p-香豆酸对西洋参的化感作用及生理机制

西洋参(Panax quinquefolium L.)栽培中存在严重的连作障碍现象,前期发现p-香豆酸在以滤纸片为基质的条件下,能够显著抑制西洋参胚根的生长。为了明确p-香豆酸在土壤基质中对种胚的化感活性以及对成株西洋参生长的作用及生理机制,以自然土壤为基质,观察p-香豆酸作用后种胚的生长情况;采用室内水培试验,观察p-香豆酸作用下2年生西洋参种根从出苗至结果期的生长及部分生理指标的变化。种胚生长实验在土壤中分别添加0.0024、0.012、0.06、0.3、1.5、7.5 mg/g的p-香豆酸,处理7 d后测定西洋参种胚的胚根长和胚芽长。水培试验中全营养液中分别添加0.012 mg/mL、0.06 mg/mL、0.3 mg/mL p-香豆酸,处理后每隔5 d测定植株叶片展开情况、株高、冠幅等生长指标;于展叶期(10 d)、现蕾期(20 d)、结果期(30 d)测定地上部分及新生须根的生物量,同时测定新生须根苯丙氨酸解氨酶(PAL)活力;叶片完全展开后测定植株净光合速率(Pn)、表观电子传递速率(ETR)和最大光化学效率(Fv/Fm)等光合特性参数。结果表明,土壤中添加0.0024-7.5 mg/g p-香豆酸西洋参胚根长度降低28.52%-100%,胚芽长度降低1.09%-100%,并呈现一定的剂量抑制效应。实验浓度内的p-香豆酸可显著抑制西洋参植株地上部分生长,推迟展叶期;结果期地上部生物量比对照降低17.17%-54.55%(P < 0.05,Dunnett-t test);同时,叶片的Pn、ETR受到抑制(P < 0.05),但Fv/Fm不变;对须根的影响主要表现为0.06 mg/mL p-香豆酸处理组在展叶期PAL酶活力提高69.05%,之后PAL活力和生物量均比对照下降,浓度增加至0.3 mg/mL时整个培养期内PAL酶活力和生物量均低于对照。由此推论,根系环境中的p-香豆酸在自然土壤中对西洋参种胚具有显著抑制其生长的化感作用;对成株西洋参的作用主要为抑制地上部分生长,并通过降低成株西洋参叶片光合能力,从而表现出明显的化感作用,0.06 mg/mL p-香豆酸诱导须根PAL酶活力先升高再降低并最终降低生物量的结果也表明p-香豆酸是西洋参根系生长的胁迫因素。结果证实p-香豆酸对西洋参种胚和成株的生长均具有自毒作用,其抑制生长的生理机制在于抑制叶片的光合作用。