银杏外种皮对生菜生长及生理特性的影响

林仁亨，黄海涛，李焕秀，姜建业，蒋 伟，唐 懿*



银杏外种皮对生菜生长及生理特性的影响

林仁亨1，黄海涛2，李焕秀1，姜建业3，蒋 伟4，唐 懿1*

(1四川农业大学果蔬研究所，成都 610000；2 绵阳市农业科学研究院，四川绵阳 621000；3 金堂县农村发展和林业局， 成都 610000；4 成都师范学院化学与生命科学学院，成都 610000)

为了探讨银杏外种皮对生菜的化感作用，采用盆栽方法，分别设置5个外种皮施用量(0、15、30、60、90 g/盆)处理，研究银杏外种皮对生菜生长、抗氧化酶系统、渗透调节物质含量以及光合参数的影响。结果表明：随着银杏外种皮施用量的增加，生菜的主根长和地上部鲜重呈先上升后下降的趋势，而株高和茎粗则不断下降，在施用量为90 g/盆时生菜的各生长指标均达到最低值；生菜的光合色素含量随银杏外种皮施用量的增加呈下降趋势，各处理不同光合色素含量与对照相比均显著下降；生菜超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性、游离脯氨酸含量及可溶性蛋白含量随银杏外种皮施用量的增加均先上升后下降，但丙二醛(MDA)含量并未显著增加；生菜净光合速率Pn、胞间CO2浓度Ci和蒸腾速率Tr随银杏外种皮施用量的增加呈先上升后下降的趋势，气孔导度Gs则不断下降。综上所述，银杏外种皮对生菜产生了明显的化感作用，对生菜的生长、生理和光合指标总体呈抑制作用，并且随着施用量的增加，抑制作用不断加强。

银杏外种皮；化感作用；生菜；生理特性；光合特性

化感作用(Allelopathy)又称为相生相克作用、他感作用，早在两千多年前已经逐渐被人们发觉[1]。化感作用最初是由德国植物学家Molish[2]在1937年提出和定义的，之后Rice[3-4]又不断对化感作用的定义加以补充。银杏(L.)，又名白果，是仅存的孑遗植物之一，也是世界上传统而珍贵的药用植物资源[5]。在我国的江苏、广西、湖北、山东和四川广泛分布[6-7]。银杏外种皮是种子硬壳外面的肉质部分，含有黄酮类、内酯类、银杏酚酸等化学成分[5]，银杏外种皮提取物对植物致病真菌具有不同的抑制效果[9-10]，水提液对蚜虫、稻螟虫、菜青虫幼虫、红蜘蛛等都具有明显的毒杀作用[11]。银杏外种皮分离物具有一定的抗肿瘤效果[12-13]，银杏外种皮中含有的银杏酸具有很强的抑制酶活和清除自由基能力[14]。低浓度的银杏叶聚戊烯醇可促进小麦种子萌发和幼苗的生长，高浓度的聚戊烯醇则起到一定的抑制作用[15]。由以上研究可知，银杏外种皮具有很强的化感效应，但在我国银杏外种皮资源利用很不理想，在银杏产地银杏外种皮被当作废物随意丢弃，造成了一定的环境污染[6]。在已有的研究中，将植物秸秆施入土壤中可增加土壤肥力促进受体作物生长[16-17]，因此，深入对银杏外种皮的研究和开发利用，不但可以废物利用，变废为宝，而且还能有效地防止环境污染。本研究以常见蔬菜作物生菜为受体，采用盆栽试验，在混有银杏外种皮的土壤中种植生菜，初步探讨银杏外种皮施入土壤后对生菜生理和光合作用的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供体材料 于2015年10月在四川农业大学校园和成都市温江区城新路收集掉落的银杏果实，用自封袋装好带回实验室。将银杏外种皮与种子剥离，在70℃的烘箱里烘干至恒重，然后剪碎成0.1 ~ 0.5 cm3小块备用。

1.1.2 受体材料 生菜()为玻璃生菜，购于成都市种子站。

1.1.3 栽植容器和土壤 采用统一规格21 cm × 20 cm(直径×高)的塑料花盆进行盆栽试验，土壤取自四川农业大学成都校区周边农田，为水稻土(基本理化性质为：pH 7.85，有机质24.382 g/kg，全氮0.662 g/kg全磷6.710 g/kg，全钾5.808 g/kg，有效磷128.631 mg/kg，速效钾15.269 mg/kg)。

1.2 试验设计

试验于2016年3月至6月在四川农业大学成都校区内进行，参照核桃青皮分解对小白菜生长和生理特性的影响中的剂量梯度[16]，设置每盆施用量0、15、30、60、90 g/盆5个处理。土壤取回后晾晒一周，研磨，过1 cm筛，按设计剂量将银杏外种皮与4 kg土壤均匀混合后装入塑料花盆中，每天浇透水，放置7 d。选择饱满、大小均一的生菜种子，用纱布包裹放置在20℃恒温箱中培养，进行催芽。露白后，均匀播种相同数量(10粒/盆)的生菜种子于花盆中，覆土0.5 cm。每个处理重复3次。待子叶出土并长势稳定后进行间苗，每盆保留4株。盆栽试验在塑料大棚中进行，每天进行观察并适当浇水，同时注意病虫害防治和管理，50 d后进行指标测定。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 生长指标 在播种50 d后，从各处理中随机抽取幼苗8株，测定株高、主根长、茎粗及其地上部分鲜重。株高和主根长利用刻度尺测量，茎粗利用游标卡尺测量，地上部分鲜重利用电子天平称量。

1.3.2 抗氧化酶活性 超氧化物歧化酶(SOD)活性测定采用氮蓝四唑法[19]；过氧化物酶(POD)活性测定采用愈创木酚法[20]；过氧化氢酶(CAT)活性测定采用紫外分光光度法[21]。

1.3.3 丙二醛和渗透调节物质含量 丙二醛(MDA)含量测定采用硫代巴比妥酸加热显色法[22]；游离脯氨酸含量的测定采用酸性茚三酮比色法[23]；可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G250法[20]。

1.3.3 叶绿素含量、净光合速率和气体交换参数 叶绿素含量采用丙酮-乙醇混合液提取法测定[24]；采用Li6400便携式光合作用测定仪进行净光合速率和气体交换参数测定。

1.4 数据处理

所有数据用Excel 2010软件进行计算，用SPSS 20.0统计分析软件进行单因素方差分析(One-way ANOVA)，差异显著性比较使用 Duncan 新复极差法。采用Williamson等的方法来计算化感效应指数(RI)，RI= 1–/(当≥时)或RI =/–1(当<时)[25]。其中，为对照值，为处理值，RI为化感效应指数(RI＞0 为促进作用，RI<0为抑制作用，绝对值大小与作用强度一致)。

2 结果与分析

2.1 银杏外种皮对生菜生长的影响

银杏外种皮施入土壤以后对生菜的各个生长指标产生了不同的影响，由表1可知，随着外种皮施用量的增加，生菜的主根长呈先增长后降低的趋势，即低浓度的施用量对主根长起促进作用，高浓度的施用量对主根长起抑制作用。与对照相比，15、30、60 g/盆处理主根长增长，90 g/盆处理主根长降低，其中 30 g/盆处理增长最大，与对照相比增加了21.34%，达到了显著差异(<0.05)，而其余各处理与对照相比差异均不显著。随着外种皮施用量的增加，株高和茎粗呈下降趋势，其中株高各个处理均显著低于对照(< 0.05)， 90 g/盆处理时，株高降低了25.58%，而茎粗的变化则不大，各处理与对照相比均没达到显著性差异。地上部分鲜重的变化与主根长的变化相似，均是随着银杏外种皮施用量增加，呈先上升后下降的趋势，但地上部鲜重仅15 g/盆处理上升，而30、60、90 g/盆处理皆下降，其中90 g/盆处理下降最多，与对照相比降低了33.56%，差异显著(<0.05)，而其余各处理与对照相比差异均不明显。

表1 银杏外种皮对生菜根长、株高、茎粗及生物量的影响

注：表中数据为平均值±标准差，同列指标不同小写字母表示处理间差异达<0.05显著水平，下同。

2.2 银杏外种皮对生菜光合色素的影响

由表2可知，随着银杏外种皮施用量的增加，生菜叶片内的各种光合色素均呈下降趋势，且各处理与对照相比都显著降低(<0.05)。银杏外种皮施用量达90 g/盆时生菜叶片内叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及类胡萝卜素含量均达最低值，与对照相比分别减少了55.12%、53.67%、54.80% 及62.40%。由此可知，银杏外种皮施入土壤后对生菜光合色素的合成起到了抑制效应，并且随着施用量的增加这种抑制效果不断加强。

表 2 银杏外种皮对生菜光合色素含量的影响

2.3 银杏外种皮对生菜叶片抗氧化酶活性及丙二醛含量的影响

由图1可知，施用银杏外种皮后，各处理生菜叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量均高于对照。其中各处理SOD活性均显著高于对照(<0.05)，银杏外种皮60 g/盆时SOD活性达到最高，比对照增加155.24%；POD活性除90 g/盆处理与对照相比差异不显著以外，其他各处理均显著高于对照(<0.05)，30 g/盆处理活性最高，比对照增加55.26%；CAT活性与SOD活性相似，各处理均显著高于对照(<0.05)，但CAT活性达到最高为30 g/盆处理，与对照相比升高139.19%。丙二醛含量随银杏外种皮施用量增加逐渐增加，但是各处理的丙二醛含量与对照相比差异并不显著。

2.4 银杏外种皮对生菜叶片游离脯氨酸及可溶性蛋白的影响

由图2可知，生菜叶片游离脯氨酸含量在施用银杏外种皮后均普遍升高，但这种增加趋势随施用量的增加呈先上升后下降的趋势，其中30 g/盆处理游离脯氨酸含量达最高，与对照相比显著增加了117.87% (<0.05)，而90 g/盆处理游离辅氨酸含量与对照相比已无显著差异。可溶性蛋白含量的改变与与游离辅氨酸含量的改变相似，也是各处理均比对照高，随银杏外种皮施用量的增加呈先上升后下降的趋势，其中30 g/盆处理可溶性蛋白含量达最高，与对照相比增加了56.91% (<0.05)。

(图中不同小写字母表示处理间差异在P<0.05水平显著，下同)

图2 银杏外种皮对生菜叶片内游离脯氨酸含量及可溶性蛋白含量的影响

2.5 银杏外种皮对生菜净光合速率和气体交换参数的影响

生菜的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)随银杏外种皮施用量的增加呈不同的变化趋势。由表3可知，生菜的Pn随银杏外种皮施用量的增加，呈先上升后下降的趋势，且各个处理均与对照差异显著(<0.05)，其中，银杏外种皮施用量15、30 g/盆处理与对相比分别增加了19.83%、9.25%，60、90 g/盆处理与对照相比则分别降低了51.95% 和57.61%。由此可知，银杏外种皮对生菜Pn的促进作用不大，对其的抑制作用却十分突出。

生菜Gs随银杏外种皮施用量的增加，呈不断下降的趋势，60、90 g/盆处理与对照相比达到显著性差异水平(<0.05)。生菜Ci随银杏外种皮施用量的增加先上升后下降，各处理与对照均差异显著(<0.05)，15 g/盆处理与对照相比增加了8.21%，90 g/盆处理与对照相比减少了9.93%。生菜Tr随银杏外种皮施用量的增加，呈先上升后下降的趋势，除30 g/盆处理与对照差异不显著外，其他各施用量处理与对照相比均差异显著(<0.05)，其中15 g/盆处理增加最多，达16.13%，90 g/盆处理降低最多，达21.51%。

表 3 银杏外种皮对生菜光合速率和气体交换参数的影响

3 讨论

已有研究表明，植物枯落物会改变土壤碳、氮、磷组成，提高土壤有机质含量[26]，银杏外种皮提取物对小白菜种子的萌发具有“高浓度抑制，低浓度促进”的作用[26]。本试验中低浓度的银杏外种皮施用量促进生菜主根长的生长，增加了生菜地上部鲜重，而高浓度的银杏外种皮施用量则显著抑制生菜主根长的生长和减少生菜地上部鲜重，这种高浓度抑制效果随着银杏外种皮施用量的增加逐渐增强，而生菜的株高和茎粗则随着银杏外种皮添加量的增加呈不断减少的趋势，这与赵东亚等[28]关于银杏外种皮提取物对植物种子萌发及幼苗生长的影响研究结果相同。银杏外种皮对生菜的不同部位的化感效应不同可能与所选植物的不同和不同部位对银杏外种皮化感物质的敏感度有关系，但总体上随着银杏外种皮添加量的增加，生菜的生长指标最后都是呈下降的趋势，受到了明显的抑制作用。“高抑低促”的现象在生菜的光合速率和气体交换参数中也有体现，随着银杏外种皮添加量的增加，生菜的净光合速率、胞间CO2浓度和蒸腾速率均是先小幅增加再大量降低，仅生菜的气孔导度呈不断下降的趋势。

叶绿体色素是植物吸收太阳光能进行光合作用的重要物质，主要由叶绿素(叶绿素a、叶绿素b)和类胡萝卜素(胡萝卜素、叶黄素)组成，叶绿素与光合作用存在着密切的关系[20]。本试验结果显示银杏外种皮显著抑制生菜幼苗的光合色素的生成，并随银杏外种皮施用量的增加，抑制效果不断增强。这与吴秀华等[29]关于巨桉凋落叶分解对菊苣生长及光合特性研究结果一致。

当植物受到环境胁迫时，其体内会积累大量具有强氧化性的活性氧，引起一系列有害的生化反应，从而损伤细胞产生MDA，此时，植物会启动自身的抗氧化系统对活性氧进行清除，其中，SOD在保护细胞免受氧自由基的毒害中发挥着重要的作用，所以SOD的活性常作为抗性生理研究中的一个指标[30-31]。大量研究表明，MDA是细胞膜脂过氧化作用的产物之一，它能加剧膜的损伤，因此，MDA含量能够代表膜脂过氧化的程度，也能间接反映植物组织的抗氧化能力的强弱[32]。本试验结果显示各处理SOD、POD及CAT活性与对照相比均有不同程度的增强，但当银杏外种皮化用量达90 g/盆处理后开始下降，而MDA与对照相比无显著变化，这与丁伟等[33]关于核桃凋落叶分解对萝卜生长和生理的影响研究结果一致，这说明银杏外种皮在土壤中会释放一些化感物质对生菜产生一定的胁迫，从而引起抗氧化系统的反应，不过其胁迫强度相对较小，生菜可以通过自身抗氧化酶系统进行调节从而解除这种胁迫。

植物在逆境胁迫下，植物细胞内积累一些渗透调节物质，以调节细胞内的渗透势，维持水分平衡，同时保护细胞内代谢活动所需的酶类[34]。可溶性蛋白和游离脯氨酸是植物体内重要的渗透调节物质，在一定程度下也反映了银杏外种皮化感作用对生菜产生的胁迫程度，在本试验研究中发现可溶性蛋白及游离脯氨酸含量均先增加后减少至对照水平。可溶性蛋白主要是参与代谢的各种酶，在逆境胁迫条件下其合成往往受阻[35]，在本试验中可溶性蛋白是先上升再下降，这说明低浓度的银杏外种皮施用量对生菜酶的合成是起促进作用的，高剂量的施用量则起到抑制作用。当植物受到干旱胁迫造成生理缺水时，植物体内会积累大量游离辅氨酸，这说明游离辅氨酸含量在一定程度上反映了植物体内水分含量的情况[36]，本试验结果说明低剂量的银杏外种皮施用量会导致生菜遭受水分胁迫。

4 结论

本研究表明，在混有不同量的银杏外种皮的土壤中种植生菜，不同量的银杏外种皮对生菜均产生了化感作用，对生菜生长、生理和光合指标具有一定的抑制作用，且随着外种皮的施用量的增加，对生菜的抑制作用不断加强，以90 g/盆处理下降最多，所以生菜不宜在银杏林下栽植，如果要在含有银杏外种皮的土壤中种植，应该选择外种皮含量较少的土壤或者等到其在土壤中分解以后再进行种植。

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Effects ofExocarp on Growth and Physiological Characteristics of Lettuce

LIN Renheng1, HUANG Haitao2, LI Huanxiu1, JIANG Jianye3, JIANG Wei4, TANG Yi1*

(1 Fruit and Vegetable Research Institute, Sichuan Agricultural University, Chengdu 610000, China; 2 Mianyang Academy of Agricultural Sciences, Mianyang, Sichuan 621000, China; 3 Jintang County Rural Development and Forestry Bureau, Chengdu 610000, China; 4 College of Chemistry and Life Science, Chengdu Normal University, Chengdu 610000, China)

exocarp may have allelopathy on lettuce, a pot experiment was conducted with 5 grades of exocarp application (0, 15, 30, 60 and 90 g/pot) in order to study of the effects ofexocarp on lettuce growth, antioxidant system, contents of osmotic adjustment substances and photosynthetic system. The results showed that with the increase of lettuce exocarp application, fresh weights of lettuce root length and shoot increased firstly and then decreased, while plant height and stem diameter decreased, and the above lettuce indexes reached the minimum values under 90 g/pot treatment; with the increase of exocarp application, the contents of photosynthetic pigments were decreased significantly compared with the contrast, the activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POD) activity as well as the contents of free proline and soluble protein increased first and then decreased, but malondialdehyde (MDA) content increased insignificantly in lettuce; and with the increase of exocarp application, net photosynthetic rate Pn, intercellular carbon dioxide Ci and transpiration rate of Tr increased first and then decreased, stomatal conductance Gs is dwindling in lettuce. In summary,exocarp has obvious allelopathic effects on lettuce, inhibiting lettuce growth, physiological characteristics and photosynthetic indexes, the inhibition is strengthened with the increase of exocarp application.

exocarp; Allelopathic effect; Lettuce; Physiological property; Photosynthetic characteristics

(95459425@qq.com)

林仁亨(1992—)，男，四川南充人，硕士研究生，主要从事蔬菜化感效应和蔬菜地重金属污染治理的研究。E-mail: 412116458@ qq.com

10.13758/j.cnki.tr.2018.04.012

Q945.7；S636.2

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