細葉旱芹地上部不同溶劑浸提液對3種蔬菜種子萌發及幼苗生長的影響

楊澤良 黃良偉 向書琴 傅蝶子 白婧

摘? ? 要：為明確提取細葉旱芹地上部化感物質的最佳溶劑及提純后餾分的影響強度，通過石油醚、甲醇、乙醇、丙酮4種提取溶劑提取細葉旱芹地上部化感物質，然后用不同溶劑萃取分離提純后的物質分別作用于蘿卜、生菜、小白菜的種子。結果表明，4種提取劑中，乙醇浸提液的提取效果最佳，能顯著抑制生菜和小白菜種子的萌發;萃取分離得到的5種餾分中，乙酸乙酯相對3種蔬菜幼苗生長的抑制作用最大。綜合種子萌發和幼苗生長5個指標及化感指數效應表明，對3種蔬菜影響較大的地上部化感物質主要存在于乙酸乙酯相和正丁醇相餾分中。

關鍵詞：細葉旱芹;化感作用;浸提液;受體植物

中圖分類號：S63 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2020）09-057-07

Abstract： In order to determine the best solvent for allelopathic substances extraction from the aerial part of fine leaves celery and the influence of the crude fraction after extraction， the vegetable seeds of radish， lettuce and pakchoiwere used as receptors， and the four kinds of extraction solvents of petroleum ether， methanol， ethanol and acetone were used to extract the allelochemicals in the upper part of the celery. The extracts were extracted and purified with petroleum ether， chloroform， ethyl acetate and n-butanol. The results showed that among the four extractants， ethanol extract was found the best effect on extracting allelochemicals. In the seed germination test， the germination of lettuce and pakchoi seeds were significantly inhibited. Five kinds of crude isolates were separated by extraction， the ethyl acetate phase showed the greatest inhibitory effect on the growth of three vegetable seedlings. Based on indexes of seed germination， seedling growth and the allelopathic effect， the allelochemicals in the aerial parts of fine leaves celery which had a great influence on the three vegetables were mainly found in two fractions of ethyl acetate and n-butanol.

Key words： Cyclospermum leptophyllum; Allelopathy; Leaching solution; Receptor plant

蔬菜在人們的日常生活中占有重要地位，可提高人們的生活健康水平和國民經濟價值，但每年因雜草危害造成糧食和蔬菜作物的大量減產[1-2]。目前，大量使用除草劑造成了農藥殘留問題，因此，尋找安全、有效、可靠的除草方法成為學者一直關注的問題[3]。21世紀初有學者提出，植物從分子化學角度通過釋放化感物質達到與外界的聯系，直接或間接的對周圍植物造成影響[4-5]。例如，一年生惡性雜草小飛蓬的化感物質主要存在于葉、莖和花部[6-7]，經過雨水的淋溶，化感物質溶于土壤中，通過抑制植物種子的萌發及幼苗根系的生長，達到逐漸入侵的目的[8]，且通過乙醇和乙酸乙酯溶劑提取，抑制效果更加明顯[9]。張海燕等[10]利用萃取法提純所提取的小飛蓬化感物質，通過培養皿濾紙法檢測出乙酸乙酯相中存在主要有效化感物質，利用質譜儀測定后確認，主要是酚類和酯類物質。

細葉旱芹（Cyclospermum leptophyllum （Pers.） Sprague ex Britton et P. Wilson）為傘形科細葉旱芹屬一年生草本植物，原產于加勒比海多米尼加島。20世紀入侵我國，近年來在我國廣泛分布，現已成為農田、果園、菜地和荒地的惡性雜草，而且很難防治[11]。為此，筆者擬以不同有機溶劑提取和萃取提純細葉旱芹化感物質，探究細葉旱芹地上部化感物質浸提液和萃取液對蘿卜、生菜和小白菜種子萌發和幼苗生長的影響，以期為進一步研究細葉旱芹的化感作用及其在蔬菜地的防除提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

細葉旱芹于2017年5月收集于湖南婁底湖南人文科技學院老田徑場邊廢棄農田。選取植株長勢健壯、無花芽分化的細葉旱芹地上部分帶回試驗室，用清水沖洗凈后自然風干，并粉碎過50目篩，備用。選擇 3 種常見蔬菜作物小白菜（‘四季小白菜，山東豐沛農業科技有限公司）、蘿卜（‘韓白玉，河北神禾種業有限公司）和生菜（‘奶油生菜，山東禾之元種業）種子。

1.2 浸提液的制備

采用浸提法，在4個廣口瓶中放入細葉旱芹地上部粉碎物100 g，再分別加入 1 000 mL 石油醚、甲醇、乙醇、丙酮，室溫下浸提 72 h，每天定時攪拌3次，抽濾后用旋轉蒸發儀濃縮成膏狀，再用蒸餾水溶解，即為細葉旱芹地上部提取物，放入4 ℃冰箱備用。

1.3 萃取液的制備

用乙醇作提取劑，采用 1.2 的方法提取細葉旱芹地上部化感物質后，倒入分液漏斗中，依次用極性遞增的4種有機溶劑（石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇）進行萃取分離，再旋轉蒸發濃縮成膏狀，用蒸餾水溶解，即為細葉旱芹地上部粗分離物，放入4 ℃冰箱備用[12]。

1.4 測定方法

1.4.1 種子萌發試驗 挑選飽滿的蘿卜、小白菜、生菜種子，用1%的次氯酸鈉溶液浸泡10 min消毒，蒸餾水沖洗凈后，備用[13]。取若干個裝有50 g土壤（已滅菌）的培養皿，再取10 mL細葉旱芹浸提溶解液（或萃取溶解液）均勻倒入培養皿中，待培養皿中的溶解液揮發干后，在培養皿中播種20粒蔬菜種子，對照組加入等量蒸餾水，每個處理4次重復，最后再放入1 000 lx智能人工氣候培養箱中培養7 d。培養條件為白天12 h、25℃、相對濕度80%;黑暗12 h、20 ℃、相對濕度75%。種子的胚根或胚芽突破種皮2 mm 視為萌發。3 d測定種子發芽勢，7 d時記錄種子的萌發數量計并算發芽率。

1.4.2 幼苗生長試驗 幼苗生長試驗參照王旭[12]的方法，取若干個7 cm高的塑料杯，分別稱取50 g土壤（已滅菌）放入塑料杯中。再往塑料杯中加入10 mL浸提溶解液（或萃取液），待液體揮發干后，選擇露尖的10粒種子進行播種，對照組加入等量蒸餾水。最后將培養皿置于智能人工氣候培養箱中，培養條件同1.4.1。7 d 后測定根長、苗長和鮮質量。

1.5 數據處理

以化感效應指數 RI [14]表示細葉旱芹對蘿卜、小白菜和生菜的化感效應，計算公式為：

2 結果與分析

2.1 不同溶劑的細葉旱芹地上部提取物對蘿卜、生菜和小白菜種子萌發的影響

如圖1所示，4種溶劑對蘿卜的發芽勢和發芽率化感指數都為負值，說明4種溶劑的提取物對蘿卜的種子萌發產生抑制作用。小白菜發芽勢化感指數除石油醚浸提液處理為正值，其他處理均為負值，且4種有機溶劑浸提液處理下其發芽率化感指數均為負值。在石油醚提取物處理下，生菜發芽勢和發芽率的化感指數全為正值，但在其他有機溶劑提取物處理下兩者化感指數都為負值。以上結果說明，4種有機溶劑提取劑中都含有細葉旱芹化感物質。與對照相比，蘿卜發芽勢、發芽率受甲醇浸提液的抑制作用最強，抑制率達到83.3%和61.0%，其次是乙醇提取劑;生菜和小白菜的發芽勢、發芽率受乙醇提取劑的抑制作用最強，抑制率分別為 83.3%、57.1% 和 80.0%、66.7%;甲醇對小白菜發芽勢抑制率達到100.0%。綜合以上結果，表明蘿卜種子萌發更容易受甲醇提取劑的影響，而生菜和小白菜更容易受到乙醇提取劑的影響。

2.2 不同溶劑的細葉旱芹地上部提取物對蘿卜、生菜和小白菜幼苗生長的影響

如圖2所示，與對照相比，乙醇提取物處理顯著降低蘿卜苗長和鮮質量，對小白菜根長、苗長和鮮質量產生明顯抑制作用，抑制率分別為 80%、56.8%、31.6%，其他3種溶劑的提取物對小白菜根長和鮮質量無顯著影響;在乙醇提取物處理下，生菜根長、苗長受到顯著抑制，抑制率達到 63.0% 和 34.2%，而對生菜鮮質量無顯著抑制作用，其他3種有機溶劑提取物，顯著降低生菜根長，對苗長、鮮質量無顯著影響。說明蘿卜、生菜和小白菜3種蔬菜的幼苗容易受到細葉旱芹乙醇提取物的抑制。

2.3 不同溶劑的細葉旱芹地上部提取物對蘿卜、生菜和小白菜化感作用的綜合效應

如圖3所示，用乙醇提取細葉旱芹地上部物質處理3種蔬菜種子，其抑制作用最明顯;其次是甲醇提取物，再次為丙酮提取物，抑制效果最不明顯的是石油醚提取物（乙醇>甲醇>丙酮>石油醚）。

2.4 細葉旱芹地上部化感物質餾分物對蘿卜、生菜、小白菜種子萌發的影響

由圖4可見，5 種餾分產生的化感作用不同，有抑制作用也有促進作用。蘿卜種子萌發的發芽勢、發芽率以及小白菜發芽勢的化感指數（RI）均為負值，說明 5 種餾分對蘿卜和小白菜種子萌發均有抑制作用。在氯仿相中，對蘿卜、小白菜發芽勢的抑制作用最明顯，抑制率分別為49.3%和36.7%;而這5種餾分對生菜的發芽率有低微的促進作用，其化感指數均為正值，且不顯著。生菜僅在乙酸乙酯相處理下的發芽勢化感指數為負值。綜合表明，5 種餾分中，對蘿卜和小白菜種子萌發抑制作用最強的是氯仿相，其次是乙酸乙酯相;除了生菜之外，氯仿相發芽勢、發芽率化感指數RI的絕對值比其他4種餾分值都大，產生了顯著差異，說明氯仿餾分中細葉旱芹化感物質含量最高。

2.5 細葉旱芹地上部化感物質餾分物對蘿卜、生菜、小白菜幼苗生長的影響

如圖5所示，細葉旱芹地上部提取物5種粗餾分，對生菜的幼苗生長都產生抑制作用，表現在生菜幼苗生長的根長、苗長和鮮質量3個指標的化感指數均為負值，其中乙酸乙酯相對生菜的抑制作用最強，抑制率分別為58.6%、65.5%和48.3%，與其他餾分物之間差異顯著，其次是正丁醇相，過后是水相。在蘿卜幼苗生長中，正丁醇相餾分物對其根長和鮮質量均表現為一定的抑制作用，而其他相餾分物只對某一個指標表為低微的抑制作用，有些還表現為輕微促進作用，但與對照均基本無顯著差異。而在小白菜幼苗生長中，根長和苗長受到正丁醇相餾分物的抑制作用最強，其次是水相對小白菜3個指標均有抑制作用，單個指標受抑制作用弱于正丁醇相餾分物，第三是乙酸乙酯相。綜合結果表明，細葉旱芹地上部化感物質存在于乙酸乙酯相、正丁醇相和水相餾分中的物質對種子萌發和幼苗生長有較強的抑制作用。雖然其他2種餾分也存在著對3種蔬菜產生化感作用的化感物質，但產生抑制作用的化感物質的含量相對較少。

2.6 細葉旱芹地上部化感物質餾分物對蘿卜、生菜、小白菜化感作用的綜合評價

如圖6所示，細葉旱芹地上部提取物的5種粗分離物對蘿卜化感作用強弱的順序為：乙酸乙酯相>正丁醇相>氯仿相>石油醚相>水相;5種粗餾分物對生菜化感作用強弱的順序為：乙酸乙酯相>正丁醇相>水相>石油醚相>氯仿相;而對小白菜化感作用強弱的順序為：水相>乙酸乙酯相>正丁醇相>氯仿相>石油醚相。從對3種蔬菜作物化感作用的綜合影響來看，說明主要存在于乙酸乙酯相和正丁醇相這兩個餾分中的化感物質對3種蔬菜的影響較大。雖然其他 3 種餾分也存在著對3種蔬菜產生化感作用的化感物質，但可能含量相對較少。

3 討論與結論

應用石油醚、甲醇、乙醇、丙酮4種溶劑提取細葉旱芹地上部化感物質處理3種蔬菜，發現3種蔬菜都表現出不同程度的抑制現象，其中，乙醇浸提液對生菜和小白菜的發芽勢和發芽率抑制率超過80%和50%，對蘿卜，生菜和小白菜3種蔬菜的根長抑制率分別為38.9%、80.0%和63%;其次是甲醇和丙酮浸提液，而石油醚浸提液對3種蔬菜只產生輕微的抑制作用。這與余細紅等[16]研究馬纓丹葉片乙醇提取物對萵苣的萌發和生長能產生一定的抑制作用和康清濤等[17]研究燕麥化感物質更易溶于乙醇中的效果相似。楊玉鋒等[18]研究發現，乙醇和乙酸乙酯提取大蒜根部化感物質比水浸提液表現出更好的效果;黃東東等[19]研究發現，三氯甲烷提取劍麻葉化感物質能明顯抑制假臭草種子萌發和幼苗生長;康利平等[20]研究發現，用蒸餾水、10%乙醇和10%丙酮提取百里香莖化感物質處理黃瓜種子均表現出較強的抑制作用，且丙酮浸提液抑制效果顯著，并隨著丙酮浸提液濃度的增大，抑制作用越明顯，說明用有機溶劑提取細葉旱芹地上部物質中含有更多有效物質及活性更強且較穩定的物質。但在研究植物化感作用中，若要取得較好的抑制效果，可用有機溶劑進行提取，另外也需控制濃度。

細葉旱芹地上部乙醇浸提液經石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇萃取后用蒸餾水溶解獲得的5種餾分處理3種蔬菜，發現乙酸乙酯相和正丁醇相總體對蘿卜、生菜和小白菜有顯著的抑制效果，而生菜最為敏感，其中氯仿相對3種蔬菜種子的發芽勢影響較為嚴重，抑制率分別達到了49.3%、5.1%和36.7%，乙酸乙酯相對幼苗的根長影響較為嚴重，抑制率分別為18.6%、58.6%和33.2%，正丁醇對生菜和小白菜的莖長的抑制作用較為顯著，抑制率分別為62.4%和28.1%。這與晏婷等[21]研究核桃根系乙醇提取物乙酸乙酯萃取相對白菜影響的效果相一致。陳業兵等[22]研究發現，銀膠菊浸提液正丁醇相對茼麻種子和幼苗影響最為嚴重，而乙酸乙酯相對稗種子和幼苗抑制作用更明顯。高源等[23]研究發現，小飛蓬浸提液乙酸乙酯萃取物能明顯抑制稗草和鬼針草的生長，而含羞草只有在高濃度處理下才表現顯著。說明經過萃取分離后的化感物質存在于乙酸乙酯相和正丁醇相中的較多或對植物起主要作用的物質存在于其中。而細葉旱芹產生的抑制作用在不同的蔬菜作物間也存在差異，這可能是因為相對蘿卜種子偏小的生菜和小白菜種子更加容易受到影響。

細葉旱芹對其他植物產生影響主要是通過抑制種子萌發和幼苗的生長，首先使種子的發芽勢降低，使自身發芽速率快于其他植物;其次影響發芽率，使其他植物不發芽，從而產生生態空缺，足以自身生長發育;再次通過抑制其他植株幼苗根的生長，使自身能搶奪更多的地下水分和營養資源;最后通過抑制其他植株地上部的生長，使生長矮小，從而有更多的空間資源，最后達到入侵的目的。

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