稗草浸提液诱导水稻化感抑草作用研究

摘要 为了探究稗草中是否存在能诱导水稻化感抑草作用的物质，采用稗草种子浸提液、稗草组织浸提液和稗草种植液3种溶液为诱导物，添加到化感水稻PI312777和非化感水稻Lemont的培养液中种植，然后对诱导后的水稻叶片水浸提液进行生物测试。结果表明：3种溶液中，以稗草种植液对水稻的抑草作用诱导效果最好，化感水稻PI31277、叶片水浸提液对稗草生长有抑制作用。与未诱导处理相比，稗草根长、株高和干物质重分别减少0.85 cm、0.56 cm和0.006 0 g，非化感水稻lemont分别减少0.69 cm、0.68 cm和0.007 9 g。研究结果还表明添加稗草诱导液后，对2种水稻的根长和株高都有所促进。由此得出采用外源诱导方式提高水稻抑草作用是稻田除草可行的新思路。

关键词 稗草；浸提液；水稻；化感作用；诱导

中图分类号 Q948.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）06-0108-02

在农田生态系统中，有农作物生长的地方都伴生着杂草。水稻与杂草（尤其是稗草）为获取足够的水分、营养、光照等生存必备条件进行相互竞争，通过茎叶挥发、淋溶及根系分泌物等途径向环境释放某些化学物质，影响邻近植物的生长发育，为自身生长创造有利条件，这种现象被称为化感作用[1]。世界各国研究人员对化感作用研究给予高度重视，试图利用植物化感作用控制田间杂草，以减少合成除草剂的使用，实现作物生产的可持续发展[1-6]。

作物对生物胁迫的反应非常敏感，且水稻化感作用是多基因控制的数量性状，易受生态环境影响[5-6]。Kim et al[7]的研究表明，在稗草存在下化感水稻Kouketumochi抑草作用增强，水稻茎叶和根分泌物中的次生代谢物质含量上升，表明稗草有可能诱导水稻合成并释放更多的化感物质。王艳平等[8]研究了稗草、异型莎草和鸭舌草与3种化感水稻品种共培的表现，认为水稻抑草作用或化感物质的释放受杂草的诱导，这种诱导效应在杂草品种和水稻品种间可能存在特异性。Kato-Noguchi[9]研究表明，水稻响应伴生稗草是因为受稗草根系分泌物的组成成分的诱导，进而引起稻壳酮B浓度升高，促进抑草作用增加。以上结果表明水稻不仅能释放化感物质抑制伴生杂草，而且水稻和杂草之间可能存在可以相互识别的化学物质。研究作物与杂草间的化学识别及抑制杂草生长机制，对于揭示作物间化感作用机制以及利用水稻自身化感作用控制农田杂草的进一步研究有重要价值。

该研究通过在水稻培养液中添加稗草浸提液，考察其对水稻抑草作用的诱导作用，以验证稗草是否合成并释放出能够提高水稻抑草作用的诱导物质，为进一步分析诱导物质并利用到水稻生产中提供研究基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

稗草种子于头年收集自稻田，在冰箱冷冻室保存1年后使用。以化感水稻PI312777和非化感水稻Lemont为诱导对象，诱导效果以水稻叶片浸提液的生物测试结果来评价。

1.2 试验方法

1.2.1 诱导液的准备。稗草种子浸提液：取稗草种子100粒压碎研磨后，用80%甲醇200 mL室温25 ℃下浸提24 h，浸提液40 ℃旋转蒸发近干，加50 mL蒸馏水超声溶解，定容至100 mL备用。

稗草组织浸提液：将稗草种子经0.1%次氯酸钠消毒后，40 ℃催芽后播在沙盘里，待生长至一叶期，选择长势均匀的50株稗草幼苗移至盛有10 L完全培养液（Hoagland配方）的塑料盆（45 cm×35 cm×15 cm），塑料盆中悬浮厚1.0 cm的塑料泡沫板，保持每株稗草生长孔径1.5 cm，株行距为5 cm×5 cm。置于室温30 ℃水培15 d（生长至三叶一心期）。收集稗草，取茎叶部，剪碎并用80%甲醇200 mL室温25 ℃下浸提24 h，浸提液40 ℃旋转蒸发近干，加50 mL蒸馏水超声溶解，定容至100 mL备用。

稗草种植液：收集上述稗草种植液，用250 mL圆底烧瓶等量分装5个批次，各个批次均在40 ℃下旋转蒸发至约40 mL，合并定容为200 mL，即为试验中所用的稗草种植液。

1.2.2 水稻诱导试验。化感水稻PI312777和非化感水稻品种Lemont种子经0.1 %次氯酸钠消毒后，30 ℃沙盘催芽后，移栽至盛有10 L完全培养液（Hoagland配方）的塑料盆（45 cm×35 cm×15 cm），塑料盆中悬浮厚1.0 cm的塑料泡沫板，保持每株水稻生长孔径1.5 cm，株行距5 cm×5 cm。当秧苗生长至二叶一心期，选择长势一致的5株水稻幼苗移至盛有0.5 L完全培养液（Hoagland配方）的塑料碗中（碗口直径16 cm，碗底直径9 cm、高6 cm），添加5 mL诱导液，以未添加诱导液为对照组。3次重复，水培7 d后，测量各个处理的水稻根长、株高。取各个处理的水稻叶片5 g，剪成0.5 cm长的小段，浸没于50 mL蒸馏水下，室温25 ℃下暗处浸提24 h，过滤后的浸提液用于生测试验。

1.2.3 生测试验。在每个250 mL洁净的烧杯中置入滤纸1张，分别添加不同稗草诱导液诱导后的水稻叶片水浸提液5 mL，均匀播入10粒刚萌发冒白的稗草种子，用保鲜膜封口，膜上扎4～5个小孔。3次重复，以添加蒸馏水为对照。播种稗草后的烧杯置于30 ℃人工气候箱中，每天光照12 h（8：00—20：00），黑暗12 h。5 d后测定稗草幼苗的根长和株高。之后将苗打包置于烘箱80 ℃杀青30 min，然后50 ℃烘干至恒重，称量得干物质重。

1.3 数据处理

所有数据采用Excel 2003和DPS软件进行统计分析[10]。

2 结果与分析

2.1 诱导后水稻叶片水浸提液生物测试结果

经各种稗草诱导液处理后，2种水稻叶片水浸提液对稗草的生物测试结果见表1。未经任何诱导液处理的化感水稻PI31277，其叶片水浸提液对稗草的生长具有显著的抑制作用，稗草的根长、株高和干物质重分别从蒸馏水对照的4.98 cm、5.19 cm和0.050 0 g减少至2.82 cm、3.07 cm和0.031 0 g。经添加各种诱导液处理后，化感水稻PI31277叶片水浸提液对稗草生长的抑制作用均有所增强。与未诱导的结果比较，经稗草种子浸提液处理，稗草的根长又减少了0.29 cm，呈显著差异，株高和干物质重没有显著差异；经稗草组织浸提液处理，稗草的根长、株高和干物质重分别减少了0.85 cm、0.56 cm和0.006 0 g，均呈显著差异；经稗草种植液处理，稗草的根长、株高和干物质重分别减少了1.05 cm、0.88 cm和0.008 9 g，均呈显著差异。

经添加各种诱导液处理后，非化感水稻Lemont叶片水浸提液对稗草生长的抑制作用与未诱导的结果相比较，经稗草种子浸提液处理，稗草的根长、株高和干物质重与未诱导组均未达到显著差异；经稗草组织浸提液处理，稗草的根长、株高减少了0.56、0.48 cm，并与未诱导组呈显著差异，而干物质重未达显著差异；经稗草种植液处理，稗草的根长、株高和干物质重分别减少了0.69 cm、0.68 cm和0.007 9 g，均与未诱导组达到显著差异。

2.2 诱导后水稻的生长形态

经各种诱导液处理后，水稻根长和株高均比未处理对照大（图1）。与蒸馏水对照比较，经稗草种子浸提液处理后，化感水稻PI31277根长未达显著差异，用稗草组织浸提液和稗草种植液处理后，根长分别增加了0.95、1.55 cm，达到显著差异；株高分别增加了1.18、2.38、2.56 cm，均达到显著差异。3种处理液处理后非化感水稻Lemont的根长与CK比较均未达到显著差异；稗草种子浸提液处理后Lemont的株高与CK比较未达到显著差异，而在组织浸提液和种植液处理后，株高分别增加了1.23、2.56 cm，与CK比较达到显著差异。

3 讨论

该试验采用稗草种子浸提液、稗草组织浸提液和稗草种植液3种溶液为诱导物，添加到化感水稻PI312777和非化感水稻Lemont的种植液中，探讨诱导后水稻叶片水浸提液对稗草生长的影响。结果表明，无论是化感水稻还是非化感水稻，稗草种子浸提液对水稻的抑草作用增强效果最低，稗草组织浸提液的诱导效果居中，而以稗草种植液对水稻的抑草作用增强效果最好，其诱导效果与未诱导组比较均达到显著水平。

从水稻角度看，稗草种植液均显著促进了2种水稻的生长，说明适度的稗草存在有利于水稻参与竞争，根长和株高都有显著增加。何海斌等[11]研究表明，在稻稗共培体系中，化感水稻对稗草的抑制作用要显著高于水稻单种体系。稗草胁迫下水稻中与酚酸类物质合成的相关基因表达上调，水稻的叶片、根系和种植溶液中酚酸类物质浓度也显著高于单种体系[12]。该试验结果验证了稗草种植液中确实存在着能够提高化感水稻抑草作用的诱导物质，而且诱导物质是在稗草生长过程中合成的，然后通过根系释放到环境（种植液）为主要途径。这类诱导物质可以被水稻识别，促使水稻在竞争中加快生长，合成并释放出更多的次生代谢物质，反过来抑制稗草的生长。特别值得关注的是，稗草分泌的诱导物质也能适度地提高非化感水稻Lemont的抑草能力，这个现象暗示着可以采用诱导方式提高现有常规种植水稻的抑草能力。进一步分析稗草诱导物质的化学成分，可能为人工诱导水稻抑草作用并应用于水稻生产提供一个新思路。

4 参考文献

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