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1 第 21 卷第 5 期草地学报 2013 年 9 月 V.21 N.5 ACTA AGRESTIA SINICA Sp d:111733/j.n 碱地肤叶茎水浸提物化感效应的分析和鉴定梁敏 1, 赵伟 2, 郭志华 1, 关澄澄 1, 颜宏 1* ( 东北师范大学生命科学学院, 吉林长春 ; 空军航空大学航空救生系, 吉林长春 ) 摘要 : 植物体内的化感物质通过淋溶根系分泌物等途径进入环境, 对周围植物微生物产生有益或有害的影响通过不同浓度碱地肤 (Khvn) 叶部茎部水浸提液及其相同电导率 NC 溶液处理莴苣 (Luv) 种子及幼苗, 比较发芽率发芽指数活力指数有丝分裂指数等指标, 旨在采用生物鉴定法评估碱地肤叶茎中化感物质的效应结果表明 : 随着碱地肤叶片茎部浸提液浓度的增加, 莴苣发芽率发芽指数逐步降低 ; 在低浓度处数值变化不明显 ; 在最高浓度处 (2mg ml -1 ), 叶片浸提液使莴苣发芽率发芽指数分别降低 25%(P<05, RI=-27) 和 47%(P<05,RI= -41), 茎部浸提液使莴苣发芽率发芽指数分别降低 37%(P<05, RI=-37) 和 28%(P<05,RI=-28) 莴苣幼苗活力指数随浸提液浓度增加而明显降低 (P<05), 在最高浓度处, 叶片茎部浸提液使莴苣幼苗活力指数分别降低 86%(P<05,RI= -82) 和 70%(P<05,RI =-7) 莴苣根尖分生组织细胞观察结果表明: 随着浸提液浓度的增加, 有丝分裂指数明显降低 (P<05), 在最高浓度处 (2mg ml -1 ), 叶片茎部浸提液使莴苣根尖有丝分裂指数分别降低 37% 和 17%; 在有丝分裂前期, 参与分裂的细胞数目随着处理浓度的增加而增加, 在中期后期和末期细胞数目变化趋势则相反 ; 这表明, 碱地肤中化感物质的存在使得大部分细胞都停滞于有丝分裂前期, 从而导致根尖细胞的伸长生长受到抑制与浸提液电导率相同的 NC 处理对莴苣发芽率发芽指数活力指数等指标影响不大碱地肤地上部分确实存在对其他植物产生一定效应的化感物质, 其中叶片中化感物质的抑制作用大于茎部 ; 与发芽率发芽指数相比, 莴苣活力指数对化感效应更为敏感关键词 : 化感效应 ; 碱地肤 ; 莴苣 ; 有丝分裂指数中图分类号 :Q 文献标识码 :A 文章编号 : (2013) AphyfhAquuExfKhvnSh LIANG Mn 1,ZHAO W 2,GUOZh-hu 1,GUAN Chnḡhng 1,YAN Hng 1* (ShfLfSn,NhNmUnvy,Chnghun,JnPvn130024,Chn; DpmnfAvgnLfvng,AvgnUnvyfAF,Chnghun,JnPvn130022,Chn) A:Pnmynfydvyfhpnndmgnmhughhm mpundnduphndphyxfydyndyfvdd p.thphyfhquuxfkhvnvndmnluv (u)wvudnhudympdwhncunfhmnduvy.thgmnn,gmnnndx,vgndxndmndxfudwnyzd.ruhwd hhgmnnndndfuwddwhnnngfdnnn. Thwnvuvnwnnn,whhwgnfndfnhgh nnn(p<05).thvgndxfuhdgnfnvn(p<05).thnyf mmuhwdhhmndxfupwddgnfnywhdnnnnng (P<05).Thnumfhppdndvn wdddung mph,nph,ndph.inhpnfhmmpund,h pfdvnwppdnhpph.rngnwnhd.thuk.vn hhvnphpnhudnfunhhpn,hnhyffv xw mnnhn h fm.th vgndx fu w m nv 收稿日期 : ; 修回日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金 ( ) 资助作者简介 : 梁敏 (1986-), 女, 内蒙古根河人, 硕士研究生, 研究方向为生理生态,E-m:ngm440@nnu.du.n;* 通信作者 Auhf pndn,e-m:ynh603@nnu.du.n

2 第 5 期梁敏等 : 碱地肤叶茎水浸提物化感效应的分析和鉴定 951 phffk.vnhnhgmnnndndx. Kywd:Aphy;Khvn;Luv;Mndx 自然界中几乎所有的生产者 ( 甚至是藻类真菌细菌 ) 都会合成具有化感效应的次生代谢产物, 这些物质的产生释放会对周边植物的生长产生影 [1] 响由于植物的种类年龄的不同以及提取方法的不同, 引起化感作用的化合物活性类型数量有 [2-3] 所不同早在 1937 年,Mh 首次提出了化感作用的定义, 即植物之间或是微生物和高等植物 [4] 之间的相互作用而后由 R 将其完善为 : 植物 ( 包括微生物 ) 通过释放化合物进入环境对周围其他 [5] 植物产生直接或间接的有利或有害的影响在化感效应分析中, 由于莴苣 (Luv) 特殊的敏感性以及典型的生物学特点 ( 染色体数目少形态清晰较高敏感性 ) [6-7], 常在研究中作为受试植物回顾众多文献, 由于人们对人工合成的除草剂杀虫剂安全问题担忧的加剧, 使得化感物质研究多集中在 [8] 除杂草抗病虫害等应用中 ; 同时, 在讨论自然界人工生态系统农业管理及群落结构中, 化感物质对于植物提高自身保护和生存竞争能力协调与环境 [2] 关系中充当着重要的角色, 会对植物群落演替产 [9-12] 生复杂的影响化感效应中有一种特殊形式是 [2] 植物的自毒作用, 即同种个体间的影响对于多年生植物, 为了避免同种植物的相互竞争, 化感物质的自毒作用对于调控植株密度有效利用环境资源 ( 物质能量 ) 起了决定性作用对于 1 年生植物, 化感物质的自毒作用同样有着重要的生态学影响一方面, 这些化感物质有效的干扰邻近及入侵物种, 保持自身优势地位, 保持群落的正常运作 ; 另一方面, 自毒作用使本身物种衰退, 加速更新演替碱地肤 (Khvn) 属藜科, 是典型的 1 年生盐生植物, 生长茂密, 金字塔形, 根系强大在较低的土壤温度以及极端盐碱的土壤环境下, 碱地肤仍可以萌发迅速生长, 这种良好的抗逆性使其成为盐碱地常见的先锋植物, 因此在盐碱地恢复植 [13-15] 物抗性研究中多有报道 ; 同时, 由于其较强的竞 [16] 争性, 在有关杂草控制物种入侵相关的化感效 [17] 应方面也稍作研究除此以外, 在野外试验的观察中发现, 同一地区内碱地肤生长的规律性变化, 由最初 1 年长势良好 ( 株高 1m), 到次年株高减少生物量降低, 以至于 3~4 年时碱地肤在该地域消失由此推断, 在野外自然条件下, 碱地肤等 1 年生盐生植物的分布繁衍消亡不仅与土壤含盐量 ph 值含水量以及环境温度有关, 同时可能会与植物生长过程中同种个体之间不同种个体之间化感物质的代谢根系分泌物的影响有关这种化感效应与干旱盐碱高温等环境因子相叠加, 加剧了环境因子影响的复杂性人们在研究化感作用中, 为了全面分析化感物质成分多采用有机提取 ( 如 : 甲醇 ) 的方法, 但是从有机溶剂生物毒性角度以及生态学实际意义分析, 首选水浸提的方法因为大多数植物体内的化感物质只有从体内分泌到环境中, 或者是随淋溶到达土壤表面, 并被利用 ( 可溶性 ) 才会对其他植物产生影响, 所以自然条件下水是唯一萃取溶剂因此, 本试验以碱地肤 ( 吉林省西部地区盐碱地 ) 为材料, 以莴苣为受体植物, 研究不同浓度碱地肤叶茎水浸提液对莴苣种子发芽根部生长及根尖细胞染色体结构和细胞周期的影响 ; 由于碱地肤属于典型的盐生植物, 为了消除植物体内大量盐分对结果的干扰, 本试验采用了与水浸提电导率相同的 NC 溶液作为对照在相应生理参数的基础上, 初步分析碱地肤植物体内化感物质的存在可能性, 为后续环境因子与化感物质协同作用的研究奠定理论基础 1 材料与方法 1 试验材料 2010 年 9 月在东北师范大学草地科学研究站, 采集碱地肤植物样本采集后将其放置在室温条件下自然阴干, 然后将根茎叶分离, 用植物粉碎机分别粉碎受体植物为莴苣, 种子采购于长春市种子市场 2 试验方法 1 材料的培养与处理称取碱地肤叶茎粉碎样品各 10g, 分别溶于 400mL 蒸馏水中, 在 15 黑暗处浸提 48h; 浸提后用纱布过滤, 将滤液以 3500 mn -1 转速离心 15 mn 取上清液为精确获取水提物浓度, 将上清液倒入冻干瓶中, 放置于冰箱冷冻, 结冰后挂于冻干机上冻干 ; 准确称取 25,50,100 和 200mg 的冻干样品用 100mL 容量瓶定容, 分别得到浓度为 25,5,1 和 2mg ml -1 叶部茎部水浸提溶液用电导仪分别测定不同浓度上述浸提

3 952 草地学报第 21 卷液的电导率, 然后根据绘制的 NC 标准曲线, 换算 NC 溶液浓度选取颗粒饱满大小均匀的 25 粒莴苣种子, 放置于铺有 2 层滤纸培养皿中, 分别加入 5 ml 不同浓度的碱地肤叶部茎部水浸提液及相同电导率 NC 溶液 ; 每组处理 4 次重复将培养皿放入人工培养箱, 培养条件 : 时间在 8:00-20:00 之间温度为 25, 湿度 60%,Ⅳ 级光照 ; 时间在 20:00 至次日 8:00 之间温度为 18, 湿度 60%,0 级光照每隔 24h 更换 1 次溶液, 并记录每天的发芽数 ; 由于高浓度长时间处理将导致莴苣根尖褐变, 试验在处理 72h 后测量莴苣幼苗的长度比 ; 最终发芽率 (GR): 发芽个数占种子总数的百分发芽指数 (GI):GI= n/, 其中 :n 表示在第天种子发芽率, 表示相应的天数 [18] ; 活力指数 (VI):VI=S GI, 其中 S 表示发芽天时幼苗长度 [19] ; 抑制率 :RI=T/C-1, 其中 C 表示对照值,T 表示处理值 ) [20] 2 有丝分裂指数的测定选取用不同浓度碱地肤叶茎水浸提液与相同电导率的 NC 溶液 ( 蒸馏水为对照 ) 处理 72h( 超过 72h, 高浓度处理组的根尖出现褐化坏死 ) 的莴苣幼苗根尖作为试验材料每个处理中, 分别切取莴苣幼苗根尖 ( 长约 5 mm)10 个, 然后放入用卡诺固定液 ( 冰乙酸乙醇 (V V=3 1)) 固定 2h, 根据文献 [21] 进行处理 ; 制作装片, 在显微镜下观察细胞, 观察染色体形态, 统计处于有丝分裂期的细胞数及有丝分裂期各阶段的细胞数, 计算有丝分裂指数有丝分裂指数 =( 有丝分裂期细胞数 / 观察细胞总数 ) 100% 3 数据分析采用 SPSS10 软件对试验数据进行处理, 差异显著性进行单因子方差分析 (On-wy ANO- VA) 所有数值均表示为平均值 ± 标准误差 2 结果与分析 1 对莴苣种子萌发的影响发芽率体现了种子群中能够萌发的种子数目不同浓度碱地肤叶部茎部水浸提液对莴苣种子最终发芽率的影响如表 1 所示, 较低浓度的抑制作用不显著, 随着叶部茎部水浸提液浓度的增加, 莴苣种子发芽率不同程度降低, 抑制作用逐步加强 25 和 5mg ml -1 的叶部茎部水浸提液对莴苣种子发芽率的影响不显著, 当浓度增加到 1 和 2 mg ml -1 时, 莴苣发芽率明显降低 (P<05) 与对照相比, 分别降低了 25% ( 叶 :1 mg ml -1 ), 37%( 茎 :1mg ml -1 ),25%( 叶 :2mg ml -1 ) 和 37%( 茎 :2mg ml -1 ) 由 RIGR 全部为负值的结果进一步证实水浸提液对莴苣种子的萌发起到了抑制作用, 并且 RIGR 的绝对值随着浓度的增加而增大说明抑制作用增强与碱地肤叶部茎部水浸提液相比, 相同电导率的 NC 溶液对莴苣种子发芽率的影响较小发芽指数可以考察种子萌发的速度和整齐强度不同浓度碱地肤叶部茎部水浸提液对莴苣种子发芽指数的影响如表 1 所示较低浓度抑制作用不显著, 随着茎叶浸提液浓度的增加, 莴苣发芽指数的变化有一定的差异碱地肤叶部浸提液的浓度在 25 ~1mg ml -1 时, 莴苣种子发芽指数变化趋势较小, 与对照组相比分别降低了 5%,4% 和 21%, 各 RIGI 值依次为 -06, -07 和 -23, 与对照组差异不显著当碱地肤浸提液其浓度达到 2mg ml -1 时, 发芽指数明显降低了 47%,RIGI 达到 -41 碱地肤茎部水浸提液对莴苣发芽指数的影响与叶部水浸提液的影响相似与对照相比, 茎部水浸提液使莴苣发芽指数依次降低了 5.6% (25 mg ml -1 ),19% (5 mg ml -1 ),19.4% (1 mg ml -1 ) 和 28% (2 mg ml -1 ) 与碱地肤叶茎水浸提液相比, 相同电导率的 NC 溶液对莴苣种子发芽指数几乎没有影响 2 对莴苣种子活力指数幼苗活力指数的影响活力指数通常与幼苗的长度成正比, 因此它不仅反映了植物能否正常的生长, 同时也反映了植物幼苗生长的整齐度不同浓度碱地肤叶部茎部水浸提液对莴苣活力指数的影响如表 1 所示无论在何种浓度范围内, 碱地肤叶部茎部水浸提液都降低了莴苣活力指数, 且各浓度间差异显著 (P<05) 与对照相比, 叶部水浸提液使得莴苣的活力指数分别依次降低了 33%(25mg ml -1 ),43%(5 mg ml -1 ),67% (1 mg ml -1 ) 和 86% (2 mg ml -1 ); 茎部水浸提液使得莴苣的活力指数分别依次降低了 28.7% (25mg ml -1 ),55%

4 第 5 期梁敏等 : 碱地肤叶茎水浸提物化感效应的分析和鉴定 953 表 1 碱地肤叶部茎部水浸提液及 NC 溶液对莴苣发芽率发芽指数种子活力指数的影响 T1 EffhquuxfK.vnvndmwNCun nhgmnn,gmnnndxndvgndxfu 处理发芽率抑制率发芽指数抑制率活力指数抑制率 Tmn/mg ml -1 Gmnn/% RIGR Gmnnndx RIGI Vgndx CK ±33-08±02-67±02 - 叶 Lf ± ± ± ± ± ± ±67 d ±01 d ±03 d ±89 d ±09 d ±05 d -82 茎 Sm ± ± ± ± ± ± ± ±13 d ±11 d ±67 d ±01 d ±09 d -70 NC ± ± ± ± ± ± ± ± ±06 d ± ± ±08 d -61 注 : 不同字母表示在不同浓度处理间差异显著 (P<05), 下同 N:Dfnmndgnfndfnmngdfnmn(P<05),hmw RIGI (5mg ml -1 ),53%(1mg ml -1 ) 和 70% (2mg ml -1 ) 经碱地肤叶水浸提液浓度的处理,RIVI 值依次为 -34,-41,-65 和 -82, 均为负值, 并且 RIVI 的绝对值差值依次显著变大同样, 用相同浓度的茎部水浸提液处理的莴苣, 其活力指数 RI 绝对值也逐步增大与碱地肤叶部茎部水浸提液相比, 相同电导率的 NC 溶液对莴苣活力指数影响较小, 仅在最高浓度时 (16 mm L -1 ), 莴苣活力指数抑制率有显著差异 3 对莴苣根尖细胞有丝分裂的影响不同浓度碱地肤叶部茎部水浸提液对莴苣根尖分生区细胞有丝分裂指数的影响如表 2 和表 3 所示在 25mg ml -1 碱地肤叶茎水浸提液中, 细胞有丝分裂指数略有上升, 分别升高了 3% 和 02% 随后, 随着浓度的升高, 有丝分裂指数逐步下降, 并且与对照相比显著降低在碱地肤叶部水浸提液处理组中, 莴苣根尖细胞有丝分裂指数依次降低 9.7%(5mg ml -1 ),23%(1mg ml -1 ) 和 37%(2mg ml -1 ); 在茎部水浸提液处理组中, 有丝分裂指数依次降低了 16%(5mg ml -1 ), 17%(1mg ml -1 ) 和 10%(2mg ml -1 ) 不同浓度碱地肤叶部茎部水浸提液对莴苣根尖各阶段细胞有丝分裂的影响如表 2 和 3 所示由各阶段参与有丝分裂的细胞百分比分析, 莴苣根尖分生区细胞处于前期的比例较大随着处理浓度的增加, 前期与中期后期末期的变化出现差异在前期, 虽然低浓度的叶部茎部水浸提液影响参与有丝分裂的细胞数目, 但是差异不明显 ; 随着浓度的增加, 处于有丝分裂前期的细胞比例明显增加 (P> 05); 在最高浓度处 (2 mg ml -1 ), 叶部茎部浸提液分别使得莴苣根尖前期的细胞增加了 23% 和 13% 对于处于中期后期末期的根尖细胞, 其变化趋势与前期的截然相反随着叶部茎部水浸提液浓度的增加, 参与有丝分裂的细胞逐渐减少 ; 浓度越高, 这种趋势越明显与对照相比, 最高浓度叶部水浸提液 (2mg ml -1 ) 的处理使莴苣根尖细胞百分比分别降低了 81%( 中期 ),49.3%( 后期 ) 和 81%( 末期 ); 最高浓度茎浸提液 (2 mg ml -1 ) 处理使莴苣根尖细胞百分比分别降低了 59%( 中期 ),34%( 后期 ) 和 35%( 末期 ) 碱地肤地上部分 ( 尤其叶部 ) 水浸提液的处理使得莴苣根部褐化, 根尖出现坏死最高浓度处的细胞观察发现, 分生区细胞遭到一定程度的破坏, 细胞质中出现黑色颗粒状物质在 1mg ml -1 叶片浸提液处理组中, 观察到染色体异常现象 : 染色体滞后迁移, 染色体移动不同步 ( 图 1) 显然高浓度碱地肤水浸提液可诱发莴苣根尖分生区细胞染色体畸变为排除碱地肤体内积累的离子成分干扰, 选用与碱地肤地上部分电导率相同的 NC 溶液进行比较表 4 所示为相同电导率的各种 NC 溶液对莴苣根尖分生细胞的影响随着 NC 浓度的增加, 莴苣根尖细胞有丝分裂指数逐渐降低,2~8 mm L -1 浓度

5 954 草地学第 21 卷报表 2 碱地肤叶部水浸提液对莴苣根尖细胞的有丝分裂指数和各阶段分裂的影响 T 2 Ef f f hqu ux fk. v n v n hm ndx ndm p n g f u 各阶段有丝分裂细胞百分比 P n g fm 浓度有丝分裂指数 Cn n n/mg ml-1 M ndx/% CK 1 20± 17 23± 25d 20± 29 28± 12 49± ± 32 13± 81 74± 04 58± 25 08± ± ± 29 d ± 31 前期 P ph 5. 92± 60 d 50± 52 66± 55 中期后期末期 M ph Anph T ph 59± 04 d 40± 19 72± 29 d 5. 56± 30 34± 21 d 17± 14 d 53± 29 96± 05d 85± 38 表 3 碱地肤茎水浸提液对莴苣根尖细胞的有丝分裂指数和各阶段分裂的影响 T 3 Ef f f hqu ux fk. v n mn hm ndx ndm p n g f u /% 各阶段有丝分裂细胞百分比 P n g fm 浓度有丝分裂指数 Cn n n/mg ml-1 M ndx/% Ck 1 84± 13 23± 16d 21± 23 33± 57 65± ± 04 13± 47 32± 49 34± 37 48± 89d ± ± 11d ± 12 前期 P ph 5. 93± 35d 50± 31 67± 32 中期后期末期 M ph Anph T ph 51± 56 17± 12 04± 97d 48± 46 44± 03d 71± 91d 59± 23 90± 67d 50± 71 图 1 碱地肤叶部水浸提液对莴苣根尖细胞染色体的诱变 F m m n ndu dy hqu ux fk. v n v g.1 Ch 表 4 不同浓度 NC 溶液对莴苣根尖细胞的有丝分裂指数和各阶段分裂的影响 T 4 Ef f fnc u nn hm ndxndm p n g f u /% 各阶段有丝分裂细胞百分比 P n g fm 浓度有丝分裂指数 Cn n n/mm L-1 M ndx/% CK 1 12± 41 64± 29 94± 47 76± 23 78± ± 13 78± 54 58± 29 51± 15 97± ± ± ± 32 前期中期 P ph 55± 64 75± 37 20± 46 内数值差异不显著; 同对照相比, 只有在1 6mm L-1 的最高浓度处,其有丝分裂指数的数值明显下降了后期 M ph 50± 33 82± 48 26± 43 Anph 09± 13 50± 43 62± 24 末期 T ph 59± 25 76± 42 02± % 尽管如此,其下降幅度还是小于相同条件下碱地肤叶部茎部水浸提液处理组

6 第 5 期梁敏等 : 碱地肤叶茎水浸提物化感效应的分析和鉴定 955 由表 4 可知, 不同 NC 浓度处理对有丝分裂各个时期细胞的影响与碱地肤地上部分水浸提液的影响相似 : 在有丝分裂前期, 参与有丝分裂的细胞比例最多 ; 随着胁迫强度的增大, 处于有丝分裂前期细胞数目增加 ; 在 16mm L -1 的最高浓度处, 才显示显著增加 (P<05) 在有丝分裂中期, 同样在 16mm L -1 的最高浓度处, 有丝分裂的细胞显著减少 (P<05) 在有丝分裂后期和末期, 参与分裂的细胞百分比减少不明显, 但仍高于相同条件下碱地肤地上部分的处理 3 讨论与结论由于吉林省西部地区土壤的沙化盐碱化, 因此有关盐生植物抗性生理生态的特点日益受到人们的关注而事实上, 盐生植物生长过程中, 除了环境因子 ( 温度干旱盐碱 ) 的影响以外还有一个重要的因子 - 生物因素的影响, 即来自于同种植物不同种植物中次生代谢产物中化感作用的影响近来研究表明, 在生态系统中, 植物通过化感物质影响其他植物 [22] 种子萌发幼苗生长因此在调节植物间相互作 [2] 用中, 化感物质起到了非常重要的作用由此, 本试验以莴苣为受体植物, 通过种子萌发生理的相关指标对碱地肤地上部分化感物质的生物学效用进行初步判定在有关种子生理的研究中, 虽然有人提出发芽率没有考察种子萌发的整齐度, 但是有关发芽率的曲线是可以很好的体现出植物种子萌发与时 [23] 间的动态关系发芽指数和活力指数是衡量种子活力的重要指标, 反映了种子发芽速度发芽整齐度和幼苗健壮的潜势发芽指数以及活力指数越 [24] 高, 种子活力越强, 在自然条件下能快速出苗因此, 发芽率发芽指数活力指数通常用作评估化感效应的生理指标试验结果显示, 碱地肤地上部分浸提液的处理并没有表现出其他研究报道中低促高抑 [25-26] 的现象随着碱地肤叶部茎部浸提液浓度的增加, 莴苣的发芽率发芽指数逐步降低 ; 在低浓度变化不明显, 只有在较高浓度的处理组才有显著差异 (1 和 2 mg ml -1 ) 对于受试植物莴苣活力指数的变化趋势则较为敏感, 随着处理浓度的增加明显降低由发芽率发芽指数活力指数相对抑制率 (RI) 的比较进一步证实外界因素对 3 个生理指标影响的差异一般来讲,RI 为正值表示促进效应, 负值表示抑制效应, 其绝对值大小反映化感作用的强弱随着水浸提液浓度的提高,RI 绝对值变大, 表明其对莴苣种子 3 个萌发参数的化感作用也逐渐增大, 对莴苣活力指数的化感作用最为明显, 而对发芽率和发芽指数的化感作用相对较小这一现象可能是由于受试植物的种子幼苗对环境敏感性不同造成的在植物化感作用的生物鉴定中, 受体植物所处的外界溶液浓度越大, 水势越低 ; 水分会由水势较高的受体植物细胞内向细胞外渗出, 细胞失水, 造成植物体出现生理干旱现象, 从而影响其正常的生长和发育 [27] 在莴苣种子没有萌发之前, 外界环境的影响更多来自物质浓度所产生的渗透胁迫 [2] ; 一旦胚根突破种皮, 这时幼苗所承受的是渗透势外界物质的协同作用由此说明试验结果中活力指数对化感物质较为敏感的原因本试验在考虑盐生植物的生理特性前提下, 选择与处理组电导率相等的 NC 溶液作比较, 结果显示在较低浓度范围内,NC 溶液对受体莴苣种子萌发和幼苗生长几乎没有显著影响, 由此排除盐生植物体内无机离子影响的可能性在细胞水平上, 植物的生长来自于细胞正常的有丝分裂过程, 例如纺锤体的形成 DNA 复制核分裂和胞质分裂等细胞分裂是发生在分生组织中的一个连续过程 [28] 有丝分裂指数有丝分裂期各阶段指数的改变以及个别细胞染色体畸变都是评估植物分生组织是否正常生长的重要参数 [29] 早期研究结果就表明, 化感物质对种子萌发和幼苗生长的影响概括为 : 影响植物激素的合成与利用 ; 改变膜的通透性以及影响蛋白质的合成 ; 改变细胞的分裂伸长和亚显微结构 [3] ; 直接或间接作用于 DNA 分子, 造成 DNA 断裂损伤, 从而形成新的重接, 出现染色 [30] [31] 体黏连染色体桥断片之类的重排 B 等在细胞和亚细胞结构水平上研究发现, 斑点矢车菊 (Cnumu) 在入侵过程中化感物质的关键作用由于莴苣具有很高的敏感性和较大的染色体特点 [6-7], 因此选用莴苣作为受体植物进行细胞水平的分析本试验结果表明, 随着碱地肤地上部分水浸提液浓度增大, 莴苣根尖分生组织细胞的有丝分裂指数明显降低, 这种现象可能与化感物质阻碍了有丝分裂期间核分裂或者核死亡有关 [11,32] 分裂前期的细胞数目增加, 并且经高浓度水浸提液处理后, 有一些细胞染色体滞后迁移的现象由各时期有丝分裂细胞百分比的比较可知, 水浸提液浓度的增加, 使得处于有丝分裂中期后期末期的细胞数目减少与之相反, 处于有丝分裂前期的细胞数目明显增多 ; 在高浓度处理组, 有丝分裂前期的细胞

7 956 草地学报第 21 卷所占比例最大, 而且与其他时期差异十分明显这些现象说明, 碱地肤地上部分浸提液中化感物质干扰了细胞周期由于化感物质破坏受体植物根尖分生组织细胞的微管细胞板, 影响了纺锤体的形成, 因此出现染色体异常现象 ( 染色体滞后 ) [33] 相同电导率的 NC 处理结果表明, 莴苣根尖有丝分裂指数有所降低, 但差异不显著 ; 虽然各时期有丝分裂细胞的百分比变化趋势相似, 没有明显差异这些数据可以排除碱地肤地上部分中无机离子对细胞分裂影响的可能性综上所述, 碱地肤叶部茎部水浸提液中必定含有某些化感物质, 并且影响植物遗传的稳定性, 运用细胞遗传试验进行化感作用生物鉴定, 为植物化感作用潜力的评价提供了一种新的思路和方法从微观上影响细胞分裂, 从宏观上表现为抑制受体植物的发芽率发芽指数胚根的伸长, 形成一定不可逆的化感效应本试验仅仅对碱地肤叶部茎部水浸提液对莴苣的化感作用机理进行了初步的探究而事实上, 特殊化感物质的种类比浓度更加重要, 有些物质会在低浓度处就会达到抑制植物生长的作 [34] 用, 因此有关碱地肤水浸提液中化感物质的提取分离和鉴定等有待于进一步试验研究 ; 各个主要化感物质对植物影响机理仍需进一步加以验证参考文献 [1] GhH R.EffmhnxfSgumvgum AG (MERT.)-A mnwnmgndgmnnnddnggwhfmguup [J]. Th,2010,26(1):13-21 [2] ChnS U,NnCJ.Aphynmppn.A vw [J].AgnmyfSunDvpmn,2010,30 (2): [3] LZH,WngQ,RunX,.Phnndpnphy[J].Mu,2010,15(12) [4] MhH D.Enfunpfnzufd-ndph [J].FhJn,1937(10):13-20 [5] REL.Aphy [M].Nmn,Okhm:Adm PIn,1984 [6] SuS M,SvPS,VnLF.CygnxyfCympgnu (DC)pf(mng)quuxn vgym[j].andadmbdcn,2010,82(2): [7] AnddLF,CmpJMS,DvdLC,CygnnndudySPL (pnpn)nmmf pny[j].exgyndenvnmnsfy, 2008,71(3): [8] 郭晓霞, 沈益新, 李志华, 等. 几种豆科牧草地上部水浸提液对稗草种子和幼苗的化感效应 [J]. 草地学报,2006,14(4): [9] 张超, 董淑琦, 刘国彬, 等. 黄土丘陵区植被演替中不同草本植物间的化感效应 [J]. 草地学报,2012,20(5): [10]BE K,Hk M,MhnyB K,.Thfungf n:cmmnmyhznwkxndvznf hmn[j].plsone,2011,6(11):27195 [11]RunX,LZH,WngQ,.Auxyndphy f3,4-dhydxyphnndfmphnkn nd[j].mu,2010,16(10): [12] 梁静, 程智慧, 徐鹏, 等. 白三叶腐解液对 5 种草坪草的化感作用研究 [J]. 草地学报,2011,19(2): [13] MY,GuL,Wng H,.Aumun,dun, ndphygnunfxdndhu nnk-nfgpn,khvn,dung dpnnndknndn [J].Junf PnNunndSSn,2011,174(4): [14] 张科, 田长彦, 李春俭. 盐土和沙土对新疆常见一年生盐生植物生长和体内矿质组成的影响 [J]. 生态学报,2012,32(10): [15]KnnEB,KhBK,KnAL,.Sndm -ndudhnmnxgnxpnnkhpaba-ndpndn [J].BgPnum,2012,56 (4): [16]Php W M,LunhughJL.Pmnyudfh ymfkhphy,kn[j].wd, 1958,58(6):19-23 [17]FnLF,BkHJ,WwkSI,.Thgyf Cndnwd.138.Khp (L.)Shd [J].CndnJunfPnSn,2009,89(1): [18]MguJD.Spdfgmnn-dnnndvunfdngmgnndvg[J].CpSn,1962, 2(2): [19]RuzD,MnzV,CdA.Dmngpfn (NC C -,N + )ndmfnhpnfwukny [J].Sn Huu,1999,80(3/ 4): [20] WmnGB,RhAD.Byfphy:mungmnpnwhndpndnn [J].JunfChmEgy,1988,14(1): [21] 侯福林. 植物生理学实验教程 [M].2 版. 北京 : 科学出版社, 2010:51 [22]MEwnR W,Ahu-PyLG,RkLK,.Amu-ympnfdgmnnnhnyLnmknd-ungnvhu[J].F:Mphgy,Dun,FunnEgyfPn,2010,205 (7): [23] 阎秀峰, 孙国荣. 星星草生理生态学研究 [M]. 北京 : 科学出版社,2000 [24] 颜宏, 赵伟, 秦峰梅, 等. 盐碱胁迫对碱地肤地肤种子萌发以及幼苗生长的影响 [J]. 东北师大学报 : 自然科学版,2006,38 (4): [25] 李培栋, 王兴祥, 李奕林. 连作花生土壤中酚酸类物质的检测及其对花生的化感作用 [J]. 生态学报,20130(8): [26] MhP,BuDJ,L W G.Byphydpyphnnwhpnnvfym [J].Ok,2011,120(8):

8 第 5 期梁敏等 : 碱地肤叶茎水浸提物化感效应的分析和鉴定 957 [28]SnghRJ,Pnygn[M].Lndn:CRCP,2002 [27]AndnRC,LukOL.Ompunfunngmnnfn[J].Sn,1966,152(3723): [29]MnnT,ChmnL,PhnC.Evunfph,dmpnndygnvfJmnum ffnl.f.v.gndfum (L.)K.ny pn[j].buthngy,2010,101(14): [30] 钱晓薇. 乙酸铜对蚕豆根尖细胞致畸效应 [J]. 细胞生物学杂志,2005,27(3): [31] 赵福庚, 何龙飞, 罗庆云. 植物逆境生理生态学 [M]. 北京 : 化学工业出版社,2004:24-25 [32]SyD,Rudznk-LngwdA,Kuk W,.Cynmdmdfndungnhnfnn(AumpL.) gwhnvvdunndvnndyknfmn [J].Pn,2011,234(3): [33]ChmvhD,RgvySO,AhuO,.Thvffnmmuunwhnd BY2[J].PnBgy,2012,14(2): [34]Km YO,LEJ.Cmpnfphnmpundndh ffnvvndnvpnea:suppf hnvwpnhyph[j].egrh,2011, 26(1):87-94 ( 责任编辑刘云霞 ) 췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍 草坪科学的力作中国主要暖季型草坪草种质资源的研究与利用评介最近, 我非常高兴的阅读了 2012 年江苏科学技术出版社出版的中国主要暖季型草坪草种质资源的研究与利用一书这是由刘建秀博士和她的研究团队共同完成的一本关于我国主要暖季型草坪草种质资源研究与利用的专著本书共八章其中第一章以不大的篇幅介绍了中国暖季型草坪草物种多样性地理分布及经济价值 ; 第五章和第六章介绍了主要暖季型草坪草一些重要性状的遗传分析与分子标记 ; 第七章集中介绍了结缕草抗寒相关转录因子 ZJDREBI 基因的克隆表达模式及功能分析 ; 其大量的篇幅和重点是第二章到第四章, 在这里, 作者较深入地介绍了狗牙根结缕草与假俭草这 3 个我国主要暖季型草坪草种质资源的研究与评价对于这 3 个暖季型草坪草种质资源的研究与评价, 作者根据不同草种的特点以及他们自己研究工作的结果分别进行了不同的介绍, 如狗牙根主要介绍了这一个草种的种质资源外部性状的变异与类型的划分匍匐性根状茎特征花序发育过程抗寒性以及多样性等方面特征 ; 而结缕草则集中介绍了结缕草属植物地上部分地下部分形态类型的多样性以及结实性生长速度物候期变异和抗寒性抗旱性抗盐性等方面的特征 ; 对于假俭草, 作者除介绍这一个草种的结实性抗寒性抗旱性等方面特征外, 还介绍了这一草种的耐铝性特征这本书的最后一章介绍了作者以大量基础研究为基础而进行的草坪育种工作取得的成果, 即南京狗牙根和阳江狗牙根选育和示范推广工作这本书的一些特点, 对我们草坪科技工作者来说, 有着一定的启示和相当重要意义 : 第一, 本书是以我国学者研究成果为主, 具有一定特色体系的暖季型草坪草种质资源的专著本书引用的大量图表和研究结果, 从宏观到微观的各个方面, 主要都是这个研究团队多年研究的结果这是十分难得的成就第二, 本书所研究的对象是我国资源特别丰富发展潜力巨大适合我国国情, 有着广泛应用前景的草坪植物, 因此其研究结果对于我国草坪业的推动和草业的发展具有十分重要的意义和价值第三, 本书的内容包括几种暖季型草坪草种有关宏观方面的研究, 也有微观方面的研究内容, 这为我们全面系统认识几种暖季型草坪草种提供了可能 ; 更为难得可贵的是本书既有理论研究的成果, 还有他们依据这些研究基础进行的草坪草育种的成果所以本书既是草坪科学的一本力作, 对草坪学的深入发展有一定意义, 又对草坪业的发展具有一定的价值第四, 本书是刘建秀博士和她的研究团队共同完成的一本专著其文章作者都是草坪科学领域的后起之秀, 他们坚持多年, 踏踏实实脚踏实地坚持不懈做扎实细致具体的工作, 取得了很好的成绩, 这标志着我国草坪科学发展的可喜未来陈佐忠 2013 年 8 月 9 日