刺果瓜甲醇提取物對(duì)植物化感作用的研究

李軒+盧海博+黃智鴻

摘要：為了利用入侵植物資源的化感作用開(kāi)發(fā)植物源除草劑，以刺果瓜的根、莖為試驗(yàn)材料，研究其甲醇提取物（提取率分別是1.85%、1.73%）對(duì)蘋(píng)果芥菜、白菜、谷子、亞麻的芽前、芽后抑制率。芽前試驗(yàn)結(jié)果表明：在10 mg/mL濃度下，得到發(fā)芽抑制率，蘋(píng)果芥菜是24.01%、22.22%；白菜是30.80%、19.26%；谷子是20.68%、13.86%；亞麻均為10.00%?？梢钥闯銎浼状继崛∥飳?duì)種子萌發(fā)有一定影響。芽后試驗(yàn)結(jié)果表明：在 10 000 μg/mL 濃度下，得到根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)抑制率，蘋(píng)果芥菜是38.01%、35.47%，52.69%、74.71%；亞麻是3765%、35.90%，68.81%、20.14%；白菜是32.61%、36.85%，4.36%、53.34%；谷子是8.23%、10.96%，3562%、32.12%?？梢钥闯銎浼状继崛∥飳?duì)幼苗生長(zhǎng)有明顯影響。芽前和芽后試驗(yàn)結(jié)果表明，刺果瓜根、莖甲醇提取物對(duì)蘋(píng)果芥菜、亞麻、白菜和谷子有一定的抑制活性。

關(guān)鍵詞：刺果瓜；植物源除草劑；化感作用；抑制率

中圖分類號(hào)：S451文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1003-935X（2016）04-0023-05[KH+7mmD]

Allelopathy of a Sicyos angulatus Methanol Extract to Plants

[KH+7mmD][WT5BZ][JZ（]LI Xuan，LU Haibo，HUANG Zhihong

[WT5”BZ]（Hebei North University，Zhangjiakou 075000，China）

[JZ）][KH+7mmD][WT5”HZ]Abstract：

[WT5”BZ]To explore the possibility of developing a botanical herbicide using the allelopathic invasive plant，Sicyos angulatus，root and stem methanol extracts at extraction rates of 1.73%，1.85%，respectively were tested as pre-emergence and post-emergence treatments on several plants：apple mustard，Chinese cabbage，millet，and flax . The pre-emergence treatment at 10 000 μg/mL concentration of two extracts inhibited seed germination at the following rates：apple mustard，24.01% and 22.22%；Chinese cabbage，30.80% and19.26%；millet 13.86% and 20.68% and flax 10% and 10%. This indicates that the methanol extracts had potential inhibition of plant seed germination. The post-emergence treatment showed，at the same concentration，inhibition of root and stem growth at the following rates：apple mustard 38.01% and 35.47%，52.69% and 74.71%；flax 37.65% and 35.90%，68.81% and 20.14%；cabbage 32.61% and 36.85%，4.36% and 53.34%；millet 23% and 10.96%，35.62% and 32.12% respectively. It indicates that the methanol extract had a significant allelopathic effect on seedling growth of those four species.

刺果瓜（Sicyos angulatus）為葫蘆科刺果瓜屬一年生藤本雙子葉植物[1-2]，原產(chǎn)美國(guó)，攀援生長(zhǎng)，迅速成景，曾被用作藩籬植物[3]。但由于其根系發(fā)達(dá)，莖葉茂盛，能夠覆蓋包裹植物，競(jìng)爭(zhēng)光照、水分和養(yǎng)分，致使植物失去光源無(wú)法進(jìn)行光合作用而大片死亡，是有害的外來(lái)入侵物種，但是其本身并沒(méi)有毒，而且可以食用[4-6]。

在我國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成危害的主要農(nóng)田雜草有60多種，危害面積約4 000萬(wàn)hm2，每年造成糧食產(chǎn)量損失10%左右。雖然化學(xué)除草劑可以防治多種有害雜草，提高作物抗逆性，調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)，改善作物品質(zhì)，提高產(chǎn)量[7]。但是化學(xué)除草劑不易降解，殘留期長(zhǎng)，對(duì)自然生態(tài)有破壞作用，也危及到人類健康[8-9]。目前世界上已在30多個(gè)科的植物中發(fā)現(xiàn)上百種具有殺草活性的天然化合物，近些年人們發(fā)現(xiàn)植物是生物活性化合物的天然寶庫(kù)，其產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物超過(guò)100 000種[10-12]，一部分已被開(kāi)發(fā)成天然除草劑。

植物的化感作用（異株克生）對(duì)農(nóng)業(yè)上雜草的綜合治理及天然植物源除草劑的開(kāi)發(fā)有重要意義[13-16]。本試驗(yàn)以刺果瓜為試驗(yàn)材料，研究入侵植物刺果瓜根、莖的甲醇提取物對(duì)蘋(píng)果芥菜、白菜、亞麻、谷子等植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)影響，并進(jìn)行生物活性的測(cè)定，為利用入侵植物資源開(kāi)發(fā)生物源除草劑、有效治理草地退化、發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)提供理論依據(jù)[17]。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

刺果瓜（根、莖）；甲醇（分析純），N，N-二甲基甲酰胺（分析純），吐溫-80；蘋(píng)果芥菜、亞麻、白菜、谷子等種子。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1刺果瓜粗提物的獲得在張家口宣化區(qū)屈家莊采集刺果瓜完整植株的根和莖，在通風(fēng)背光處陰干。陰干后用粉碎機(jī)粉碎并用80目篩過(guò)篩，然后在棕色瓶中采用浸泡方式對(duì)刺果瓜（根、莖）進(jìn)行浸提，溶劑為甲醇，并放在黑暗處，每隔 3 d 攪拌1次，共攪拌2次，提取2次后合并提取液。用高壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將提取液放入燒瓶?jī)?nèi)（不超過(guò)燒瓶容積的2/3），使燒瓶在70 r/min下，恒速旋轉(zhuǎn)，通過(guò)真空泵使蒸發(fā)燒瓶處于負(fù)壓狀態(tài)，蒸發(fā)燒瓶在旋轉(zhuǎn)同時(shí)置于水浴鍋中于恒溫40 ℃加熱，在高效冷卻下，收集膏狀粗提物，用于進(jìn)行異株克生試驗(yàn)。

1.2.2種子萌發(fā)試驗(yàn)（1）芽前試驗(yàn)：在小燒杯中浸泡多粒種子，1 d后放置于培養(yǎng)皿中，每皿加10粒大小飽滿度一致的種子，再加入2mL藥液（10 mg/mL）或?qū)φ账芤?，?5 ℃光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行暗培養(yǎng)，及時(shí)補(bǔ)充水分。待對(duì)照發(fā)芽生長(zhǎng)后進(jìn)行發(fā)芽抑制率統(tǒng)計(jì)。（2）芽后試驗(yàn)：將種子浸泡1 d后，進(jìn)行催芽（將大小合適的潮濕紗布蓋在皿上，及時(shí)加水，保持濕潤(rùn)），待發(fā)芽后采用小杯法，將發(fā)芽且大小相同的8粒種子用鑷子放到50 mL小燒杯中，加 4 mL 配制好的藥液，在燒杯口處蓋上濕潤(rùn)的紗布，放在25 ℃光照培養(yǎng)箱中恒溫培養(yǎng)，光—暗周期為14 h—10 h，及時(shí)補(bǔ)充水分，待對(duì)照植株長(zhǎng)至3～5 cm時(shí)進(jìn)行測(cè)量，記錄根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)，并計(jì)算莖長(zhǎng)抑制率和根長(zhǎng)抑制率。

1.3測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1發(fā)芽抑制率發(fā)芽抑制率=（對(duì)照組發(fā)芽平均數(shù)-試驗(yàn)組發(fā)芽平均數(shù)）/對(duì)照組發(fā)芽平均數(shù)×100%。

1.3.2幼苗莖長(zhǎng)試驗(yàn)第7天左右用格尺測(cè)量培養(yǎng)皿中所有幼苗莖的長(zhǎng)度。

1.3.3幼苗根長(zhǎng)試驗(yàn)第7天左右用格尺測(cè)量培養(yǎng)皿中所有幼苗根的長(zhǎng)度。

1.3.4根長(zhǎng)抑制率根長(zhǎng)抑制率=（對(duì)照組根長(zhǎng)平均值-試驗(yàn)組根長(zhǎng)平均值）/對(duì)照組根長(zhǎng)平均值×100%。

1.3.5莖長(zhǎng)抑制率莖長(zhǎng)抑制率=（對(duì)照組莖長(zhǎng)平均值-試驗(yàn)組莖長(zhǎng)平均值）/對(duì)照組莖長(zhǎng)平均值×100%。

1.4統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用Microsoft Excel 2010統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2結(jié)果與分析

2.1刺果瓜根、莖的甲醇提取物的提取率

分別稱取刺果瓜的根粉末480 g、莖粉末 500 g，分別用甲醇浸提2次，進(jìn)行減壓濃縮提取，得到刺果瓜根的甲醇提取物的提取率是1.85%，莖的甲醇提取物的提取率是1.73%（表1）。刺果瓜根的甲醇提取物的提取率高于莖的甲醇提取物的提取率。

2.2芽前試驗(yàn)

2.2.1刺果瓜根的甲醇提取物對(duì)種子發(fā)芽率的影響從表2中可以看出，對(duì)照組在條件基本一致的情況下發(fā)芽數(shù)不同，蘋(píng)果芥菜的發(fā)芽數(shù)是833粒，白菜的是8.67粒，谷子的是9.67粒，亞麻的是10.00粒。各試驗(yàn)組的發(fā)芽數(shù)也不同，蘋(píng)果芥菜的發(fā)芽數(shù)是6.33粒，白菜的是6.00粒，谷子的是7.67粒，亞麻的是9.00粒；刺果瓜根的甲醇提取物對(duì)各種子的發(fā)芽抑制率各不相同，對(duì)蘋(píng)果芥菜的發(fā)芽抑制率是24.01%，對(duì)白菜的是3080%，對(duì)谷子的是20.68%，對(duì)亞麻的是1000%?？梢钥闯觯坦细募状继崛∥飳?duì)十字花科白菜的發(fā)芽抑制率最高，對(duì)十字花科的蘋(píng)果芥菜和禾本科的谷子的發(fā)芽抑制率次之，對(duì)亞麻科的亞麻抑制率最低。[FL）]

.2.2刺果瓜莖的甲醇提取物對(duì)種子發(fā)芽率的影響從表3中可以看出，各對(duì)照組在條件基本一致的情況下發(fā)芽數(shù)不同，蘋(píng)果芥菜的發(fā)芽數(shù)是9.00粒，白菜的發(fā)芽數(shù)是8.67粒，谷子的發(fā)芽數(shù)是967粒，亞麻的發(fā)芽數(shù)是10.00粒；各試驗(yàn)組的發(fā)芽數(shù)也不同，蘋(píng)果芥菜的發(fā)芽數(shù)是7.00粒，白菜的發(fā)芽數(shù)是7.00粒，谷子的發(fā)芽數(shù)是8.33粒，亞麻的發(fā)芽數(shù)是9.00粒；刺果瓜莖的甲醇提取物對(duì)各種子的發(fā)芽抑制率各不相同，對(duì)蘋(píng)果芥菜的發(fā)芽抑制率是22.22%，對(duì)白菜的是1926%，對(duì)谷子的是13.86%，對(duì)亞麻的是1000%?？梢钥闯龃坦锨o的甲醇提取物對(duì)十字花科的蘋(píng)果芥菜的發(fā)芽抑制率最高，對(duì)十字花科的白菜和禾本科的谷子的發(fā)芽抑制率次之，對(duì)亞麻科的亞麻抑制率最低。[FL）]

2.3芽后試驗(yàn)

2.3.1刺果瓜根的甲醇提取物對(duì)種子根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)抑制率的影響從表4中可以看出各對(duì)照組在條件基本一致的情況下根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)均不同，蘋(píng)果芥菜的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是2.42、2.03 cm；白菜的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是1.64、2.77 cm；谷子的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是4.14、3.05 cm；亞麻的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是1.06、2.06 cm。各試驗(yàn)組的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)平均值也不同，蘋(píng)果芥菜的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是115、1.26 cm；白菜的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是157、1.87 cm；谷子的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是 2.67、2.80 cm；亞麻的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是 0.33、1.29 cm。

刺果瓜根的甲醇提取物對(duì)各種子的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)抑制率也不一樣。對(duì)蘋(píng)果芥菜的根長(zhǎng)抑制率、莖長(zhǎng)抑制率分別是52.26%、38.01%；對(duì)白菜的根長(zhǎng)抑制率、莖長(zhǎng)抑制率分別是4.36%、32.61%；對(duì)谷子的根長(zhǎng)抑制率、莖長(zhǎng)抑制率分別是3562%、8.23%；對(duì)亞麻的根長(zhǎng)抑制率、莖長(zhǎng)抑制率分別是68.81%、37.65%（表4）。

可以得出亞麻和蘋(píng)果芥菜的根長(zhǎng)受刺果瓜根的甲醇提取物抑制最明顯，根長(zhǎng)較短；谷子次之；白菜的根長(zhǎng)受刺果瓜根的甲醇提取物抑制最弱，相對(duì)長(zhǎng)勢(shì)最好。蘋(píng)果芥菜的莖長(zhǎng)受刺果瓜根的甲醇提取物抑制最明顯，莖長(zhǎng)最短；亞麻和白菜的莖長(zhǎng)抑制次之；谷子的莖長(zhǎng)受刺果瓜根的甲醇提取物抑制最弱，莖長(zhǎng)最長(zhǎng)，長(zhǎng)勢(shì)最好。

2.3.2刺果瓜莖的甲醇提取物對(duì)種子根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)抑制率的影響從表5中可以看出各種對(duì)照組在條件基本一致的情況下根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)平均值各不同，蘋(píng)果芥菜的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是4.65、1.92 cm；白菜的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是3.32、3.00 cm；谷子的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是4.17、2.97 cm；亞麻的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是1.08、2.12 cm。各試驗(yàn)組的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)平均值也不同。蘋(píng)果芥菜的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是1.18、1.23 cm；白菜的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是1.55、1.89 cm；谷子的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是2.83、2.64 cm；亞麻的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)分別是 0.86、1.39 cm。

刺果瓜莖的甲醇提取物對(duì)各種子的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)抑制率也不一樣。對(duì)蘋(píng)果芥菜的根長(zhǎng)抑制率、莖長(zhǎng)抑制率分別是74.71%、35.47%；對(duì)白菜的根長(zhǎng)抑制率、莖長(zhǎng)抑制率分別是53.34%、3685%；對(duì)谷子的根長(zhǎng)抑制率、莖長(zhǎng)抑制率分別是3212%、10.96%；對(duì)亞麻的根長(zhǎng)抑制率、莖長(zhǎng)抑制率分別是20.14%、35.90%。

可以得出蘋(píng)果芥菜的根長(zhǎng)受刺果瓜莖的甲醇提取物抑制最明顯；白菜次之；亞麻和谷子的根長(zhǎng)受刺果瓜莖的甲醇提取物抑制較弱，長(zhǎng)勢(shì)較好。十字花科的白菜的莖長(zhǎng)受刺果瓜莖的提取物抑制最明顯，莖長(zhǎng)較短；蘋(píng)果芥菜和亞麻的莖長(zhǎng)抑制率次之；谷子的莖長(zhǎng)受刺果瓜莖的甲醇提取物抑制最弱，莖長(zhǎng)最長(zhǎng)。[FL）]

3結(jié)論與討論

通過(guò)刺果瓜根莖的甲醇提取物對(duì)這3個(gè)科的4種作物的芽前芽后試驗(yàn)得出，刺果瓜根莖的甲醇提取物的化感作用對(duì)十字花科的蘋(píng)果芥菜最強(qiáng)，其次是亞麻科的亞麻，再次是十字花科的白菜，對(duì)禾本科的谷子最弱。表明刺果瓜的根莖甲醇提取物有一定生物活性，可以作為入侵植物資源來(lái)開(kāi)發(fā)植物源除草劑。

植物化感作用是指植物通過(guò)向環(huán)境釋放特定的次生物質(zhì)而對(duì)鄰近其他植物（含微生物及其自身）生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生的有益和有害的影響。利用雜草相互間及雜草與作物間化感作用和競(jìng)爭(zhēng)，可對(duì)雜草進(jìn)行控制，在生產(chǎn)中積極利用化感作用防除雜草，不但可減少農(nóng)業(yè)投入，節(jié)約成本，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生由于人工合成化合物的使用而帶來(lái)污染環(huán)境問(wèn)題，可有效利用資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。生產(chǎn)中廣泛開(kāi)展利用化感作用的克生效應(yīng)，直接利用化感植物套種或地面覆蓋，化感物質(zhì)的人工提取直接作為除草劑等措施是有效防除雜草的途徑。

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