除虫菊地上部分水浸液对杂草种苗生长的影响

刘　群，慕小倩

(西北农林科技大学 生命科学学院，陕西杨凌　712100)



除虫菊地上部分水浸液对杂草种苗生长的影响

刘群，慕小倩

(西北农林科技大学 生命科学学院，陕西杨凌712100)

摘要采用室内培养皿法，测试除虫菊地上部分水浸液对田间常见6种杂草种苗生长的影响。结果表明：不同质量浓度水浸液对杂草种苗生长的抑制作用依质量浓度梯度存在差异，除播娘蒿外其他5种总体均表现“低促高抑”趋势，在最高质量浓度0.03 g·mL-1处理下，抑制作用最强；杂草种苗所受抑制作用大小依受体杂草种类存在差异，总体抑制作用由大到小依次为播娘蒿>泽漆>雀麦>婆婆纳>反枝苋>野燕麦；除虫菊地上部分水浸液对试验杂草生理代谢影响测试表明，高质量浓度水浸液处理下，杂草幼苗受氧化胁迫严重。双子叶杂草较单子叶杂草对水浸液更敏感。

关键词除虫菊；水浸液；杂草；种苗生长

除虫菊(Chrysanthemumcinerariifoliumvis.)为菊科(Asteraceae)蒿属多年生草本植物，是世界上唯一集约化种植的天然杀虫植物，除具观赏价值外，其含有的天然杀虫成分除虫菊素被广泛应用到杀虫剂的制备中[1]。除虫菊素具有高效、易降解、无残留、不易产生抗性等优点，对人和哺乳动物基本无毒副作用[2]，因此，在食品保存、公共和家庭卫生及有机农业等方面均有应用[3]。目前，除虫菊的相关研究主要集中在杀虫成分的提取、活性测定、除虫菊酯类农药开发及残留测定等方面[4-5]，有关除虫菊除草活性方面的研究鲜见报道。

本试验选用除虫菊地上部分水浸液为供体，以农田常见6种杂草泽漆(Euphorbiahelioscopia)、婆婆纳(Veronicadidyma)、反枝苋(Amaranthusretroflexus)、野燕麦(Avenafatua)、播娘蒿(Descurainiasophia)、雀麦(Bromusjaponicus)为受体，测试除虫菊地上部分水浸液对这6种杂草种子萌发及幼苗生长的影响，旨在为进一步利用除虫菊兼治杂草提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验材料

于2013年9月在西北农林科技大学试验地采集除虫菊地上部分，样品清水洗净后，室温下自然风干。试验所用杂草种类为泽漆、婆婆纳、反枝苋、野燕麦、播娘蒿、雀麦。

于2013年6-9月在陕西杨凌西北农林科技大学周边采集杂草种子, 鉴定后存放于4 ℃冰箱，备用。

除虫菊地上部分水浸液的制备：称取5 g风干粉碎后的除虫菊地上部分粉末，按m(除虫菊)∶V(水)=1∶20的比例加入蒸馏水，25 ℃下浸提24 h，过滤得质量浓度为0.05 g·mL-1的提取原液，存放于4 ℃冰箱，备用。将原液稀释，配制成质量浓度为0.03、0.02、0.01、0.005、0.001 g·mL-1的梯度溶液用于试验。

1.2试验方法

1.2.1杂草种子发芽率的测定挑选籽粒饱满、质地均匀的杂草种子，用w(NaClO)=10%溶液消毒15 min，用蒸馏水反复冲洗3～5次，置于铺有两层滤纸的培养皿(d=12 cm)中，根据种子大小，野燕麦、雀麦、泽漆种子每皿放置50粒，婆婆纳、反枝苋、播娘蒿种子每皿放置100粒，随后分别加入8 mL“1.1”制取的各质量浓度除虫菊地上部分水浸液(蒸馏水为对照)，每组重复3次，置于25 ℃的恒温培养箱中，黑暗条件下培养3 d，从第4天开始给予光照。每天记录发芽种子的数量，7 d后测定幼苗的根长、苗高。

发芽率=(正常发芽种子总数/供试种子总数)×100%

抑制率=1-(处理值/对照值)×100%

化感效应指数(RI)[6]= 1-C/T(T≥C)或RI=T/C-1(C≥T)

公式中：T为处理值，C为对照值。RI>0表示促进作用，RI<0表示抑制作用，其绝对值大小表示化感作用强弱。

综合效应(SE)指供试杂草相对发芽率、苗高、根长3项指标RI的算术平均值。

用相对发芽率、相对根长、相对苗高表示试验杂草间种子萌发和幼苗生长的差异。

1.2.2杂草幼苗抗氧化酶活性及丙二醛质量摩尔浓度的测定选取单子叶杂草野燕麦、雀麦及双子叶杂草反枝苋、泽漆为代表，参考高俊凤[7]的方法进行相应生理指标的测定。丙二醛(MDA)质量摩尔浓度测定采用硫代巴比妥酸(TBA)法；超氧化物歧化酶(SOD)活性测定采用氮蓝四唑(NBT)光化还原法；过氧化物酶(POD)活性测定采用愈创木酚法。

1.3数据分析

采用Microsoft excel 2003软件对试验数据进行处理和作图，采用SPSS 17.0软件进行统计分析, 并用Duncan’s法进行差异显著性分析(P<0.05)。

2结果与分析

2.1除虫菊地上部分水浸液对杂草种子萌发的影响

除虫菊地上部分水浸液对杂草种子发芽率的影响依处理质量浓度和杂草种类而不同。统计结果如图1，不同质量浓度水浸液对供试杂草种子发芽率的影响存在明显差异，2个低质量浓度(0.001 g·mL-1、0.005 g·mL-1)水浸液处理显著促进野燕麦种子的发芽，却抑制播娘蒿种子的发芽，对其他受体杂草没有显著影响；0.01 g·mL-1质量浓度处理下，反枝苋种子发芽率降低7.38%，显著促进野燕麦种子的萌发，抑制播娘蒿种子的萌发，对泽漆和雀麦这2种杂草无显著影响；0.02 g·mL-1和0.03 g·mL-1高质量浓度水浸液对受体杂草种子的发芽率均表现抑制作用，其中，对播娘蒿种子萌发抑制率均高达100%。依杂草种类看，水浸液对不同杂草种子萌发影响总体抑制作用大小依次为播娘蒿>泽漆>雀麦>反枝苋>婆婆纳>野燕麦。

AR、EH、VD、AF、BJ、DS分别代表反枝苋、泽漆、婆婆纳、野燕麦、雀麦、播娘蒿AR，EH，VD，AF，BJ，DS representAmaranthusretroflexus,Euphorbiahelioscopia,Veronicadidyma,Avenafatua,Bromusjaponicus,Descurainiasophia,respectively；不同小写字母表示在相同时间内不同质量浓度处理间差异显著(P<0.05)Different lowercase letters show significant differences among treatments of different mass concentrations for same measurement time (P<0.05)；下同The same as below

图1不同质量浓度除虫菊水浸液处理杂草的发芽率

Fig.1Weeds germination rate treated by different mass concentration of pyrethrum water immersion

2.2除虫菊地上部分水浸液对杂草幼苗生长的影响

不同质量浓度的除虫菊水浸液处理对杂草幼苗相对根长影响的统计结果见图2(在试验质量浓度范围内对播娘蒿种子萌发的抑制作用显著，因此未进行相应指标的测定)。由图2可知，0.001 g·mL-1、0.005 g·mL-1低质量浓度水浸液处理下，反枝苋、泽漆、野燕麦的根长增加明显，而婆婆纳和雀麦无明显变化。随着水浸液质量浓度升高，根长抑制效应加大。其中，水浸液质量浓度为0.03 g·mL-1时对5种受体植物的根长抑制率分别为73.45%、54.48%、70.21%、50.89%、42.64%。苗高对不同质量浓度除虫菊地上部分水浸液的响应和根长相似，但敏感性不如根长(图3)。

2.3除虫菊地上部分水浸液对杂草种苗影响的综合效应

除虫菊地上部分水浸液对杂草种苗影响的综合效应见表1。水浸液对不同杂草的化感作用依质量浓度梯度存在差异，总体均表现“低促高抑”的趋势，在最高质量浓度0.03 g·mL-1处理下，抑制作用最强。杂草种苗所受抑制作用大小依受体杂草种类存在差异，总体抑制作用由大到小依次为泽漆>雀麦>婆婆纳>反枝苋>野燕麦。

2.4 除虫菊地上部分水浸液对杂草幼苗生理指标的影响

2.4.1除虫菊地上部分水浸液对杂草幼苗MDA质量摩尔浓度的影响水浸液处理后对4种代表杂草幼苗MDA质量摩尔浓度的影响测试结果如表2。与对照相比，0.001 g·mL-1质量浓度水浸液处理下，供试杂草幼苗中MDA质量摩尔浓度无明显变化，随水提液质量浓度升高，幼苗受胁迫程度加重，MDA质量摩尔浓度逐渐升高，在最高质量浓度0.03 g·mL-1水浸液处理下，泽漆、反枝苋、野燕麦和雀麦幼苗MDA质量摩尔浓度分别为对照的225.00%、133.33%、117.39%、148.32%。MDA质量摩尔浓度升高，引起杂草幼苗细胞内活性氧水平的提高，产生氧化胁迫，所以导致杂草种苗生长受到抑制。

图2　不同质量浓度除虫菊水浸液处理杂草的相对根长

图3　不同质量浓度除虫菊水浸液处理杂草的相对苗高

2.4.2除虫菊地上部分水浸液对杂草幼苗保护酶活性的影响在0.001 g·mL-1、0.005 g·mL-1、0.01 g·mL-1质量浓度处理下，与对照相比，泽漆幼苗中SOD活性升高，野燕麦、雀麦幼苗SOD活性显著降低，反枝苋幼苗中SOD活性变化不显著；当质量浓度达到0.03 g·mL-1，除泽漆幼苗中SOD活性与对照相比降低5.68%外，其他3种杂草SOD活性均显著高于对照。0.001 g·mL-1的除虫菊地上部分水浸液处理下，与对照相比，泽漆、雀麦幼苗POD活性变化不显著，反枝苋和野燕麦幼苗POD活性显著降低；当处理质量浓度达到0.03 g·mL-1时，泽漆、反枝苋、野燕麦和雀麦幼苗POD活性分别为对照的250.82%、81.58%、105.68%、117.02%，反枝苋幼苗POD活性表现下降趋势，说明此质量浓度下反枝苋幼苗受胁迫严重，不能防止膜质的过氧化和有效清除体内产生的活性氧。可见，不同杂草对除虫菊地上部分水浸液生理代谢响应也存在水浸液质量浓度和杂草种类的差异。在高质量浓度水浸液处理下，杂草幼苗受氧化胁迫严重，MDA质量摩尔浓度升高，植株通过调节POD、SOD活性来应对胁迫伤害。不同杂草种类对水浸液的响应表现为双子叶杂草较单子叶杂草更敏感，幼苗受损伤较严重。

表1　除虫菊地上部分水浸液对杂草种苗影响的综合效应

表2　除虫菊地上部分水浸液对杂草幼苗部分生理特性的影响±s)

注：不同小写字母表示在相同时间内不同质量浓度处理间差异显著(P<0.05)。

Note:Different lowercase letters show significant differences among treatments of different mass concentrations for same measurement time (P<0.05).

3结论与讨论

3.1除虫菊水浸液对杂草种苗生长的影响依水浸液质量浓度梯度及受体器官存在差异

本试验研究表明，除虫菊地上部分水浸液对杂草种子发芽率及对受体植物的根长、苗高表现出“低促高抑”的效应，且随水浸液质量浓度升高，抑制作用逐渐增强，表明除虫菊水浸液中含有潜在的化感物质，这与前人研究结果一致[8-10]。水浸液对根长的抑制程度强于幼苗高度。这与根最先从周围环境中吸收化感物质有关[11]。关于除虫菊对杂草化感效应的相关化感物质是否与杀虫成分除虫菊素一致还有待于进一步深入研究。

3.2杂草种苗所受抑制作用大小依受体杂草种类存在差异

本试验中，不同受体植物对水浸液的敏感程度不同，在试验质量浓度范围内，播娘蒿对除虫菊地上部分水浸液最为敏感，野燕麦最不敏感，这说明不同杂草间耐受除虫菊水浸液成分的能力不同。Cheng等[12]研究百合(Lilium)根对4种蔬菜作物的化感作用中发现，萝卜(Raphanussativus)对通过水培提取的百合根水浸液最敏感，而生菜(Lactucasativa)最不敏感。在生产上，可根据化感作用敏感程度的不同，针对性地控制敏感性较弱的杂草种类；在耕作方式上，可有效选择适宜间作、轮作的作物。生理测试表明，双子叶杂草对除虫菊水浸液的反应更加强烈，故初步推断除虫菊用于治理阔叶杂草的效果会更有效。

3.3不同杂草对除虫菊水浸液生理代谢的响应存在水浸液质量浓度与杂草种类的差异

MDA是膜质过氧化产物，它本身是一种有害物质。高浓度水浸液胁迫下，杂草幼苗MDA质量摩尔浓度增加，产生氧化胁迫，破坏细胞膜的结构和完整性。同时，逆境胁迫条件下，植物自身会产生相应的保护酶(POD、SOD等)来清除活性氧，使植物体内活性氧水平保持动态平衡[13]。本试验结果表明，随除虫菊地上部分水浸液浓度的升高，反枝苋、野燕麦、雀麦幼苗的SOD活性、POD活性均呈现升高趋势，说明幼苗受损严重，不利于植株生长。反枝苋在水浸液质量浓度为0.03 g·mL-1处理下，POD活性下降，表现为伤害效应，即氧自由基直接攻击生物大分子，活性氧平衡遭到破坏，导致酶活性丧失。杨淑慎等[14]研究表明，在环境恶劣情况下会出现酶活性降低现象。泽漆幼苗中POD和SOD活性表现出相反趋势，造成这种现象可能是化感物质浓度较低时，不足以启动POD应激活性，随着化感胁迫加重，诱导POD活性升高[15]。

3.4对利用除虫菊治理杂草的建议

随着人们对生态环境保护意识的增强，如何有效地实现杂草的生物治理越来越受到重视。菊科是双子叶植物中种类最多的科，已从许多种属中分离出多类化感物质。例如张玉虎等[16]从三裂蟛蜞菊中分离出倍半萜内酯成分；在大多菊科植物中分离出香豆素，香豆素被证实可抑制种子萌发和幼苗生长[17]。此外，在不同的属中鉴定出的化感物质种类主要还包括萜类、聚乙炔类、有机酸类、酚类等[18]，因此，对除虫菊中具有的潜在化感物质进行进一步的分离测试，为科学利用天然杀虫植物资源除虫菊兼治理杂草提供科学依据。

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Received 2014-12-02Returned2015-03-26

Foundation itemNational Public Interest (No.200903052);Special Fund of Experiment Demonstration Base of Northwest A&F University(No.20131511 ).

First authorLIU Qun,female,master student.Research area: biodiversity protection and resources utilization.E-mail:liuqun852@126.com

(责任编辑：史亚歌Responsible editor:SHI Yage)

Effect of Aqueous Extract of Pyrethrum(Chrysanthemumcinerariifoliumvis.) Aerial Part on Seedling Growth in Weeds

LIU Qun and MU Xiaoqian

(College of Life Sciences，Northwest A&F University，Yangling Shaanxi712100，China)

AbstractThe objective of the study is to investigate the effect of aqueous extract of pyrethrum aerial part on six companion weeds.Seed germination and seedling growth were investigated by indoor petri dishes bioassay method.The results indicated that the degree of inhibitionhad significant differences among weeds in response to different mass concentrations of aqueous extracts.Overall, lower mass concentrations had a promoting effect on five weeds(except Descurainia sophia),Increasing concentrations of aqueous extract significantly inhibited seed germination and growth of weeds.The highest mass concentration of aqueous extract at 0.03 g·mL-1had strongest inhibition effects;Furthermore, differences in inhibition effects among six studied receptors were observed.Comparably, the sensitive order was Descurainia sophia>Euphorbia helioscopia>Bromus japonicus>Veronica didyma>Amaranthus retroflexus>Avena fatua;Additionally,physiological properties tested by four represented weeds showed the highest mass concentration of aqueous extract at 0.03 g·mL-1caused serious oxidative stress to weeds.Dicotyledonous weeds were more sensitive than monocotyledonous weeds.

Key wordsPyrethrum; Aqueous extract; Weed; Seedling growth

Corresponding authorMU Xiaoqian,female,professor,master supervisor.Research area:biodiversity protection and weed science.E-mail:muxiaoqian@126.com

中图分类号Q945.1;S451.1

文献标志码A

文章编号1004-1389(2016)03-0423-06

通信作者：慕小倩，女，教授，硕士生导师，主要从事生物多样性及杂草科学研究。E-mail:muxiaoqian@126.com

基金项目：国家公益行业专项(200903052)；西北农林科技大学试验示范基地专项(20131511)。

收稿日期：2014-12-02修回日期：2015-03-26

网络出版日期：2016-03-06

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20160306.1611.028.html

第一作者：刘群，女，在读硕士，研究方向为生物多样性与资源利用。E-mail:liuqun852@126.com