雪松枝葉揮發(fā)性物質(zhì)的化感作用及其化學(xué)成分分析

李曉鳳，焦慧，袁藝，田勝尼

安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥 230036

雪松枝葉揮發(fā)性物質(zhì)的化感作用及其化學(xué)成分分析

李曉鳳，焦慧，袁藝，田勝尼*

安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥 230036

采用半密閉容器測(cè)定法，研究了離體雪松（Cedrus deodara）枝葉揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)白菜（Brassica pekinensis）、蘿卜(Raphanus sativus)、萵苣（Lactuca sativa）種子萌發(fā)的化感作用，并對(duì)其成分進(jìn)行了GC-MS分析。結(jié)果表明：雪松枝葉的自然揮發(fā)物對(duì)白菜、蘿卜和萵苣的發(fā)芽率和干質(zhì)量影響不顯著，但對(duì)萌發(fā)的芽長(zhǎng)產(chǎn)生顯著的影響，而揮發(fā)油對(duì)受體種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、萌發(fā)的根長(zhǎng)以及芽長(zhǎng)均產(chǎn)生顯著的抑制作用，其中對(duì)萵苣的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的抑制效應(yīng)達(dá)到92.85%和96.43%，對(duì)白菜種子萌發(fā)的根長(zhǎng)的抑制效應(yīng)達(dá)到51.3%，表明雪松枝葉的揮發(fā)物中存在潛在的化感物質(zhì)，抑制種子的萌發(fā)，且揮發(fā)油的化感作用大于自然揮發(fā)物。對(duì)揮發(fā)油和自然揮發(fā)性成分分析結(jié)果表明，兩種方法收集的揮發(fā)性氣體中均鑒定出大量的萜烯類化合物，其中揮發(fā)油中鑒定出37種化合物，84.68%為萜烯類化合物，主要成分為α-蒎烯（24.72%）、β-蒎烯（21.04%）、1-石竹烯（12.42%）；自然揮發(fā)物中鑒定出22種化合物，52.81%也都是萜烯類化合物，主要成分為α-蒎烯（17.16%）、β-蒎烯（11.53%）、b-側(cè)柏烯（13.06%），兩者共有成分15種，均為萜烯類化合物，其中揮發(fā)油中的成分含量較高，揮發(fā)油中化學(xué)成分的種類以及成分含量均大于自然揮發(fā)物，這可能是導(dǎo)致?lián)]發(fā)油的化感作用大于自然揮發(fā)物的一個(gè)原因。從成分的分析結(jié)果可以看出，萜烯類化合物是雪松揮發(fā)性物質(zhì)的主要成分，因此雪松枝葉揮發(fā)物的化感作用可能與其中的萜烯類物質(zhì)有關(guān)。

雪松；揮發(fā)油；發(fā)芽率；發(fā)芽指數(shù)；萜烯類化合物

植物的化感作用主要指通過揮發(fā)、淋溶、根系分泌和殘?bào)w腐解等過程向環(huán)境中釋放化感物質(zhì)，從而抑制周圍一種植物或多種植物生長(zhǎng)發(fā)育的現(xiàn)象。而植物通過揮發(fā)途徑產(chǎn)生化感作用的現(xiàn)象很早就被關(guān)注并研究，Molish就是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)蘋果產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)可以抑制許多植物的生長(zhǎng)而對(duì)植物化感作用這一自然現(xiàn)象給予了科學(xué)的定義（金瑞等，2007）。Muller等也是通過對(duì)南加州海岸灌木釋放的揮發(fā)物的研究，從而揭示了揮發(fā)性物質(zhì)在化感作用中的價(jià)值，極大的推動(dòng)了揮發(fā)性物質(zhì)化感作用的研究（Muller等，1964）。目前研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多植物的揮發(fā)性成分具有化感作用，如張曉芳等（2011）研究發(fā)現(xiàn)白三葉（Trifolium repens）草的揮發(fā)物對(duì)稗草（Echinochloa crusgalli）和苘麻（Abutilon theophrasti）種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)均有顯著的抑制作用；施蕊等研究發(fā)現(xiàn)薇甘菊（Mikania micrantha）揮發(fā)油對(duì)種子生長(zhǎng)表現(xiàn)為低促高抑的雙重濃度效應(yīng)，低濃度的揮發(fā)油可以促進(jìn)大豆（Glycine max）的根長(zhǎng)和苗高生長(zhǎng)，且質(zhì)量濃度升高，表現(xiàn)為抑制作用（施蕊等，2014）；孔垂華等（1999）研究發(fā)現(xiàn)勝紅薊（Ageratum conyzoides）的揮發(fā)物對(duì)黃瓜（Cucumis sativus）、蘿卜（Raphanus sativus）、番茄（Lycopersicon esculentum）等6種植物的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)均有顯著的抑制作用，且在生長(zhǎng)環(huán)境越惡劣的地方，化感抑制現(xiàn)象更為顯著；楊曉璐等（2012）研究發(fā)現(xiàn)油蒿（Artemisia ordosica）的揮發(fā)油可以抑制紅梗眼子菜（Potamogeton miniatus）的生長(zhǎng)和光合作用。

雪松Cedrus deodara(Roxb.)G. Don，又稱喜馬拉雅雪松、香柏（安徽植物志協(xié)作組，1985），原產(chǎn)于喜馬拉雅山脈，1920年開始引種到中國(guó)，目前并廣泛用于荒山綠化，風(fēng)景林綠化樹種。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雪松純林或單株下植被稀疏，與其他綠化樹種相比，樹下植物種類以及數(shù)量較少，甚至在其枝葉冠幅內(nèi)的地表裸露，無任何植物定居，這嚴(yán)重影響了城市景觀效果。近幾年來，對(duì)松科植物揮發(fā)性物質(zhì)的化感研究已有一些報(bào)道，如韓芬等研究了華北落葉松枝葉（Larix principis-rupprechtii）揮發(fā)性物質(zhì)的化感作用，發(fā)現(xiàn)華北落葉松枝葉的自然揮發(fā)物和揮發(fā)油對(duì)自身種子萌發(fā)都表現(xiàn)出延遲萌發(fā)和抑制萌發(fā)作用，雖然對(duì)胚根和胚軸的伸長(zhǎng)量、鮮質(zhì)量減少的程度不同，但都產(chǎn)生明顯的抑制作用（韓芬，2008）。吳俊民等（2000）研究了混交林中落葉松枯枝落葉對(duì)水曲柳（Fraxinus mandshurica）生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明揮發(fā)性物質(zhì)可顯著抑制水曲柳的生長(zhǎng)。但到目前為止，對(duì)雪松揮發(fā)性物質(zhì)的研究主要集中藥理活性、殺蟲和抑菌等方面（白朝輝等，2012；扶巧梅等，2013；蓋苗苗等，2010），而雪松枝葉揮發(fā)性物質(zhì)是否與雪松樹下植物種類稀少的原因有關(guān)，尚未有相關(guān)的研究報(bào)道。本文在半密閉干燥器中，以白菜（Brassica pekinensis）、蘿卜和萵苣（Lactuca sativa）種子為受體，研究了雪松枝葉自然揮發(fā)物和揮發(fā)油的化感作用，探討雪松樹下植物難以生長(zhǎng)的機(jī)制，旨在為雪松林群落結(jié)構(gòu)和城區(qū)綠化等提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

2013年9月中旬，在安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)校園雪松林內(nèi)采集雪松枝葉，樹齡13年，采集樹冠中部枝條上的枝葉，均為成齡枝葉，用保鮮袋密封帶回實(shí)驗(yàn)室備用。大白菜、大青蘿卜、萵苣種子均由安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供，置于4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 雪松枝葉揮發(fā)油的制備

采用水蒸氣蒸餾法提取、收集揮發(fā)油（中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部藥監(jiān)委員會(huì)，2005），將新鮮陰干的雪松枝葉，剪碎至5 mm左右的長(zhǎng)度，稱取200 g于2000 mL的蒸餾水中，振蕩混合均勻，浸泡濕潤(rùn)10 h，100 ℃提取4 h，得到有特殊香味的淡黃綠色的油狀物，即為雪松枝葉的揮發(fā)油，出油率為0.34%(V/W)。將揮發(fā)油密封，置于-18 ℃保存待用。

1.2.2 雪松枝葉揮發(fā)物的化感作用生物測(cè)定

參照韓芬等（2008）的方法，在直徑30 cm、高25 cm干燥器底部的干燥劑室內(nèi)，分別放400 g新鮮的雪松枝葉或 1 mL的揮發(fā)油作為揮發(fā)物來源，對(duì)照的底部不放任何東西，在上部貯藏室內(nèi)進(jìn)行種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)。采用培養(yǎng)皿濾紙法，在直徑為9 cm培養(yǎng)皿中鋪上2層濾紙，然后均勻擺放大小一致已消毒的種子，白菜每皿40粒，蘿卜每皿20粒，萵苣每皿60粒，加5 mL蒸餾水，3次重復(fù)，培養(yǎng)皿不上蓋，干燥器加蓋，在室內(nèi)溫度20～25 ℃自然光照下進(jìn)行培養(yǎng)，每天補(bǔ)充適量的蒸餾水，打開干燥器通氣30 min。每天記錄萌發(fā)的種子數(shù)（以胚根突破種皮2 mm為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)）。第5天時(shí)結(jié)束發(fā)芽實(shí)驗(yàn)，分別測(cè)量白菜、蘿卜和萵苣的根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)和干質(zhì)量。

1.2.3 雪松枝葉揮發(fā)性物質(zhì)的化學(xué)成分分析

采用GC-MS氣質(zhì)聯(lián)用儀分析揮發(fā)油（王得道，2013）。色譜條件：HP-5MS石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），進(jìn)樣口溫度270 ℃，進(jìn)樣量1 μL，載氣為氦氣，分流比50∶1。色譜程序升溫條件：起始60 ℃維持2 min，以5 ℃·min-1的升溫速率，升至250 ℃，保持5 min，然后以10 ℃·min-1的升溫速率，升至280 ℃，維持0.5 min。質(zhì)譜條件：離子源為EI源，離子源溫度是280 ℃，接口溫度為250 ℃。電離電壓70 eV，質(zhì)量掃描范圍50～550 amu。

采取靜態(tài)頂空進(jìn)樣結(jié)合GC-MS分析自然揮發(fā)氣體。準(zhǔn)確稱取5 g雪松枝葉放入20 mL頂空瓶，置靜態(tài)頂空進(jìn)樣器中。進(jìn)樣條件：樣品加熱溫度70 ℃，保持30 min，取樣針溫度75 ℃，然后給瓶加壓15 psi，保持5 min捕集阱抽取揮發(fā)性成分500 μL。按照上述GC-MS條件分析。

1.2.4 保留指數(shù)（KⅠ）測(cè)定

將正構(gòu)烷烴（色譜純）樣品（C8～C20）各取等量混合作為標(biāo)樣，然后按照1.2.3章節(jié)的GC-MS條件分析，記錄下各正構(gòu)烷烴的保留時(shí)間(min)，根據(jù)雪松揮發(fā)油和自然揮發(fā)物樣品分析測(cè)定的保留時(shí)間，再根據(jù)線性升溫保留指數(shù)計(jì)算公式算出各組分的保留指數(shù)：KI=100n+100(tx-tn)/(tn+1-tn)，其中tx、tn和tn+1分別為被分析組分和碳原子數(shù)為n和n+1的正構(gòu)烷烴的流出峰保留時(shí)間(min)(tn

1.3 數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)方法

發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)的計(jì)算式如下：

發(fā)芽率=(發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)，式中：Gt為第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

生物活性測(cè)定參照 Williamson和 Richardson（1988）的方法，運(yùn)用化感效應(yīng)敏感指數(shù)（RI）來度量化感類型和強(qiáng)度，計(jì)算式為：

RI=1-C/T(當(dāng)T≥C)或RI=T/C-1(當(dāng)T0時(shí)，表示浸提液對(duì)受體植物具有促進(jìn)效應(yīng)，RI<0時(shí)，表示浸提液對(duì)受體植物有抑制效應(yīng)，其絕對(duì)值大小表示化感作用的強(qiáng)弱。

生物測(cè)定中的單株數(shù)據(jù)取培養(yǎng)皿中各植株平均值，采用Excel、SPSS17.0等軟件對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)和干質(zhì)量進(jìn)行分析，利用單因素方差分析與Duncan多重比較法，比較各處理間生物活性的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 雪松揮發(fā)物對(duì)種子萌發(fā)的影響

雪松揮發(fā)物對(duì)3種受體種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)都有不同程度的抑制作用。其中自然揮發(fā)物對(duì)白菜、蘿卜、萵苣種子的發(fā)芽率的抑制作用均不明顯，僅比對(duì)照分別降低了1%、5%、2%，白菜和萵苣的發(fā)芽指數(shù)分別為72.93和49.18，分別比對(duì)照減少了15.08%和 21.32%，抑制作用達(dá)到顯著水平，而對(duì)蘿卜的發(fā)芽指數(shù)抑制作用不顯著，僅比對(duì)照減少3%。而揮發(fā)油對(duì)白菜、蘿卜、萵苣種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均產(chǎn)生顯著的抑制作用，其中對(duì)萵苣的萌發(fā)抑制最為明顯，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)分別比對(duì)照降低92.85%和96.43%，其次是白菜，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)分別比對(duì)照降低14.5%和17.4%，抑制作用極顯著，對(duì)蘿卜的影響較弱，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)分別比對(duì)照降低10%和19%，但抑制作用均達(dá)到顯著水平（表1）。

表1 雪松枝葉揮發(fā)物對(duì)3種受體種子萌發(fā)指標(biāo)的影響Table 1 Effects of the volatile from leaves and branches of C. deodara on three kinds of seeds germination index

對(duì)化感效應(yīng)指數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的加和可看出（韓芬等，2008），揮發(fā)油對(duì)受體種子萌發(fā)的抑制作用大于自然揮發(fā)物，且對(duì)發(fā)芽指數(shù)的抑制作用大于發(fā)芽率。

表2 雪松松葉揮發(fā)物對(duì)3種受體植物萌發(fā)幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響Table 2 Effects of the volatile from leaves and branches of C. deodara on three kinds of seedling growth index

2.2 雪松揮發(fā)物對(duì)種子萌發(fā)幼苗的影響

在自然會(huì)揮發(fā)物處理下，白菜種子萌發(fā)的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)分別比對(duì)照減少19.2%和13.6%，抑制作用達(dá)到顯著水平，干質(zhì)量?jī)H比對(duì)照減少 4.7%，抑制作用不明顯；蘿卜種子萌發(fā)的根長(zhǎng)和干質(zhì)量分別比對(duì)照減少1%和9%，抑制作用不顯著，而蘿卜種子萌發(fā)的芽長(zhǎng)比對(duì)照減少20%，抑制作用達(dá)到顯著水平；萵苣芽長(zhǎng)的干質(zhì)量比對(duì)照減少 4%，抑制作用不明顯，芽長(zhǎng)比對(duì)照降低了20%，抑制作用顯著，根長(zhǎng)比對(duì)照增加了 1%，有微弱的促進(jìn)作用，但并沒有達(dá)到顯著性水平。在揮發(fā)油的處理下，白菜萌發(fā)的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)分別比對(duì)照減少51.3%和10.2%，抑制作用顯著，干質(zhì)量?jī)H比對(duì)照減少 6%，抑制作用不明顯；蘿卜的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)分別比對(duì)照減少28%和14%，抑制作用顯著，干質(zhì)量?jī)H比對(duì)照較少 7%，抑制作用不明顯；萵苣萌發(fā)的根長(zhǎng)比對(duì)照減少19%，但沒有達(dá)到顯著性差異，芽長(zhǎng)比對(duì)照較少了43%，抑制作用顯著，干質(zhì)量?jī)H比對(duì)照減少8%，抑制作用不明顯（表2）。

對(duì)化感效應(yīng)指數(shù)簡(jiǎn)單加和可看出，揮發(fā)油對(duì)3種植物種子萌發(fā)幼苗的抑制作用大于自然揮發(fā)物，自然揮發(fā)物對(duì)萌發(fā)幼苗芽長(zhǎng)的抑制作用大于根長(zhǎng)，而揮發(fā)油對(duì)萌發(fā)幼苗根長(zhǎng)的抑制作用大于芽長(zhǎng)，自然揮發(fā)物和揮發(fā)油對(duì)萌發(fā)幼苗干質(zhì)量的抑制均不顯著。

2.3 雪松揮發(fā)油化學(xué)成分分析

對(duì)雪松揮發(fā)油以及自然揮物采用 GC-MS分析，其GC-MS總離子流圖見圖1、2。

圖1 雪松枝葉揮發(fā)油GC-MS總離子流圖Fig. 1 GC-MS total ion current chromatograms of C. deodara volatile oils

圖2 雪松枝葉自然揮發(fā)物GC-MS總離子流圖Fig. 2 GC-MS total ion current chromatograms of C. deodara natural volatile

各組分相對(duì)含量采用峰面積歸一化法來確定。對(duì)總離子流圖中各色譜峰計(jì)算其KI值；利用各色譜峰對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜圖進(jìn)行NIST11標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)中檢索比對(duì)，選取質(zhì)譜匹配度高的10個(gè)可能物質(zhì)，參考相關(guān)文獻(xiàn)（白朝輝等，2012；鞏麗麗，2011；劉紅等，2013；任恒鑫等，2013；施蕊等，2014；田苗等，2014）查閱每種物質(zhì)相對(duì)應(yīng)的KI文獻(xiàn)值，以KI文獻(xiàn)值和KI測(cè)定值匹配度最高的化學(xué)結(jié)構(gòu)為最佳鑒定結(jié)果（表3）。

從表3可見，采用水蒸氣蒸餾提取的揮發(fā)油分離鑒定出37種化合物，占總揮發(fā)油的85%，其中單萜化合物11種，倍半萜化合物15種，醇類化合物5種，醛類化合物1種，酮類化合物1種，酯類化合物1種，氧化物2種，它們分別占總揮發(fā)油的57.86%，19.97%，5.65%，0.04%，0.05%，0.32%，0.54%，因此單萜和倍半萜是構(gòu)成雪松枝葉揮發(fā)油的主要成分，其中含量較高的化合物有 α-蒎烯（24.72%）、β-蒎烯（21.04%）、1-石竹烯（12.42%）、檸檬烯（9.91%），α-松油醇（4.82%）。采用頂空進(jìn)樣GC-MS分析的自然揮發(fā)物，分離鑒定出21種化合物，占總揮發(fā)油的 53.41%，其中單萜化合物11種，倍半萜類化合物4種，醇類化合物1種，醛類化合物2種，酯類化合物1種，它們分別占自然揮發(fā)物的52.26%，0.52%，0.39%，0.05%，0.01%，因此單萜是構(gòu)成雪松枝葉自然揮發(fā)物的主要成分，其中含量較高的化合物有 α-蒎烯（17.16%）、b-側(cè)柏烯（13.06%）、β-蒎烯（11.53%）、D-檸檬烯（9.66%）。兩種方法分析結(jié)果中有15種共有化合物，這些共有化合物在揮發(fā)油中占 65.89%，在自然揮發(fā)性成分中占 52.76%，其含量也不相同，α-蒎烯和 β-蒎烯在揮發(fā)油中的含量均高于自然揮發(fā)物，而 b-側(cè)柏烯和 D-檸檬烯在揮發(fā)油中的含量要低于自然揮發(fā)物。

由表3可知，正己醛、反式-2-己烯醛、葉醇、(1S,3R)-順式-4-蒈烯、3-蒈烯為自然揮發(fā)物中檢測(cè)到的成分，而揮發(fā)油中沒有檢測(cè)到，其中后2種成分為萜類化合物，對(duì)熱和光比較敏感，水蒸氣蒸餾提取揮發(fā)油的過程中會(huì)使其發(fā)生氧化、重排，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化。

3 討論

生物測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雪松枝葉的自然揮發(fā)物對(duì)3種供試植物的萌發(fā)率影響甚微，但對(duì)發(fā)芽指數(shù)和萌發(fā)的芽長(zhǎng)產(chǎn)生較明顯的抑制作用，而揮發(fā)油對(duì)種子的萌發(fā)率、發(fā)芽指數(shù)以及萌發(fā)的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)均表現(xiàn)較強(qiáng)的抑制作用，說明雪松枝葉的揮發(fā)性物質(zhì)存在潛在的化感作用，且通過水蒸氣蒸餾所得到的雪松枝葉揮發(fā)油對(duì)3種植物的化感活性均比自然揮發(fā)物顯著。種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)對(duì)一個(gè)種群的更新至關(guān)重要，種子發(fā)芽率降低可能會(huì)降低該植物在群落中的密度；發(fā)芽指數(shù)降低，植物出苗延遲，直接影響該植物在群落中的競(jìng)爭(zhēng)能力；根長(zhǎng)和苗高變小，直接影響該植物的吸水吸肥以及對(duì)光的競(jìng)爭(zhēng)能力，這些均會(huì)直接影響植物在群落的地位和作用（鄭麗和馮玉龍，2005）。因此雪松枝葉通過揮發(fā)向外釋放化感物質(zhì)，抑制周圍植物生長(zhǎng)，使植物種類以及數(shù)量均較少，使其自身在競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位。

表3 雪松枝葉揮發(fā)性物質(zhì)的主要化學(xué)成分Table 3 Major chemical constituents of the volatiles from the leaves and breaches of C. deodara

經(jīng)過GC-MS分析，雪松枝葉揮發(fā)油中鑒定出37種化合物，84.68%都為萜烯類化合物及其含氧衍生物；枝葉自然揮發(fā)物中鑒定出22種化合物，52.81%也都為萜烯類化合物，如α-蒎烯、β-蒎烯、1-石竹烯，檸檬烯，b-側(cè)柏烯等，這一研究結(jié)果與蓋苗苗等（2010）的研究結(jié)果一致。因此雪松枝葉揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)受體種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)所表現(xiàn)的抑制作用，可能與揮發(fā)性物質(zhì)中的萜烯類化合物有關(guān)。單萜和倍半萜多以揮發(fā)油形式存在，對(duì)昆蟲具有引誘、忌避和傳遞信息等效應(yīng)，還能殺菌和抑制周圍鄰近植物（孔垂華等，1999；蓋苗苗等，2010；孔垂華和胡飛，2001；扶巧梅等，2010；王蘭英等，2010）。有研究已經(jīng)證實(shí)，萜類化合物是自然界中常見的化感物質(zhì)，它們可以通過揮發(fā)、淋溶、分泌和植物殘?bào)w分解進(jìn)入環(huán)境，對(duì)植物種子和土壤生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生作用而顯著引起生物群落和生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化（Muller等，1964；Kong等，1999；Feoa等，2002；彭少麟等，2002；王大力和祝心如，1996）。Bradow和Connick（1990）研究表明，植物精油中的蒎烯（α-蒎烯、β-蒎烯）、檸檬烯等萜類化合物能強(qiáng)烈的抑制種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)。谷文祥等（1998）研究發(fā)現(xiàn)，蒎烯、檸檬烯等萜類除保護(hù)自身植物不受侵害外，對(duì)其它植物產(chǎn)生低促高抑的雙重濃度效應(yīng)。因此，雪松枝葉揮發(fā)物中確實(shí)存在化感物質(zhì)，通過揮發(fā)途徑抑制周圍鄰近植物生長(zhǎng)，從而使雪松林下植被稀疏，生物多樣性降低，群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

比較揮發(fā)油和自然揮發(fā)物的成分發(fā)現(xiàn)，兩者有15種共同化合物，除b-側(cè)柏烯，α-水芹烯，D-檸檬烯外，揮發(fā)油中其它成分含量均高于自然揮發(fā)物，且揮發(fā)油中的成分種類要比自然揮發(fā)物中多，因此揮發(fā)油的化感活性顯著高于自然揮發(fā)物，可能與其中成分組成種類以及成分濃度有密切關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)采用頂空進(jìn)樣技術(shù)直接收集分析雪松枝葉揮發(fā)到體外的氣體，較水蒸氣蒸餾得到待測(cè)組分更能反應(yīng)野外雪松枝葉釋放揮發(fā)性氣體的成分。水蒸氣蒸餾在收集組分的過程中，可能使熱穩(wěn)性差的物質(zhì)發(fā)生氧化、重排及聚合反應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化，使自然狀況下不易揮發(fā)的成分從枝葉中蒸餾出來，從而影響揮發(fā)性氣體的成分組成，導(dǎo)致化感活性不同，不能真實(shí)的反應(yīng)自然條件下的化感情況。因此，實(shí)驗(yàn)還需要在雪松的自然群落中對(duì)揮發(fā)性化感物質(zhì)進(jìn)行生物測(cè)定，其結(jié)果才能更真實(shí)的反應(yīng)雪松的化感作用。

植物化感作用常是幾個(gè)或幾類化合物綜合作用的結(jié)果，化感物質(zhì)之間常常有拮抗或協(xié)同作用。本實(shí)驗(yàn)僅僅只是初步確定了雪松枝葉揮發(fā)物的成分和類型，而各單體化合物的化感活性及相互之間的作用還有待于進(jìn)一步研究。

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Allelopathic Effects and Chemincal Components of the Volatiles from Cedrus deodara Leaves and Branches

LI Xiaofeng, JIAO Hui, YUAN Yi, TIAN Shengni*
College of Life Science, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China

Allelopathy of the volatiles from isolated leaves and branches of C. deodara to seed germination of Brassica pekinensis, Raphanus sativus and Lactuca sativa were studied in a semi-closed container. The componenets of llelochemicals were determined by GC-MS. The results indicated that germination rate and dry weight of B. pekinensis, R. sativus and L. sativa were not significantly affected by the natural volatiles released by the leaves and branches of C. deodara, but seedling growth was significantly inhibited. The volatile oil from leaves and branches of C. deodara had significant inhibitory effects on the germination rate, germination index, root length and seedling length of seeds of these three vegetables. Germination rate and germination index of L. sativa were inhibited by 92.85% and 96.43%, respectively, while root length of B. pekinensis were inhibited by 51.3%, suggesting that there were potential allelochemicals in the natural volatiles released by the leaves and branches of C. deodara that inhibited seed germination, and that the allelopathic effect of volatile oil was stronger than natural volatile compounds. The chemical components of volatile oil and natural volatile were analyzed. In particular, 37 volatile chemical compounds were identified in volatile oil and 84.64% of these volatiles were α-pinene(24.72%), β-pinene(21.04%) and Caryophyllene(12.42%). 22 volatile chemical compounds were identified in the natural volatile and 52.81% of them were terpenes. The main components were α-pinene(17.16%), β-pinene(11.53%) and Bicyclo[3.1.0]hex-2-ene, 4-methyl-1-(1-methylethyl)-(13.06%). Both the volatile oil and natural volatile shared, but the volatile oil had relatively high terpene content. The components and chemical profile of volatile oil were both more than that of natural volatile, which might be a reason for the stronger allelopathic effect of volatile oil than than that of natural volatile. Seen from the results of analysis, terpenes were the main components of C. deodara that may be associated with the allelopathic effects.

C. deodara; germination rate; germination index; terpenes

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.02.013

Q948. 12+2.1

A

1674-5906（2015）02-0263-07

李曉鳳，焦慧，袁藝，田勝尼. 雪松枝葉揮發(fā)性物質(zhì)的化感作用及其化學(xué)成分分析[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2015, 24(2): 263-269.

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安徽省國(guó)土資源廳基金（2013-K-06）；安徽省生物學(xué)重點(diǎn)學(xué)科經(jīng)費(fèi)（2014QJK015）

李曉鳳（1988年生），女，碩士研究生，主要從事化學(xué)生態(tài)學(xué)研究。E-mail：15155144827@163.com *通信作者：田勝尼（1971年生），男，副教授，博士，研究方向?yàn)橹参锷鷳B(tài)學(xué)。E-mail：tiansn@ahau.edu.cn

2014-12-04