姚丹丹，王婧怡，周倩，汤前，赵国琦，邬彩霞

(扬州大学动物科学与技术学院，江苏 扬州 225009)

香豆素对多花黑麦草种子萌发和幼苗生长化感作用的机理研究

姚丹丹，王婧怡，周倩，汤前，赵国琦，邬彩霞*

(扬州大学动物科学与技术学院，江苏 扬州 225009)

为探明化感物质香豆素的化感抑草作用机理,采用实验室培养皿生物监测法研究香豆素对多花黑麦草种子萌发及幼苗生长过程中主要生长和生理生化指标的影响，观察了种子和幼苗茎秆的超微组织结构变化。结果表明,与对照相比，香豆素显著降低了多花黑麦草种子的发芽势、根长、根干重、茎长和茎叶干重等生长指标(P<0.05)；香豆素处理显著降低了吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性和叶绿素含量(P<0.05)，同时显著提高了可溶性糖含量(P<0.05)，以及4和6 d种子的蛋白质浓度(P<0.05)；且在前期促进了多花黑麦草幼苗的过氧化氢酶(CAT)活性、抑制了过氧化物酶(POD)活性，而后CAT降低,POD先升高后降低(P<0.05)，淀粉含量升高。100 μg/mL的香豆素水溶液只能在多花黑麦草种子发芽和幼苗生长初期可以很大限度的起到抑制作用，但不足以使其致死。香豆素抑制种子胚乳养分的分解与供应，破坏胚乳细胞的细胞膜、细胞壁，同时可能使细胞失水而导致质壁分离。

香豆素；多花黑麦草；化感；机理；透射电镜

化感作用是指化感物质包括植物根系的分泌物[1-2]以及地上茎叶淋溶、挥发释放[3]的物质和作物本身腐解产生的物质，对自身或周围其他植物的生长发育产生有利或不利影响[4-5]。化感物质对受体植物具有显著的细胞毒性，影响受体植物根边缘细胞的形成过程和活性，改变受体植物细胞壁和细胞膜的特性，破坏受体植物细胞内部结构，干扰受体植物细胞有丝分裂过程和基因表达模式，化感胁迫诱导的氧化胁迫可能是引起受体植物细胞凋亡的原因之一[6]。近年来，植物化感作用及其化感物质的研究已成为生态学的研究热点之一[7]。

黄花草木樨(Melilotus)有很强的化感作用，其水浸提液对很多杂草的种子萌发和幼苗生长有显著抑制作用[8]，在杂草的生物控制方面有很好的应用前景。研究表明，香豆素为黄花草木樨的主效化感物质[9-10]，其水溶液能显著抑制多花黑麦草(Loliummultiflorum)[8]、生菜(Lactucasativa)[11]、铜绿微囊藻(Aeruginosa)[12]和水稻(Oryzasativa)[13]等植物的种子萌发和幼苗生长，香豆素在40 μg/mL时能显著抑制多花黑麦草的种子萌发和幼苗生长，香豆素浓度在 80 μg/mL时，对黑麦草的种子萌发和幼苗生长表现为完全抑制。黄花草木樨水浸提液中香豆素的含量为46.78 μg/mL，对多花黑麦草具有很强的化感抑制作用[8]。最新的研究表明，香豆素非常有潜力被开发成为新型生物除草剂[10]。然而，到目前为止，黄花草木樨及其化感物质对植物的化感抑制作用机理方面的研究仍停留在化感物质在黄花草木樨中的含量以及可受抑制的受体植物种类等方面[7,9-10,14]，对抑制受体植物种子萌发的作用机理仍然不甚明确，且关于其对受体植物细胞形态及胞内组织的影响也未有研究报道。因此，为阐明香豆素的化感抑制作用机理,本研究用香豆素的水溶液处理了多花黑麦草，对其种子萌发和幼苗生长过程中的重要生理生化指标进行了测定分析，并利用透射电镜比较了香豆素处理后其细胞结构的变化，为香豆素的生物除草开发应用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

以香豆素为施体药品，固体香豆素购于SIGMA公司。多花黑麦草为受体植物。多花黑麦草种子购于百绿集团。

1.2 实验时间

2015年2月1日将黑麦草种子播种于培养皿中，2月4日和7日测定萌发率、根长、苗长、根干物质重和苗干物质重，2月5日、7日和9日采样并测定各种酶的活性以及植物组织的电镜透射实验。实验周期为8天。

1.3 香豆素水溶液制备及多花黑麦草培养

香豆素水溶液的制备：配制100 mg/L的香豆素水溶液，称取100 mg香豆素固体药品，加水定容到1 L，充分溶解后得到100 mg/L的香豆素水溶液,于4 ℃冷藏备用。

多花黑麦草的培养：采用培养皿砂培法，在直径为9 cm的培养皿中加入70 g洗净并烘干的石英砂,每皿均匀播入经1%次氯酸钠消毒的多花黑麦草种子100粒，试验组每个培养皿加15 mL 100 mg/L的香豆素水溶液，对照组加等量蒸馏水，培养皿使用封口膜将口封严，25 ℃光照培养(光照时间12 h/d,光照强度4000 lx, 智能光照培养箱ZGX-300C,杭州钱江仪器设备有限公司),试验采用完全随机区组设计,3次重复。

透射电镜样品前处理：选取播种处理后第4、6和8天多花黑麦草的发芽种子及幼苗和未发芽的种子，切割长1 mm×1 mm×1 mm左右的样品片段用于透射电镜的观察。切割后的样品立即放入戊二醛固定液中(磷酸盐缓冲液配方：加3 g多聚甲醛于50 mL蒸馏水中70 ℃水浴溶解，加50 mL 0.2 mol/L的磷酸盐缓冲液，再加4 g蔗糖和0.4 mL 25%戊二醛，整个操作在通风厨里操作)放在冰箱里4 ℃固定24 h以上。后倒掉戊二醛固定液，用0.1 mol/L的磷酸盐缓冲液冲洗3次， 15 min/次，然后使用1%锇酸固定4 h，再使用0.1 mol/L的磷酸盐缓冲液冲洗3次， 15 min/次，乙醇梯度脱水[50%、70%(过夜，以上过程均在4 ℃冰箱)，80%、90%、95%、100%，各15 min]，进行常规树脂包埋,在超薄切片机上用钻石刀切片,再经醋酸铀和枸椽酸铅双重染色,在Phillips Tecnai 12 TEM (荷兰)透射电镜下观察,照相。

1.4 测定项目及方法

萌发率:播种3和6 d后计算所有发芽种子的百分率为萌发率。

苗长与根长:播种6 d后从每个培养皿中随机取10株多花黑麦草测定其根长及苗长,取平均值。发芽数低于10株的只取发芽的幼苗测苗长和根长，并取该相应幼苗的平均值。

茎叶干物质重与根干物质重:播种6 d后从每个培养皿中随机取10株多花黑麦草,将幼苗的地上部分和地下部分分离,分别在105 ℃杀青3 h，然后烘干至恒重,称重并计算苗干重(g/株)和根干重(g/株)。

植物全株过氧化氢酶(CAT)活性: 播种4，6和8 d后采样,使用南京建成生物有限公司提供的试剂盒。

植物全株过氧化物酶(POD)活性: 播种4，6和8 d后采样,使用南京建成生物有限公司提供的试剂盒。

植物全株吲哚乙酸氧化酶(IAAO)酶联免疫分析: 播种4，6和8 d后采样,使用南京建成生物有限公司提供的试剂盒。

植物全株可溶性糖(soluble sugar)含量:播种4，6和8 d后采样,采用蒽酮比色法，使用南京建成生物有限公司提供的试剂盒。

植物全株淀粉(starch)含量:播种4，6和8 d后采样,采用蒽酮比色法。

植物全株叶绿素含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量：播种4，6和8 d后采样,采用分光光度法。

蛋白浓度：播种4，6和8 d后采样，采用考马斯亮蓝法，使用南京建成生物有限公司提供的试剂盒。

1.5 统计方法

试验数据先用Excel进行初步处理后用 SPSS 软件(SPSS Ver. 17.0 for Windows) 对数据进行单因素方差分析[15]，试验数据以平均数±标准误表示，P<0.05为差异显著性判断标准。

2 结果与分析

2.1 香豆素水溶液对多花黑麦草种子萌发及幼苗生长过程中生长指标的影响

2.1.1 对多花黑麦草种子第3天萌发率和第6天萌发率的影响 如表1，香豆素水溶液处理的多花黑麦草处理后第3天和处理后第6天发芽率显著低于对照组(P<0.05)，且处理后第3天处理组为零发芽率，从实验结果看，香豆素水溶液有抑制多花黑麦草种子发芽的效果。

2.1.2 对多花黑麦草幼苗根长、根干重、茎长和茎叶干重的影响 如表1，香豆素水溶液处理的多花黑麦草处理后第6天根长、根干重、茎长和茎叶干重均显著低于对照组(P<0.05)，从实验结果看，香豆素水溶液有抑制多花黑麦草种子发芽和幼苗生长的效果。

表1 香豆素水溶液对多花黑麦草种子萌发和幼苗生长过程中生长指标的影响Table 1 Coumarin solution influence of Italian ryegrass growth indexes on seed germination and growth of seedlings

注：同一列数据后不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05)。

Note: Values with the different letter in a column are significantly different at the 0.05 probability level determined by LSD multiple range test (P<0.05).

2.2 香豆素水溶液处理对多花黑麦草幼苗生长的化感作用机理

2.2.1 对过氧化氢酶(CAT)活性的影响 如图1(A)，处理后第4天香豆素处理的多花黑麦草CAT活性显著高于对照(P<0.05)，处理后第6和8天的则显著低于对照(P<0.05)。香豆素处理的多花黑麦草CAT活性在第6天最低，显著低于第4天、第8天和第0天的(P<0.05)，第8天的又显著低于第4天和第0天的(P<0.05)。除第0天外，对照的多花黑麦草CAT活性几个测定时间点之间无明显差异(P>0.05)。

图1 香豆素水溶液对多花黑麦草种子萌发和幼苗生长过程中过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、吲哚乙酸氧化酶(IAAO)、可溶性糖、淀粉含量和蛋白浓度的影响Fig.1 Coumarin solution influence of Italian ryegrass 6 physiological indexes on CAT, POD, IAAO, soluble sugar, starch, protein concentration CK，对照组；CS，香豆素水溶液。不同大写字母表示同一时间不同处理之间差异显著(P<0.05)，不同小写字母表示同一处理不同时间之间差异显著(P<0.05)。CK，control；CS，coumarin solution. Values with different upper case letter show significant differences between different treatments at P<0.05 level. Values with different lower case letters show significant differences between different times at P<0.05 level. CAT：Catalase：POD：Peroxidase；IAAO：Indole acetic acid oxidase.

2.2.2 对过氧化物酶(POD)活性的影响 如图1(B)，除第0天外，香豆素处理的与对照相比差异显著(P<0.05)，香豆素处理的和对照第4,6和8天POD活性显著低于第0天(P<0.05)，对照第6天显著低于第0,4和8天，而香豆素处理的第6天与第4天和第8天之间无显著差异(P>0.05)。除第0天外，香豆素处理的与对照差异显著(P<0.05)。

2.2.3 对吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性的影响 如图1(C)，除第0天外，香豆素处理的显著低于对照(P<0.05)。香豆素处理的第8天显著低于第0天(P<0.05)。

2.2.4 对可溶性糖(soluble sugar)含量的影响 如图1(D)，除第0天外，香豆素处理的与对照相比差异显著(P<0.05)，对照各时间点之间可溶性糖含量差异显著(P<0.05)。除第0天外，香豆素处理的可溶性糖含量显著高于对照(P<0.05)，处理后第6天可溶性糖含量显著低于第4天和第8天(P<0.05)。

2.2.5 对淀粉(starch)含量的影响 如图1(E)，除第0天外，香豆素处理的显著高于对照(P<0.05)。对照第4天、第6天和第8天随播种时间延长淀粉含量显著降低(P<0.05)，香豆素处理的第8天反而升高。

2.2.6 对可溶性蛋白(protein concentration)含量的影响 如图1(F)，处理后第4天、第6天和第8天香豆素处理的均高于对照，第8天两组之间差异不显著(P>0.05)。处理后第4天和第6天香豆素处理的显著高于对照(P<0.05)。

2.2.7 对叶绿素含量的影响 如表2，香豆素处理的叶绿素含量均显著低于对照(P<0.05)，香豆素处理的第4天和第6天显著低于处理后第8天(P<0.05)。

1)对叶绿素a含量的影响:如表2，香豆素处理的叶绿素a含量均显著低于对照(P<0.05)，尤以处理后第4天和第6天的抑制效果最明显。且依生长天数增加叶绿素a含量依次升高。

2)对叶绿素b含量的影响:如表2，试验组的叶绿素b含量显著低于对照(P<0.05)，对照其他两个时期均显著高于处理后第4天(P<0.05)，表明多花黑麦草幼苗生长良好。处理后第4天和处理后第6天的CS显著低于处理后第8天(P<0.05)，且以处理后第6天最低。

表2 香豆素水溶液和黄花草木樨水浸提液对多花黑麦草种子萌发和幼苗生长中叶绿素含量的影响Table 2 Coumarin solution and yellow sweet clover water extract influence of Italian ryegrass chlorophyll content on seed germination and growth of seedlings

注：同一列数据后不同大写字母表示同一时间不同处理之间差异显著(P<0.05)，不同小写字母表示同一处理不同时间之间差异显著(P<0.05)。

Note: Values with different upper case letter show significant differences between different treatments atP<0.05 level, values with different lower case letters show significant differences between different times atP<0.05 level.

2.3 透射电镜下的多花黑麦草种子(胚乳部分)和幼苗茎秆组织结构

图2为处理后第4天、第6天和第8天透射电镜下多花黑麦草种子(胚乳部分)和幼苗茎秆的组织结构。对照组多花黑麦草种子和幼苗组织结构完整；种子细胞间距较大，内有完整大液泡，且液泡外有明显淀粉类似物堆积(图2A、图2B、图2C、图2F、图2G、图2H)；幼苗茎秆叶绿体结构清晰可见，细胞形状正常(图2F、图2G、图2H)。香豆素水溶液处理组多花黑麦草种子细胞大液泡被分割成若干小液泡，小液泡外有明显淀粉类似物堆积，小液泡内也有少量明显淀粉类似物堆积(图2D)；处理后第6天的多花黑麦草幼苗茎秆叶绿体较多，细胞形状异常，呈椭圆形，细胞膜与细胞壁部分分离，大液泡被堆积物分割成若干小液泡(图2I)，但处理后第8天的幼苗茎秆结构与对照组无明显差别(图2J)。香豆素水溶液处理后第8天没有发芽的多花黑麦草种子部分细胞与细胞间界限不明显，无显著细胞器(图2E)。结果显示，对照组生命力旺盛，香豆素水溶液处理组与对照组相比多项指标异常，且有细胞膜与细胞壁分离的现象，没有发芽的多花黑麦草种子更是有细胞与细胞间界限不明显的现象，但经香豆素水溶液处理后第8天的幼苗茎秆组织细胞结构与对照组幼苗茎秆组织细胞无明显差别。由此证明，香豆素不仅可影响种子胚乳养分的分解与供应，也可破坏胚乳细胞的细胞膜，并且还可破坏幼苗茎细胞的细胞壁或是因为细胞失水导致质壁分离。但随着处理时间的延长黑麦草会通过自身的机制抵抗抑制，逐渐恢复生命力。

3 讨论

3.1 香豆素水溶液对多花黑麦草种子萌发和幼苗生长的生理生化指标影响

当种子遭受到不良因子的影响，细胞内便会产生大量的影响种子内部生理生化代谢的活性氧。为维持细胞的正常功能，种子细胞内也存在着多种抗氧化物酶和非酶促反应的抗氧化物质来参与清除活性氧及有毒产物[16]。CAT和POD是细胞内清除活性氧的主要保护酶， 细胞对胁迫的抗性主要取决于活性氧保护酶对活性氧

图2 处理后第4天、第6天和第8天透射电镜下的多花黑麦草种子(胚乳部分)和幼苗茎秆组织结构Fig.2 4 days, 6 days and 8 days of the structure of ryegrass seed (endosperm part) and seedling stems observed under transmission electron microscope A：处理后第4天发芽的多花黑麦草种子(对照组)；B：处理后第6天发芽的多花黑麦草种子(对照组)；C：处理后第8天发芽的多花黑麦草种子(对照组)；D：处理后第6天发芽的多花黑麦草种子(香豆素水溶液处理组)；E：处理后第8天没有发芽的多花黑麦草种子(香豆素水溶液处理组)；F：处理后第4天发芽的多花黑麦草幼苗茎秆(对照组)；G：处理后第6天发芽的多花黑麦草幼苗茎秆(对照组)；H：处理后第8天发芽的多花黑麦草幼苗茎秆(对照组)；I：处理后第6天发芽的多花黑麦草幼苗茎秆(香豆素水溶液处理组)；J：处理后第8天发芽的多花黑麦草幼苗茎秆(香豆素水溶液处理组)。CW、V、P、RD 分别代表细胞壁、液泡、叶绿素和核糖体。A:4 days of Italian ryegrass germinated seeds (control group); B:6 days of Italian ryegrass germinated seeds (control group); C: 8 days of Italian ryegrass germinated seeds (control group); D: 6 days of Italian ryegrass germinated seeds (coumarin solution group); E: 8 days of no germination ryegrass seeds (coumarin solution group); F: 4 days of Italian ryegrass germinated seedling stems (control group); G: 6 days of Italian ryegrass germinated seedling stems (control group); H: 8 days of Italian ryegrass germinated seedling stems (control group); I: 6 days of Italian ryegrass germinated seedling stems (coumarin solution group); J: 8 days of Italian ryegrass germinated seedling stems (coumarin solution group). CW, V, P, RD represent cell wall, vacuoles, plastid and ribosomal density, respectively.

的清除能力[17-18]。 整个保护酶系统的防御能力和保护酶之间彼此协调的综合结果有关,CAT和POD一起维持植物组织过氧化氢的平衡[19-20]。本实验研究表明，经过香豆素水溶液处理后, 处理后第6天的CS组CAT活性抑制效果最明显，处理后第8天的试验组POD活性显著降低。表现为前期可促进多花黑麦草种子CAT活性、抑制POD活性以协调保护机制，而后CS组的CAT降低，POD先升高后降低以协调各种酶之间的活性。

目前关于吲哚乙酸氧化酶(IAAO)方面的研究都是IAAO影响植物体内吲哚乙酸(IAA)含量使植物机体产生一系列的变化, 直接或间接地对植物生长产生调控作用[21]，在植物的芽、根等器官的形态建成、生化代谢中起调节作用[22]。受高压静电场处理的苜蓿(Medicago)愈伤组织和受机械振荡处理的猕猴桃(Actinidiachinensis)愈伤组织,生长速率会明显加快,同时其IAAO活性明显比对照低[23-24]。张东东[25]研究表明,经过西芹(Apiumgraveolens)鲜根和根际区物质不同溶剂的浸提液处理后,显著减缓了黄瓜(Cucumissativus)幼苗叶片的IAAO活性的升高,从而使黄瓜幼苗贮藏物质的转化和能量供应增加,细胞分裂加速, IAA水平升高,表现为黄瓜生长速度加快和生长势增强,黄瓜的抗病性增强。本实验研究表明，经过香豆素水溶液处理后,显著降低了多花黑麦草种子和幼苗的IAAO活性。

植物体内的可溶性蛋白质大多是参与各种代谢的酶类， 在受到干旱胁迫时会发生变化， 可以通过测定其含量变化了解植物抗逆性[26]。李妮亚等[27]认为，在多种逆境胁迫下，植物体内正常的蛋白质合成常会受到抑制，同时会有一些被诱导出的新蛋白出现或原有蛋白质含量明显增加。低温胁迫会增加可溶性蛋白的含量[28-29]。本实验研究表明，经过香豆素水溶液处理后,在受到胁迫后第4天和第6天蛋白质含量明显升高，可能是植物体为了自我保护，胁迫诱导多种酶产生以抵制胁迫。

可溶性糖为渗透调节物质，渗透调节能力是植物适应环境，提高抗逆性的基础，植物体可通过渗透调节物质含量的变化适应胁迫环境[30]。有研究发现盐胁迫下植物生长受抑制，导致糖利用减少，可溶性糖含量增加[31]。同时，段瑞军等[32]研究表示镉胁迫下可溶性糖含量增加。本实验研究表明，在受到胁迫后第4天、第6天和第8天香豆素处理的可溶性糖含量显著高于对照，研究结果与前人一致。

植物种子萌发最初阶段所需的物质和能量需要从胚乳中储藏养料的分解中获取，其中主要储存物质为淀粉[33]。本研究中，与对照相比，香豆素处理的淀粉含量显著高于对照，很明显香豆素的胁迫阻止了淀粉的水解。

叶绿素是植物光合作用的主要色素,含量的高低对幼苗生长速度影响很大[34]。Patterson[35]和Hejl等[36]均发现,化感物质对植物光合作用的影响主要表现为叶绿素含量和光合速率的下降。本实验研究表明，经过香豆素水溶液处理后,叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总含量都有显著降低(P<0.05)，植物生长缓慢抑制了叶绿素的产生，叶绿素产生的抑制从很大程度上降低了光合作用，从而形成恶性循环，导致植物生长受到抑制。香豆素处理组第8天含量都有所升高的原因可能是香豆素对叶绿素的抑制存在时效性。

3.2 香豆素处理对多花黑麦草种子和幼苗细胞组织的影响

黑麦草属单子叶植物，完整的有生命活性的种子是由种皮、胚和胚乳组成，胚乳的贮藏物质主要是碳水化合物、蛋白质、半纤维素、脂肪和油脂。碳水化合物的基本贮藏形式为淀粉。在黑麦草种子中，淀粉是胚乳的主要贮藏物质。抑制种子萌发可通过抑制胚的分化或者抑制胚乳养分的分解和供应来实现，后者共同抑制胚和胚乳。图1D结果表明试验组淀粉含量显著高于对照组(P<0.05)，表示试验组多花黑麦草种子内有大量淀粉堆积。图2通过观察对比胚乳细胞的变化，判断香豆素在抑制黑麦草种子发芽方面是否和胚乳养分供应有关。张秋菊等[37]认为化感物质对细胞膜的伤害可能是化感效应的起始点，是化感作用的靶位点。本实验也可得出该结论，且不仅是对细胞膜的直接伤害，甚至对细胞壁也有伤害，失水引起大液泡缩小，甚至被分割成若干小液泡，导致细胞膜的形态发生变化。刘苏娇等[7]认为豆科牧草的化感物质可能主要通过抑制多花黑麦草种子胚乳养分的分解和供应来抑制种子萌发及幼苗生长,豆科牧草的化感物质对多花黑麦草幼苗细胞膜亦有一定的损伤作用。本实验种子细胞内淀粉的堆积即可证明香豆素的胁迫作用造成胚乳养分的分解和供应受阻。Mahmood等[13]研究表明香豆素胁迫影响根系统形态和亚细胞结构，细胞膜遭到破坏导致电解质泄漏。Guo等[12]研究表明香豆素对铜绿微囊藻的生长产生‘低促高抑’作用,化感物质通过破坏细胞膜、增加超氧阴离子自由基O2·-含量、降低叶绿素a含量等作用抑制藻细胞的生长。从图2来看，本实验的研究结果与前人的研究结果相一致。从实验结果来看，香豆素不仅可影响种子胚乳养分的分解与供应也可破坏胚乳细胞的细胞膜，并且还可破坏幼苗茎细胞的细胞壁或是因为细胞失水导致质壁分离。

4 结论

100 μg/mL的香豆素水溶液在多花黑麦草种子发芽和幼苗生长初期可以很大限度的起到抑制作用，香豆素能显著降低多花黑麦草种子的发芽势、根长、根干重、茎长和茎叶干重等生长指标以及吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性和叶绿素含量，同时显著提高了可溶性糖含量，以及4和6 d种子的蛋白质浓度，同时，在前期提高了多花黑麦草幼苗的过氧化氢酶(CAT)活性、抑制了过氧化物酶(POD)活性，而后CAT降低,POD先升高后降低，淀粉含量升高。但不足以使其致死。香豆素不仅可以降低种子胚乳中淀粉的转化利用效率,也可破坏胚乳细胞的细胞膜、细胞壁或是因为细胞失水导致质壁分离，从而导致种子萌动受阻,幼苗生长滞缓甚至种子不发芽，但香豆素的抑制作用具有时效性，随着处理时间的延长黑麦草会通过自身的机制抵抗抑制，逐渐恢复生命力。

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Effect of coumarin on Italian ryegrass seed germination and seedling growth

YAO Dan-Dan, WANG Jing-Yi, ZHOU Qian, TANG Qian, ZHAO Guo-Qi, WU Cai-Xia*

CollegeofAnimalScienceandTechnology,YangzhouUniversity,Yangzhou225009,China

To study the mechanism of allelopathy, the effects of coumarin on Italian ryegrass seed germination and seedling growth were evaluated in a sand-culture experiment. Compared with the control, coumarin treatment significantly (P<0.05) reduced the germination rate, root length, root dry weight, stem length, stem dry weight, and leaf dry weight of Italian ryegrass. The seedlings treated with coumarin showed significantly decreased indole acetic acid oxidase activity and lower chlorophyll content, compared with those in the control. The coumarin treatment also significantly (P<0.05) increased the water soluble carbohydrate content and protein concentration in seeds on days 4 and 6, increased catalase activity and starch content, and decreased peroxidase activity in Italian ryegrass seedlings during the early growth period. The results showed that an aqueous coumarin solution at a concentration of 100 μg/mL could control Italian ryegrass seed germination and seedling growth at the early stage, but it did not have a lethal effect. Coumarin inhibited endosperm function, disrupted the nutrient supply for seed germination, and destroyed cell membranes and cell walls in the endosperm, possibly leading to plasmolysis with water loss from cells.

coumarin; Italian ryegrass (Loliummultiflorum); allelopathic; mechanism; transmission electron microscope (TEM)

10.11686/cyxb2016303

http://cyxb.lzu.edu.cn

2016-08-17；改回日期：2016-11-04

国家自然科学基金(31101764)资助。

姚丹丹(1989-),女，山东德州人，在读硕士。 E-mail: 964342551@qq.com

*通信作者Corresponding author. E-mail: cxwu@yzu.edu.cn

姚丹丹, 王婧怡, 周倩, 汤前, 赵国琦, 邬彩霞. 香豆素对多花黑麦草种子萌发和幼苗生长化感作用的机理研究. 草业学报, 2017, 26(2): 136-145.

YAO Dan-Dan, WANG Jing-Yi, ZHOU Qian, TANG Qian, ZHAO Guo-Qi, WU Cai-Xia. Effect of coumarin on Italian ryegrass seed germination and seedling growth. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(2): 136-145.