银胶菊花对苘麻和稗的化感作用

陈业兵， 邓立刚， 李增梅， 董 崭， 刘伟堂

(1.山东省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，山东济南 250100； 2.山东农业大学植物保护学院，山东泰安 271018)

化感作用是指植物或微生物通过向环境中释放一些特殊的化学物质而对其他植物或微生物产生直接或间接的、有益或有害的作用，该作用普遍存在于自然界，是一种重要的生态机制。化感作用的深入研究对认识植物群落结构及演替、入侵植物的危害性及入侵机制、生物除草和新型农药的开发具有重要意义[1-8]。

银胶菊(PartheniumhysterophorusL.)为菊科银胶菊属草本植物，原产于美国及墨西哥北部，因其适应能力强、繁殖快、危害大、极难防除，被公认为恶性杂草。国内外学者研究发现，银胶菊导致苔麸[Eragrostistef(Zucc.)Trotter]减产[9]，抑制黄瓜、萝卜、小麦种子萌发和幼苗生长[10-12]，还可影响水葫芦、苘麻的生长[13-14]。目前，国内外有关银胶菊化感作用潜力的研究较多，但对陆生杂草的化感作用报道较少，对其化感物质研究也不够深入。实地调查发现，在银胶菊生长密集区域，往往形成单一群落，同时银胶菊花期长、花量大且有毒。因此，在前期研究的基础上，本试验研究了银胶菊花水浸提液及其不同极性组分的化感潜力，以期为从银胶菊中提取除草活性化感物质提供有效途径。

1 材料与方法

1.1 材料

在盛花期采集银胶菊(PartheniumhysterophorusL.)花，常温下阴干；受体植物苘麻(AbutilontheophrastiMedic.)和稗[Echinochloacrusgalli(L.) Beauv.]采自山东省济南市郊区。

1.2 水浸提液及其不同极性组分的制备[15-16]

将80 g花放入2.5 L的广口玻璃瓶中，加入20倍重量的蒸馏水，常温下浸泡48 h，经抽滤后得花水浸提液，浓度记为50 g/L，4 ℃冷藏待用。取300 mL母液，先后分别用乙酸乙酯和正丁醇按体积比V母液∶V溶剂=1 ∶1萃取3次，同一种溶剂的3次萃取液合并，在旋转蒸发仪上浓缩蒸干得2种溶剂萃取物和剩余水相物质，所得物质用蒸馏水定容至300 mL(等同于50 g/L水提液中所含有的各相物质浓度)，于4 ℃冷藏备用。另取700 mL母液，其中200 mL在旋转浓缩蒸发仪上蒸干，得水浸提物；另500 mL先后用乙酸乙酯和正丁醇按1 ∶1萃取3次，合并萃取液，分别浓缩蒸干，得3种溶剂萃取物。将水浸提物和3种萃取物干物质分别用体积比1%丙酮助溶，然后用蒸馏水定容至2 g/L，密封，并于 4 ℃ 冷藏备用。生物活性测定时均以加入相应比例丙酮的蒸馏水为对照。

1.3 生物活性测定[17]

在进行种子发芽试验之前，由于苘麻种子皮较厚，先将种子放入80 ℃的热水中(自然降温至恒温25 ℃)浸泡6 h；稗种子用25 ℃的温水浸泡6 h，然后用0.5%氯化汞水溶液消毒5 min，再用无菌水冲洗多次。在直径为9 cm的培养皿里，垫上2层滤纸，以上述配制的待测液为处理液，以蒸馏水为对照，皿中加入苘麻(15粒)、稗(20粒)种子，3次重复，28 ℃下暗培养，3 d后调查苘麻发芽情况，5 d后调查稗草发芽情况。在进行幼苗生长试验前，对苘麻和稗种子进行催芽。在直径为9 cm的培养皿里，垫上2层滤纸，以上述配制的待测液为处理液，以蒸馏水为对照，3次重复，选取10粒饱满均一的刚露白苘麻(稗)种子，均匀放到滤纸上，28 ℃下暗培养，3 d后调查苘麻和稗草根长、芽长、鲜重情况。

1.4 数据统计方法

抑制率=(1-处理/对照)×100%；化感效应指数(RI)=1-C/T(当T≥C时)或RI=T/C-1(当T0表示促进作用，RI<0表示抑制作用，绝对值的大小与作用强度一致[18]。所有数据用SPSS 16.0软件进行单因素方差分析检验差异显著性。

2 结果与分析

2.1 定性测定

2.1.1 对受体发芽率的影响 银胶菊花水浸提液及其不同极性组分均抑制受体种子萌发，但3种不同极性组分抑制受体种子萌发强度却小于水浸提液。在50 g/L浓度下，水浸提液完全抑制苘麻和稗种子萌发；在3种不同极性组分中，正丁醇相和剩余水相抑制苘麻种子萌发的强度高于乙酸乙酯相，抑制稗种子萌发的强度差异不显著(图1)。

2.1.2 对受体幼苗生长的影响 在50 g/L处理浓度下，银胶菊花水浸提液抑制苘麻和稗幼苗生长的化感强度高于其3种不同极性组分，对苘麻和稗根长、芽长、鲜质量的抑制率分别为82.6%、89.1%、84.3%和91.7%、55.8%、39.1%。3种不同极性组分中，正丁醇相抑制苘麻幼苗生长的强度最高，且不同极性组分处理间差异达到显著水平；乙酸乙酯相抑制稗幼苗生长的强度最高，剩余水相对稗幼苗生长呈现促进作用(表1)。

表1 水浸提液及其3种不同极性组分对苘麻和稗幼苗生长的定性测定影响

2.2 定量测定

2.2.1 对受体发芽率的影响 银胶菊花水浸提液及其不同极性组分均抑制受体种子萌发，乙酸乙酯相抑制强度最高，且与水浸提液和其他处理相间差异显著，在1 g/L浓度处理下，乙酸乙酯相处理的苘麻和稗种子发芽率分别为13.3%和33.3%(图2)。

2.2.2 对受体幼苗生长的影响 在1 g/L处理浓度下，乙酸乙酯相对受体幼苗生长的抑制强度最高，与其他处理相比较，处理间差异达到显著水平，对苘麻和稗根长、芽长、鲜质量的抑制率分别为63.1%、80.0%、58.3%和51.3%、26.7%、23.3%(表2)。

3 结论与讨论

众所周知，化感物质必须是经自然途径进入环境的化学物质，而在自然状态下，除水以外，不可能有其他溶剂将植物叶片中的化学物质淋溶出来[19]，因而本试验以水浸提。虽经不同溶剂萃取，但萃取成分均来源于水浸提液中的化感物质，所以本试验中抑制受体萌发和生长均是化感物质所致。本试验利用定性测定方法，测定了水浸提液及其3种不同极性组分的化感作用，同时为了明确水浸提物及其极性组分间的生物活性，采用了同等浓度处理的定量测定方法，这与已知研究化感的方法有所不同。

定性测定结果显示，水浸提液及其3种不同极性组分对苘麻均有抑制作用，对稗则呈现抑制和促进2种不同的化感效应，水浸提液对苘麻和稗的化感抑制强度高于3种不同极性组分，当水浸提液经过萃取、分离，被分成3种不同极性组分时，正丁醇相抑制苘麻种子萌发和幼苗生长的强度最高，乙酸乙酯相抑制稗种子萌发和幼苗生长的强度最高。定量测定结果显示，抑制受体萌发与生长最强的是乙酸乙酯相。综合分析表明，同一组分化感物质在2种测定方式中所表现出的化感抑制强度不一致，如乙酸乙酯相，在定量测定中虽具有最强的化感抑制强度，但定性测定结果却表明，抑制苘麻幼苗生长最强的是正丁醇相。出现这一差异的原因主要在于3种不同极性组分在水浸提液中的物质含量不同。定性测定中，乙酸乙酯相的物质含量最低，而正丁醇相的物质含量较高，此时极性组分的化感抑制强度主要取决于它本身的生物活性及其物质浓度；而在定量测定中，不同极性组分间则消除了物质含量不等这一差异，此时极性组分的化感抑制强度主要取决于它本身的生物活性，而与物质含量无关。

表2 水浸提液及其3种不同极性组分对苘麻和稗幼苗生长的定量测定影响

自然界中化感作用是多种物质综合作用的结果[20]，本试验采用定性、定量2种不同生测方式也证明了这一点。从本试验结果可看出，不同极性组分提取物生物活性差异较大，乙酸乙酯相抑草活性较高，表明该相中应含有抑草活性化感物质，但要明确其化学成分，还需进一步对乙酸乙酯相进行分离、鉴定研究。

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