胡颓子根系分泌物中潜在化感物质分析

孙 颖，李 江，雷小林,，黄 眯

（1.江西省林业科学院，江西 南昌 330032；2.国家林业和草原局昆明勘察设计院，云南 昆明 650000； 3.江西农业大学，江西 南昌 330000）

胡颓子Elaeagnus pungens是胡颓子科Elaeagnaceae 胡颓子属Elaeagnus植物，其根系发达，耐涝、耐旱、耐贫瘠，适应能力强，具有根瘤，对土壤有改良作用，主要分布在长江以南地区[1-3]。根系分泌物通过影响根际微生物过程在根际区域与外界进行物质、能量、信息交流过程中扮演着不可缺少的角色，在根系分泌物中有部分物质具有潜在的化感作用[4-7]。目前关于胡颓子属植物的研究多集中在其生态和药用价值方面。对胡颓子的根系分泌物的相关研究较少，胡颓子化感物质的研究更是鲜见报道，而化感物质成分分析是胡颓子化感作用机理研究的前提。胡颓子的生态效益显著，主要表现在对土壤结构和肥力的改善上，而江西胡颓子植物资源丰富且多分布在疏林中，是否存在较强化感作用？为此，本研究以3年生胡颓子根系为试验材料，通过GC-MS分析其根系分泌物组分和潜在化感物质成分，以期为胡颓子化感物质研究与生态应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在江西省南昌市江西省林业科学院院内科研基地，地理坐标为28°44′41″N，115°48′47″E，属东亚热带季风气候气。湿润温和，日照充足，降雨充沛，夏冬季长，春秋季短，年平均气温17.1～17.8 ℃，年均降水量1 600～ 1 700 mm，降水日为147～157 d，年平均相对湿度为78.5%，年日照时间1 723～1 820 h，日照率为40%，无霜期251～272 d。

1.2 试验材料

试验林为3年生的胡颓子幼龄林，林分株行距为2 m×3 m，采用常规抚育措施，树体长势健壮，无病虫害。

在样地以“S”型各选定5 株长势基本一致的样树，于夏季采集其根际土壤，即在样树的4个方向挖取40 cm 的剖面，取部分根系和根际表面0～3 mm 的土壤作用于测根系分泌物，装入无菌袋，带回实验室，4 ℃下保存。

1.3 根系分泌物测定方法

参照李江《胡颓子根系分泌物组成及其对根际土壤影响研究》测定方法进行[8]。

1.4 数据处理与统计分析

采用Excel 2010 对数据进行处理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 胡颓子根系分泌物的有机物质成分

GC/MS 分析结果表明，胡颓子根系分泌物中含有的有机成分33 种，分属酸、酯、醇、烃、酰胺、胡颓子碱和其他共7 大类，总相对含量（指各组分在GC-MS 分析中出峰面积占总峰面积的比例）约占总峰面积的95%以上（图1、表1）。其中，8 种成分中相对分量大于3%的成分依次是：胡颓子碱的相对含量（32.68%）＞邻苯二甲酸的相对含量（7.92%）＞苯氧基-4,4’-亚甲基[2-(1,1-二甲基乙基-6-甲基]的相对含量（5.22%）＞9,12-十八碳二烯酸的相对含量（4.78%）＞三十烷醇的相对含量（4.32%）＞呋喃-2,5-双（3，4-二甲氧基）的相对含量（3.21%）＞苯甲酸的相对含量 （3.20%）＞丙烯酸的相对含量（3.17%），共占到总组分的64.5%。在组分中相对分量介于3%～1%的有12 种化合物，其中酸类物质占41.67%（5 种）；烃类物质占41.67%（5 种）；酯类物质占16.66%（5种）。在组分中相对分量小于1%的有13 种化合物，多为酯类、烃类、酰胺类。

图1 根系分泌物相对含量Fig.1 Relative content map of root exudates

2.2 胡颓子根系分泌物的潜在化感物质

依据化感物质14 类的划分标准[9-10]，胡颓子根系分泌物中潜在的化感物质有21 种分属10 大类，分别是苯甲酸及其衍生物、复合醌、简单的不饱和内酯、简单的水溶性有机酸、芥子油苷、肉桂酸、生物碱、香豆素类、长链脂肪酸、脂肪醇。总相对含量约占总峰面积的78.47%（图2、表2）。其中，相对分量大于3%的成分与根系分泌物中相同为8种化合物，分属苯甲酸及其衍生物、复合醌、简单的水溶性有机酸、生物碱、香豆素类、长链脂肪酸、脂肪醇7 类，分别是胡颓子碱、邻苯二甲酸、苯氧基-4,4’-亚甲基[2-(1,1-二甲基乙基-6-甲基]、9,12-十八碳二烯酸、三十烷醇、呋喃-2,5-双（3，4-二甲氧基）、苯甲酸、丙烯酸，占潜在化感物质的比例为82.20%。组分中相对分量介于1%～3%的有6 种化合物，分属于苯甲酸及其衍生物、简单的水溶性有机酸、肉桂酸、长链脂肪酸4 类分别是邻苯二甲酸二丁酯的相对含量（2.36%）＞棕榈酸的相对含量（2.13%）＞肉桂酸的相对含量（1.83%）＞二氯乙酸的相对含量（1.63%）＞苯醋酸的相对含量（1.25%）＞正十六烷酸的相对含量（1.03%），占潜在化感物质的比例为13.04%；在组分中相对分量小于1%的有7 种化合物，分属多苯甲酸及其衍生物、简单的不饱和内脂、芥子油苷、长链脂肪酸、脂肪醇5类。

表1 根系分泌物的GC/MS 分析Table 1 Analysis of root exudates by GC/MS

3 结论与讨论

研究结果表明，胡颓子根系分泌物中含有的有机成分有33 种，分属酸、酯、醇、烃、酰胺、胡颓子碱和其他共7 大类，总相对含量约占总峰面积的95%以上。

董哲等[11]研究发现同科沙棘树植物的根系分泌物也有33 种化合物，但组分构成比例不同。胡颓子属植物根系分泌物的酸性物质含量较沙棘根系分泌物中少，且含有成分不同。影响沙棘生长较大的根系分泌物组分（组分比例是47.56%）是苯甲酸、肉桂酸、二苯胺[12]，而影响胡颓子属植物生长较大的根系分泌物组分（组分比例是40.6%）是胡颓子碱、邻苯二甲酸。

根系分泌物组分中的胡颓子碱、邻苯二甲酸、苯氧基-4,4’-亚甲基[2-(1,1-二甲基乙基-6-甲基]、9,12-十八碳二烯酸、三十烷醇、呋喃-2,5-双（3，4-二甲氧基）、苯甲酸、丙烯酸共8 种成分中相对分量大于3%；组分中相对分量介于1%～3%的有12 种化合物，而相对分量小于1%的有13 种化合物。这些化合物中有21 种化合物已经被证实是具有化感作用的物质[13-15]，在其他植物、微生物等生物物种中起到化感作用[16-18]。如简单的有机酸类物质可以抑制某些藻类的生长[19-21]；如香豆素类物质可以在一定程度上抑制黑麦草的生长等等[22,23]。可见，胡颓子确实是具有化感作用的植物，根系分泌的化感物质对其周边的植物种子萌发、幼苗生长等可能存在抑制作用，还需要进一步的试验证实。

图2 根系分泌物中化感物质相对含量Fig.2 Relative content of allelochemicals in root exudates

表2 根系分泌物中化感物质Table 2 Allelochemicals in root exudates

董哲等[11]对胡颓子科沙棘属植物在不同生态区域生长状况下的的根系分泌物进行分析研究时发现，生长良好的沙棘根系分泌物有33 种，主要为酸、胺、醛、酮和醇类化合物，生长较差的沙棘根系分泌物有28 种，主要为酸、胺、酯和醛类物质，主要是土壤养分差异造成成分差异。植物根系分泌与土壤养分相互影响，相互作用，氮、磷或钾缺失，能改变根系分泌物的成分和含量，而根系分泌物含量增加也会增加土壤速效氮、速效磷和速效钾的含量。

另外，植物化感作用的另一重要来源是植物枯落物，有对胡颓子属植物叶片化学成分分析[24,25]结果表明，叶片中含有生物碱、挥发油、脂肪酸、黄酮、氨基酸等物质，这些物质中有部分化合物存在化感效应。自然生长条件下，胡颓子的化感效应不仅仅是根系分泌物或枯落物的中的化感物质的单一效应，而且是多种化感物质的共同作用，存在一定的叠加效应。胡颓子主要的化感物质是什么？相互作用的机理是怎样的？还需要进一步的深入研究来逐步证实。