劍麻葉不同溶劑浸提液對假臭草萌發(fā)和生長的影響

黃東東， 沈奕德， 黃喬喬， 李曉霞， 范志偉， 程漢亭

(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)部熱帶作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部儋州農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測試驗(yàn)站/海南省熱帶農(nóng)業(yè)有害生物監(jiān)測與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/海南省熱帶作物病蟲害生物防治工程技術(shù)研究中心，海南海口 571101)

劍麻葉不同溶劑浸提液對假臭草萌發(fā)和生長的影響

黃東東， 沈奕德， 黃喬喬， 李曉霞， 范志偉， 程漢亭

(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)部熱帶作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/
農(nóng)業(yè)部儋州農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測試驗(yàn)站/海南省熱帶農(nóng)業(yè)有害生物監(jiān)測與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/
海南省熱帶作物病蟲害生物防治工程技術(shù)研究中心，海南海口 571101)

以劍麻園常見伴生雜草假臭草為受體植物，白菜和蘿卜為參照受體植物，采用生物測定的方法研究劍麻新鮮葉片石油醚、乙酸乙酯、三氯甲烷、蒸餾水4種溶劑浸提液對受體植物種子萌發(fā)和生長的影響。結(jié)果表明，4種溶劑浸提液對受體植物種子萌發(fā)率、根長和莖長生長均有不同程度的影響。500 mg/mL蒸餾水浸提液和三氯甲烷浸提液對假臭草種子的萌發(fā)和幼苗的根長總體上具有顯著的抑制作用，抑制率分別達(dá)到29%和50%；500 mg/mL 蒸餾水浸提液對蘿卜種子萌發(fā)和根長生長具有顯著的抑制作用，抑制率分別達(dá)到45.00%和64.22%；500 mg/mL乙酸乙酯浸提液對白菜種子萌發(fā)和根長生長的抑制作用較強(qiáng)，抑制率分別達(dá)到30.49%和56.59%。說明劍麻不同溶劑、不同濃度浸提液對不同的受體植物均存在不同程度的化感作用，這為進(jìn)一步開展利用劍麻的化感物質(zhì)抑制雜草的研究提供了理論基礎(chǔ)。

劍麻；化感作用；假臭草；生物測定

劍麻(Agavesisalana)為龍舌蘭科龍舌蘭屬的多年生熱帶纖維作物，原產(chǎn)于中美洲的熱帶、亞熱帶地區(qū)，具有纖維長、色澤潔白、質(zhì)地堅(jiān)韌、富有彈性、拉力強(qiáng)、耐磨擦、耐酸堿、耐腐蝕、不易打滑、無靜電產(chǎn)生等特點(diǎn)，長期以來廣泛用于航海、漁業(yè)、石油交通運(yùn)輸、工礦、林業(yè)、建筑等行業(yè)，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。劍麻液汁中還含有海柯吉寧和替告吉寧等多種物質(zhì)，是制造藥物的重要原材料[1-3]。植物化感抑草是利用自身分泌的化感物質(zhì)防治雜草，具有劑量小、選擇性強(qiáng)、無3R(抗性、再增猖獗和殘留)問題等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是21世紀(jì)可持續(xù)農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵生物技術(shù)之一[4-6]。近年來，隨著化學(xué)農(nóng)藥的不合理使用和雜草的生物入侵，導(dǎo)致劍麻園雜草增多。作物化感抑草是有害生物控制和促進(jìn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，但有關(guān)劍麻化感作用的研究還未見報(bào)道。根據(jù)筆者所在的課題組對海南省劍麻園雜草的調(diào)查結(jié)果可知，劍麻園雜草主要有假臭草、紅毛草、闊葉豐花草等。本試驗(yàn)以白菜、蘿卜、劍麻園伴生雜草假臭草為受體植物，研究劍麻浸提液對這3種植物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，旨在探討劍麻的潛在化感作用，為作物化感物質(zhì)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供體植物 劍麻的新鮮葉片于2013年9月15日采自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所試驗(yàn)基地。

1.1.2 受體植物 白菜種子(四季白菜，海南綠禾豐種子種苗有限公司)和蘿卜種子購于海南大學(xué)物資公司，假臭草種子采自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所試驗(yàn)基地。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 浸提液的制備 用1/10 000天平分別稱取新鮮劍麻的葉片4份，每份約100 g，剪碎，分別加入石油醚、乙酸乙酯、三氯甲烷、蒸餾水、研磨，室溫條件下密封浸提24 h，振蕩5次，使其充分浸提，過濾，浸提重復(fù)2次，合并濾液，45 ℃減壓濃縮至水相，蒸餾水定容至200 mL，即濃度為500 mg/mL的浸提原液，稀釋浸提原液，使其濃度為250、125 mg/mL，4 ℃ 冷藏用于生物測定。

1.2.2 生物測定 試驗(yàn)設(shè)置125、250、500 mg/mL 3個(gè)濃度梯度和對照(蒸餾水)，每個(gè)濃度3次重復(fù)，共144個(gè)處理，即4種溶劑浸提液×4個(gè)濃度×3個(gè)重復(fù)×3種靶標(biāo)植物。每個(gè)處理在直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中放2層定性濾紙，加入5 mL的浸提液，再放入20粒大小均勻、飽滿的種子，擺放均勻，蓋上培養(yǎng)皿。將其放入人工氣候箱中萌發(fā)，光照14 h(28 ℃)/黑暗10 h(23 ℃)，濕度75%(模擬海南氣候)。種子出現(xiàn)萌芽(胚根長度≥1 mm)后開始記錄每天種子的萌發(fā)數(shù)，7 d后統(tǒng)計(jì)萌發(fā)率(GR)、根長和莖長：萌發(fā)率=(發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；對照抑制率=(1-處理的萌發(fā)率/對照的萌發(fā)率)×100%。綜合效應(yīng)是同一處理濃度對同一受體3個(gè)測試項(xiàng)目(根長、苗高、萌發(fā)率)的對照抑制率的算術(shù)平均值。1.3 數(shù)據(jù)分析

采用DPS軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，利用單因素方差分析結(jié)合Duncan’s多重比較法對各指標(biāo)進(jìn)行差異顯著分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 劍麻葉浸提液對受體植物萌發(fā)率的影響

由表1可知，500 mg/mL蒸餾水、125 mg/mL石油醚、500 mg/mL三氯甲烷浸提液對假臭草種子的抑制作用相對較強(qiáng)，分別比對照低32.50、40.00、57.51百分點(diǎn)；500 mg/mL蒸餾水浸提液對蘿卜種子的抑制效果極顯著，其他浸提液對其有微弱的抑制作用，但效果不顯著；乙酸乙酯浸提液浸提液對白菜種子的抑制效果隨著濃度的增加而增加，在 500 mg/mL 濃度下抑制效果極顯著。蒸餾水、三氯甲烷浸提液對白菜種子的抑制效果隨濃度的增加而有所增加，但不顯著。

2.2 劍麻葉浸提液對受體植物根長的影響

由表2可知，與對照相比，低濃度蒸餾水浸提液對蘿卜和白菜幼苗根的生長具有促進(jìn)作用，但高濃度蒸餾水浸提液對其的抑制效果極顯著。乙酸乙酯浸提液對蘿卜幼苗根的生長無明顯作用，對假臭草和白菜幼苗根的生長有抑制作用，在 250、500 mg/mL 的濃度下抑制效果極顯著。石油醚浸提液對蘿卜和白菜幼苗根的生長有抑制作用，但不顯著；對假臭草幼苗根的生長在125、250 mg/mL濃度時(shí)有促進(jìn)，在500 mg/mL濃度時(shí)有抑制作用，但不明顯。三氯甲烷浸提液對蘿卜幼苗根生長的抑制效果極顯著；對假臭草幼苗根生長的抑制效果在250 mg/mL濃度時(shí)顯著，在500 mg/mL濃度下時(shí)極顯著；但對白菜幼苗根的生長無顯著作用。

表1 劍麻葉浸提液對3種受體植物萌發(fā)率的影響Table 1 Effects of leaves extracts of A. sisalana on germination rate of three receptor plants

注：同列且同種萃取劑數(shù)據(jù)后不同小寫、大寫字母表示與對照在0.05和0.01水平上差異顯著；相同字母表示差異不顯著。

表2 劍麻葉浸提液對3種受體植物幼苗根生長的影響Table 2 Effects of leaves extracts of A. sisalana on seedling root length of three receptor plants

注同表1。

2.3 劍麻葉浸提液對受體植物莖長的影響

由表3可知，劍麻的蒸餾水浸提液對3種受體幼苗莖的生長有不同程度的促進(jìn)作用，在白菜幼苗莖的生長上表現(xiàn)極顯著，在250 mg/mL濃度下對蘿卜幼苗莖的生長具有顯著的促進(jìn)作用，在 500 mg/mL 濃度下對假臭草幼苗莖的生長具有極顯著的促進(jìn)作用。乙酸乙酯浸提液對白菜幼苗莖的生長具有極顯著的促進(jìn)作用。石油醚浸提液對白菜有微弱促進(jìn)作用，對其他2種受體無明顯作用。三氯甲烷浸提液對假臭草幼莖的生長有抑制作用，在250、500 mg/mL濃度下效果顯著。

表3 劍麻葉浸提液對3種受體植物幼苗莖生長的影響Table 3 Effects of leaves extracts of A. sisalana on seedling stem length of three receptor plants

注同表1。

2.4 劍麻葉浸提液對3種受體植物影響的平均抑制率

由表4可知，劍麻浸提液對3種植物受體的抑制作用隨著濃度的升高而增強(qiáng)。其中，蒸餾水和乙酸乙酯浸提液隨著濃度的升高對假臭草抑制作用增強(qiáng)，石油醚對假臭草的抑制作用隨著濃度增加而減弱，在500 mg/mL時(shí)轉(zhuǎn)為促進(jìn)作用；蒸餾水浸提液對蘿卜在中低濃度下有促進(jìn)作用，在500 mg/mL濃度時(shí)有抑制作用；乙酸乙酯和石油醚浸提液對白菜的抑制作用均隨著濃度的升高而增強(qiáng)，蒸餾水浸提液則隨著濃度的升高而逐漸減弱。

表4 劍麻葉浸提液對3種受體植物的綜合效應(yīng)Table 4 Overall effects of leaf extracts of A. sisalana on three receptor plants

3 結(jié)論與討論

本研究用4種溶劑劍麻葉浸提液對3種受體植物(假臭、蘿卜、白菜草)進(jìn)行室內(nèi)生物測定，結(jié)果表明，劍麻葉500 mg/mL蒸餾水浸提液和三氯甲烷浸提液處理可極顯著降低假臭草的發(fā)芽率，并能抑制其幼苗的生長，平均抑制率達(dá)到50%；蒸餾水浸提液在中低濃度下對蘿卜有促進(jìn)作用，但在 500 mg/mL 濃度下，蘿卜發(fā)芽率和幼苗的生長都轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)抑制作用，平均抑制率35%；500 mg/mL石油醚浸提液對白菜受體的萌發(fā)和根的生長有明顯的抑制作用，平均抑制率達(dá)41%，但對白菜幼苗莖的生長有微弱促進(jìn)作用，說明植物化感的促進(jìn)或抑制作用存在濃度效應(yīng)與受體植物選擇效應(yīng)。有研究指出，化感作用具有多樣性的特點(diǎn)，即同種植物不同浸提液處理或同種浸提液不同植物處理對種子的影響是不同的[7-9]，這與本研究結(jié)果一致。本研究表明，劍麻的化感作物能抑制劍麻田惡性雜草假臭草的種子萌發(fā)和幼苗生長，但劍麻通過代謝產(chǎn)生的化感物質(zhì)的組成成分、化感物質(zhì)的釋放途徑與作用機(jī)理等還有待進(jìn)一步研究。

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AllelopathicEffectsofLeafExtractsfromAgavesisalanaonGerminationandGrowthofPraxelisclematidea

HUANG Dong-dong，SHEN Yi-de，HUANG Qiao-qiao，LI Xiao-xia，F(xiàn)AN Zhi-wei，CHENG Han-ting

(Environment and Plant Protection Institute，CATAS/Key Laboratory of Pests Comprehensive Governance for Tropical Crops，Ministry of Agriculture/Danzhou Scientific Observing and Experimental Station of Agro-Environment，Ministry of Agriculture/Hainan Key Laboratory for Monitoring and Control of Tropical Agricultural Pests/Hainan Engineering Research Center for Biological Control of Tropical Crops Diseases and Insect Pests，Haikou571101，China)

UsingPraxelisclematidea(Griseb.) R.M. King & H . Rob.(syn.EupatoriumcatariumVeldkamp)，a weed commonly associated toAgavesisalanaplantations，as the receptor plant，andBrassicapekinensis(Lour.) andRaphanussativusL. as reference receptor plants，the effect of the petroleum ether，chloroform，ethyl acetate，distilled water solvent extracts from fresh leaves ofA.sisalanaon the germination and growth of the receptor plants were studied by a bioassay method. The four extracts had different effects on seed germination rate，root length and shoot length of the receptor plants. Water and chloroform extracts at 500 mg/mL inhibited seed germination and root length ofE.catariumby 29% and 50%，respectively. At the same concentration，distilled water extracts inhibited seed germination and root length ofR.

sativus45% and 64%，respectively. Under the same conditions，chloroform extracts had inhibitory effects of 30% and 57% on seed germination and root length ofB.pekinensis. Therefore，the allelopathic effects ofA.sisalanafoliar extracts are mediated by the solvent used，the extract concentration and the bioassay receptor plant，which provides the foundation for further studies on weed control using the allelopathy ofA.sisalana.

Agavesisalana；allelopathy；Praxelisclematidea；bioassay method

S45

A

1003-935X(2013)04-0005-04

黃東東，沈奕德，黃喬喬，等. 劍麻葉不同溶劑浸提液對假臭草萌發(fā)和生長的影響[J]. 雜草科學(xué)，2013，31(4)：5-8.

2013-10-28

國家麻類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系劍麻栽培崗位專項(xiàng)(編號(hào)：CARS-19-E17)。

黃東東(1990—)，男，海南文昌人，本科生，主要從事農(nóng)田雜草和入侵植物生理生態(tài)研究。E-mail：100142917@qq.com。

范志偉，博士，研究員，主要從事雜草生態(tài)與綜合治理。Tel：(0898)23300557；E-mail：fanweed@163.com。