玉米秸秆的化感活性物质：对羟基肉桂酸类化合物和对羟基苯甲醛

李变娥 孙小雪 李凌绪 罗小勇

摘要：為了进一步明确玉米秸秆中存在的化感物质是否具有除草活性，为有效利用该秸秆防除农田杂草并以化感活性物质为先导化合物开发植物源除草剂提供依据。以小麦、生菜为受体植物，采用生物活性追踪法，对玉米（寿佳益）秸秆中所含有的可抑制植物生长的化感活性物质进行提取与分离，并测定活性物质对稗和反枝苋幼苗生长的影响。结果表明，用石油醚、乙酸乙酯和正丁醇依次对玉米秸秆的60%乙醇溶液提取物进行萃取，分别得到石油醚、乙酸乙酯、正丁醇和水相萃取物，且乙酸乙酯相对小麦和生菜幼苗生长的抑制活性显著高于其他3个萃取相。进而对乙酸乙酯相及其高活性馏分依次进行柱色谱分离，得到E3-2-3、E13-2-1和E13-1这3个高活性馏分。用制备色谱对3个馏分进一步分离，得到6种纯化合物，经鉴定分别为顺式对羟基肉桂酸甲酯、反式对羟基肉桂酸甲酯、顺式对羟基肉桂酸乙酯、反式对羟基肉桂酸乙酯、反式对羟基肉桂酸和对羟基苯甲醛。经测定，4种对羟基肉桂酸类化合物（顺式对羟基肉桂酸乙酯未测）不仅对小麦和生菜幼苗的生长具有很好的抑制活性，而且对稗和反枝苋幼苗的生长也表现出很好的抑制活性，显示出良好的除草潜力。对羟基苯甲醛虽然也具有一定的活性，但活性明显低于4种对羟基肉桂酸类化合物。研究表明，所供试玉米品种秸秆的高化感活性可能与其代谢产生的几种对羟基肉桂酸类化合物及对羟基苯甲醛有关。

关键词：玉米秸秆;对羟基肉桂酸类化合物;对羟基苯甲醛;化感（除草）活性;提取分离

中图分类号：S451  文献标志码：A  文章编号：1003-935X（2021）03-0051-10

Abstract：This study aimed to clarify whether the allelopathic substances in the corn straw have herbicidal activity，and to provide the evidence for effectively using the straw to control weeds in the field and using allelopathic substances as lead compounds to develop botanical herbicides. Wheat and lettuce were used as bioassay receptor plants to guide the extraction and separation of active allelopathic substances from corn （Shoujiayi） straw that are able to inhibit plant growth. Also the effect of active substances on the seedling growth of Echinochloa crusgalli （L.） Beauv. and Amaranthus retroflexus L. was determined. Petroleum ether，ethyl acetate and n-butanol were used to extract the 60% ethanol solution of corn straw successively，and petroleum ether，ethyl acetate，n-butanol and water phase extracts were obtained，respectively. The inhibitory activities of ethyl acetate phase on the growth of wheat and lettuce seedlings were significantly higher than those of the other three extracts. Then，the ethyl acetate phase and its high active fractions were separated successively by column chromatography，and three high active fractions，E3-2-3，E13-1 and E13-2-1，were obtained. The three fractions were further separated by preparative chromatography and six pure compounds were obtained and identified as cis methyl p-hydroxycinnamate，trans methyl p-hydroxycinnamate，cis ethyl p-hydroxycinnamate，trans ethyl p-hydroxycinnamate，trans p-hydroxycinnamic acid and p-hydroxy benzaldehyde. Four compounds of p-hydroxycinnamic acid （cis ethyl p-hydroxycinnamate was not detected） with good herbicidal potential had good inhibitory activities not only on the growth of wheat and lettuce seedlings，but also on E. crusgalli and A. retroflexus seedlings. Activity of p-hydroxybenzaldehyde was much lower than that of the four p-hydroxycinnamic acid compounds. This indicates that the high allelopathic activity of the tested corn straw might be related to the production of several p-hydroxycinnamic acid compounds and p-hydroxybenzaldehyde.

Key words：corn straw;p-hydroxycinnamic acid compounds;p-hydroxybenzaldehyde;allelopathic （herbicidal） activity;extraction and separation

玉米（Zea mays L.）是禾本科玉蜀黍属的一年生植物，是我国重要的粮食作物和饲料作物，其种植面积和总产量仅次于水稻和小麦，秸秆资源非常丰富，年产量可达 2.4 亿 t[1]。笔者所在课题组前期的研究结果表明，玉米秸秆具有显著的植物化感作用，其根、茎、叶均可显著抑制鳢肠（Eclipta prostrata L.）、反枝苋（Amaranthus retroflexus L.）、马唐[Digitaria sanguinalis （L.） Scop.]和稗[Echinochloa crusgalli （L.） Beauv.]4种杂草幼苗胚根（种子根）的生长，且以茎的活性最高，当茎粉末与土壤按照 1 ∶ 100 的比例混合处理时可有效抑制这4种杂草幼苗的生长，对株高和鲜重的抑制率均达80%以上[2]。经对17种玉米品种不同器官的测定，发现这些品种的根、茎、叶、雄花、果皮都对生菜已发芽种子胚根的生长具有较强的抑制活性，但品种间表现出一定的差异[3]。一些研究表明，玉米秸秆的水浸提液对小麦（Triticum aestivum L.）[4]、黄瓜（Cucumis sativus L.）[5-6]、生菜（Lactuca sativa L. var. ramosa Hort.）[6]、茄子（Solanum melongena L.）[6]、黄芩（Scutellaria baicalensis Georgi）[7-8]、桔梗[Platycodon grandiflorus （Jacq.） A. Dc.][9]、远志（Polygala tenuifolia Willd）[10]和部分杂草[11]等植物种子的萌发及幼苗的生长也都具有低促高抑的作用。利用玉米秸秆在5 400 kg/hm2处理浓度下对水稻田稗、千金子[Leptochloa chinensis（Linn.） Nees]、异型莎草（Cyperus difformis L.）、水苋菜（Ammannia baccifera L.）、鸭舌草[Monochoria vaginalis （Burm.f.） C. Presl]等杂草的防除效果最高可达到100%[12]。这些研究结果表明，玉米秸秆中可能含有可抑制植物生长的化感物质，而明确这些物质对于解释玉米的生态效应、更好地制定玉米秸秆还田策略以及以这些物质为基础开发植物源除草剂都有重要的意义。因此，本研究利用活性追踪法对玉米秸秆中的化感活性物质进行研究。

1 材料与方法

1.1 供试植物材料

本研究以采自山东省青岛市即墨区高盛农场的玉米秸秆（寿佳益）为研究材料。于玉米收获后采集，洗净后置于室外自然阴干，经粉碎机（温州顶历医疗器械有限公司）粉碎后，存放于6 ℃低温冷藏种子柜中，备用。

1.2 除草活性物质的提取分离

玉米秸秆中除草活性物质的提取分离采用生物活性追踪法，参照Han等的方法[13]并加以改进。

1.2.1 提取 根据前期的预试验，确定用60%乙醇溶液进行提取。将玉米秸秆粉末用60%乙醇溶液浸泡处理提取3次，每次7 d，期间每隔8 h左右搅拌1次。合并3次提取液，经真空抽滤（2号滤纸，Whatman）及在40 ℃温度下用旋转蒸发仪处理，得到提取物浸膏。

1.2.2 有机溶剂萃取 取一定量的提取物浸膏，用去离子水分散后，添加至分液漏斗，依次用石油醚、乙酸乙酯和正丁醇进行萃取，分别得到石油醚相、乙酸乙酯相、正丁醇相和水相萃取液。每种溶剂萃取的结束时间由薄层色谱法（TLC）色谱板的检测结果来决定，以在紫外灯下未显示有化合物为准。将3种有机溶剂的萃取液各自合并后经真空抽滤（2号滤纸，Whatman）及旋转蒸发仪（40 ℃）处理，得浸膏并称重。其中水相萃取液在冷凍干燥机内干燥后称重。用琼脂法测定各萃取物的化感活性。

1.2.3 TLC检测 TLC色谱板为硅胶薄层板（GF254，0.25 mm，青岛胜海精细硅胶化工有限公司），以不同比例的石油醚/丙酮、乙酸乙酯/丙酮或丙酮/甲醇的混合溶液作为展开剂，通过变换展开剂的组成以达到最佳分离效果。将薄层板置于波长为254 nm的紫外灯下进行显示，标注斑点的位置。

1.2.4 柱色谱分离 选用12 cm×80 cm的色谱柱进行分离。称取200～300目的硅胶3 000 g于大烧杯中，添加石油醚至浸没硅胶，且边加边搅拌，以排除气泡。将处理后的硅胶湿法装柱后，用石油醚跑柱1 d。称取40 g乙酸乙酯相浸膏于 500 mL 烧杯中，用适量丙酮溶解，加入65 g硅胶（200～300目）不断搅拌混匀，待溶剂挥发后上柱。依次以石油醚/丙酮混合溶液（体积比分别为1 ∶ 0、50 ∶ 1、25 ∶ 1、15 ∶ 1、10 ∶ 1、5 ∶ 1、1 ∶ 1、0 ∶ 1）及丙酮/甲醇混合溶液（体积比分别为 50 ∶ 1、25 ∶ 1、10 ∶ 1、5 ∶ 1、1 ∶ 1、0 ∶ 1）为流动相进行梯度洗脱。以TLC追踪收集各组分，合并Rf值相同组分，分别旋转蒸发后，对得到的各馏分进行称量并测定化感活性。选择活性最高的馏分继续进行二级、三级柱色谱分离，所采用的溶剂为不同比例的石油醚/丙酮或丙酮/甲醇。

1.2.5 制备色谱分析及结构鉴定 对分离得到的二级或三级高活性馏分利用半制备高效液相色谱仪[Waters 1525二元梯度泵，配备Waters 2487双波紫外检测器，美国;COSMOSIL πNAP半制备色谱柱 （250 mm×10 mm），YMC-Pack ODS-A半制备色谱柱（250 mm×10 mm），日本]进一步分离，得到纯化合物。再利用核磁共振波谱仪（Varian System 500型）等对这些化合物进行结构鉴定。

1.3 生物测定

本研究采用琼脂法对各提取物、萃取物及单体化合物的除草（化感）活性进行测定[2-3，14]。

1.3.1 受体植物 包括生菜（L. sativa）和小麦（T. aestivum）2种栽培植物以及稗（E. crusgalli）和反枝苋（A. retroflexus）2种杂草。其中，小麦品种为烟农24号，由烟台市农业科学研究院提供;生菜品种为益农尼加拉黑核西生菜，购自青岛市城阳区的种子销售公司;反枝苋和稗草都采自青岛农业大学附近未使用过除草剂的荒地。将所有的供试植物种子存放于6 ℃种子柜中保存，备用。

1.3.2 种子催芽 用2%次氯酸钠溶液浸泡供试植物的种子10～15 min后，用蒸馏水洗涤5～6次，然后放置在器皿中在流水下冲泡6～8 h让其吸水。将吸水后的种子洗净并均匀摆放于铺有厨房用纸的方盘中，添加蒸馏水至厨房用纸完全湿润，上盖后置于25 ℃恒温气候培养箱内催芽，待发芽种子的胚根（种子根）长到3～5 mm时备用。

1.3.3 含提取物琼脂基质的配制 将各阶段的提取物及单体化合物用二甲基亚砜（DMSO）溶解后配制成高浓度的母液。取一定量的母液加入琼脂溶液中，配制成含提取物的琼脂基质，琼脂的最终浓度均为0.5%。以含有相同DMSO的0.5%琼脂基质为空白对照。各处理中DMSO的含量保持一致。

1.3.4 幼苗的移栽 在已凝固的琼脂基质表面用尖嘴镊子插5个小孔，选择根长基本一致的受体植物发芽种子，将根部由小孔插入基质，每个烧杯5粒，重复3次，放置在纸箱内遮光后，在植物生长箱内培养3～4 d。生长箱的设置条件是光照14 h（25 ℃）和黑暗10 h（20 ℃）的不断循环，箱内相对湿度为60%。

1.3.5 结果测量及数据分析 将各处理的幼苗从烧杯中取出，用游标卡尺测量其种子根（胚根）和胚芽鞘（胚轴）的长度，计算生长量。用Excel软件对数据进行分析，计算对种子根（胚根）和胚芽鞘（胚轴）的抑制率及标准误差，用SPSS软件分析各处理的有效中浓度（EC50）。

生長量=处理后的胚根（或胚轴）长-处理前的胚根（或胚轴）长;

抑制率=（对照生长量-处理生长量）/对照生长量×100%。

2 结果与分析

2.1 玉米秸秆乙醇提取物不同萃取相对小麦和生菜幼苗生长的影响

用60%乙醇溶液对10 kg玉米秸秆粉末进行提取，共得到提取物浸膏700 g。然后，依次用石油醚、乙酸乙酯和正丁醇对其进行萃取，分别得到石油醚相、乙酸乙酯相、正丁醇相和水相萃取物40、65、170、215 g，计算得率分别为5.7%、9.3%、24.3%和30.7%。进而以生菜和小麦为受体植物测定了各萃取相的抑制生长活性，如图1所示，在0.25～2.00 g/L处理浓度下，各萃取相对2种植物发芽种子胚根（种子根）的生长都表现出较高的抑制活性，4种萃取相之间，以乙酸乙酯相的活性最高，石油醚相次之，正丁醇相和水相则相对较低。生长在该浓度范围内的胚轴（胚芽鞘），只有乙酸乙酯相萃取物表现出较高的活性，其他萃取相的活性相对较低，甚至在低浓度下表现为一定的刺激生长活性。因此，选择乙酸乙酯相进行柱色谱分离。

2.2 乙酸乙酯相的一级柱色谱分离结果及其生物活性

对乙酸乙酯相进行一级柱色谱分离，得到 E1～E16共16个组分，各组分的得率以E13馏分最高（17.8%），E3馏分次之（12.8%），E5馏分（1.0%）最低，其他馏分则介于E3和E5之间（表1）。各馏分在0.5 g/L处理浓度下，除E1馏分对生菜幼苗胚根和胚轴的生长表现为轻微的刺激作用外，其余馏分对二者的生长均表现为不同程度的抑制活性。其中，以E3馏分的活性最高，对生菜胚根（胚轴）和小麦种子根（胚芽鞘）的抑制率分别高达100%（80.70%）和80.50%（6920%）;E13馏分的次之，分别为90.30%（46.20%）和8770%（75.70%）;而E1馏分的最低，仅为-9.68%（-7.32%）和8.39%（310%）;其他馏分的活性则介于它们之间。综合考虑各组分的得率及生物活性，选择E3和E13这2个馏分进行进一步的分离纯化。

2.3 E3和E13馏分的柱色谱分离结果及其生物活性

以不同比例的石油醚/丙酮混合溶液（体积比分别为25 ∶ 1、20 ∶ 1、15 ∶ 1、10 ∶ 1、5 ∶ 1、3 ∶ 1、1 ∶ 1、0 ∶ 1）为洗脱剂，通过二级柱色谱分离，从E3馏分中得到E3-1、E3-2、E3-3和E3-4共4个馏分，它们的得率分别为 17.1%、31.5%、256%和25.8%（表2）。4个馏分在0.3 g/L浓度下对小麦和生菜幼苗生长均表现出不同程度的抑制活性，且以E3-2馏分的抑制活性最高，对小麦种子根（胚芽鞘）和生菜胚根（胚轴）的抑制率分别达95.0%（74.5%）和100%（100%），E3-3馏分次之，分别为77.5%（45.8%）和77.1%（577%），排第三的为E3-4馏分，分别为368%（14.9%）和51.9%（31.1%），而E3-1馏分最低，分别只有19.8%（8.2%）和23.4%（113%）（表2）。综合考虑各组分的得率及生物活性，选择E3-2馏分进行进一步的分离。

以不同比例的石油醚/丙酮（体积比分别为 10 ∶ 1、5 ∶ 1、3 ∶ 1、2 ∶ 1、0 ∶ 1）和丙酮/甲醇（体积比分别为10 ∶ 1、5 ∶ 1、3 ∶ 1、1 ∶ 1、0 ∶ 1）为洗脱剂，通过二级柱色谱分离，从E13馏分中分离得到E13-1～E13-5共5个馏分，各馏分的得率分别为 25.7%、16.5%、14.0%、13.2%和30.6%。它们在0.3 g/L浓度下对生菜和小麦幼苗生长也均表现出不同程度的抑制活性（表2）。其中，E13-1和E13-2这2个馏分对生菜胚根（胚轴）和小麦种子根（胚芽鞘）的抑制率分别达98.8%～100%（816%～84.8%）和87.0%～95.6%（787%～87.2%），而E13-3和E13-4这2个馏分尽管也对它们的胚根（种子根）的生长表现出68.2%～851%（62.0%～76.7%）的抑制活性，但对它们胚轴（胚芽鞘）的抑制效果则相对较低，只有162%～28.5%（31.7%～49.6%）。而 E13-5 馏分的活性则较差，只对小麦种子根表现出522%的较高抑制活性（表2）。综合考虑各组分的得率及生物活性，选择E13-1和E13-2这2个馏分进行进一步的分离。其中，E13-1馏分直接用于制备色谱分离。

2.4 E3-2和E13-2餾分的柱色谱分离结果及其生物活性

以不同比例的石油醚/丙酮溶液（体积比分别为10 ∶ 1、5 ∶ 1、3 ∶ 1、1 ∶ 1、0 ∶ 1）为洗脱剂，通过柱色谱分离，从E3-2馏分中分离得到E3-2-1、E3-2-2、E3-2-3和E3-2-4这4个馏分，它们的得率分别为21.5%、23.6%、17.8%和371%。在0.05 g/L浓度下，只有E3-2-3馏分对生菜和小麦幼苗生长显示出较高的抑制活性，对二者胚根（胚轴）和种子根（胚芽鞘）生长的抑制率分别达75.3%（46.6%）和73.8%（328%），而其他3个馏分除E3-2-1馏分对生菜胚根显示出70.8%的抑制活性外，其余的抑制活性均较低。因此，选择E3-2-3馏分进行进一步的制备色谱分离。

以不同比例的石油醚/丙酮溶液（体积比分别为3 ∶ 1、2 ∶ 1、0 ∶ 1）和丙酮/甲醇溶液（体积比分别为3 ∶ 1、1 ∶ 1、0 ∶ 1）为洗脱剂，通过柱色谱分离，从E13-2馏分中分离得到E13-2-1、E13-2-2和E13-2-3这3个馏分，它们的得率分别为31.9%、42.7%和35.4%。在0.05 g/L浓度下，只有E13-2-1馏分对生菜和小麦幼苗生长表现出较高的抑制活性，对二者胚根（胚轴）和种子根（胚芽鞘）生长的抑制率分别达71.8%（328%）和83.5%（72.7%），而其他3个馏分除E13-2-3馏分对生菜胚根显示出69.3%的较高抑制活性外，其余的活性均较低。因此，选择 E13-2-1 进行进一步的制备色谱分离。

2.5 E3-2-3、E13-2-1和E13-1馏分的制备色谱分离、鉴定结果

利用半制备高效液相色谱仪对E3-2-3、E13-2-1和E13-1这3个馏分进行进一步分离，从 E3-2-3馏分（421 mg）中分离纯化出5个化合物，即qn-1（13.1 mg）、qn-3-1（2.0 mg）、qn-4 （50.0 mg）、qn-5-1（1.4 mg）、qn-6（113.8 mg）;从E13-2-1馏分（57.9 mg）中分离纯化出2个化合物，即qn-3-1 （2.0 mg）和 qn-4（5.8 mg）;从E13-1馏分（153.8 mg）中分离纯化出1个化合物，即qn-9（17.5 mg）。其中，E3-2-3的分离条件为47%（体积比）甲醇水溶液，YMC-ODS半制备柱（250 mm×10 mm），4 mL/min 洗脱， 5个化合物的保留时间（tR） 分别为7.2、17.7、19.5、30.7、36.3 min;E13-2-1的分离条件为35%（体积比）甲醇水溶液，YMC-ODS半制备柱（250 mm×10 mm），4 mL/min洗脱，qn-3-1和qn-4 2个化合物的tR分别为31.0、36.5 min;E13-1的分离条件为20%（体积比）乙腈-酸水（酸水：在水中加入0.5‰的三氟乙酸），πNAP半制备柱（250 mm×10 mm），流速为 4 mL/min，得到化合物qn-9的tR为14.0 min。

利用核磁共振波谱仪，对这些化合物进行结构鉴定，分别确定为对羟基苯甲醛（qn-1）、顺式对羟基肉桂酸甲酯（qn-3-1）、反式对羟基肉桂酸甲酯（qn-4）、顺式对羟基肉桂酸乙酯（qn-5-1）、反式对羟基肉桂酸乙酯（qn-6）和反式对羟基肉桂酸（qn-9）。它们的C、H信号归属如下：对羟基苯甲醛（qn-1）：1H-NMR（500 MHz，CD3OD）δ：9.71（1H，s，—CHO），7.73（2H，d，J=8.6 Hz，H-3，5），6.87（2H，d，J=8.6 Hz，H-2，6）;13C-NMR（125 MHz，CD3OD）δ：192.8（CO），165.5（C-4），133.4（C-1），130.1（C-2，6），117.0（C-1）。顺式对羟基肉桂酸甲酯（qn-3-1）：1H-NMR（500 MHz，CD3OD） δ：7.62（2H，d，J=8.7 Hz，H-2，6），6.85（1H，d，J=12.8 Hz，H-7），6.75（2H，d，J=8.7 Hz，H-3，5），5.7 （1H，d，J=12.8 Hz，H-8），3.70（3H，s，—CH3）;13C-NMR（125 MHz，CD3OD） δ：1688（CO），160.0（C-4），145.0（C-7），133.6（C-2，6），127.5（C-1），116.3（C-8），115.8（C-3，5），51.7（—CH3）。反式对羟基肉桂酸甲酯（qn-4）：1H-NMR（500 MHz，CD3OD） δ：7.50（1H，d，J=16.0 Hz，H-7），7.33（2H，d，J=8.6 Hz，H-2，6），6.71（2H，d，J=8.6 Hz，H-3，5），6.20（1H，d，J=16.0 Hz，H-8），3.65 （3H，s，OCH3）;13C-NMR（125 MHz，CD3OD） δ：169.7（CO），161.3（C-4），146.5（C-7），131.1（C-2，6），127.0（C-1），116.8（C-3，5），114.8（C-8），52.0（—CH3）。顺式对羟基肉桂酸乙酯（qn-5-1）：1H-NMR（500 MHz，CD3OD） δ：760（ 2H，d，J=8.6 Hz，H-2，6），6.84（1H，d，J=12.8 Hz，H-7），6.74 （2H，d，J=8.6 Hz，H-3，5），5.75 （1H，d，J=12.8 Hz，H-8），4.16 （2H，q，J=7.2 Hz，H-10） 1.25 （3H，t，J=7.2 Hz，H-11）;13C-NMR（125 MHz，CD3OD） δ：168.4（CO），160.0（C-4），144.7（C-7），133.5（C-2，6），127.7（C-1），116.9（C-8），115.8（C-3，5），61.2（C-10），14.5（C-11）。反式对羟基肉桂酸乙酯（qn-6）：1H-NMR（500 MHz，CD3OD） δ：7.35（1H，d，J=16.0 Hz，H-7），7.18（2H，d，J=8.6 Hz，H-2，6），6.59 （2H，d，J=8.6 Hz，H-3，5），6.04 （1H，d，J=160 Hz，H-8），3.95 （2H，q，J=7.2 Hz，H-10） 1.05（3H，t，J=7.2 Hz，H-11）;13C-NMR（125 MHz，CD3OD） δ：169.2（CO），161.0（C-4），146.2（C-7），131.0（C-2，6），127.0（C-1），116.7（C-3，5），115.2（C-8），61.4（C-10），14.6（C-11）。反式对羟基肉桂酸（qn-9）：1H-NMR（500 MHz，CD3OD） δ：7.53（1H，d，J=15.9 Hz，H-7），7.37（ 2H，d，J=8.6 Hz，H-2，6），6.73（2H，d，J=8.6 Hz，H-3，5），6.21 （1H，d，J=15.9 Hz，H-8）;13C-NMR（125 MHz，CD3OD） δ：171.1（CO），161.1（C-4），146.6（C-7），131.1（C-2，6），127.2（C-1），116.8（C-3，5），115.6（C-8）。

6种化合物的结构式如图2所示，从左向右依次分别为对羟基苯甲醛（qn-1）、顺式对羟基肉桂酸甲酯（qn-3-1）、反式对羟基肉桂酸甲酯（qn-4）、顺式对羟基肉桂酸乙酯（qn-5-1）、反式对羟基肉桂酸乙酯（qn-6）以及反式对羟基肉桂酸（qn-9）。

2.6 分离物的生物活性

经过对除顺式对羟基肉桂酸乙酯（未购得）外其余5种化合物的除草活性的测定，从获得的有效中浓度（EC50）来分析，发现它们均对小麦和生菜幼苗的生长具有明显的抑制活性，并表现出以下趋势：一是对胚根（种子根）的抑制活性明显低于对胚轴（胚芽鞘）的抑制活性;二是对生菜的抑制活性低于对小麦的抑制活性;三是对羟基苯甲醛除对小麦胚根的活性较高外，其余的均明显低于其他4种化合物（表4）。

从表5可以看出，4种对羟基肉桂酸类化合物在0.025 g/L浓度下，对反枝苋和稗幼苗的生长也具有明显的抑制作用。其中，对反枝苋胚根和胚轴的抑制率分别达82.0%～86.3%、53.8%～626%，对稗种子根和胚芽鞘的抑制率分别为562%～86.7%、19.6%～45.4%。而对羟基苯甲醛的抑制效果明显较低，抑制率只有20%左右。

3 结论与讨论

植物化感作用是指植物体所分泌的次生代谢产物对其周边其他植物所产生的生长抑制或生长促进作用，包括对其自身生长的影响[15]。植物化感作用普遍存在于自然界的所有植物中[15]，但不同的植物乃至不同的植物器官所具有的植物化感作用有很大的差异[3，15-17]。说明不同的植物种类在生长过程中所产生的次生代谢产物可能在种类和数量上都存在较大的差异，即使是同一种植物，其不同的器官所合成或积累的化感物质在数量上有较大的不同，不同品种间也一样。

Rice在1984年根据化学结构的差异把植物中的化感物质分成以下几类：酚类、类萜类、脂肪族醇、醛、酮、酸及内酯、多炔、苯醌、复醌和蒽醌、香豆素类、芳香酸及其衍生物、类黄酮、丹宁、甾类化合物、氨基酸和多肽、生物碱和氰醇、硫化物和芥子油苷、嘌呤和核苷等[15]。本研究从玉米秸秆中分离出的活性物质顺式（或反式）对羟基肉桂酸甲酯、顺式（或反式）对羟基肉桂酸乙酯、反式对羟基肉桂酸等肉桂酸类化合物均属于肉桂酸的衍生物，是植物的有机酸或酯，而对羟基苯甲醛属于醛类化合物。本研究结果表明，几种对羟基肉桂酸类化合物（除顺式对羟基肉桂酸乙酯待测定外）及对羟基苯甲醛对小麦、生菜、稗和反枝苋发芽种子胚根（种子根）的生长均具有明显的抑制作用，对胚轴（胚芽鞘）生长虽然也表现出一定的抑制活性，但所需的浓度相对较高。

尽管有学者已经从玉米秸秆中分离得到多种具有化感活性的有机酸（己酸、丁酸、对羟基苯甲酸、邻苯二甲酸、原儿茶酸、苯甲酸、苯乙酸、咖啡酸、香草酸、水杨酸、丁香酸、对香豆酸、阿魏酸、邻-香豆酸、邻-羟基苯乙酸、水杨醛、4-苯基丁酸、3-苯基-2-丙烯酸、4-羟基-3-甲氧基苯甲酸、8-十八烯酸、4-羟基-3，5-二甲氧基苯甲酸）以及邻苯二甲酸二丁酯、5-氯-6-甲氧基-2-苯丙恶唑啉酮（CI-MBOA）、6-甲氧基-2-苯丙恶唑啉酮（MBOA）和2，4-二羟基-1，4-苯并恶嗪-3-酮（DIBOA） 等化合物[18]，但本研究首次从玉米秸秆中分离得到顺式（或反式）对羟基肉桂酸甲酯、顺式（或反式）对羟基肉桂酸乙酯、反式对羟基肉桂酸和对羟基苯甲醛，并确认了它们的化感（除草）活性，其中4种肉桂酸类化合物的活性明显高于对羟基苯甲醛。

对羟基肉桂酸，别称4-羟基肉桂酸、对羟基苯丙烯酸，是一种具有抗氧化性质的羟基衍生物，因可以减少致癌物质亚硝胺的形成，故具有减少患癌症风险的作用[19]。它是一些医药合成的中间体，在农药行业用于生产植物生长促进剂、长效杀菌剂和果蔬保鲜防腐剂[20]。由于该物质是木质纤维素的主要成分，因此广泛存在于植物中[21-22]。对羟基肉桂酸甲酯或乙酯作为对羟基肉桂酸的酯类化合物，前者既可作为合成抗肾上腺素药艾司洛尔的中间体[23]，也被应用于制作触摸屏和高端光纤材料[24]。后者具有抗氧化、抗炎、降脂等生物活性功能，可用于开发药物或保健食品[25]。这些化合物除了在玉米秸秆中大量存在外，还被分离自玄参（Scrophularia ningpoensis Hemsl.）[26]、栀子（Gardenia jasminoides Ellis）[27]、甘蔗（Saccharum officinarum L.）[28]、毛竹笋[Phyllostachys edulis （Carr.） Lehaie][29]、川西千里光（Senecio solidagineus Hand.-Mazz）[30]、山核桃（Juglans mandshurica Maxim.）[31]、攀枝钩藤（Uncaria scandens Smith.）[32]、丽江蚤缀（Arenaria oreophila Hook.）[33]和扛板归根（Polygonum perfoliatum L.）[34]等多种植物。而对羟基苯甲醛是有机合成和精细化工合成的重要中间体，用途非常广泛，可用于香料、医药、农药合成等诸多方面[35]，在植物中也广泛存在[13，26，29]。

由于上述化合物对供试植物种子胚根（种子根）生长具有很好的抑制活性，表现出可开发为除草剂的良好前景。一方面需要在研究几种化合物协同效应的基础上，明确其作用原理，通过制剂的研发，探讨其作为除草剂的应用前景;另一方面，以这些化合物为先导化合物，在进一步引入官能团的基础上，寻找活性更高的物质。正是鉴于这些化合物的植物源属性，发挥其仿生和易于在环境中分解代谢的特性，有利于开发出对环境友好的新型除草剂。

致谢：制备色谱及核磁共振阶段的化合物分离鉴定委托中国海洋大学医药学院朱伟明教授实验室进行，在此表示衷心的感謝。

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