阿魏酸和茶碱对山茱萸种子萌发的影响
李文杨 陈丽文
摘要：试验选用两种化感物质—阿魏酸和茶碱对山茱萸种子萌发的影响进行研究。结果表明：不同浓度的茶碱处理下山茱萸的种子萌发率、发芽势、发芽指数呈下降趋势；山茱萸种子在阿魏酸0.05 mmol/L萌发率为6222%，比CK的种子萌发率高1700%；阿魏酸05 mmol/L时发芽势和发芽指数最高，发芽势为4222%比对照高2700%，发芽指数为CK12倍。
关键词：山茱萸；化感物质；种子萌发
中图分类号：Q946文献标识码：A文章编号：1004-3020（2017）03-0015-03
Abstract： The investigation studied the effect of two allelochemicals， ferulic acid and theophylline， on Cornus officinalis seed germination.The results showed that the germination rate， germination energy and germination index of C. officinalis seed on different concentrations of theophylline treatment were decreased. The seed germination rate was 6222% with 0.05 mM ferulic acid treatment， and the data was 17% higher than control.With 05 mM ferulic acid treatment， the seed germination energy and germination index rate was highest，the seed germination energy was 42%，and the data was 27% higher than control，the index was 1.2 times higher than control.
Key words：Cornus officinalis；allelochemicals；seed germination
山茱萸Cornus officinale，为山茱萸科Cornaceae山茱萸属植物，天然分布主要在中国亚热带和北温带之间的暖温带的河南、浙江、陕西等省，在世界其他国家和地区分布稀少 [1]。山茱萸是中国传统珍贵中药材，树形优美，叶、花和果实都具较高的观赏价值，还有改良土壤和防风固沙的作用，在园林绿化和水土保持方面都具有重要意义， 可作为小流域治理和退耕还林中生态经济林树种，是能够带来经济效益和生态效益的重要树种 [2-4]。
种子萌发是植物生活史中的关键环节之一，种子的萌发需要一个特定的环境范围，其中温度、光照、土壤、水分等环境因子都可以影响种子萌发[5-7]。目前，已发现的化感物质可归为酚类、萜类、生物碱、黄酮类以及香豆酸等次生代谢产物[8-12]。化感物质几乎影响到受体植物的生长发育、种子萌发、细胞分裂与生长、呼吸作用、光合作用、物质能量代谢等生命活动的各个方面[13]。化感物质通过影响种子萌发而影响种群的建立和更新，生长于不同生境中的植物其萌发特性可以揭示其生活史特征，本试验分析阿魏酸和茶碱对山茱萸种子萌发的影响，山茱萸种子萌发对环境条件的响应关系反映了其适应局地环境的生态机制。从化感效应的角度研究山茱萸生长的环境因素，为本地植物种的开发利用提供依据，促进山茱萸的优质高产，满足山茱萸药材市场需求， 为深入揭示植物化感作用机理，提高生物防治水平提供理论依据。
1材料和方法
1.1试验材料
供试实验材料2015年11月份采集，采种母树来源于河南省信阳市信阳农林学院南湾实验基地，树龄约40年，种子采集后去除果肉，晾晒处理后4℃冷藏。
1.2试验方法
取样山茱萸种子若干，用04%（w/v）的高锰酸钾溶液浸2 h，取出用清水反复冲洗种子直至无高锰酸钾溶液残留；80 ℃始温浸种后放置24 h，用手术剪仅破坏种子尖端小部分种皮，不伤及种胚 [14] ，采用机械损伤处理的山茱萸种子进行萌发试验。在培养皿中放入滤纸作床置种。
自然光照室内培养，每皿30粒，设置处理梯度，每个处理水平均设3个重复。对照采用蒸馏水培养，开始观察幼苗发育的规律并做记录。将化感物质茶碱和阿魏酸先用很少量的DMSO溶解（DMSO终浓度为04%），加蒸馏水配成 2mmol/L的母液，再稀释得到不同浓度梯度的化感单体处理液[15]，设置不同阿魏酸和茶碱浓度梯度为0，001，005，02，05，1 mmol/L，以蒸馏水作为对照处理。每皿8 ml溶液，以后每天适量添加，保持种子湿润。
按照《国际种子发芽规程》（胚根突出种皮的长度为种子长度的一半即为发芽的种子），于20 d终止发芽实验，计算发芽率、发芽势以及发芽指数。
发芽率（%）=发芽的种子数/供试种子数×100%，发芽势（%）= 7天发芽种子总数/种子播种粒数× 100%；发芽指数（GI）=∑ GT/DT（GT为T日种子发芽数，DT为相应种子发芽的天数）。
2结果与分析
2.1茶碱对山茱萸种子萌发的影响分析
茶碱处理对山茱萸种子萌发的影响情况见表1。结果显示，在自然光照条件下，不同茶碱浓度梯度培养山茱萸种子，种子萌发率、发芽势、发芽指数呈下降趋势，表现出抑制种子萌发迹象；05，1 mmol/L的茶碱种子萌发率比低浓度的茶碱的发芽率有上升表现，但是没有有超过CK，不同浓度梯度的茶碱处理山茱萸种子；发芽势表现为CK>005>1>001>05>02 mmol/L；發芽指数为CK>1>001>005>02>05，与对照相比无显著性差异（P>005）。
2.2阿魏酸对山茱萸种子萌发的影响分析
不同阿魏酸浓度下山茱萸种子萌发情况见表2。结果表明，在001～1 mmol/L的阿魏酸浓度下的种子萌发率均等于或高于对照，005 mmol/L的阿魏酸浓度条件下山茱萸种子的萌发率为6222%；高出CK的种子萌发率1700%，05 mmol/L的阿魏酸浓度条件下山茱萸种子的发芽势和发芽指数最高，发芽势为4222%比对照高2700%，发芽指数为对照高12倍。山茱萸种子在阿魏酸浓度梯度处理下种子萌发率有上升趋势，但是差异不显著（P>005）。
3讨论
化感作用是自然普遍存在的一种现象，早在公元前5世纪，Democritusy就提出在植物之间存在着化学物质的反应[16]。化感作用是所有类型植物（含微生物）之间生化物质的相互作用，包含有害和有益两个方面。大多数化感物质对种子萌发均有一定影响，如小麦提取液中的阿魏酸能使牵牛花Ipomoea lacunosa的种子发芽率从94%降到6%[17]。本研究发现不同浓度的茶碱处理下山茱萸的种子萌发率、发芽势、发芽指数呈下降趋势；茶碱在目前浓度处理范围，对各项指标的影响均小于对照，从一定角度可以看出对各项指标有抑制作用。可能设置的浓度梯度范围不适合，需要初筛浓度再进行梯度试验。005 mmol/L的阿魏酸浓度条件下山茱萸种子的萌发率为6222%；高出CK的种子萌发率17%，05 mmol/L的阿魏酸浓度条件下山茱萸种子的发芽势和发芽指数最高，发芽势为4222%比对照高27%，发芽指数比对照高12倍。在在001～1 mmol/L的浓度梯度下，阿魏酸对山茱萸种子萌发有促进影响，茶碱对山茱萸种子萌发有抑制作用，但是差异不显著（P<005）。这可能与山茱萸种子构造有关，山茱萸种皮由蜂窝状的分泌组织细胞构成，内含物质主要成分是单宁，山茱萸种子的水提取液对水稻幼根有强烈的抑制作用[18]；赖力等（1989）提出红松种子中、内种皮阻碍氧气的进入，种皮的透性障碍可能是诱导休眠的主要因素[19]。史忠礼（1991）认为南方红豆杉Taxus chinensis varmairei种子休眠的原因之一就是种子种皮坚硬造成种子透水性差 [20]。孙贵（2003）研究沙枣种子休眠也分析是外种皮的不透性和机械约束作用是限制种子萌发的关键因素[21]。山茱萸种皮坚硬并且透气性能差，这是否影响阿魏酸和茶碱溶液的渗透作用，抵抗了化感物质对种子萌发的作用，这还需要进一步的研究。
参考文献
[1]黎章矩，钱莲芳，李泽民.山茱萸的药用营养价值与开发前景 [J].浙江林学院学报，1992，9（3）：364370.
[2]管康林，方星，郑钢.山茱萸种子休眠原因与萌发条件[J].植物生理学通讯，1989（5）：2427.
[3]李火根，方升佐.山茱萸的栽培技术及开发前景[J].林业科技开发，2001（1）：2829.
[4]钱拴提.山茱萸 [M].杨凌：西北农林科技大学出版社，2004：8.
[5]Baskin JM. Baskin CC. Physiology of dormancy and germinationin relation to seed bank ecology.In：LeckM. ParkerV. Simpson R.eds. Ecology of Soil Seed banks. SanDicgo. CA ：Academic， 1989：5365.
[6]Chachalis D. Reddy K N. Factors affecting Campsis radicans seed germination and seedling emergerce，WeedSci， 2000， 48：212216.
[7]Taylorson R B.Environmental and chemical manipulation of weed dormancy[J].Rev Weed Sci， 1987，3：135154.
[8]孙文浩.相生相克作用及其应用[J].植物生理学通讯，1992，28（2）：8187.
[9]杨颖，宋曙辉，徐桂花.黄酮类化合物木犀草素研究进展[J].粮食与油脂，2009，23（9）：4547.
[10]易振，张茂新，凌冰，等.马缨丹及其酚类化合物对水葫芦生长的抑制作用[J].应用生态学报，2006，173（9）：16371640.
[11]丁兰，祁林林，景宏伟，等.四种对映-贝壳杉烷二萜化合物化感作用潜能的初步评价[J].西北师范大学学报：自然科学版，2008，44（6）：7478.
[12]刘文，邓亦峰，梁念慈.槲皮素和金雀异黄素硫酸酯合成方法的改进及其HPLC-MS的鉴定[J].中草药，2008，31（2）：289291.
[13]孔垂华.植物化感作用及其应用[M].北京：中国农业出版社，2001：816.
[14]许桂芳，刘明久，席世丽，等.破除红蓼种子休眠研究初报[J].种子，2005（1）：2425.
[15]李巧峡，张丽娟，师晓晓，等. 化感物质对莴苣种子萌发和幼苗生长的影响[J].西北师范大学学报，2012（02）：7477.
[16]Politycka B.1996.peroxidase activity and lipid peroxidation in roots of cucumber seedlings influenced by derivatives of cinnamic and benzoic acids[J].Acta Physiol.Plant.，4：365 370.
[17]Liebl RA，Worsham AD.1983.Inhibition of pitted morningglory （Ipomoea lacunose L.）and certain other weed species by phytotoxic components of wheat（Triticum aestivum L.）straw[J].J.Chem.Ecol，9：10271043.
[18]刘雅帅.山茱萸种子休眠机理的研究 [D].南京：南京林业大学，2008.
[19]赖力，郑光华.红松种子休眠与种皮的关系 [J].植物学报 ，1989，31（12）：928932.
[20]史忠礼，周菊花.南方红豆杉种子休眠的研究 [J].浙江林业科技，1991，11（5）：16.
[21]孫贵.促使沙枣种子快速发芽的方法 [J].中国林业，2003（5）：37.
（责任编辑：夏剑萍）
摘要：试验选用两种化感物质—阿魏酸和茶碱对山茱萸种子萌发的影响进行研究。结果表明：不同浓度的茶碱处理下山茱萸的种子萌发率、发芽势、发芽指数呈下降趋势；山茱萸种子在阿魏酸0.05 mmol/L萌发率为6222%，比CK的种子萌发率高1700%；阿魏酸05 mmol/L时发芽势和发芽指数最高，发芽势为4222%比对照高2700%，发芽指数为CK12倍。
关键词：山茱萸；化感物质；种子萌发
中图分类号：Q946文献标识码：A文章编号：1004-3020（2017）03-0015-03
Abstract： The investigation studied the effect of two allelochemicals， ferulic acid and theophylline， on Cornus officinalis seed germination.The results showed that the germination rate， germination energy and germination index of C. officinalis seed on different concentrations of theophylline treatment were decreased. The seed germination rate was 6222% with 0.05 mM ferulic acid treatment， and the data was 17% higher than control.With 05 mM ferulic acid treatment， the seed germination energy and germination index rate was highest，the seed germination energy was 42%，and the data was 27% higher than control，the index was 1.2 times higher than control.
Key words：Cornus officinalis；allelochemicals；seed germination
山茱萸Cornus officinale，为山茱萸科Cornaceae山茱萸属植物，天然分布主要在中国亚热带和北温带之间的暖温带的河南、浙江、陕西等省，在世界其他国家和地区分布稀少 [1]。山茱萸是中国传统珍贵中药材，树形优美，叶、花和果实都具较高的观赏价值，还有改良土壤和防风固沙的作用，在园林绿化和水土保持方面都具有重要意义， 可作为小流域治理和退耕还林中生态经济林树种，是能够带来经济效益和生态效益的重要树种 [2-4]。
种子萌发是植物生活史中的关键环节之一，种子的萌发需要一个特定的环境范围，其中温度、光照、土壤、水分等环境因子都可以影响种子萌发[5-7]。目前，已发现的化感物质可归为酚类、萜类、生物碱、黄酮类以及香豆酸等次生代谢产物[8-12]。化感物质几乎影响到受体植物的生长发育、种子萌发、细胞分裂与生长、呼吸作用、光合作用、物质能量代谢等生命活动的各个方面[13]。化感物质通过影响种子萌发而影响种群的建立和更新，生长于不同生境中的植物其萌发特性可以揭示其生活史特征，本试验分析阿魏酸和茶碱对山茱萸种子萌发的影响，山茱萸种子萌发对环境条件的响应关系反映了其适应局地环境的生态机制。从化感效应的角度研究山茱萸生长的环境因素，为本地植物种的开发利用提供依据，促进山茱萸的优质高产，满足山茱萸药材市场需求， 为深入揭示植物化感作用机理，提高生物防治水平提供理论依据。
1材料和方法
1.1试验材料
供试实验材料2015年11月份采集，采种母树来源于河南省信阳市信阳农林学院南湾实验基地，树龄约40年，种子采集后去除果肉，晾晒处理后4℃冷藏。
1.2试验方法
取样山茱萸种子若干，用04%（w/v）的高锰酸钾溶液浸2 h，取出用清水反复冲洗种子直至无高锰酸钾溶液残留；80 ℃始温浸种后放置24 h，用手术剪仅破坏种子尖端小部分种皮，不伤及种胚 [14] ，采用机械损伤处理的山茱萸种子进行萌发试验。在培养皿中放入滤纸作床置种。
自然光照室内培养，每皿30粒，设置处理梯度，每个处理水平均设3个重复。对照采用蒸馏水培养，开始观察幼苗发育的规律并做记录。将化感物质茶碱和阿魏酸先用很少量的DMSO溶解（DMSO终浓度为04%），加蒸馏水配成 2mmol/L的母液，再稀释得到不同浓度梯度的化感单体处理液[15]，设置不同阿魏酸和茶碱浓度梯度为0，001，005，02，05，1 mmol/L，以蒸馏水作为对照处理。每皿8 ml溶液，以后每天适量添加，保持种子湿润。
按照《国际种子发芽规程》（胚根突出种皮的长度为种子长度的一半即为发芽的种子），于20 d终止发芽实验，计算发芽率、发芽势以及发芽指数。
发芽率（%）=发芽的种子数/供试种子数×100%，发芽势（%）= 7天发芽种子总数/种子播种粒数× 100%；发芽指数（GI）=∑ GT/DT（GT为T日种子发芽数，DT为相应种子发芽的天数）。
2结果与分析
2.1茶碱对山茱萸种子萌发的影响分析
茶碱处理对山茱萸种子萌发的影响情况见表1。结果显示，在自然光照条件下，不同茶碱浓度梯度培养山茱萸种子，种子萌发率、发芽势、发芽指数呈下降趋势，表现出抑制种子萌发迹象；05，1 mmol/L的茶碱种子萌发率比低浓度的茶碱的发芽率有上升表现，但是没有有超过CK，不同浓度梯度的茶碱处理山茱萸种子；发芽势表现为CK>005>1>001>05>02 mmol/L；發芽指数为CK>1>001>005>02>05，与对照相比无显著性差异（P>005）。
2.2阿魏酸对山茱萸种子萌发的影响分析
不同阿魏酸浓度下山茱萸种子萌发情况见表2。结果表明，在001～1 mmol/L的阿魏酸浓度下的种子萌发率均等于或高于对照，005 mmol/L的阿魏酸浓度条件下山茱萸种子的萌发率为6222%；高出CK的种子萌发率1700%，05 mmol/L的阿魏酸浓度条件下山茱萸种子的发芽势和发芽指数最高，发芽势为4222%比对照高2700%，发芽指数为对照高12倍。山茱萸种子在阿魏酸浓度梯度处理下种子萌发率有上升趋势，但是差异不显著（P>005）。
3讨论
化感作用是自然普遍存在的一种现象，早在公元前5世纪，Democritusy就提出在植物之间存在着化学物质的反应[16]。化感作用是所有类型植物（含微生物）之间生化物质的相互作用，包含有害和有益两个方面。大多数化感物质对种子萌发均有一定影响，如小麦提取液中的阿魏酸能使牵牛花Ipomoea lacunosa的种子发芽率从94%降到6%[17]。本研究发现不同浓度的茶碱处理下山茱萸的种子萌发率、发芽势、发芽指数呈下降趋势；茶碱在目前浓度处理范围，对各项指标的影响均小于对照，从一定角度可以看出对各项指标有抑制作用。可能设置的浓度梯度范围不适合，需要初筛浓度再进行梯度试验。005 mmol/L的阿魏酸浓度条件下山茱萸种子的萌发率为6222%；高出CK的种子萌发率17%，05 mmol/L的阿魏酸浓度条件下山茱萸种子的发芽势和发芽指数最高，发芽势为4222%比对照高27%，发芽指数比对照高12倍。在在001～1 mmol/L的浓度梯度下，阿魏酸对山茱萸种子萌发有促进影响，茶碱对山茱萸种子萌发有抑制作用，但是差异不显著（P<005）。这可能与山茱萸种子构造有关，山茱萸种皮由蜂窝状的分泌组织细胞构成，内含物质主要成分是单宁，山茱萸种子的水提取液对水稻幼根有强烈的抑制作用[18]；赖力等（1989）提出红松种子中、内种皮阻碍氧气的进入，种皮的透性障碍可能是诱导休眠的主要因素[19]。史忠礼（1991）认为南方红豆杉Taxus chinensis varmairei种子休眠的原因之一就是种子种皮坚硬造成种子透水性差 [20]。孙贵（2003）研究沙枣种子休眠也分析是外种皮的不透性和机械约束作用是限制种子萌发的关键因素[21]。山茱萸种皮坚硬并且透气性能差，这是否影响阿魏酸和茶碱溶液的渗透作用，抵抗了化感物质对种子萌发的作用，这还需要进一步的研究。
参考文献
[1]黎章矩，钱莲芳，李泽民.山茱萸的药用营养价值与开发前景 [J].浙江林学院学报，1992，9（3）：364370.
[2]管康林，方星，郑钢.山茱萸种子休眠原因与萌发条件[J].植物生理学通讯，1989（5）：2427.
[3]李火根，方升佐.山茱萸的栽培技术及开发前景[J].林业科技开发，2001（1）：2829.
[4]钱拴提.山茱萸 [M].杨凌：西北农林科技大学出版社，2004：8.
[5]Baskin JM. Baskin CC. Physiology of dormancy and germinationin relation to seed bank ecology.In：LeckM. ParkerV. Simpson R.eds. Ecology of Soil Seed banks. SanDicgo. CA ：Academic， 1989：5365.
[6]Chachalis D. Reddy K N. Factors affecting Campsis radicans seed germination and seedling emergerce，WeedSci， 2000， 48：212216.
[7]Taylorson R B.Environmental and chemical manipulation of weed dormancy[J].Rev Weed Sci， 1987，3：135154.
[8]孙文浩.相生相克作用及其应用[J].植物生理学通讯，1992，28（2）：8187.
[9]杨颖，宋曙辉，徐桂花.黄酮类化合物木犀草素研究进展[J].粮食与油脂，2009，23（9）：4547.
[10]易振，张茂新，凌冰，等.马缨丹及其酚类化合物对水葫芦生长的抑制作用[J].应用生态学报，2006，173（9）：16371640.
[11]丁兰，祁林林，景宏伟，等.四种对映-贝壳杉烷二萜化合物化感作用潜能的初步评价[J].西北师范大学学报：自然科学版，2008，44（6）：7478.
[12]刘文，邓亦峰，梁念慈.槲皮素和金雀异黄素硫酸酯合成方法的改进及其HPLC-MS的鉴定[J].中草药，2008，31（2）：289291.
[13]孔垂华.植物化感作用及其应用[M].北京：中国农业出版社，2001：816.
[14]许桂芳，刘明久，席世丽，等.破除红蓼种子休眠研究初报[J].种子，2005（1）：2425.
[15]李巧峡，张丽娟，师晓晓，等. 化感物质对莴苣种子萌发和幼苗生长的影响[J].西北师范大学学报，2012（02）：7477.
[16]Politycka B.1996.peroxidase activity and lipid peroxidation in roots of cucumber seedlings influenced by derivatives of cinnamic and benzoic acids[J].Acta Physiol.Plant.，4：365 370.
[17]Liebl RA，Worsham AD.1983.Inhibition of pitted morningglory （Ipomoea lacunose L.）and certain other weed species by phytotoxic components of wheat（Triticum aestivum L.）straw[J].J.Chem.Ecol，9：10271043.
[18]刘雅帅.山茱萸种子休眠机理的研究 [D].南京：南京林业大学，2008.
[19]赖力，郑光华.红松种子休眠与种皮的关系 [J].植物学报 ，1989，31（12）：928932.
[20]史忠礼，周菊花.南方红豆杉种子休眠的研究 [J].浙江林业科技，1991，11（5）：16.
[21]孫贵.促使沙枣种子快速发芽的方法 [J].中国林业，2003（5）：37.
（责任编辑：夏剑萍）
