現代農業研究 菖蒲對水稻品種的干擾

2023-09-26 04:34:34 字數 5512 閱讀 3361

勝紅薊俗稱公山羊草,是原產於中美洲和墨西哥的外來雜草物種。

作為菊科家族的一員,這種植物習慣上是草本植物,遍布世界各地的熱帶和**帶地區,包括印度,它廣泛存在於不同的農業生態系統和自然生態系統中。

由於其廣泛的生態範圍和適應性,大量種子的產生及其向遠方的迅速傳播,有助於它向更廣闊的地區擴散。

勝紅薊形成密集的林分,在空間和資源利用方面超過本地物種,影響本地物種的生物量。生物量或生產力的損失導致當地生態系統在結構和功能方面的破壞。

化感作用是一種干擾機制,植物釋放次生代謝物到環境中,對附近植物的生長產生抑制或促進作用。生物鹼、類黃酮、酚類、色烯和精油等次生代謝物已從勝紅薊提取出來,其中一些被認為是推定的化感物質。

化感作用被認為是賦予入侵性的原因之一,水溶性酚類物質作為推定的化感物質已經在大量研究中報道,對水稻、小麥、鷹嘴豆還有豌豆均會產生影響,葉子被中國農民用來增加稻田的土壤肥力。

據報道,雜草碎片可以增加土壤養分,尤其是氮。當條件對其生長極為不利時,觀察到植物毒性作用增強。

勝紅薊是寄生在水稻上的一種雜草,它侵擾著喜馬拉雅山的農業生態系統。

大公尺是印度的主要糧食作物,受到這種雜草的不利影響,在梯田水稻種植中,特別是在喜馬拉雅地帶,種子直接播種,與雜草一起生長,並可能爭奪空間和養分資源。

此外,雜草釋放的光化學物質會導致作物產量嚴重下降。

因此,本研究的目的是評估新鮮和風乾(陰乾)的葉和根的水提取物的植物毒性效應,並針對兩個水稻品種評估所選水稻品種的化感作用耐受性潛力。

用於製備葉和根、綠葉和根的新鮮水提取物,將勝紅薊從田間採集並研磨成細糊狀。

在室溫下,將20 g植物各部分(葉和根)的糊狀物浸泡在200ml 1∶10w/v的蒸餾水中48小時,偶爾搖動浸泡的材料,並通過濾紙過濾內容物。

製備的儲備溶液被認為是100%濃度,通過用蒸餾水稀釋製備50%濃度,蒸餾水處理作為對照。

為了製備乾燥的水提取物,將收集的葉和根風乾(陰乾)10天,然後用研缽和研杵研磨成細粉。

每種植物部分(葉和根)的100%和50%濃度由描述的新鮮水提取物的方法製備,此後製備的提取物被命名為鮮葉提取物(fle)、鮮根提取物(fre)、乾葉提取物(dle)和幹根提取物(dre)。

採用完全隨機設計,三次重複,以因子排列的形式進行實驗。

在這個實驗中,兩個品種的水稻,儲存在兩個水平的提取物濃度處理(50%和100%濃度的提取物)和蒸餾水作為對照下,將所選兩個品種的10顆健康、大小均勻的種子滅菌,用蒸餾水洗滌,放入具有濕潤濾紙的培養皿(直徑9 cm)中,重複三次。

將培養皿蓋上以防止水分蒸發損失。發芽試驗在12小時光/暗迴圈條件下進行,最低溫度為14℃,最高溫度為24℃。記錄發芽種子的數量長達17天。

17天後收穫幼苗。通過計算每天發芽種子的數量除以測試種子的總數來確定發芽率。種子活力指數計算如下:

svi =

抑制百分比通過下式計算:

抑制% =

記錄莖和根的長度、鮮重和乾重(60℃烘箱乾燥)。

測量的引數通過方差分析(anova)進行分析,如果觀察到均值有任何差異,則通過鄧肯多重範圍試驗在95%的水平上進行進一步分析。

統計分析表明,葉和根的水提取物a勝紅薊,在室內生物測定中顯著影響水稻品種的發芽和幼苗長度。

對於葉提取物,品種間的差異僅在莖長度上顯著,而對於根提取物,品種間的差異在p≤0.05時對所有觀察到的引數都顯著(表1)。

fle在50%濃度下對薩瓦品種有輕微的促進作用(-5%),而在100%濃度下對格如品種的50%發芽有抑制作用。

在fle,除了格如品種(表1)之外,薩瓦品種的種子活力指數在兩個處理水平上都略有增加(-8.2%)。與對照相比,dle導致兩個水稻品種的發芽率降低。

dle對薩瓦品種的發芽率表現出顯著差異(p≤0.05)。在100%濃度的dle中,兩個品種的發芽和種子活力被完全控制(表1)。

在薩瓦品種中,50%濃度的fle略微促進了芽長(-8.7%)和100%濃度的芽長(-13.3%)和根長(-3.4%)(圖1a)。

在格如品種中,隨著濃度的增加,莖和根的長度都受到抑制(表2)。

與對照相比,dle降低了兩個水稻品種的莖和根的長度(圖2a)。

dle在薩瓦品種的地上部和根的長度上表現出顯著差異(p≤0.05)。在100% dle濃度下,在兩個品種中都觀察到種子生長的完全抑制(100%)(表2)。

與對照相比,fre在兩個濃度下均降低了薩瓦品種的發芽率和種子活力指數,而在格如品種中,100%濃度顯示出對發芽率(-16.7%)和種子活力指數(-4.9%)的輕微促進(表3)。

在薩瓦品種中,dre在兩種處理下都顯示出對發芽率的輕微抑制。然而,在格如品種中,50%和100%濃度稍微促進了發芽。

在兩種dre濃度下,觀察到兩個品種的種子活力指數降低。

根系對幼苗生長的影響:

與對照相比,在50% fre下,薩瓦品種的地上部(-19.1%)和根長度(-30.6%)都得到促進,而在格如品種中觀察到根長度顯著減少。

fle 薩瓦和格如品種鮮重和乾重與對照差異不顯著。dle顯著降低了兩種濃度下的鮮重和乾重(表4)。fre沒有引起薩瓦品種生物量的顯著變化,而格如品種在100%濃度下觀察到乾重的顯著增加。

在dre,兩個品種的鮮重在兩個濃度下都沒有顯著變化,但是,薩瓦品種的乾重在100%濃度下有所增加(-39%)(表4)。

據報道,入侵植物通過向環境中釋放抑制性植物化學物質來戰勝在其附近生長的植物。在許多研究中,具有潛在植物毒性活性的水溶性酚類物質廣泛涉及化感作用研究。

巴蒂什以及其他人報道了來自葉碎片的酚類化合物如沒食子酸、原兒茶酸、兒茶素和對羥基苯甲酸的存在,以及來自根分泌物和根殘留物的主要酚類化合物阿魏酸的存在。在我們的研究中,觀察到的抑制可能是由於酚類物質的存在。

在本研究中,乾葉提取物(dle)對兩個水稻品種發芽引數的負面影響與先前的研究相似。觀察到的減少是濃度依賴性的。

酚類化合物影響受體植物的細胞膜滲透性,從而影響其營養吸收能力、生理學、改變酶活性和細胞**模式,最終導致生長和發育減緩。

新鮮葉和根提取物(fle和fre)和幹根提取物(dre)在較低或兩種濃度水平下對水稻品種的一些發芽引數產生一些積極影響。觀察到的刺激作用可能是由於組織中的生長促進物質。

葉提取物比根提取物表現出更大的抑制作用,這可能是由於葉中報道的酚類物質比任何其它部分都高,甚至在樹葉碎片和碎片改良的土壤中。

幹提取物比新鮮提取物更具植物毒性,並顯示出與早期發現的相似性。

總體而言,薩瓦品種對化感作用的耐受性強於地方品種格如。

勝紅薊新鮮的水提取物在某些情況下是積極的,這可能具有增加農業產量的實際用途,並且可以是潛在的綠肥,隨著濃度的增加,乾燥的水提取物降低了發芽引數。

根據目前的研究,實驗室觀察到的差異不足以確定提取物和處理對兩個水稻品種的化感作用,需要在田間條件下進一步評估,並應在自然環境中進一步測試。

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