假蒟提取物除草活性初探

冯岗 陈敏 任承才 闫超 刘霞 叶火春 张静

摘 要 为了进一步明确假蒟提取物的除草作用，采用室内种子萌发法和盆栽试验测定假蒟提取物的除草活性。结果表明：假蒟提取物对稗草等14种杂草均具有很强的除草活性，其中，对稗草、苋菜和虎尾草除草活性最强，在供试浓度为10 mg/mL时，对杂草的根长抑制率和茎长抑制率分别为92.42%、90.91%、91.41%和81.15%、63.68%、87.94%；进一步的毒力测定结果表明，假蒟提取物对稗草等3种杂草的根长和茎长EC50值分别为0.389、0.516、0.415 mg/mL和0.429、0.611、0.478 mg/mL；盆栽试验显示，假蒟提取物对上述3种杂草具有明显的防治效果，当供试浓度为10 mg/mL时，对稗草和虎尾草的防治效果分别为79.85%和65.48%，与对照药剂癸酸无显著性差异。因此，假蒟在植物源除草剂的开发方面具有广阔的应用前景。

关键词 假蒟；提取物；除草活性；稗草；苋菜；虎尾草

中图分类号 S482.4 文献标识码 A

Herbicidal Activity of Extract of Piper sarmentosum

FENG Gang1，2， CHEN Min1，3， REN Chengcai4， YAN Chao1，

LIU Xia1， YE Huochun1， ZHANG Jing1 *

1 Environment and Plant Protection Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Science， Haikou， Hainan 571101， China

2 Key Laboratory of Pests Comprehensive Governance for Tropical Crops， Ministry of Agriculture， Haikou， Hainan 571101， China

3 Institute of tropical Agriculture and Forestry， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China

4 College of Plant Protection， Agricultural University of Hebei， Baoding， Hebei 071001， China

Abstract In an attempt to obtain novel botanical pesticides for weed control， the herbicidal activity of the extract of Piper sarmentosum was determined by seed germination and pot experiment methods. Among the 14 tested seeds， the extract exhibited the highest herbicidal activity against Echinochloa crusgalli， Amaranthus tricolor and Chloris virgata， with the inhibitions of shoot and root was 92.42%， 90.91%， 91.41% and 81.15%， 63.68%， 87.94%， respectively. In addition， the extract inhibited the seeding growth process in a concentration-dependent manner， with EC50 values of inhibitons of shoot and root were 0.389， 0.516， 0.415 mg/mL and 0.429， 0.611， 0.478 mg/mL， respectively. Herbicidal activity assay in the pot experiment showed the extract could effectively control E. crusgalli and C. virgata at the concentration of 10 mg/mL， with the inhibition rates 79.85% and 65.48%， respectively， which were not significantly differenr from those of decanoic acid. Thus， P. sarmentosum extract has interesting potential for the use in weed control program.

Key words Piper sarmentosum； extract； herbicidal activity； Echinochloa crusgalli； Amaranthus tricolor； Chloris virgata

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.10.007

雜草是威胁粮食高产的一个重要因素，使用化学除草剂不仅可以提高杂草控制效率，而且大大降低了生产成本[1]。然而，由于大量使用化学除草剂，一方面导致杂草抗药性的增强，进而增加农产品中农药残留的风险；另一方面引起土壤和地下水的污染日益严重[2-4]。因此，从植物中寻找对杂草具有新的作用机制的天然物质已成为开发新型环境友好型生物除草剂的重要途径之一[5]。

假蒟为胡椒科假蒟属植物，主要分布于中国福建、广西、广东、云南、贵州、西藏等地。假蒟根可用作驱风剂和健胃药，其全草可用作治疗牙痛、脚气、咳嗽和胸膜炎等疾病的药物[6]，茎叶提取物具有抗菌[7]、抗肌肉松驰[8]、降血糖[9]、抗痨和抗疟活性[10]。在农用活性方面，假蒟提取物对斜纹夜蛾[11]、螺旋粉虱[12]、椰心叶甲[13]和皮氏叶螨[14]等多种害虫具有很强的杀虫活性，对番木瓜炭疽菌、香蕉炭疽病、芒果炭疽菌等植物病原真菌[15-16]具有较好的生物活性。假蒟提取物对多种植物也具有一定的化感活性[17]。但对其除草活性的测试仅停留在提取物的离体化感作用，而有关假蒟提取物对农业杂草的除草活性则报道较少。为了进一步明确其杀草谱，本研究在室内测定了假蒟提取物对14种杂草的除草活性，并通过活体盆栽试验对其结果进行验证。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 植物样品 假蒟全株采自中国热带农业科学院儋州院区试验场7队，经中国热带农业科学院王祝年研究员鉴定为胡椒科胡椒属植物。将假蒟全株100 g自然阴干后粉碎过40 目筛，用1 000 mL乙醇浸泡7 d后過滤，滤渣继续用等量的乙醇提取，重复3次，合并3次滤液；减压浓缩至干后得其浸膏7.2 g，加入72 mL乙醇使之充分溶解，配制成100 mg/mL的药液，存于0 ℃冰箱中备用。对照药剂癸酸购于上海麦克林生化科技有限公司，用乙醇溶解配制成5 mg/mL的药液供试。

1.1.2 供试杂草 稗草（Echinochloa crusgalli）、苋菜（Amaranthus tricolor）、反枝苋（Amaranthus retroflexus）、虎尾草（Chloris virgata）、茼麻（Abutilon hybridum）、小麦（Triticum aestivum）、萝卜（Raphanus sativus）、水稗（Echinochloa phyllopogon）、藜（Chenopodium album）、马唐（Digitaria sanguinalis）、鬼针草（Bidens pilosa）、野燕麦（Avena fatua）、香附子（Cyperus rotundus）和牛筋草（Eleusine indica），由中国热带农业科学院环境与植物保护研究所新型农药研制与应用课题组提供。

1.2 方法

1.2.1 假蒟提取物离体除草活性筛选 采用种子萌发法[18]。将定容好的假蒟提取物用乙醇稀释至1、10 mg/mL，每处理重复3次，每重复20粒杂草种子。将培养皿放入恒温培养箱[（28±1）℃，相对湿度80%～85%，L/D=12 h/12 h]中培养，当空白对照长至合适长度时测量幼苗的根长和茎长，按下式计算抑制率。

抑制率=[对照（根长或茎长）-处理（根长或茎长）]/对照（根长或茎长））×100%

1.2.2 假蒟提取物对稗草等3种杂草的毒力测定

同1.2.1的方法，根据1.2.1筛选出敏感的杂草，用乙醇将假蒟提取物分别稀释至1、0.5、0.25、0.125、0.0625 mg/mL，并分别用来处理杂草，每处理重复3次，测量每个处理杂草的根长和茎长，计算抑制率。

1.2.3 假蒟提取物活体盆栽试验 采用盆栽法[19]。以稗草、苋菜和虎尾草为供试杂草，以清水为空白对照，乙醇为溶剂对照，每处理重复3次。处理浓度分别为10、5和1 mg/mL，对照药剂癸酸为5 mg/mL。定期观察并记录处理植株的症状，于处理后7 d称取地上部分鲜重，计算防治效果（%）。

防治效果=[对照（鲜重）-处理（鲜重）]/对照（鲜重）×100%

1.3 数据处理

将试验浓度取对数，抑制率取机率值，采用SPSS 16.0软件通过机值分析法求出其回归方程和EC50值，采用Duncan's新复极差法（p=0.05）进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 假蒟提取物除草活性

室内测试了假蒟提取物对稗草等14种杂草的除草活性。结果表明，在供试浓度为10 mg/mL时，假蒟提取物对稗草、苋菜和虎尾草表现出很强的除草活性，其根长抑制率和茎长抑制率分别为92.42%、90.91%、91.41%和81.15%、63.68%、87.94%（表1）；对反枝苋、马唐和假臭草也表现出较高的除草活性，其根长抑制率分别为86.25%、84.17%和85.60%；对苘麻、小麦、萝卜、水稗、藜和野燕麦也具有一定的除草活性，但其抑制率均在80%以下；而对鬼针草、香附子和牛筋草则表现出较差的除草活性，其根长抑制率和茎长抑制率均低于50%。

2.2 假蒟提取物对稗草、苋菜和虎尾草的毒力测定

在前述结果的基础上，选用对假蒟提取物最为敏感的稗草、苋菜和虎尾草作为供试对象，系统测定假蒟提取物对上述3种杂草的毒力。结果表明，假蒟提取物对稗草的除草活性最高，其根长和茎长EC50值分别为0.389和0.429 mg/mL（表2），优于其对苋菜和虎尾草的毒力。

2.3 假蒟提取物对稗草、苋菜和虎尾草防治效果的盆栽试验结果

盆栽试验结果表明，假蒟提取物对3种杂草均具有较强的防治效果，总体趋势表现为稗草>苋菜>虎尾草。在供试浓度为10 mg/mL时，对稗草的抑制作用最强，其处理后7 d的防治效果为79.85%（表3），与对照药剂癸酸无显著性差异；10 mg/mL的浓度对苋菜和虎尾草也具有较强的除草活性，其处理后7 d的防治效果分别为64.83%和65.48%。当供试浓度降为5 mg/mL时，假蒟提取物对苋菜的防治效果较弱（42.38%），但对稗草和虎尾草仍具有一定的防治效果，二者处理后7 d的防治效果分别为65.48%和52.11%。而在最小浓度1 mg/mL处理下，假蒟提取物除对稗草表现出较强的防治效果（54.18%），对苋菜和虎尾草的防治效果均小于50%。

3 讨论

本研究结果表明，假蒟提取物对稗草等14种杂草均具有一定的除草活性，能明显影响杂草根长和茎长的生长，特别对稗草和虎尾草，在供试浓度为10 mg/mL的处理浓度下，其防治效果与对照药剂癸酸无显著性差异，说明假蒟在植物源除草剂的开发利用中具有广阔的应用前景。

目前对植物源农药的研发主要有2种途径：一方面从植物中寻找结构新颖的先导化合物，以此为模板通过类推合成进行新农药的开发，如烟碱、除虫菊素等；另一方面通过研究植物源活性物质的作用机理，探索新的作用靶标，利用生物合理设计开发新型环境友好农药，如氯虫苯甲酰胺。假蒟为胡椒科假蒟属植物，其化学成分主要包括酰胺类生物碱[20-22]、苯丙酯类[7]、木脂素类[10]和倍半萜类等多种成分，研究表明其化学成分具有抗菌、抗疟、杀虫等多种生物活性。本研究从植物源农药开发的角度，通过室内筛选发现假蒟提取物对稗草、苋菜和虎尾草具有较强的除草活性，能显著影响杂草根茎的生长；并通过盆栽试验进一步确定假蒟提取物对稗草、苋菜和虎尾草具有较强的防治效果，这充分说明假蒟在植物源除草剂的开发中具有较强的应用潜力。Huang等[19]采用生物活性追蹤法证实荜茇中主要的除草活性成分为假蒟亭碱，但多种杂草具有很强的除草活性，2013年美国MBI公司更是获得假蒟亭碱除草剂专利[23]。假蒟与荜茇同为胡椒科植物，其化学成分在结构上具有同源性，但假蒟亭碱是否为假蒟的除草活性成分目前并不清楚。因此，有必要通过生物追踪法，对假蒟中具除草活性的物质构效关系和作用机理进行深入研究，这对充分利用假蒟植物资源开发新型植物源除草剂具有重要意义。

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