一年蓬水浸提液对黄豆种子萌发及生长的影响

摘要

为了解入侵植物对农作物的危害，采用培养皿纸上发芽法，利用一年蓬（Erigeron annuus）不同浓度水浸提液培养黄豆（Glycine max）种子，观察种子的萌发情况及幼苗生长情况。实验结果显示，不同浓度一年蓬水浸提液对黄豆种子发芽率、发芽指数、黄豆幼苗根长及鲜重均有抑制作用，抑制作用与一年蓬水浸提液浓度呈正相关，在0.100 g/mL水浸提液浓度下，化感效应指数绝对值最大，抑制作用最强。

关键词

入侵植物 / 一年蓬 / 水浸提液 / 黄豆 / 种子萌发 / 幼苗生长 / 化感作用

入侵植物是指经过人们有意或无意的引入，由原产地传播扩散到迁入地，严重威胁迁入地生态系统及生物多样性的外来植物^［1］。入侵植物能分泌并向外界释放化感物质，通过化感作用对本土植物造成影响^［2-3］。一年蓬（Erigeron annuus）原产北美洲，主要分布在路边、荒地、菜园、果园和农田生态系统，可产生大量瘦果，繁殖扩散极快，能排挤本土植物，对农作物危害严重。我国原环境保护部（现生态环境部）与中国科学院已将其列入第三批中国自然生态系统外来入侵物种名单。用一年蓬研究其化感作用的文献较少，其中受体植物为黄豆（Glycine max）的文献尚未见报道。本实验以一年蓬水浸提液为材料，以黄豆为受体，探究一年蓬对黄豆种子萌发及幼苗生长的影响，可为高中学校开发与设计“外来生物入侵与防控”选修课程模块的教学及开展劳动教育提供参考。

1 实验材料、仪器和试剂

一年蓬采自贵州省凯里市小高山公园，黄豆购自农资经销店（品种为中黄13）。实验仪器主要有烧杯、培养皿、滤纸、软尺（最小刻度1 mm）、玻璃容器、冰箱、恒温箱、电子天平等。实验试剂有0.5% H₂O₂、蒸馏水等。

2 实验设计

2.1 制取水浸提液

清水冲洗一年蓬茎叶后，置于通风、避光处自然晾干。剪碎茎叶，称取100 g样品，加入1 000 mL蒸馏水浸泡提取2 d。用3层纱布过滤取滤液，重复过滤1次，所得滤液视为原液，计为0.100 g/mL。用蒸馏水将原液稀释为0.025 g/mL、0.050 g/mL、0.075 g/mL的处理液，用蒸馏水作对照（CK，0 g/mL）。分别用500 mL烧杯保存，密封后置于4 ℃冰箱中，备用。

2.2 受体种子处理

选择种皮完整、颗粒饱满、质地均匀的黄豆种子，放入大烧杯中，先用蒸馏水浸泡3 min，再用0.5% H₂O₂浸泡消毒4 min，然后用蒸馏水清洗3次，备用。

2.3 制作“发芽床”

准备15个洁净的培养皿，每个培养皿放入大小适中的3层滤纸，展平贴于皿底，制成发芽床。

2.4 实验步骤

（1） 将黄豆种子均分为5组，编号为A~E，每组均做3个重复（用A₁、A₂、A₃表示，贴上标签）。

（2） 每个发芽床中加入10 mL对应浓度的一年蓬水浸提液，均匀滴加至滤纸上，充分润湿。每个发芽床随机放入50粒黄豆，置于恒温培养箱中连续培养。从第2 d开始，每天及时补充相应浓度的等量的水浸提液。

（3） 设计记录表，每间隔24 h如实记录黄豆种子萌发数（以胚根伸长至突破种皮约1 mm视为萌发）。

（4） 培养过程中，当连续3 d种子萌发数不再增加时，计算种子的发芽率及发芽指数（需每日记录萌发数）。每个发芽床随机选取10株正常黄豆幼苗，用软尺测量根长，用电子天平称量鲜重。

2.5 实验数据指标

（1） 发芽率=已发芽的种子数÷种子总数×100%。

（2） 发芽指数（GI）=Σ（第n天种子萌发数÷相应萌发天数），Σ为对各观测天数求和。

（3） 化感效应指数RI=1-（对照组÷处理组）（处理组≥对照组），RI=处理组÷对照组-1（处理组<对照组）。RI值表示一年蓬水浸提液对黄豆的发芽率、GI、幼苗根长及鲜重的影响。RI>0表示促进效应，RI<0表示抑制效应，RI绝对值大小与化感效应强度正相关。

2.6 实验数据分析

实验数据用WPS表格进行整理并制表，采用SPSS AU数据科学分析平台进行单因素方差分析，以P<0.01为差异显著性标准。

3 结果与分析

3.1 一年蓬水浸提液对黄豆种子萌发的影响

黄豆种子萌发的方差分析结果（表1）显示，不同浓度的一年蓬水浸提液对种子的发芽率和发芽指数均产生显著影响。

由化感效应指数（表2）可知，在各梯度水浸提液浓度下，化感效应指数（RI）均为负值，说明不同浓度的一年蓬水浸提液对黄豆种子发芽率和发芽指数均起抑制作用。随着水浸提液浓度的升高，RI的绝对值逐渐增大，抑制作用随之增强。当达到0.100 g/mL时，种子发芽率和发芽指数均降至最低，表明该浓度下的抑制作用最强。

3.2 一年蓬水浸提液对黄豆幼苗生长的影响

黄豆幼苗生长方差分析结果（表3）表明，不同浓度一年蓬水浸提液对幼苗根长及鲜重均产生显著影响。由表4可知，与对照组相比，所有浓度的一年蓬水浸提液对黄豆幼苗根长及鲜重均产生抑制作用（RI<0），且与一年蓬水浸提液浓度呈正相关。水浸提液在0.100 g/mL浓度下，RI绝对值最大，对幼苗根长及鲜重的抑制作用最强。

4 结论与讨论

李淑梅等^［4］发现一年蓬水浸提液浓度对2个小麦品种发芽及幼苗期生长有抑制作用。本实验研究发现，不同浓度一年蓬水浸提液对黄豆的发芽率、发芽指数，幼苗根长及鲜重均有抑制作用，其抑制作用随一年蓬水浸提液浓度增大而增强。由此表明，入侵植物一年蓬在农田生态系统中具有较强的竞争优势。在农业生产中，农作物种子的萌发状况与幼苗的生长状况决定了该农作物在农田生态系统中的数量和质量，对农作物产量与农户经济效益影响较大。因此，为减少或消除一年蓬对农作物黄豆的危害，要及时将其清除干净。

参考文献

[1] 强胜，张欢.中国农业生态系统外来植物入侵及其管理现状［J］.南京农业大学学报，2022，45（05）：957-980.

[2] 刘艳杰，黄伟，杨强，等.近十年植物入侵生态学重要研究进展［J］.生物多样性，2022，30（10）：276-292.

[3] 杨义，吴显芝，蒋美琼，等.探究外来入侵植物野茼蒿水浸提液对3种豆科植物的化感作用［J］.凯里学院学报，2022，40（06）：49-53.

[4] 李淑梅，唐明明，母贺飞，等.一年蓬浸提液对小麦种子萌发及幼苗生理特性的影响［J］.信阳农林学院学报，2024，34（02）：76-80.

基金资助

贵州省教育科学规划——民族地区基础学科（领域）质量提升专项课题（子项目Ⅲ）“高中生物学实验创新改进实践研究”(MJ24023)