物質(zhì)對農(nóng)作物的萌發(fā)和生長有抑制作用[4]，因此播前浸種可能會清除核桃殼和種仁中抑制萌發(fā)的物質(zhì)，從而提高核桃種子的發(fā)芽率。核桃的水浸液中包含何種成分，在種子萌發(fā)過程中發(fā)揮何種作用，未見前人報道。植物化感作用是指某種植物向周圍環(huán)境釋放特定的次生物質(zhì)，對鄰近植物的生長發(fā)育產(chǎn)生的影響，它體現(xiàn)了植物之間的相互作用，既包括促進(jìn)作用，也包括抑制作用[5-8]。前人對核桃的化感作用的研究多集中在核桃植株主要器官提取物及揮發(fā)油對其他植物生長的影響方面[9]，在王方琳[10]對具有化感潛勢的植物的研究中，鑒定出了黃酮類物質(zhì)。也有研究發(fā)現(xiàn)黃酮類物質(zhì)存在于具化感作用的水稻幼苗中，且水稻幼苗通過產(chǎn)生和釋放這些化感物質(zhì)可以建立自己的防除雜草機制[11]。植物間的化感作用與類黃酮的種類和濃度有關(guān)[12]，而有關(guān)核桃種子、核桃殼及核桃仁的水浸液的化感效應(yīng)報道較少。本試驗通過采用浸泡不同的時間以及不同部位，研究核桃種子水浸液對萵筍(LactucasativaL. var.angustataIrish ex Bremer)、蘿卜(RaphanussativusL.)、馬蹄金(DichondrarepensForst.)、野牛草[Buchloedactyloides(Nutt.) Engelm.]種子發(fā)芽及對萵筍、蘿卜幼苗生長發(fā)育情況的影響，并以黃酮及多酚含量為指標(biāo)，研究核桃種子不同部位的黃酮及多酚物質(zhì)與種子萌發(fā)及生長的相關(guān)性，以此探究抑制核桃種子萌發(fā)的物質(zhì)及核桃種子的化感作用，為農(nóng)作物間作套種、化感抗害提供依據(jù)和指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

核桃品種為‘贊美’，采收于贊皇縣榆底村，堅果飽滿、無病蟲害、大小均一、無青皮殘留。本試驗所用萵筍、蘿卜、馬蹄金、野牛草種子均采購自保定農(nóng)資科技市場，健康、飽滿，無空殼。

1.2 方法

1.2.1 核桃水浸液的制備 選取60粒大小一致的核桃種子，將其隨機分為3份。1份收集完整的種仁，1份收集種殼(包括核桃分心木部分)，1份取不做處理的完整種子。室溫下將3份材料分別浸泡于700 mL清水中[4]。每24 h收集1次水浸液作為1個處理，共收集7次，依次編號為t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7，過濾后注入棕色細(xì)口瓶中，將其密封，置于4 ℃的冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 化感作用的研究與測定 萵筍種子每50粒為1次重復(fù)，放入鋪好濾紙的培養(yǎng)皿中，以種仁、種殼、核桃種子3種部位的水浸液澆灌作為處理，每一處理分別用t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7水浸液澆灌。蘿卜、野牛草、馬蹄金種子每30粒為1次重復(fù)，用t1、t4、t7水浸液澆灌。每組3個重復(fù)，并以清水為對照。早晚進(jìn)行澆灌，并放入恒溫光照培養(yǎng)箱中做發(fā)芽培養(yǎng)[13]。每天記錄發(fā)芽數(shù)量。直至清水處理的種子完全發(fā)芽后，選取萵筍及蘿卜種子不同處理每次重復(fù)均隨機選取出10株幼苗，分別測量根芽長度并記錄，再用數(shù)據(jù)軟件進(jìn)行整理，然后進(jìn)行各種分析。計算公式如下：

種子發(fā)芽率=(發(fā)芽種子數(shù)/處理種子總數(shù))×100%

(1)

發(fā)芽抑制率與根長抑制率，參照化感效應(yīng)敏感指數(shù)(RI)，采用Williamson[15]提出的對化感效應(yīng)的檢驗方法：

當(dāng)T≥C時，RI=1-C/T

(2)

當(dāng)T

(3)

其中，C為對照值，T為處理值；RI為化感效應(yīng)，RI小于0表示抑制作用，如果大于0則表現(xiàn)促進(jìn)作用[16-17]。

將種子萌發(fā)數(shù)和根長、苗長測定值換算成對照抑制百分率：

對照抑制百分率=(1-處理/對照)×100%

(4)

綜合效應(yīng)(SE)是同種植物的3個測定值的對照抑制百分率的算術(shù)平均值。

1.2.3 水浸液中成分測定 類黃酮含量測定參照宋宇琴等方法，并略有改進(jìn)[17]；多酚含量測定參照于文蛟等人采用福林酚法，并略有改進(jìn)[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 水浸液對種子萌發(fā)的影響

核桃種子不同部位的水浸液對萵筍、蘿卜、馬蹄金、野牛草種子萌發(fā)的影響見表1。

表1 不同部位水浸液對四種植物種子萌發(fā)的影響

由表1可知，核桃種子不同部位的水浸液對萵筍、蘿卜、馬蹄金、野牛草種子的發(fā)芽均表現(xiàn)為抑制作用，t7處理的核桃種子水浸液對萵筍的抑制作用顯著大于其他處理，發(fā)芽抑制率為21.38%。同一處理不同部位的水浸液對蘿卜種子發(fā)芽的抑制作用一定程度上大于萵筍種子，而種殼水浸液培養(yǎng)的萵筍和蘿卜種子的發(fā)芽率抑制效果差異不大，但是對2種雜草種子的抑制作用要明顯高于2種蔬菜種子。核桃不同部位的水浸液對萵筍、蘿卜種子發(fā)芽的抑制作用表現(xiàn)為：種仁大于種殼和種子，而種殼與種子之間抑制作用的差異不明顯；種仁的水浸液對這些種子發(fā)芽的抑制作用比其他2個部位的水浸液更為明顯，即種仁大于種殼和種子。

核桃種子不同部位的水浸液對萵筍、蘿卜2種蔬菜幼苗生長的影響見表2。

表2 不同部位水浸液對2種蔬菜幼苗生長的影響Table 2 Effects of aqueous extracts from different parts on the growth of two vegetable seedlings

由表2可以看出除t7外，各個處理核桃種子水浸液對萵筍幼苗的根生長，皆表現(xiàn)出較弱的促進(jìn)作用；不同處理核桃種子水浸液對萵筍芽的生長，除t2、t3外，也表現(xiàn)出微弱的促進(jìn)作用；但對蘿卜的根和芽的生長均起到了抑制作用。t1處理的核桃種子水浸液對蘿卜幼苗的生長，在根和芽的生長上均表現(xiàn)出較強的抑制作用，其他處理種子水浸液雖也表現(xiàn)出一定的抑制效果，但均低于t1處理。

t1處理的種仁水浸液對蘿卜幼苗及萵筍幼苗的根、芽生長均表現(xiàn)出很強的抑制作用，萵筍和蘿卜根的發(fā)芽抑制率達(dá)到100%，芽部的生長也非常緩慢遲鈍，對萵筍和蘿卜的發(fā)芽抑制率分別為88.86%和90.62%。t2、t3、t4處理的種仁水浸液培養(yǎng)的萵筍幼苗，根部的生長開始逐漸解除抑制，表現(xiàn)出促進(jìn)作用，而用t4～t7處理的種仁水浸液培養(yǎng)，根生長又重新表現(xiàn)出抑制作用，但抑制效果明顯降低。t2處理的種仁水浸液培養(yǎng)的萵筍幼苗，芽的生長抑制效果減弱，抑制率為9.88%，而用t3～t7處理的水浸液培養(yǎng)，芽生長又重新表現(xiàn)出促進(jìn)作用。對于蘿卜幼苗，t4、t7處理的種仁水浸液表現(xiàn)出對根和芽生長仍抑制作用，但其抑制作用減退。

種殼水浸液除t4處理外，其他處理均表現(xiàn)出對萵筍幼苗根部生長的抑制作用，其中以t1處理的種殼水浸液抑制效果最為顯著，抑制率可達(dá)40.85%。種殼水浸液對芽的生長除t1處理外均表現(xiàn)出促進(jìn)效果，僅t1處理起抑制作用，抑制率為3.36%。種殼水浸液對蘿卜幼苗的根和芽的生長均表現(xiàn)出抑制作用，對根的抑制效果以t7處理最為顯著，抑制率為42.63%，對蘿卜幼苗芽的抑制效果不顯著。

綜合表2可以看出，t1處理的種仁水浸液對于萵筍、蘿卜幼苗生長的抑制作用效果最大，抑制率均在80%以上。種殼水浸液的抑制效果較小，核桃種子水浸液對萵筍幼苗顯示出促進(jìn)作用，即種仁>種殼>核桃種子。從t2處理開始，不同部位的水浸液對萵筍幼苗的根芽生長，沒有明顯的差異；而t4、t7處理不同部位水浸液對蘿卜幼苗的根芽生長的抑制作用則表現(xiàn)為種殼>種仁>核桃種子，并且對幼苗的根的抑制作用大于芽。

2.2 水浸液對萵筍和蘿卜的綜合效應(yīng)

核桃種子不同部位的水浸液對萵筍、蘿卜2種蔬菜生長發(fā)育的綜合效應(yīng)見表3。

表3 綜合效應(yīng)(SE)Table 3 Synthesized effects (SE)

由表3可以得出，核桃種子、種仁及種殼的水浸液對萵筍和蘿卜表現(xiàn)出不同的化感作用。核桃不同部位的水浸液對萵筍和蘿卜的生長發(fā)育均起到不同程度的抑制作用，綜合效應(yīng)大小表現(xiàn)為種仁大于種殼和核桃種子。種仁的水浸液對萵筍和蘿卜的抑制作用強于核桃種子和種殼2種部位，抑制率分別為18.33%、18.61%。種殼的水浸液對萵筍和蘿卜的抑制作用與種仁相比較弱，對萵筍的抑制效應(yīng)強于核桃種子，對蘿卜的抑制效應(yīng)與種子相比較弱。3種部位的水浸液對蘿卜生長發(fā)育的抑制作用綜合效應(yīng)明顯高于萵筍。

2.3 核桃堅果不同部位浸提液成分分析

核桃種子不同部位浸泡不同時間浸提液黃酮含量和多酚含量的變化情況見圖1、圖2。

圖1 核桃不同部位不同處理黃酮含量變化圖 圖2 核桃不同部位浸提液多酚含量變化圖

由圖1可以看出，種仁和種殼的水浸液中黃酮含量從t1至t7處理，呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，而核桃種子呈波動狀態(tài)。t1處理時以種仁水浸液黃酮含量最高，明顯高于核桃種子及種殼的黃酮含量。

由圖2可以看出，種仁和種殼的水浸液中的多酚含量從t1至t7處理，大致呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢。t1處理時以種仁浸提液中多酚含量最高，明顯高于核桃種子及種殼的多酚含量。

3 討論與結(jié)論

核桃種子的水浸液對萵筍、蘿卜、馬蹄金、野牛草4種種子萌發(fā)均起到抑制作用，對蘿卜幼苗生長的抑制作用大于萵筍幼苗的生長，且對2種種子的抑制作用部位整體表現(xiàn)為根大于芽，對馬蹄金和野牛草種子生長的抑制作用大于萵筍和蘿卜。核桃種仁的水浸液對幼苗生長的抑制作用大于其余2個部位的影響。隨著浸泡種仁天數(shù)的增加，水浸液中所含黃酮及多酚的量均逐漸降低，澆灌的萵筍根生長的抑制作用率也在逐漸下降，二者均呈現(xiàn)下降趨勢。

植物化感作用是指某種植物向周圍環(huán)境釋放特定的次生物質(zhì)[5-8]，對鄰近植物的生長發(fā)育產(chǎn)生的影響，它體現(xiàn)了植物之間的相互作用，既包括促進(jìn)作用，也包括抑制作用。張博等[19]研究發(fā)現(xiàn)山核桃葉片水浸物對蘿卜、黑麥草種子萌發(fā)和幼苗的生長發(fā)育起到了抑制作用。張權(quán)和姚小華等[20]采用蒸餾水浸法收集山核桃青皮化感物質(zhì)，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)不同濃度浸提液對小麥、油菜等種子發(fā)芽以及幼苗的生長發(fā)育均表現(xiàn)為抑制作用。彭曉邦、程飛等[21]研究了不同濃度的核桃葉水浸液對不同產(chǎn)地黃岑種子萌發(fā)的影響，結(jié)果顯示隨著濃度的升高，對受體的促進(jìn)作用逐漸減弱。即核桃葉水浸液在某種程度上促進(jìn)黃岑種子的萌發(fā)和幼苗的生長。王蓓、蔡靖等研究表明，核桃葉水浸液對玉米、花生、豌豆和辣椒的種子萌發(fā)以及幼苗的生長發(fā)育的各項指標(biāo)均顯示為抑制作用，隨著浸液的濃度增大，抑制作用不斷增強[22]。本試驗研究結(jié)果表明核桃水浸液對萵筍、蘿卜幼苗生長的抑制作用，整體表現(xiàn)為根>芽，這與前人的研究一致[23]。不同部位水浸液對2種雜草種子的抑制作用整體上高于2種蔬菜種子，并且不同植物對于核桃種子不同部位的水浸液的反應(yīng)也有一定差異，這說明了不同的植物作為受體，其對核桃種子中的化感物質(zhì)的感應(yīng)能力不同。

在核桃苗木繁育過程中，把核桃種子適度浸泡可促進(jìn)核桃種子萌發(fā)[3]，而種殼提取液中含有某些內(nèi)源抑制物質(zhì)對植物萌發(fā)和生長有抑制作用[4]，因此播前浸種可能會減少核桃種仁中抑制萌發(fā)的物質(zhì)。種仁的水浸液對種子發(fā)芽的抑制作用比其他2個部位的水浸液更為明顯，即種仁>種殼和種子。且核桃種仁水浸液對萵筍、蘿卜的幼苗生長發(fā)育顯示用浸泡1 d的水浸液培養(yǎng)的幼苗，其生長發(fā)育受到抑制的作用最為明顯，根和芽的抑制率可高達(dá)88%以上；通過測定水浸液中的多酚和黃酮的含量發(fā)現(xiàn)，隨著浸泡時間的延長，水中多酚、黃酮含量降低。隨著浸泡種仁天數(shù)的增加，浸提液中所含黃酮及多酚的量均逐漸降低，而用其浸液澆灌的萵筍根生長的抑制作用率也在逐漸下降，說明核桃種仁中所含的對萵筍根部生長與發(fā)育起抑制作用的物質(zhì)可能包含黃酮和多酚，這與楊才瓊等[13]的研究結(jié)果一致，抑制物質(zhì)具體包含哪些還需進(jìn)一步探究。此外，研究還發(fā)現(xiàn)核桃水浸液對雜草種子萌芽有顯著的抑制作用，因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中若能利用植物間的化感作用，對田間雜草進(jìn)行有效抑制，進(jìn)而減少化學(xué)藥劑的使用，對生產(chǎn)與生態(tài)具有極大的指導(dǎo)意義。