[紫茎泽兰根系分泌物对旱稻的化感作用]根系分泌物

　　摘要研究了紫茎泽兰幼苗在不同收集时间段的自然根系分泌物对旱稻幼苗的根长、苗长和根鲜重的化感效应。结果显示，高浓度（30d）具显著的化感抑制效应，而在中浓级（20d）和低浓度（10d）下， 则表现出一定的化感抑制效应或抑制效应不显著。
　　关键词紫茎泽兰；根系分泌物；化感作用；生物测定
　　
　　紫茎泽兰（Ageratina adenophora （Sprengel）），又名破坏草，为菊科泽兰属多年生草本植物，是世界性恶性外来入侵杂草。紫茎泽兰种群的入侵扩张，除了其具有的强大的竞争能力、繁殖能力和环境适应能力等生物学特性外，强烈的化感作用可能也是其入侵后发展成为单种优势群落的重要原因之一[1，2]。
　　化感作用是植物通过向外界环境中释放化学物质，对周围生物，尤其是植物产生直接或间接有害或有利的作用[3]。近年来，一些研究证实，植物的化感作用在外来杂草的入侵扩张中发挥了重要作用，从而成为了国际上的研究热点。如Callaway和Aschehoug等[4]的研究结果证实，矢车菊（Centaurea maculosa）根部释放的邻苯二酚可以诱发入侵地敏感植物拟南芥菜（Arabidopsis thaliana）根部分裂组织产生系列活性氧，引起钙信号流，从而驱动基因表达发生改变，并最终导致拟南芥菜根系死亡。
　　根系分泌物亦是化感作用的主要途径之一，也可以产生抑制作用。因此，笔者选择旱稻为受体植物，研究紫茎泽兰幼苗在不同收集时间段的自然根系分泌物对旱稻幼苗的根长、苗长和根鲜重的化感效应。
　　
　　1材料与方法
　　
　　1.1供试材料
　　紫茎泽兰种子采自云南省昆明市郊，受体植物旱稻（品种277）种子由中国农业大学提供。
　　1.2主要仪器
　　人工气候箱：赛福PRX-500D-30，宁波海曙赛福仪器厂生产；电子天平（万分之一）：Sartorius BP221S，德国生产。
　　1.3试验方法
　　1.3.1供试植物。将紫茎泽兰种子用0.5%的H2O2灭菌5min，并于恒温水浴锅30℃催芽5d，种子出芽后，选择长势一致的幼苗进行单独培养，并置于人工气候箱（16-hrL/8-hrD，28℃L/25℃D，RH75%）中生长10d。旱稻种子用0.5%的H2O2灭菌5min，并于恒温水浴锅内35℃催芽72h后供试。
　　1.3.2紫茎泽兰根系分泌物的获得。将发芽生长10d后的紫茎泽兰幼苗分别移入盛有70g石英细砂、30mL 10%的Hoagland营养液（pH值为6.0～6.2）的玻璃瓶（直径8cm，高9cm）内，每瓶移入紫茎泽兰幼苗30棵，然后均用塑料薄膜封住瓶口，分别培养10d、20d和30d后，移出紫茎泽兰幼苗，移出苗的玻璃瓶内为所收集的紫茎泽兰根系分泌物。
　　1.3.3根系分泌物对受体植物的影响试验。分别将上述催芽的旱稻种子（4粒/瓶、7粒/瓶、10粒/瓶）放入移出紫茎泽兰幼苗的根系分泌物玻璃瓶内，瓶口用保鲜膜封好，并于人工气候箱（同上）中培养，5d后分别测定受体植物旱稻的根长、苗长及根鲜重。对照为无紫茎泽兰幼苗生长过的石英细砂纯培养的旱稻种子，每瓶10粒，每个处理3次重复。
　　1.3.4化感潜势评价。化感潜势评价参照Williamson ＆ Richardson[5]的方法：化感效应指数（RI）=1-C/T（T≥C）或RI=T/C-1（当T＜C）。其中C为对照值，T为处理值，RI＞0为促进作用，RI＜0为抑制作用，绝对值的大小与作用强度一致。
　　1.3.5数据分析方法。采用SPSS10.0统计分析软件进行方差分析，组内多重比较采用PLSD法，计算PLSD（Protected Least Significant Difference）值并作显著性检验。
　　
　　2结果与分析
　　
　　2.1根系分泌物对旱稻苗长的影响
　　表1结果显示，不同收集时间的紫茎泽兰幼苗根系分泌物均对不同种植密度的旱稻幼苗苗长具有极显著的抑制作用，其中4粒/瓶的旱稻幼苗在10d、20d和30d三个时间段紫茎泽兰根系分泌物的处理下，其苗长分别比对照降低了32.7%、15.5%和22.8%；但旱稻不同的种植密度并不影响紫茎泽兰根系分泌物对其的化感效应，3个旱稻种植密度（4粒/瓶、7粒/瓶和10粒/瓶）在三个不同收集时间段内紫茎泽兰根系分泌物的分别处理下，其苗长均分别无显著差异。随着紫茎泽兰根系分泌物收集时间的延长，20d和30d的根系分泌物与10d相比，抑制作用显著增强；但30d相对20d，其抑制作用并未出现显著差异。
　　2.2根系分泌物对幼苗根长的影响
　　表2结果显示，不同收集时间段的紫茎泽兰幼苗根系分泌物对不同种植密度的旱稻幼苗根长具有不同的作用，在高浓度（30d）处理下，均具有显著或极显著的抑制作用，4粒/瓶、7粒/瓶和10粒/瓶处理的旱稻幼苗根长分别比对照降低13.2%、19.6%和22.9%；而在中浓度（20d）处理下，尽管化感效应指数RI小于1，但化感抑制效应不显著；而在低浓度（10d）处理下，根系分泌物对旱稻幼苗根长表现生长促进或抑制作用，但与对照之间均差异不显著。
　　2.3根系分泌物对幼苗根鲜重的影响
　　表3结果表明，在高浓度（30d）处理下，紫茎泽兰幼苗根系分泌物对3种种植密度的旱稻幼苗根鲜重均具有显著的抑制作用，4粒/瓶、7粒/瓶和10粒/瓶处理的旱稻幼苗根鲜重分别比对照降低26.9%、28.9%和40.46%；在中浓度（20d）处理下，化感效应不显著；而低浓度（10d）处理下，7粒/瓶和10粒/瓶中的旱稻幼苗根鲜重却分别比对照增加了43.6%和105.6%。
　　
　　3讨论
　　
　　近年来，从化感作用的角度揭示外来植物入侵机理的研究，即新颖武器假说[4]成为了一个研究热点。该假说认为，外来植物成功入侵是因为它们能通过分泌化感物质作用于本地植物群落，并主要强调化感在植物入侵过程中对本地植物的抑制作用。许多研究也表明，化感作用是导致外来植物成功入侵的重要因素[6，7]。
　　从目前国内外的一些研究结果表明[8-10 ]，紫茎泽兰具有较强的化感作用，如：如Tripathi等[8]研究发现，紫茎泽兰根部分泌的化感物质，能明显降低周围生长的三叶草（Trifolium repens）和酸模（Rumex nepalensis）种群数量；Navaz等[9]发现紫茎泽兰的水提物对水稻和黎豆具化感作用，且幼苗叶片提取液的抑制作用较强；Yang等[10]发现茎叶淋溶物能够抑制旱稻和苜蓿幼苗的生长，其主效化感成分为泽兰二酮和羟基泽兰酮。因此，紫茎泽兰通过分泌克生性物质以抑制周围其他植物的正常生长的化感作用。
　　
　　4结论
　　
　　本文的结果进一步证实，紫茎泽兰幼苗的自然根系分泌物在高浓度（30d）对旱稻幼苗的苗长、根长和根鲜重均具显著的化感抑制效应，而在中浓度（20d）和低浓度（10d）下表现出一定的化感抑制效应或抑制效应不显著。低浓度下化感作用弱。这主要可能是由于紫茎泽兰苗期生长慢，根系分泌物化感物质的浓度低的原因[11]。另外，本试验采用石英砂培养植物，未涉及到土壤微生物的作用，有一定的局限性，野外土壤中的紫茎泽兰化感作用还有待于进一步验证。
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　　5参考文献
　　
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　　[11] 王俊峰，冯玉龙.人工群落中苗期紫茎泽兰的化感作用和对光环境的适应[J].生态学报，2006，26（6）：1809-1817.
　　
　　注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”
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