李兰兰 欧巧明 陈军 厚毅清 王炜 罗俊杰 陈秀兰

摘要：以外源DNA供体高粱、变异新品系89122和春小麦品种陇春13号为试验受体，3种杂草水浸提液为试验供体，通过正向和逆向化感抑制敏感性测试与评价，分析3种作物的遗传变异特性和化感潜力，评估小麦化感抑草潜力变异特性及遗传机制，为实现小麦抗杂草潜力的遗传改良提供理论支撑。结果表明，高粱DNA导入受体春小麦陇春13号后，其后代在农艺性状等方面发生变异，其对供试杂草的化感敏感性也发生变异；3种杂草水浸提液对3种供试作物种子萌发、幼苗形态特征和物种水平均有不同程度的抑制作用，且抑制作用随处理浓度的增大而增强，具有明显的浓度依赖性；灰绿藜除在种子萌发阶段对高粱的化感抑制作用较弱外，在其他作物幼苗生长阶段的化感抑制作用均明显强于稗和狗尾草，印证了灰绿藜在农田杂草群落中较强适应性主要表现在其对作物幼苗生长阶段的影响，而非种子萌发阶段。灰绿藜通过化感抑制作用实现自身竞争力提升，成为本区域的优势杂草，进一步拓宽了其生态位宽度，它在农田生态群落中的多维影响力强于稗和狗尾草。供试作物种子萌发阶段的敏感性要大于幼苗生长阶段，表现在其发芽指数的敏感性要大于萌发率，说明供试农田杂草通过降低种子发芽指数、延长发芽时间来发挥化感作用，这意味着推迟与其竞争的作物种子的萌发时间，降低竞争作物的种子萌发率，必然会提升该杂草在农田生态群落中的生态位宽度，进而达到提升杂草自身竞争力的目的，这也是杂草自身物种生态位及其生态位构建的重要手段。

关键词：小麦；杂草；外源DNA；化感潜力；生态位；变异

中图分类号：S451.22⁺1文献标志码：A文章编号：1003-935X（2022）02-0039-11

Allelopathic Effect of Wheat and Its Mutating Offsprings on Farmland Weeds and Their Control Potential

LI Lan-lan^1，2，OU Qiao-ming^1，2，CHEN Jun²，HOU Yi-qing²，WANG Wei²，LUO Jun-jie²，CHEN Xiu-lan³

（1.College of Resources and Environment Sciences，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China；

2.Institute of Biotechnology，Gansu Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou 730070，China；

3.Gansu Open University，Lanzhou 730070，China）

Abstract：TheexogenousDNAdonorSorghum bicolor，themutantingnewline89122and the spring wheat variety

收稿日期：2021-12-13

基金項目：甘肃省林业和草原局甘肃省草原监测评价科技支撑项目（编号：GSZYTC-ZCJC-21009）；国家自然科学基金地区基金（编号：31860378）；甘肃省哲学社会科学规划项目（编号：20YB117）。

作者简介：李兰兰（1996—），女，河南洛阳人，硕士研究生，主要从事农业生物分子育种研究。E-mail：1328325780@qq.com。

通信作者：欧巧明，硕士，副研究员，硕士生导师，主要从事作物分子育种研究。E-mail：ouqiaoming@163.com。

Longchun 13 were used as the experimental receptors，and the aqueous extracts of three weeds were used as the experimental donors. Through the forward and reverse allelopathy inhibition sensitivity test and evaluation，the genetic variation characteristics and allelopathy potential of the three crops were analyzed，and the variation characteristics and genetic mechanism of wheat allelopathy inhibition potential were evaluated，so as to provide theoretical support for the genetic improvement of wheat weed resistance potential. The results showed that after the S. bicolor DNA was introduced into the recipient Longchun 13，its offsprings mutated in agronomic traits，and its allelopathy to the tested weeds also mutated. The aqueous extracts of the three weeds inhibiting the seed germination，seedling morphological characteristics and species level of the three tested crops to varying degrees all had different degrees of inhibition，and the inhibition increased with the increase of the treatment concentration，which was obviously concentration-dependent. In addition to weak allelopathic inhibition，it is significantly stronger than Echinochloa crusgalli and Setaria viridis at other crop seedling growth stages，which confirms that Chenopodium aureum has a stronger adaptability in farmland weed communities mainly due to its influence on the growth stage of crop seedlings，not the stage of seed germination. Through its allelopathic inhibitory effect，it can improve its own competitiveness and become the dominant weed in this region，which further broadens its niche width. Its multi-dimensional influence in farmland ecological communities is stronger than E. Crusgalli and S. viridis. The sensitivity of the test crop seeds at the germination stage is greater than that of the seedlings at the growth stage. The sensitivity of the germination index is greater than that of the germination rate. Playing allelopathic effect  means delaying the germination time of competing crops and reducing the seed germination rate of competing crops will inevitably increase the niche breadth of the weeds in the farmland ecological community，thereby achieving the purpose of enhancing its own competitiveness. This is also an important means of constructing the niche of weeds and their niche.

Key words：wheat；weed；exogenous DNA；allelopathic potential；niche；variantion

农田杂草一直是困扰农业生产发展、导致作物减产和品质下降的重要因素之一。目前，控制农田杂草的方法主要包括化学除草剂防除、人工防除和生物防治等。化学除草剂可以防除杂草，但长期依赖性使用，其残留危害的严重性不言而喻；人工除草耗时费力、收效甚微。因此，如何在生态安全的前提下合理控制杂草显得尤为重要。

化感作用是一种由植物产生和释放的次生代谢物介导的植物重要防御和干扰机制，其最重要的经济潜力在于对杂草化感作用的拮抗能力，也是实现农田杂草生物防控的途径之一，其实质是杂草与作物在生育时间、空间上对资源的竞争和自身防御^［1-2］，具有可减少化学除草剂施用、无“3R”（resistance、resurgengce、residue）问题、生态可持续等优点^［3］。

最新研究表明，小麦化感物质的合成释放与共存杂草密度和存在时间显著相关，且杂草根系释放的化学信号物质诱导小麦化感物质的产生和释放^［4-5］。因此，研究作物与杂草间的相互竞争力和抑草机制是当前研究的热点^［6-7］。前期有研究者认为，化感作用是作物与杂草之间生态位竞争、生态位构建的重要内容，是协调种间信息和促成种间关联的重要载体；化感品种的长期合理布置及其化感潜力在遗传和育种上的连续传递性必然产生生态遗传后果，导致作物和杂草生态位构建，进而促进生物能动作用，但仍尚需进一步验证^［2］。

近年来，国内外研究表明，小麦具有一定的化感作用和抑草潜力，化感特性主要由遗传因素決定，其化感作用强弱、化感物质与品种遗传性、染色体组型显著相关，属于多基因控制的数量遗传；不同品种所含化感物质种类和含量均不同，其含量与小麦化感效应显著正相关，不同品种所含化感物质的田间抑草能力亦有所差异，是小麦重要的抑草、防虫、抗病物质^［8-10］。目前，小麦主要化感物质为酚酸类、异羟肟酸类和短链脂肪酸等。

大量研究还表明，小麦幼苗和秸秆的全部或不同部位水提液对多种杂草均具有一定的抑制作用；有些品种对杂草的抑制能力甚至高达53%～70%^［6］。虽然强化感抑草作物品种并不被期望能完全控制杂草或代替除草剂，但却可以抑制杂草，减少化学农药施用，提高作物竞争力，并会对杂草控制产生长期影响。因此，通过遗传育种引入化感作用相关基因，从而创造抑制杂草的化感小麦品种资源，实现杂草的生物防治具有必要的理论依据。

笔者所在课题组前期对我国兰州引黄灌区小麦田杂草种群演替、生态位现状等的研究显示，该区小麦田杂草群落中优势杂草为藜（Chenopodium album L.）、狗尾草（Setaria viridis L.）、打碗花（Calystegia hederacea Wall.）、稗（Echinochloa crusgalli L.），其优势强度依次为藜、狗尾草、打碗花、稗，这些研究结果为本研究中杂草群落的演替趋势预测提供了科学依据^［11］。

已有研究发现，高粱（Sorghum bicolor L.）化感物质高粱酮内酯（5-乙氧基高粱酮内酯和2，5二甲基高粱酮内酯）是一种从高粱根部分泌并经氧化的苯醌类化感物质，对杂草（二色高粱、石茅等）具有强抑制作用，其前体物质是一种促进独脚金等植物种子萌发的信息物质（图1），以后转变为生长抑制物质。

本项目组前期研究已成功采用花粉管通道法，将抗逆性强、含有强化感物质高粱酮内酯（sorgoleone）、对杂草有较强抑制潜力的高粱基因组DNA导入化感潜力和杂草抗性较差的春小麦品种陇春13，并最终获得了优良变异新品系89122，其农艺性状及耐盐性发生了变异，分子标记检测显示，外源高粱DNA已整合进受体小麦基因组中并得以表达^［12-13］。本试验以高粱、变异新品系89122和春小麦品种陇春 13为试验受体，3种杂草水浸提液为试验供体，通过正向和逆向化感抑制敏感性测试与评价，分析3种作物的遗传变异特性和化感潜力，进一步评估小麦化感抑草潜力变异特性及遗传机制，为实现小麦抗杂草潜力的遗传改良提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 供试作物

高粱，外源DNA供体材料，禾本科高粱属，C4作物，体细胞染色体数目2n=20，分蘖旺盛，根系发达，抗旱、耐盐碱、适应性广，对某些杂草有很强的抑制作用。春小麦品种陇春13号，外源DNA受体材料（2n=42）（甘肃省农业科学院作物研究所育成）；春小麦品系89122，高粱DNA导入小麦后代变异系（2n=42）（甘肃省农业科学院生物技术研究所育成）。

1.1.2 供试小麦伴生杂草

稗（Echinochloa crusgalli L.）：禾本科稗属，别称芒早稗，属一年生草本植物，秆丛生，适应性极强，为世界性恶性杂草，在我国分布极为广泛。灰绿藜（Chenopodium album L.）：黎科藜属，俗名灰条菜，一年生草本植物，繁殖力极强，常造成小麦个体发育不良，整齐度降低，群体结构变小，产量和品质降低，严重影响农田小麦生产，是我国北方麦田中最主要的杂草之一。狗尾草（Setaria viridis L.）：禾本科狗尾草属，一年生草本，是叶蝉、蓟马、蚜虫、小地老虎等诸多害虫的寄主。上述供试杂草均属全球性恶性杂草，其发生频度80%以上，发生严重时可形成优势种群密被田间，争夺肥水力强，造成小麦等作物减产。供试杂草均采自甘肃省农业科学院育种基地试验田（图2）。

1.2 试验方法

1.2.1 抗杂草变异品系化感抑草潜力的生物学筛选与鉴定

1.2.1.1 供试杂草水浸提液的制备

为了最大程度模拟农田自然条件，本试验采用水浸液代替有机溶剂浸提^［14-15］。

伴生杂草水浸提液的制备：挖取3种伴生杂草新鲜植株100 g，清洗后剪成1 cm左右的小段，加入500 mL蒸馏水，即鲜重与水质量比为1 ∶5。在50 ℃水浴锅中浸泡48 h以上，取其无沉淀的浸提液，浓度以稗的鲜重与水的体积比来表示，在经滤纸和0.45 μm滤膜过滤后，即配成0.2 g/mL的浓度，即得稗植株无菌水提液，再用无菌蒸馏水稀释成不同浓度的溶液，4 ℃下冷藏待用。

1.2.1.2 供试材料对杂草化感拮抗作用的生物测试

供试材料对杂草化感拮抗作用主要通过外源DNA供体高粱、外源DNA导入受体陇春13号及后代变异系89122在杂草水浸提液处理下的化感生物测试指标来反映。

种子萌发生物测试：依据Leather等的培养皿滤纸法^［16-17］，对受试材料高粱、陇春13号及抗杂草变异系89122的种子萌发和幼苗生长进行生物测试，3种伴生杂草水浸提液的处理浓度为0、0.01、0.05、0.10、0.20 g/mL，重复3次，并于培养4、7 d时分别统计种子萌发率、发芽指数以及幼苗苗长、根长、胚芽鞘、苗鲜质量、根鲜质量、总鲜质量、总干质量等指标。

1.2.2 试验数理统计与分析

采用Excel 2013获得种子萌发率、发芽指数的趋势线方程，计算受试植物的种子萌发率、发芽指数的有效半抑制浓度（EC₅0），用以评价3种供试作物对供试杂草化感作用的敏感性。

化感效应指数RI（生物活性衡量指数）的测定参照Williamson等的方法^［18］，用处理与相应对照的比值（T/C）作为衡量指标，得出化感作用效应指数RI。

RI=1-C/T（T≥C）T/C-1（T

式中：C为对照值，T为处理值。化感作用效应指数RI>0为促进，RI<0为抑制，抑制率=│RI│×100%，绝对值的大小与作用强度一致。

由于本研究涉及到3种供试作物、3种供试杂草、6种植物水浸提液、5个浓度梯度、2个生长阶段、7项测定指标，各项指标的RI变化趋势可能不尽一致，难以评价和定量分析化感效应。故采取相加平均法对RI进行再处理，获得平均敏感指数（M_R），其含义不变，即

式中：R为平均敏感指数（M）的级别或层次；a为数据项；n为该级别或层次数据（RI）的总个数。M_R>0为促进，M_R<0为抑制。

本研究将受体植物R项分为1、2、3、4、5、6、7、8、9共9个级别，分别代表一、二、三、…、九级敏感指数。一级敏感指数（M₁）用来评价受试作物9项测定指标对3种杂草的化感敏感性；二级敏感指数（M₂）用来评价受试作物不同发育阶段对3种杂草的化感敏感性；三级敏感指数（M₃）用来评价受试作物对3种杂草的物种水平综合化感敏感性；四级敏感指数（M₄）用来评价受试作物不同发育阶段对3种杂草不同浓度水浸液的化感敏感性；五级敏感指数（M₅）用来评价受试作物对3种杂草不同浓度水浸液的物种水平综合化感敏感性；六级敏感指数（M₆）用来评价受试作物不同发育阶段对杂草不同浓度水浸液的化感敏感性；七级敏感指数（M₇）用来评价受试作物对杂草不同浓度水浸液的物种水平综合化感敏感性；八级敏感指数（M₈）用来评价受试作物不同发育阶段对杂草水浸液的化感敏感性；九级敏感指数（M₉）用来评价受试作物对杂草水浸液的物种水平综合化感敏感性。

M₁～M₉所对应的R值分别为1～9。就受试作物单项测定指标和1种杂草而言：R=1时，n=5（5个处理浓度）；R=2时，n=10（萌发期2项指标和5个处理浓度）、n=35（生长期7项指标和5个处理浓度）；R=3时，n=45（物种水平9项指标和5个处理浓度）。就受试作物单个处理和1种杂草而言：R=4时，n=2（萌发期2项指标）、n=7（生长期7项指标）；R=5时，n=9（物种水平9项指标）；就受试作物单个处理和3种杂草而言：R=6时，n=6（萌发期2项指标和3种杂草）、n=21（生长期7项指标和3种杂草）；R=7时，n=27（物种水平9项指标和3种杂草）；就受试作物单个处理和3种杂草而言：R=8时，n=30（萌发期2项指标、3种杂草及5个处理浓度）、n=105（生长期7项指标、3种杂草及5个处理浓度）；R=9时，n=135（物种水平9项指标、3种杂草及5个处理浓度）。

2 结果与分析

2.1 供试作物的化感抑草潜力分析

2.1.1 供试杂草水浸提液对供试作物种子萌发的影响

由表1可知，除灰绿藜水浸提液处理下的供试作物发芽指数EC₅0外，3种供试杂草水浸提液对3种供试作物种子萌发率和发芽指数的EC₅0均为高粱＞89122＞陇春13号，EC₅0反映了3种供试作物对供试杂草化感抑制作用的敏感性和对杂草化感拮抗作用的强弱。由此可知，3种供试作物对供试杂草化感抑制作用的敏感性和对杂草拮抗作用强弱依次为高粱＞89122＞陇春13号，这进一步说明高粱DNA导入受体陇春13号后，其变异后代89122对供试杂草的化感抑制敏感性较导入受体陇春13号发生明显变异，较导入受体得到明显改良，其对杂草的化感拮抗作用介于外源DNA供体高粱和导入受体陇春13号之间。但灰绿藜水浸提液處理下的种子发芽指数的EC₅0表现为89122＞高粱＞陇春13号，这说明变异后代89122对供试杂草灰绿藜的化感抑制敏感性和抗性强于外源DNA供体和导入受体。

另外，3种不同供试杂草水浸提液对同种供试作物的种子萌发率和发芽指数的EC₅0值存在明显差异；对于3种供试杂草而言，狗尾草水浸提液处理下的EC₅0均小于稗和灰绿藜（陇春13号除外）；对于89122而言，其种子萌发率和发芽指数的EC₅0表现为灰绿藜＞稗＞狗尾草，而对于陇春13号而言，其种子萌发率和发芽指数的EC₅0相差很小。这说明89122对于供试杂草的化感敏感性表现为狗尾草＞稗＞灰绿藜，但陇春13号对于供试杂草的化感敏感性却几乎相同。而对于外源DNA供体高粱而言，3种供试杂草水浸提液处理下的EC₅0均表现为稗＞灰绿藜＞狗尾草，这说明高粱对于供试杂草的化感敏感性表现为狗尾草＞灰绿藜>稗。

另外，由表2可知，在0.05～0.20 g/mL浓度范围内，3种供试作物种子萌发率和发芽指数与各处理浓度存在一定的正相关性。这说明供试杂草对供试作物种子萌发均有不同程度的抑制作用，其抑制作用随处理浓度的增大而增强，呈现出明显的浓度依赖性。

供试杂草水浸提液处理下的供试作物种子萌发的化感敏感指数M（M₁、M₂、M₃、M₄、M₅、M₆、M₇、M₈、M₉）反映了3种供试作物在不同发育阶段和物种水平对供试杂草的化感作用敏感性，其化感敏感性也代表了供试杂草对供试作物的抑制程度，以及对杂草的抗性存在正反比例关系。

由表3可知，所有供试杂草水浸提液处理下的3种供试作物的种子萌发率和萌发指数的化感敏感指数M₁、M₂均为负值，说明在种子萌发阶段，供试作物的种子萌发率和萌发指数均受到供试杂草水浸提液的抑制，其抑制程度因不同杂草而存在明显差异。

对于稗而言，3种供试作物的种子萌发率的种间敏感性为陇春13号＞89122＞高粱，而对于灰绿藜和狗尾草而言，其种间敏感性为陇春13号＞高粱＞89122。对于稗和狗尾草而言，3种供试作物的种子萌发指数的种间敏感性为陇春13号＞89122＞高粱，而对于灰绿藜而言，其种间敏感性为陇春13号＞高粱＞89122。

对于89122而言，3种供试杂草对其种子萌发率和萌发指数的种间抑制均为狗尾草＞稗＞灰绿藜；对于陇春13号而言，其种子萌发率的种间抑制为狗尾草＞稗=灰绿藜，而其萌发指数的种间抑制为稗=灰绿藜＞狗尾草；对于高粱而言，其种子萌发率的种间抑制为狗尾草＞灰绿藜＞稗，而其萌发指数的种间抑制为灰绿藜＞狗尾草＞稗。

2.1.2 供试杂草水浸提液对供试作物幼苗形态特征及生长发育的影响

试验观察可知，较高浓度的供试杂草水浸提液处理对供试作物幼苗形态特征有明显影响，特别是较高浓度下，供试作物植株矮小，长势差，幼苗叶片泛黄失绿，根长变短变细，根毛变短变稀，新发根减少，这种影响作用随浓度的增加而增加（图3、图4）。

从表3可看出，除灰绿藜水浸提液处理下的后代变异系89122的茎叶鲜重和外源DAN导入供体高粱根长的化感一级敏感指数M₁为正值外，其余均为负值。说明在幼苗生长阶段，供试作物的各测定指标均受到供试杂草水浸提液的抑制，其抑制程度因不同杂草和不同供试作物而存在明显差异。

由表4可看出，供试杂草不同浓度水浸提液处理下的3种供试作物在不同发育阶段和物种水平对供试杂草的化感敏感性和抑制程度存在明显差异，且随着处理浓度的升高而抑制性增加，存在明显的浓度依赖性。除0.01 g/mL供试杂草水浸提液处理对供试作物89122和高粱的化感敏感指数呈正值，表现出促进作用，其余均为负值，表现为抑制作用。陇春13号在种子萌发阶段受 0.10 g/mL 的供试杂草水浸提液处理和在种子萌发、幼苗生长阶段以及物种水平受0.20 g/mL水浸提液处理下的化感敏感指数均为-1.000。这说明陇春13号在相应生长阶段被供试杂草相应浓度水浸提液完全抑制，未出现萌发现象。另外，不同供试作物受相同浓度水浸提液处理，在相同发育阶段和物种水平的化感敏感性存在明显差异，后代变异系89122受相同浓度水浸提液处理，在相同发育阶段和物种水平的化感敏感性均大于陇春13号。

由表5可知，供试作物在种子萌发阶段、幼苗生长阶段以及物种水平对供试杂草的化感敏感性存在明显差异。在种子萌发阶段，3种供试作物对供试杂草的化感敏感性表现为陇春13号＞89122＞高粱，在幼苗生长阶段和物种水平的化感敏感性表现为陇春13号＞高粱＞89122。这说明后代变异系89122在种子萌发阶段对杂草的抗性介于外源DNA供体高粱和导入受体陇春13号之间；在幼苗生长和物种水平对杂草的抗性最强，表现为89122＞高粱＞陇春13号。

另外，供试作物在不同发育阶段对供试杂草的化感敏感性也存在明显差异。就89122和高粱而言，它们在种子萌发阶段的化感敏感性大于幼苗生长阶段的化感敏感性，而陇春13号则相反。这说明后代变异系89122和外源DNA供体高粱对杂草的抗性在种子萌发阶段大于幼苗生长阶段，而陇春13号则相反。

3 讨论与结论

植物感知和应对环境所产生和释放的化学物质不仅影响共存的植物，也影响环境中其他生物和非生物因子^［1］。植物种间和种内的感受和识别大多是由植物释放的次生物质所介导，而这种向周围环境释放的特征次生物质（化感物质）的多少，可以启动和标记以测定植株的化感潜力和化感作用机制^［19］。Rice等学者先后证实雨水淋溶是植物活体和残体释放化感物质的主要途径^［20-21］。植物自身释放的次生代谢物质能在一定程度抑制伴生杂草的生长发育过程，没有引入人工合成化合物，因此被眾多科学家广泛认为是一种可持续除草方式^［22-24］。为了最大程度地模拟农田自然条件，本试验采用水浸提液代替有机溶剂浸提。

本研究中，通过对供试作物种子萌发阶段的化感敏感指数M、EC₅0的分析发现，3种供试作物对相同供试杂草的化感敏感性或3种供试杂草对相同作物品种的化感抑制作用均存在明显差异，且这种差异表现出明显的浓度依赖性，可能与不同杂草所具有的化感物质种类与含量不同有关。

通过分析3种供试作物的多级化感敏感指数，特别是化感敏感指数M₃、M₇、M₉发现，虽然在个别化感敏感指数M₁、M₂、M₄、M₅中，外源DNA供体高粱和变异后代89122在化感敏感性上存在不一致性，但两者各级化感敏感指数均小于受体小麦陇春13号，这说明高粱DNA导入受体陇春13号后，其后代不但在农艺性状等方面发生了变异，其对供试杂草的化感敏感性也发生变异，这与前期的研究者将外源高粱DNA整合进受体小麦基因组中并得以表达的结论是吻合的^［11］。

通过对比供试杂草对供试作物种子萌发的化感敏感指数（M₁、M₂、M₃、M₄、M₅）可以发现，灰绿藜除在种子萌发阶段对高粱的化感抑制作用较弱外，在其他作物幼苗生长阶段均明显强于稗和狗尾草，这种趋势的发现与项目组前期对兰州引黄灌区小麦田杂草群落中藜的优势强度大于稗和狗尾草的结论相吻合，此结果还说明灰绿藜在农田杂草群落中生态位宽度较大，对环境资源利用的多样性较高，适应性强，通过其化感抑制作用实现自身竞争力提升，成为本区域的优势杂草，其在农田生态群落中的多维影响力强于稗和狗尾草。

此外，对比供试杂草对供试作物种子萌发和幼苗生长阶段的化感敏感指数（M₄、M₅、M₆、M₈）可以发现，供试杂草，特别是灰绿藜的这种提升自身竞争力的能力主要来自于其对作物幼苗生长阶段的影响，而非种子萌发阶段。原因可能是正常农田生态系统中，普通小麦种子萌发的主要限制因素是种子吸胀萌发所需的近距水分，而非幼苗生长阶段的根系远距离吸收途径，而播种、整地和深耕等农艺措施使农田杂草残体留在地表浅层有限的化感抑制物质进入深层，使其远离并难以影响到小麦种子萌发，并在自身进化中逐渐减弱了这种化感潜力；而在本研究中推测可能还与小麦种子萌发阶段的自我保护有关。而稗和狗尾草仅在对高粱的化感抑制作用中，表现出种子萌发阶段略高的趋势，这可能是因为强抗逆作物高粱与常规小麦种属不同。

植物能感受和识别共存同种或异种植物，进而调整生长、繁殖和防御策略^［22］。前期研究者认为，因为化感作用是构建作物/杂草种群生态位的有效手段之一^［2］，化感品种的长期合理布置及其化感潜力在遗传和育种上的连续传递性必然产生生态遗传后果，导致作物和杂草生态位构建。本研究中供试作物发芽指数对供试杂草水浸提液的敏感性要大于萌发率的敏感性，可以推断供试农田杂草通过降低种子发芽指数、延长发芽时间来发挥化感作用，这意味着推迟与其竞争的作物种子的萌发时间，降低竞争作物的种子萌发率必然会提升该杂草在农田生态群落中的生态位宽度，进而达到提升自身竞争力的目的，因为这对杂草自身的物种生态位及其生态位构建至关重要。研究发现，3种供试杂草通过降低种子萌发率和发芽指數来延长萌发时间，抑制根的伸长和根毛的数量，进而影响地上部分幼苗的生长，并最终发挥对供试作物萌发和幼苗生长阶段的化感抑制作用，且供试作物种子萌发阶段的敏感性要大于幼苗生长阶段的敏感性。这是因为供试作物根系直接接触了水浸提液，供试杂草化感抑制作用首先导致植株根系、根毛变得短小，致使其养分吸收面积及吸收能力降低，并导致对幼苗生长阶段的胚芽伸长的抑制，以致最终表现在植株长势、光合叶面积等特征方面，降低其对光的竞争力和光合作用的能力，表现出自然界典型的化感抑制作用特征。

综上所述，高粱DNA导入受体陇春13号后，其后代不但在农艺性状等方面发生了变异，其对供试杂草的化感敏感性也发生变异。3种杂草水浸提液对3种供试作物的种间敏感性表现出不同差异，同种作物对3种杂草水浸提液的化感敏感性差异显著；3种杂草水浸提液对3种供试作物种子萌发、幼苗形态特征和物种水平均有不同程度的抑制作用，且抑制作用随处理浓度的增大而增强，具有明显的浓度依赖性。灰绿藜除在种子萌发阶段对高粱的化感抑制作用较弱外，在幼苗生长阶段均明显强于稗和狗尾草，印证了灰绿藜在农田杂草群落中较强适应性主要来自于其对作物幼苗生长阶段的影响，而非种子萌发阶段。灰绿藜通过其化感抑制作用实现自身竞争力提升，成为本区域的优势杂草，进一步拓宽了其生态位宽度，其在农田生态群落中的多维影响力强于稗和狗尾草。供试作物种子萌发阶段的敏感性要大于幼苗生长阶段的敏感性，表现在其发芽指数的敏感性要大于萌发率的敏感性，说明供试农田杂草通过降低种子发芽指数、延长发芽时间来发挥化感作用，这意味着推迟与其竞争的作物种子的萌发时间，降低竞争作物的种子萌发率必然会提升该杂草在农田生态群落中的生态位宽度，进而达到提升自身竞争力的目的，这也是杂草自身物种生态位及其生态位构建的重要手段。

通过人工选择干预获得的作物品种通过抵御农田杂草的化感抑制作用，降低农田杂草的建植与分布，使自身在竞争中处于优势地位，并最终实现生态位重建。这种人工选择干预所导致的作物品种生态位构建和化感敏感性的钝化，最终可能通过长期遗传选择和遗传信息反馈，最终被固定和传递下去，这对化感品种的选择和农田杂草的生物防控具有重要指导意义。

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