ABSTRACT

In order to explore the release pathway of allelochemicals of Cyclobalanopsis glaucoides, allelopathy of overground part eluviation substances of Cyclobalanopsis glaucoides in central Yunnan province on seed germination and seedling growth of Oryza sativa was studied. The results showed that the seed germination percentage, root length, seedling height, number of roots, seedling fresh and dry weight, Chla, Chlb, Chl contents of Oryza sativa were reduced by the order and leaf number of overground part eluviation of Cyclobalanopsis glaucoides. It was found that the seed germination, seedling growth and Chla, Chlb, Chl contents of Oryza sativa were increased with increasing overground part eluviation order (EO) of Cyclobalanopsis glaucoides, but at this point there was no regular change about leaf number (LN) of overground part eluviation of Cyclobalanopsis glaucoides.

Keywords:Allelopathy, Cyclobalanopsis glaucoides, Overground Part Eluviation Substances, Oryza sativa

滇青冈地上部淋溶物对水稻化感作用测定

李天星，杨红卫，钟纹涛

楚雄师范学院化学与生命科学学院，云南 楚雄

收稿日期：2018年4月8日；录用日期：2018年4月21日；发布日期：2018年4月28日

摘 要

为探索滇青冈化感物质的释放途径，研究了滇中地区滇青冈地上部淋溶物对水稻种子及其幼苗的化感作用。结果表明：对滇青冈地上部淋溶的次序和每次被淋溶的滇青冈叶片数目对水稻种子萌发率和幼苗叶片中叶绿素含量及其幼苗生长的部分指标(根长、苗高、根数目、幼苗鲜重和干重)都具有抑制作用。研究发现，伴随着对滇青冈地上部淋溶的次序(EO)的后延，其地上部淋溶物对水稻种子萌发和幼苗叶片中叶绿素含量及其幼苗生长的抑制效应不断减弱，而滇青冈地上部每次被淋溶的叶片数目(LN)的增加，其地上部淋溶物对水稻种子萌发和幼苗叶片中叶绿素含量及其幼苗生长的抑制效应未呈现出规律性的变化。

关键词 :化感作用，滇青冈，地上部淋溶物，水稻

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1. 引言

植物之间借助于化学物质而形成的正向或负向的相互影响的现象，就是植物间的化感作用 [1] ，通过对其的研究，不仅可以指导农林业生产，还可以揭示植物种群、群落乃至整个生态系统的时空分布格局及其演化的原因和机制 [2] [3] [4] [5] [6] 。植物化感物质释放途径的研究是其中的一个重要方面 [7] [8] [9] ，植物化感物质释放途径通常有植物地上部(茎叶)的淋溶(一般情况下主要考虑叶片的淋溶)、地上部(茎叶)的挥发、植物根部分泌和残根分解以及植株的降解等，因此植物地上部淋溶物化感作用的测定是植物化感物质释放途径研究中的一个重要组成部分。

作为壳斗科青冈属植物的滇青冈(Cyclobalanopsis glaucoides)，是常绿阔叶林的优势种，生态适应幅度较广，其以云南高原为中心，分布在半湿润常绿阔叶林的各种类型中，不同物种间化学关系复杂，是进行化感作用研究的一个比较好的类群，而目前对其的研究却主要集中在形态学方面和生理生态学方面 [10] - [18] ，对其化感作用方面的研究还未涉及。水稻(Oryza sativa)作为一种主要的粮食作物，一直是植物化感作用研究中的一种较好的受体材料。

本研究对云南高原森林植被自然恢复的影响机制提供理论依据和参考，对认识滇青冈化感作用发生的机理和利用其化感物质合成生物除草剂有非常重要的意义和价值。

2. 材料与方法

2.1. 材料

供体植物滇青冈(Cyclobalanopsis glaucoides)选于楚雄紫溪山自然保护区(101˚22′13″~101˚26′53″E、24˚58′28″~25˚04′02″N，总面积160 km²，主峰海拔2500 m)，由楚雄师范学院植物分类学教授徐成东老师鉴定，受体植物水稻(Oryza sativa)的种子购于楚雄益农种子店。

2.2. 滇青冈地上部淋溶液的收集

对每个叶片用等量蒸馏水分别对不同叶片数目(分别为50片、100片、150片、200片、250片)的滇青冈地上部进行有序的5次淋溶(分别为第1次、第2次、第3次、第4次、第5次，即第1次淋溶液收集完后就立即开始第2次淋溶，直至第5次淋溶液收集完为止)，分次同时分叶片数目收集，得到每一次的不同叶片数目的滇青冈地上部淋溶液。

2.3. 水稻种子萌发试验

试验时，以淋溶液作为培养液，将两层滤纸垫入培养皿(Φ = 9 cm)，加入培养液，使滤纸饱和吸水后作为发芽床，用水稻种子进行生物测定，用蒸馏水作对照，在室内自然状态下培养。记录发芽(胚根或胚轴破皮1~2 mm时为萌发)种子数，到种子不再萌发时止，用发芽率(%)、发芽势(%)和发芽指数三个指标来进行统计分析 [19] [20] 。

发芽指数 =，Gt为第t天的发芽数，Dt为相应的发芽天数

并计算相应的化感效应指数(RI)，RI = 1 − C/T (当T ≥ C时，RI ≥ 0；当T < C时，RI < 0)。式中，C为对照值，T为处理值。RI > 0为促进效应，RI < 0为抑制效应，绝对值的大小代表化感作用强度的大小 [21] 。

当水稻种子萌发长成幼苗后，对其幼苗生长的部分指标(根长、苗高、根数目、幼苗鲜重和干重)进行测定，同时分别计算其相应的化感效应指数(RI)。

2.4. 水稻幼苗叶片中叶绿素含量的测定

采用分光光度计法测定 [22] [23] [24] ，同时计算其化感效应指数(RI)。

2.5. 数据分析

试验数据采用SPSS17.0软件进行分析，LSD显著性在0.05水平上检测。

3. 结果与分析

3.1. 滇青冈地上部淋溶物对水稻种子萌发率及其幼苗生长的影响

滇青冈地上部淋溶物对水稻种子萌发率及其幼苗生长的影响，从总体上看，除了第5次淋溶的部分指标和其它次淋溶的个别指标外，基本上呈现出了“抑制”的现象，滇青冈地上部被淋溶的先后次序和每次被淋溶的滇青冈叶片数目对水稻种子萌发率及其幼苗生长的部分指标(根长、苗高、根数目、幼苗鲜重和干重)具有抑制作用，与对照相比有显著差异(表1和表2)。

从滇青冈地上部被淋溶的先后次序及其化感效应指数变化的情况来看，从第1次淋溶到第5次淋溶基本上都出现了抑制水稻种子发芽率的现象，但第1次、第2次淋溶对水稻种子发芽率的负面影响更大，尤其是第2次淋溶，水稻种子的发芽率从对照的96.67%下降到87.50%，下降了9.17%，化感效应指数为 −0.105，表现出明显的抑制作用。从第1次淋溶到第2次淋溶抑制效应增强，从第2次淋溶到第3次淋溶、第4次淋溶、第5次淋溶，抑制效应减弱(表1和表2)。到第5次淋溶，化感效应指数最低的仅为−0.036，显示出随着被淋溶的次序的后延，其对水稻种子发芽率的抑制效应不断减弱。其对水稻种子发芽势的影响也呈现出从第1次淋溶到第2次淋溶抑制效应增强的趋势，而从第2次淋溶到第3次、第4次、第5次淋溶抑制效应减弱的现象，化感效应指数达到了−0.119，发芽势比对照下降了10%，展示出更加明显的抑制作用(表1和表2)。从发芽指数来看，其变化也呈现出从第1次淋溶到第2次淋溶抑制效应增强，从第2次淋溶到第3次、第4次、第5次淋溶抑制效应减弱的现象，化感效应指数达到了−0.194，显示了较为强烈的抑制作用(表1和表2)。

表1. 滇青冈地上部淋溶物对水稻种子萌发率及其幼苗生长的影响

注：表中同列数据后不同小写字母表示差异显著(α = 0.05)。

滇青冈地上部被淋溶的先后次序对水稻幼苗根长的影响也有同样的趋势，从第1次淋溶到第2次淋溶抑制效应增强，化感效应指数达到了−0.036，显示出明显的抑制作用，而从第2次淋溶到第3次、第4次、第5次淋溶，抑制效应减弱(表1和表2)。而其对水稻幼苗苗高(地上部分)的影响也呈现出相似的变化轨迹，即从第1次淋溶到第2次淋溶抑制效应增强，化感效应指数达到了−0.050，表现出明显的抑制作用(表1和表2)，从第2次淋溶到第3次、第4次、第5次淋溶，抑制效应减弱(表1和表2)。其对水稻幼苗根数目的影响也有同样的现象，第2次淋溶抑制效应最强，化感效应指数达到了−0.071，表现出明显的抑制作用(表1和表2)。其对水稻幼苗鲜重和干重的影响总体上看也都出现了同样的趋势，第2次淋溶抑制效应最明显，水稻幼苗鲜重化感效应指数达到了−0.068，水稻幼苗干重化感效应指数达到了 −0.064，都表现出了明显的抑制作用(表1和表2)。

但从每次被淋溶的滇青冈叶片数目及其化感效应指数变化的情况来看，无论是第1次淋溶、第2次淋溶，还是第3次淋溶、第4次淋溶和第5次淋溶中，除了个别现象外，总体上看，虽然都呈现出随着被淋溶叶片数目的增加(即从50片到250片)，其对对水稻种子萌发率及其幼苗生长的部分指标(根长、苗高、根数目、幼苗鲜重和干重)的抑制作用都增强的趋势(除个别结果外，50片与250片之间都有显著差异)，但每次被淋溶的不同叶片数目之间(从50片、100片、150片、200片到250片)的差异并不都是显

表2. 滇青冈地上部淋溶物对水稻种子萌发率及其幼苗生长的化感效应指数的影响

注：表中同列数据后不同小写字母表示差异显著(α = 0.05)。

著差异，在这个被淋溶的叶片范围内，其对水稻种子的发芽率、发芽势、发芽指数、水稻幼苗根长、苗高和幼苗根数目没有明显的、规律性的影响(表1和表2)。

3.2. 滇青冈地上部淋溶物对水稻幼苗叶绿素含量的影响

与滇青冈地上部淋溶物对水稻种子萌发率及其幼苗生长的影响一样，滇青冈地上部淋溶物对水稻幼苗叶绿素a、b和总叶绿素含量的影响，除叶绿素b含量的个别现象外，基本上都呈现出“抑制”的现象，滇青冈地上部被淋溶的先后次序和每次被淋溶的滇青冈叶片数目对水稻幼苗叶绿素a、b和总叶绿素含量都有抑制作用，与对照相比，除叶绿素b含量的个别结果外，都有显著差异(表3和表4)。

以滇青冈地上部被淋溶的先后次序及其化感效应指数变化的情况来看，虽然从第1次淋溶到第5次淋溶的淋溶物都抑制了水稻幼苗叶绿素a、b和总叶绿素含量，但第1次、第2次淋溶对水稻幼苗叶绿素a、b和总叶绿素含量的负面影响更大，与滇青冈地上部淋溶物对水稻种子萌发率及其幼苗生长的影响一样，还是第2次淋溶的抑制效应最明显(除叶绿素b含量的个别结果外)，与对照相比，水稻幼苗叶绿素a的含量最多下降了22.23%，化感效应指数为−0.286，表现出非常强烈的抑制作用；水稻幼苗叶绿素b的含量与对照相比，最多下降了7.41%，化感效应指数为−0.080，表现出明显的抑制作用；水稻幼苗总叶绿

表3. 滇青冈地上部淋溶物对水稻幼苗叶绿素含量的影响

注：表中同列数据后不同小写字母表示差异显著(α = 0.05)。

素的含量与对照相比，最多下降了18.79%，化感效应指数为−0.231，也表现出了非常强的抑制作用。总体上呈现出的一个现象是，从第1次淋溶到第2次淋溶抑制效应增强，从第2次淋溶到第3次淋溶、第4次淋溶、第5次淋溶抑制效应逐渐减弱(表3和表4)。

但从每次被淋溶的滇青冈叶片数目及其化感效应指数变化的情况来看，无论是第1次淋溶、第2次淋溶，还是第3次淋溶、第4次淋溶和第5次淋溶中，对叶绿素a含量和总叶绿素含量的影响，除第4次淋溶的50片和100片之间以及第5次淋溶的50片和100片之间没有显著差异外，每次淋溶的不同叶片数目之间的结果都有显著差异，而且呈现出每次淋溶中随着叶片数目的增加，抑制效应不断增强的现象；但明显可见的是对叶绿素b含量的影响就没有什么规律可言了(表3和表4)。

4. 讨论与结论

综上所述，与对照相比，滇青冈地上部淋溶的次序和每次被淋溶的滇青冈叶片数目对水稻种子萌发率和幼苗叶片中叶绿素含量及其幼苗生长的部分指标(根长、苗高、根数目、幼苗鲜重和干重)都呈现出了抑制作用(表1~4)，这样的结果与对一般植物化感作用研究结果相似 [25] [26] [27] [28] [29] ，证明滇青冈地上部淋溶物化感作用是客观存在的，说明滇青冈通过地上部的淋溶作用，释放其地上部的化感物质是滇青冈释放其化感物质的一个途径。

滇青冈地上部淋溶的次序，对水稻种子的萌发率和其幼苗叶片中叶绿素含量及其幼苗生长的部分指

表4. 滇青冈地上部淋溶物对水稻幼苗叶绿素含量的化感效应指数的影响

注：表中同列数据后不同小写字母表示差异显著(α = 0.05)。

标的化感抑制作用，呈现出了从第1次淋溶到第2次淋溶抑制效应增强，从第2次淋溶到第3次淋溶、第4次淋溶、第5次淋溶，抑制效应减弱的现象(表1~4)；但无论在哪一次淋溶中，从50片、100片、150片、200片到250片的被淋溶的叶片数目的变化对水稻种子的萌发率和幼苗生长的部分指标都没有明显的影响(表1和表2)，但对其幼苗叶片中叶绿素a含量和总叶绿素含量的影响，却呈现出每次淋溶中随着叶片数目的增加，抑制效应不断增强的现象(个别现象除外)，然而对叶绿素b含量的影响就没有什么规律了(表3和表4)。

对叶绿素含量抑制效应的增强，必然从根本上抑制水稻幼苗的生长及其抗逆性 [30] - [38] ，导致其幼苗生长的部分指标呈现出下降的趋势。

研究结果对人们认识滇青冈化感作用发生的机理和利用其化感物质合成生物除草剂有非常重要的意义和价值，对云南高原森林植被自然恢复的影响机制提供理论依据和参考。

致谢

对云南大学叶辉教授和杨树华教授给予的帮助表示感谢！

基金项目

国家自然科学基金(31360102)：滇青冈化感作用研究与生物除草剂研制；楚雄师范学院院级学术骨干计划(2011《植物学》)。

文章引用

李天星,杨红卫,钟纹涛. 滇青冈地上部淋溶物对水稻化感作用测定
Determination of Allelopathic Effects of Overground Part Eluviation Substances of Cyclobalanopsis glaucoides on Oryza sativa[J]. 林业世界, 2018, 07(02): 74-81. https://doi.org/10.12677/WJF.2018.72010

参考文献