核桃根水浸提液对魔芋生长及抗性生理指标的化感效应研究

摘要 以核桃根为材料，初步探索其水浸提液对魔芋生长及其几个抗性生理指标的影响，结果表明，不同浓度的核桃根水浸提液处理的魔芋出苗率均高于对照。从生长情况来看，25、2 mg/mL的核桃根水浸提液相对于其他浓度的浸提液而言，能一定程度上促进魔芋地上部分以及地下球茎的生长。2、25 mg/mL的浸提液处理的魔芋除CAT外，POD、SOD活性以及MDA含量均显著低于10、50 mg/mL的浸提液处理，与100 mg/mL的浸提液处理相比，SOD活性也明显较低。2、25 mg/mL相对于其他3个浓度的浸提液，更能促进魔芋地上部分的生长，魔芋受到的化感胁迫作用较小，并未对魔芋苗的细胞膜造成明显的过氧化伤害，因此抗氧化酶活性较低，MDA含量也较低。

关键词 核桃根；水浸提液；魔芋；化感效应；抗性生理指标

中图分类号 S632.3  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）14-0007-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.14.002

作者简介 陈志怡（1984—），女，贵州毕节人，副教授，硕士，从事植物化感研究。

收稿日期 2022-07-25

核桃是最早发现的化感植物之一，核桃根、枝叶、果皮都具有化感作用，能够分泌化感物质抑制周围杂草、番茄、苜蓿、小麦等植物的生长。目前对核桃化感作用的研究，更多地侧重于核桃与一般农作物之间的化感效应，且大多表现出抑制效应。如张琴等［ 1］研究核桃叶水浸提液对棉花生长及棉花枯萎病菌的化感效应发现，不同浓度核桃叶水浸提液对棉花种子萌发、幼苗生长均表现出抑制效应；张权等［ 2］研究了山核桃青皮水浸提液对小麦、油菜、绿豆的化感作用，结果表明，山核桃青皮水浸液对小麦、油菜、绿豆种子萌发和幼苗生长均有不同程度的化感抑制作用。另外其他研究表明核桃枝叶以及果皮、根等的浸提液对玉米、花生、辣椒、豌豆、黑大豆、黄瓜、小白菜、萝卜等作物也都表现出不同程度的抑制效应［ 3-6］，核桃叶水浸提液对黄芩幼苗、白术幼苗均表现出低促高抑的双重浓度效应［ 7-8］。植物受到化感胁迫时，其体内抗性生理指标也会发生一定变化，如史洪洲等［ 9］研究发现核桃青皮分解物抑制小白菜的生长，同时小白菜体内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性增强；侯林林等［ 10］研究发现核桃根、叶水浸提液对绿豆、花生等绿肥植物的生长表现出抑制作用的同时，对其SOD、POD、过氧化氢酶（CAT）3种抗氧化酶活性的影响为先升高后降低，并提高了其丙二醛（MDA）的含量。

核桃是毕节地区重要的经济林树种，栽培广泛，然而在实践中，核桃的生长却常抑制周围其他作物的生长发育。笔者研究核桃根的水浸提液对魔芋生长的化感作用及其生理机制，为合理利用核桃的化感作用进行混农经济林生态系统的管理、作物的合理间作套种提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 核桃根水浸提液的制备

核桃根采自毕节市农业科学研究所内10年生核桃树，洗净风干后称取核桃根样品进行粉碎，分别按不同浓度梯度（2、10、25、50、 100 mg/mL）用水进行浸提，浸提24 h后取出。

1.2 魔芋种茎处理

用以上核桃根的不同浓度水浸提液分别对魔芋种茎进行浸种10 h，捞出风干24 h后种植。对照用清水做同样的浸种处理。即包括对照在内共6个浓度的溶液对魔芋种茎进行处理：0（CK）、2、10、25、50、100 mg/mL，共6个处理，每个处理3个重复、种植3个小区，共种植18个小区。每个小区6 m2，种植1.5 kg魔芋，约27个魔芋种茎，每个魔芋种茎重约56 g。

种植20 d魔芋出苗后再用核桃根不同浓度水浸提液浇灌相应做浸种处理的魔芋苗，每小区浇灌4 L浸提液，对照用等量清水进行浇灌。

1.3 测定指标及方法

种植60 d后测定不同处理魔芋出苗率、冠幅、柄高、柄围，抗性生理指标测定SOD、POD、CAT活性以及MDA含量。

SOD活性采用氮蓝四唑光化还原法，POD活性采用愈创木酚法，CAT活性用高锰酸钾滴定法，MDA含量采用硫代巴比妥酸加热显色法。

1.4 数据处理

采用SPSS统计分析软件对试验数据进行方差分析及最小显著差异性检验，用Ｅｘｃｅｌ ２０１０进行数据整理和绘图。

2 结果与分析

2.1 核桃根不同浓度水浸提液对魔芋出苗率的影响

从图1可以看出，核桃根不同浓度水浸提液处理的魔芋出苗率均高于对照，对照组魔芋出苗率几乎为0，不同浓度核桃根水浸提液处理的魔芋出苗率从高到低依次为25 mg/mL（98.8%）、2 mg/mL（92.6%）、100 mg/mL（72.8%）、50 mg/mL（37.0%）、10 mg/mL（16.7%）。对照组是用清水进行10 h浸种处理，出苗率几乎为0可能是由于部分魔芋种芋带病原菌，在浸种过程中病原菌大量繁殖，并通过水传染给其他种芋，导致所有种芋都感病，种植后在土壤中种芋腐烂未出苗，初步推测是由于感染了软腐病所致。而核桃根不同浓度水浸液处理的魔芋同样也进行了10 h浸种，出苗率均高于对照，说明不同浓度的核桃根水浸提液对导致魔芋种芋腐烂的病原微生物有不同程度的抑制作用。25 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋出苗率最高，对导致魔芋种芋腐烂的病原微生物的抑制作用最强，其次是2 mg/mL的核桃根水浸提液，抑菌效果最弱的为10 mg/mL的核桃根水浸提液。可见，魔芋出苗率与浸提液浓度不成正比，表明核桃根水浸提液对导致魔芋腐烂的病原菌的抑制率与浸提液浓度也不成正比，

并非浓度越高，抑菌效果越好，目前未发现浸提液浓度与抑菌效果间有任何规律可言，仅能初步断定抑菌效果最好的为25 mg/mL的核桃根水浸提液，其次为2 mg/mL的核桃根水浸提液。

2.2 核桃根不同浓度水浸提液对魔芋地上部分生长的影响

对照组由于出苗率几乎为0，无法测量柄高、柄围等生长指标。从图2可以看出，10 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋柄高、柄围、冠幅均显著低于25 mg/mL的核桃根水浸提液处理，与2 mg/mL的核桃根水浸提液处理相比，除柄高差异不显著外，柄围和冠幅也明显低于后者，与100、50 mg/mL的核桃根水浸提液处理相比，柄高、柄围、冠幅均差异不显著。说明25、2 mg/mL的核桃根水浸提液不仅提高了魔芋出苗率，还能一定程度上促进魔芋地上部分的生长。

2.3 核桃根不同浓度水浸提液对魔芋球茎生长的影响

从图3可以看出，不同处理的魔芋产量与出苗率的变化趋势基本一致，25 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋产量最高，其次是2 mg/mL的核桃根水浸提液处理，产量较低的为50、10 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋。

综合考虑出苗率与产量，计算不同处理魔芋产量与出苗的种茎总重量之比，从图4可以看出，25 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋球茎产量与出苗种茎总重量之比最高，其次是10、2 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋，100、50 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋球茎产量与出苗种茎总重量之比显著低于前三者。说明25、10、2 mg/mL的核桃根水浸提液更有利于魔芋地下球茎的生长，其中25 mg/mL的核桃根水浸提液对魔芋球茎生长的促进作用最强，其次为

2.4 核桃根不同浓度水浸提液对魔芋抗性生理指标的影响

核桃根水浸提液浓度为0，的对照组因魔芋出苗率几乎为0，所以无法对其叶片的各项抗性生理指标进行测定。从核桃根不同浓度水浸提液对魔芋苗各项抗性生理指标的影响（图5）可以看出，不同处理间CAT活性无明显差异。50 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋POD活性最高，其次为10、25、100 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋，2 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋POD活性最低。50 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋SOD活性最高，其次为100、10 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋，2、25 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋SOD活性较低，显著低于其他3组。2、25 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋MDA含量较低，显著低于10、50 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋，与100 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋相比也略低，但差异不明显。

植物处于逆境胁迫下时，其体内过氧化氢（H2O2）等活性氧（ROS）含量增加，刺激植物体内抗逆基因表达，植物体内一系列抗氧化保护酶活性被诱导升高，逐步建立起防御系统，当防御系统失效时，ROS所具有的强氧化性可使细胞膜过氧化产生MDA。从图5可以看出，2、25 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋除CAT外，POD、SOD活性以及MDA含量均显著低于10、50 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋，与100 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋相比，SOD活性也明显较低，结合不同浓度核桃根水浸提液对魔芋苗的柄围、柄高、冠幅3项生长指标的影响来看，2、25 mg/mL相对于其他3个浓度的核桃根水浸提液，更能促进魔芋地上部分的生长，魔芋受到的化感胁迫作用较小，并未对魔芋苗的细胞膜造成明显的过氧化伤害，因此抗氧化酶活性较低，MDA含量也较低。10、50 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋地上部分生长受到一定程度抑制，受到化感胁迫，因此POD、SOD这2项抗氧化酶活性增高，清除过量的活性氧，提高植物的抗逆性，但抗氧化酶的清除能力毕竟有限，未能完全消除化感胁迫带来的伤害，因此魔芋苗的细胞膜造成了明显的过氧化伤害，MDA含量也较高。100 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋与50 mg/mL的核桃根水浸提液处理相比，POD和SOD活性均下降。说明一定范围内，受到化感胁迫，魔芋苗体内一系列抗氧化保护酶活性被诱导升高，逐步建立起防御系统，提高魔芋抗逆性，但当处理液浓度增大到一定程度时，化感抑制作用高于植物的耐受阈值，ROS迅速

积累，抗氧化酶受到抑制甚至钝化活性反而降低，魔芋苗的

细胞膜也受到了过氧化伤害，MDA含量也较高，生长情况与2、25 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋相比，也受到抑制。

3 结论与讨论

综合魔芋出苗率、地上部分苗的生长情况、地下球茎的生长情况来看，25、2 mg/mL的核桃根水浸提液无论对魔芋的出苗率、地上部分苗生长情况、地下球茎生长情况都有促进作用，特别是25 mg/mL的核桃根水浸提液的促进效果最好。10 mg/mL的核桃根水浸提液处理的魔芋出苗率最低，地上部分总体的生长情况也弱于其他浓度核桃根水浸提液处理的魔芋，但是魔芋产量与出苗种茎总重量之比却较高，说明该浓度的核桃根水浸提液对魔芋的化感作用较复杂，对导致魔芋种茎腐烂的病原菌抑制作用较弱，出苗率较低，也不利于魔芋地上部分的生长，但却能促进魔芋地下球茎的生长。

该研究中不同浓度的核桃根水浸提液处理的魔芋出苗率均高于对照，对照出苗率几乎为0，初步推测是由于对照用清水浸种10 h，导致部分魔芋种茎所带的病原微生物滋生蔓延，通过水传染给其他种茎，感病种茎播种后在土壤中腐烂未出苗，而不同浓度的核桃根水浸提液由于对导致魔芋种茎腐烂的病原菌有不同程度的抑制作用，因此出苗率均不同程度高于对照。初步推测对照组魔芋种植后种茎腐烂是由于感染了软腐病，但具体是何种病原微生物导致魔芋种茎的腐烂，核桃根水浸提液是否真对此种病原微生物有抑制作用，需进一步从感病魔芋球茎中分离纯化培养病原微生物并鉴定后，用不同浓度的核桃根水浸提液对病原菌直接进行毒力测定试验，观察其抑制率，才能最终确定核桃根水浸提液能否用于魔芋相关病害的防治。若能证明核桃根水浸提液对魔芋软腐病有防治效果，这将对生态农业的发展具有重要意义，因为核桃根水浸提液所含化学物质是天然产物，作为农药使用能被土壤中微生物所降解，无残留，将是一种很好的生物防治技术。

目前根据该研究的结果，能初步断定在核桃地里间作魔芋，可以减少魔芋病害的发生，提高魔芋出苗率，但由于土壤中核桃根系被地下水浸提后进入土壤中的浸提液浓度的情况较复杂，且根据目前的研究结果，浸提液浓度也影响魔芋生长情况，所以实际生产中进行核桃、魔芋间作，具体能多大程度地提高出苗率和促进其生长需进一步进行相关田间试验确定。

参考文献

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