銀膠菊花對苘麻和稗的化感作用

陳業兵， 鄧立剛， 李增梅， 董 嶄， 劉偉堂

(1.山東省農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所，山東濟南 250100； 2.山東農業大學植物保護學院，山東泰安 271018)

化感作用是指植物或微生物通過向環境中釋放一些特殊的化學物質而對其他植物或微生物產生直接或間接的、有益或有害的作用，該作用普遍存在于自然界，是一種重要的生態機制。化感作用的深入研究對認識植物群落結構及演替、入侵植物的危害性及入侵機制、生物除草和新型農藥的開發具有重要意義[1-8]。

銀膠菊(PartheniumhysterophorusL.)為菊科銀膠菊屬草本植物，原產于美國及墨西哥北部，因其適應能力強、繁殖快、危害大、極難防除，被公認為惡性雜草。國內外學者研究發現，銀膠菊導致苔麩[Eragrostistef(Zucc.)Trotter]減產[9]，抑制黃瓜、蘿卜、小麥種子萌發和幼苗生長[10-12]，還可影響水葫蘆、苘麻的生長[13-14]。目前，國內外有關銀膠菊化感作用潛力的研究較多，但對陸生雜草的化感作用報道較少，對其化感物質研究也不夠深入。實地調查發現，在銀膠菊生長密集區域，往往形成單一群落，同時銀膠菊花期長、花量大且有毒。因此，在前期研究的基礎上，本試驗研究了銀膠菊花水浸提液及其不同極性組分的化感潛力，以期為從銀膠菊中提取除草活性化感物質提供有效途徑。

1 材料與方法

1.1 材料

在盛花期采集銀膠菊(PartheniumhysterophorusL.)花，常溫下陰干；受體植物苘麻(AbutilontheophrastiMedic.)和稗[Echinochloacrusgalli(L.) Beauv.]采自山東省濟南市郊區。

1.2 水浸提液及其不同極性組分的制備[15-16]

將80 g花放入2.5 L的廣口玻璃瓶中，加入20倍重量的蒸餾水，常溫下浸泡48 h，經抽濾后得花水浸提液，濃度記為50 g/L，4 ℃冷藏待用。取300 mL母液，先后分別用乙酸乙酯和正丁醇按體積比V母液∶V溶劑=1 ∶1萃取3次，同一種溶劑的3次萃取液合并，在旋轉蒸發儀上濃縮蒸干得2種溶劑萃取物和剩余水相物質，所得物質用蒸餾水定容至300 mL(等同于50 g/L水提液中所含有的各相物質濃度)，于4 ℃冷藏備用。另取700 mL母液，其中200 mL在旋轉濃縮蒸發儀上蒸干，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，分別濃縮蒸干，得3種溶劑萃取物。將水浸提物和3種萃取物干物質分別用體積比1%丙酮助溶，然后用蒸餾水定容至2 g/L，密封，并于 4 ℃ 冷藏備用。生物活性測定時均以加入相應比例丙酮的蒸餾水為對照。

1.3 生物活性測定[17]

在進行種子發芽試驗之前，由于苘麻種子皮較厚，先將種子放入80 ℃的熱水中(自然降溫至恒溫25 ℃)浸泡6 h；稗種子用25 ℃的溫水浸泡6 h，然后用0.5%氯化汞水溶液消毒5 min，再用無菌水沖洗多次。在直徑為9 cm的培養皿里，墊上2層濾紙，以上述配制的待測液為處理液，以蒸餾水為對照，皿中加入苘麻(15粒)、稗(20粒)種子，3次重復，28 ℃下暗培養，3 d后調查苘麻發芽情況，5 d后調查稗草發芽情況。在進行幼苗生長試驗前，對苘麻和稗種子進行催芽。在直徑為9 cm的培養皿里，墊上2層濾紙，以上述配制的待測液為處理液，以蒸餾水為對照，3次重復，選取10粒飽滿均一的剛露白苘麻(稗)種子，均勻放到濾紙上，28 ℃下暗培養，3 d后調查苘麻和稗草根長、芽長、鮮重情況。

1.4 數據統計方法

抑制率=(1-處理/對照)×100%；化感效應指數(RI)=1-C/T(當T≥C時)或RI=T/C-1(當T0表示促進作用，RI<0表示抑制作用，絕對值的大小與作用強度一致[18]。所有數據用SPSS 16.0軟件進行單因素方差分析檢驗差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 定性測定

2.1.1 對受體發芽率的影響 銀膠菊花水浸提液及其不同極性組分均抑制受體種子萌發，但3種不同極性組分抑制受體種子萌發強度卻小于水浸提液。在50 g/L濃度下，水浸提液完全抑制苘麻和稗種子萌發；在3種不同極性組分中，正丁醇相和剩余水相抑制苘麻種子萌發的強度高于乙酸乙酯相，抑制稗種子萌發的強度差異不顯著(圖1)。

2.1.2 對受體幼苗生長的影響 在50 g/L處理濃度下，銀膠菊花水浸提液抑制苘麻和稗幼苗生長的化感強度高于其3種不同極性組分，對苘麻和稗根長、芽長、鮮質量的抑制率分別為82.6%、89.1%、84.3%和91.7%、55.8%、39.1%。3種不同極性組分中，正丁醇相抑制苘麻幼苗生長的強度最高，且不同極性組分處理間差異達到顯著水平；乙酸乙酯相抑制稗幼苗生長的強度最高，剩余水相對稗幼苗生長呈現促進作用(表1)。

表1 水浸提液及其3種不同極性組分對苘麻和稗幼苗生長的定性測定影響

2.2 定量測定

2.2.1 對受體發芽率的影響 銀膠菊花水浸提液及其不同極性組分均抑制受體種子萌發，乙酸乙酯相抑制強度最高，且與水浸提液和其他處理相間差異顯著，在1 g/L濃度處理下，乙酸乙酯相處理的苘麻和稗種子發芽率分別為13.3%和33.3%(圖2)。

2.2.2 對受體幼苗生長的影響 在1 g/L處理濃度下，乙酸乙酯相對受體幼苗生長的抑制強度最高，與其他處理相比較，處理間差異達到顯著水平，對苘麻和稗根長、芽長、鮮質量的抑制率分別為63.1%、80.0%、58.3%和51.3%、26.7%、23.3%(表2)。

3 結論與討論

眾所周知，化感物質必須是經自然途徑進入環境的化學物質，而在自然狀態下，除水以外，不可能有其他溶劑將植物葉片中的化學物質淋溶出來[19]，因而本試驗以水浸提。雖經不同溶劑萃取，但萃取成分均來源于水浸提液中的化感物質，所以本試驗中抑制受體萌發和生長均是化感物質所致。本試驗利用定性測定方法，測定了水浸提液及其3種不同極性組分的化感作用，同時為了明確水浸提物及其極性組分間的生物活性，采用了同等濃度處理的定量測定方法，這與已知研究化感的方法有所不同。

定性測定結果顯示，水浸提液及其3種不同極性組分對苘麻均有抑制作用，對稗則呈現抑制和促進2種不同的化感效應，水浸提液對苘麻和稗的化感抑制強度高于3種不同極性組分，當水浸提液經過萃取、分離，被分成3種不同極性組分時，正丁醇相抑制苘麻種子萌發和幼苗生長的強度最高，乙酸乙酯相抑制稗種子萌發和幼苗生長的強度最高。定量測定結果顯示，抑制受體萌發與生長最強的是乙酸乙酯相。綜合分析表明，同一組分化感物質在2種測定方式中所表現出的化感抑制強度不一致，如乙酸乙酯相，在定量測定中雖具有最強的化感抑制強度，但定性測定結果卻表明，抑制苘麻幼苗生長最強的是正丁醇相。出現這一差異的原因主要在于3種不同極性組分在水浸提液中的物質含量不同。定性測定中，乙酸乙酯相的物質含量最低，而正丁醇相的物質含量較高，此時極性組分的化感抑制強度主要取決于它本身的生物活性及其物質濃度；而在定量測定中，不同極性組分間則消除了物質含量不等這一差異，此時極性組分的化感抑制強度主要取決于它本身的生物活性，而與物質含量無關。

表2 水浸提液及其3種不同極性組分對苘麻和稗幼苗生長的定量測定影響

自然界中化感作用是多種物質綜合作用的結果[20]，本試驗采用定性、定量2種不同生測方式也證明了這一點。從本試驗結果可看出，不同極性組分提取物生物活性差異較大，乙酸乙酯相抑草活性較高，表明該相中應含有抑草活性化感物質，但要明確其化學成分，還需進一步對乙酸乙酯相進行分離、鑒定研究。

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