化感作用

种间关系分析——化感作用

1 目的与意义

1.1 掌握植物化感基本理论；

1.2 了解入侵植物的化感作用，深刻理解生态入侵概念及其入侵机制；

1.3 掌握植物浸取液的提取、制备方法．

2 实验原理

化感作用（他感作用）：也称异株克生，是指一种植物通过向体外分泌代谢过程中的化学物质，从而影响其它植物的生长．具体来讲，它是指供体植物通过茎叶挥发、淋溶、凋落物分解、根系分泌等途径向环境中释放化学物质，从而促进或抑制周围植物的生长和发育．

化感作用是物种生存斗争的一种特殊形式，种内关系和种间关系都有化感作用．化感作用发生在两个不同种之间，本实验研究的是外来入侵植物对受体植物的化感作用．

3 实验材料

3.1 实验材料

白菜种子（受体植物）、南美蟛蜞菊（供体植物）．

3.2 实验器材

培养箱、托盘天平、电子天平、烘箱、摇床，剪刀、滤纸、大漏斗、纱布、锥形瓶、烧杯、容量瓶、封口塞、玻棒、量筒．

4 方法与步骤

4.1 采集材料，制作浸提液

1、采集新鲜南美蟛蜞菊．

2、将植株洗净，晾干，剪成小碎片．

3、于200mL锥形瓶中加入蒸馏水100 mL，加入植物叶片碎片10g，室温下摇床浸提24h，过滤，于冰箱中保存待用．

4.2 培养种子

吸取适量上述浓度的浸提液加入放有双层滤纸铺的直径为11 cm培养皿中（以润湿滤纸为准），每皿均匀放置50 粒白菜种子，以蒸馏水为对照，设3个重复（贴上标签，注明组别、日期、处理方式）．于室内透光处培养．

4.3 测量

种子出现萌芽后开始记录每天种子的萌发个数，7d 后统计萌发率（GR）和发芽指数（GI），并测定根长和苗高．

GR =（发芽种子数/供试种子总数）×100%

萌发率是决定种子品质和种子实际用量的依据．

GI = ∑（Gt/Dt）（Gt：在t天内的发芽数；Dt：第t天）

发芽指数高说明发芽所用的时间短，发芽速度快．

4.4 计算

计算化感效应指数(RI)：RI = T/C - 1，C为对照值，T为处理值。当RI > 0时，表示促进作用；当RI < 0时，表示抑制作用：RI绝对值的大小代表化感作用强度．

化感综合效应（SE）用上述几个测试项目的RI 的平均值进行评价．

5 结果与分析

5.1 南美蟛蜞菊叶片水提取液对白菜种子萌发的影响

实验结果显示，处理组的萌发率为70.667%，平均发芽指数为5.047，平均根长为4.745cm，平均苗高为8.269cm；对照组的萌发率为80.000%，平均发芽指数为5.713，平均根长为4.190cm，平均苗高为6.320cm．

从上述实验数据可看出，加入了南美蟛蜞菊叶片浸取液的种子的萌发率和发芽指数均较蒸馏水的低，起抑制作用；但其根长和苗高数据比用蒸馏水处理的组要大，表现为促进作用．任意一种化感物质对植物的许多基本代谢过程和生长调节都可能会产生影响，如影响细胞的分裂、生长和根尖结构，细胞膜的透性，矿物离子的吸收，光合作用和呼吸作用，植物激素的活性［1］等．

且任何一种化感物质的作用机制都与其浓度有关，不同浓度的化感物质对植物的影响不同，表现为低促高抑的现象．实验中处理组出现了化感物质对根长和苗高起促进作用，而对其萌发起抑制作用，可能是受体植物各个部位对化感物质的敏感性不同所致．

化感物质可增加细胞膜的通透性，影响植物体酶的活性，还可影响激素合成代谢和植物细胞的生长分裂以调节植物生长，因此，其化感作用对受体植物既有害也有利，需通过分析化感效应指数和综合化感效应来具体判断其对植物的影响．

表1 南美蟛蜞菊叶片水提取液对白菜种子萌发的影响（平均值±标准差，n=3）形态特征处理组-重复1 处理组-重复2 处理组-重复3 平均值±标准差备注

萌发率/% 70 72 70 70.667±1.155

发芽指数 5.00 5.14 5.00 5.047±0.081

根长/cm 4.515 4.271 5.448 4.745±0.621

苗高/cm 8.038 8.096 8.673 8.269±0.351

CK-1 CK-2 CK-3 平均值±标准差

萌发率/% 80 72 88 80.000±8.000

发芽指数 5.71 5.14 6.29 5.713±0.575

根长/cm 4.174 3.774 4.621 4.190±0.424

苗高/cm 6.171 5.992 6.797 6.320±0.423

图处理组与对照组萌发率、发芽指数、根长、苗长对比

5.2 南美蟛蜞菊的化感效应指数和综合化感效应

实验结果显示，南美蟛蜞菊叶片的化感效应指数分别为萌发率：-0.117，平均发芽指数：-0.117，平均根长：0.132，平均苗高：0.308，综合化感效应为0.208．

由此可看出南美蟛蜞菊叶片对白菜种子的萌发、发芽指数有抑制作用，但对根长、苗高却有促进作用，且综合来说，其对白菜起促进作用．

表2 南美蟛蜞菊的化感效应指数和综合化感效应

处理组T（平均值）CK（平均值）化感效应指数=T/C-1

萌发率70.667 80 -0.117

发芽指数 5.047 5.713 -0.117

根长 4.745 4.190 0.132

苗高8.269 6.32 0.308

综合化感效应0.208

6 小结讨论

植物的化感作用可通过对周围其他植物的萌发率和干扰其他植物对营养物质的吸收，使自身得到更多资源，进而排挤竞争能力差的物种，称为优势种．

这种化感潜力将严重影响周围植物对地上和地下资源的竞争能力，导致植物吸水、吸肥、争取阳光的能力降低，这也许是南美蟛蜞菊成功入侵和迅速蔓延的原因之一[2]．

综合来看，除了发芽率外，其他几项参数的标准差均较小，可见所测量的指标的相互间作用的影响波动较小，其不确定性较小．但发芽率的不确定性较高，这也可能是测定发芽率时，不同成员的观测不准确所致，可进行更多的组别实验，由足够多的实验结果分析出正确的实验结果．由综合化感效应来看，总得说来，南美蟛蜞菊叶片对于萝卜种子的生长是起着促进作用的．但是此结果可能存在一定的误差，这是由种子活性、培养条件、样本数较少等等条件带来的差异．可通过进行更多的实验，获得较大的样本数来消除误差，获得更为科学、准确的分析结果．