胡頹子根系分泌物中潛在化感物質(zhì)分析

孫 穎，李 江，雷小林,，黃 瞇

（1.江西省林業(yè)科學院，江西 南昌 330032；2.國家林業(yè)和草原局昆明勘察設計院，云南 昆明 650000； 3.江西農(nóng)業(yè)大學，江西 南昌 330000）

胡頹子Elaeagnus pungens是胡頹子科Elaeagnaceae 胡頹子屬Elaeagnus植物，其根系發(fā)達，耐澇、耐旱、耐貧瘠，適應能力強，具有根瘤，對土壤有改良作用，主要分布在長江以南地區(qū)[1-3]。根系分泌物通過影響根際微生物過程在根際區(qū)域與外界進行物質(zhì)、能量、信息交流過程中扮演著不可缺少的角色，在根系分泌物中有部分物質(zhì)具有潛在的化感作用[4-7]。目前關于胡頹子屬植物的研究多集中在其生態(tài)和藥用價值方面。對胡頹子的根系分泌物的相關研究較少，胡頹子化感物質(zhì)的研究更是鮮見報道，而化感物質(zhì)成分分析是胡頹子化感作用機理研究的前提。胡頹子的生態(tài)效益顯著，主要表現(xiàn)在對土壤結構和肥力的改善上，而江西胡頹子植物資源豐富且多分布在疏林中，是否存在較強化感作用？為此，本研究以3年生胡頹子根系為試驗材料，通過GC-MS分析其根系分泌物組分和潛在化感物質(zhì)成分，以期為胡頹子化感物質(zhì)研究與生態(tài)應用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設在江西省南昌市江西省林業(yè)科學院院內(nèi)科研基地，地理坐標為28°44′41″N，115°48′47″E，屬東亞熱帶季風氣候氣。濕潤溫和，日照充足，降雨充沛，夏冬季長，春秋季短，年平均氣溫17.1～17.8 ℃，年均降水量1 600～ 1 700 mm，降水日為147～157 d，年平均相對濕度為78.5%，年日照時間1 723～1 820 h，日照率為40%，無霜期251～272 d。

1.2 試驗材料

試驗林為3年生的胡頹子幼齡林，林分株行距為2 m×3 m，采用常規(guī)撫育措施，樹體長勢健壯，無病蟲害。

在樣地以“S”型各選定5 株長勢基本一致的樣樹，于夏季采集其根際土壤，即在樣樹的4個方向挖取40 cm 的剖面，取部分根系和根際表面0～3 mm 的土壤作用于測根系分泌物，裝入無菌袋，帶回實驗室，4 ℃下保存。

1.3 根系分泌物測定方法

參照李江《胡頹子根系分泌物組成及其對根際土壤影響研究》測定方法進行[8]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用Excel 2010 對數(shù)據(jù)進行處理與統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 胡頹子根系分泌物的有機物質(zhì)成分

GC/MS 分析結果表明，胡頹子根系分泌物中含有的有機成分33 種，分屬酸、酯、醇、烴、酰胺、胡頹子堿和其他共7 大類，總相對含量（指各組分在GC-MS 分析中出峰面積占總峰面積的比例）約占總峰面積的95%以上（圖1、表1）。其中，8 種成分中相對分量大于3%的成分依次是：胡頹子堿的相對含量（32.68%）＞鄰苯二甲酸的相對含量（7.92%）＞苯氧基-4,4’-亞甲基[2-(1,1-二甲基乙基-6-甲基]的相對含量（5.22%）＞9,12-十八碳二烯酸的相對含量（4.78%）＞三十烷醇的相對含量（4.32%）＞呋喃-2,5-雙（3，4-二甲氧基）的相對含量（3.21%）＞苯甲酸的相對含量 （3.20%）＞丙烯酸的相對含量（3.17%），共占到總組分的64.5%。在組分中相對分量介于3%～1%的有12 種化合物，其中酸類物質(zhì)占41.67%（5 種）；烴類物質(zhì)占41.67%（5 種）；酯類物質(zhì)占16.66%（5種）。在組分中相對分量小于1%的有13 種化合物，多為酯類、烴類、酰胺類。

圖1 根系分泌物相對含量Fig.1 Relative content map of root exudates

2.2 胡頹子根系分泌物的潛在化感物質(zhì)

依據(jù)化感物質(zhì)14 類的劃分標準[9-10]，胡頹子根系分泌物中潛在的化感物質(zhì)有21 種分屬10 大類，分別是苯甲酸及其衍生物、復合醌、簡單的不飽和內(nèi)酯、簡單的水溶性有機酸、芥子油苷、肉桂酸、生物堿、香豆素類、長鏈脂肪酸、脂肪醇?？傁鄬考s占總峰面積的78.47%（圖2、表2）。其中，相對分量大于3%的成分與根系分泌物中相同為8種化合物，分屬苯甲酸及其衍生物、復合醌、簡單的水溶性有機酸、生物堿、香豆素類、長鏈脂肪酸、脂肪醇7 類，分別是胡頹子堿、鄰苯二甲酸、苯氧基-4,4’-亞甲基[2-(1,1-二甲基乙基-6-甲基]、9,12-十八碳二烯酸、三十烷醇、呋喃-2,5-雙（3，4-二甲氧基）、苯甲酸、丙烯酸，占潛在化感物質(zhì)的比例為82.20%。組分中相對分量介于1%～3%的有6 種化合物，分屬于苯甲酸及其衍生物、簡單的水溶性有機酸、肉桂酸、長鏈脂肪酸4 類分別是鄰苯二甲酸二丁酯的相對含量（2.36%）＞棕櫚酸的相對含量（2.13%）＞肉桂酸的相對含量（1.83%）＞二氯乙酸的相對含量（1.63%）＞苯醋酸的相對含量（1.25%）＞正十六烷酸的相對含量（1.03%），占潛在化感物質(zhì)的比例為13.04%；在組分中相對分量小于1%的有7 種化合物，分屬多苯甲酸及其衍生物、簡單的不飽和內(nèi)脂、芥子油苷、長鏈脂肪酸、脂肪醇5類。

表1 根系分泌物的GC/MS 分析Table 1 Analysis of root exudates by GC/MS

3 結論與討論

研究結果表明，胡頹子根系分泌物中含有的有機成分有33 種，分屬酸、酯、醇、烴、酰胺、胡頹子堿和其他共7 大類，總相對含量約占總峰面積的95%以上。

董哲等[11]研究發(fā)現(xiàn)同科沙棘樹植物的根系分泌物也有33 種化合物，但組分構成比例不同。胡頹子屬植物根系分泌物的酸性物質(zhì)含量較沙棘根系分泌物中少，且含有成分不同。影響沙棘生長較大的根系分泌物組分（組分比例是47.56%）是苯甲酸、肉桂酸、二苯胺[12]，而影響胡頹子屬植物生長較大的根系分泌物組分（組分比例是40.6%）是胡頹子堿、鄰苯二甲酸。

根系分泌物組分中的胡頹子堿、鄰苯二甲酸、苯氧基-4,4’-亞甲基[2-(1,1-二甲基乙基-6-甲基]、9,12-十八碳二烯酸、三十烷醇、呋喃-2,5-雙（3，4-二甲氧基）、苯甲酸、丙烯酸共8 種成分中相對分量大于3%；組分中相對分量介于1%～3%的有12 種化合物，而相對分量小于1%的有13 種化合物。這些化合物中有21 種化合物已經(jīng)被證實是具有化感作用的物質(zhì)[13-15]，在其他植物、微生物等生物物種中起到化感作用[16-18]。如簡單的有機酸類物質(zhì)可以抑制某些藻類的生長[19-21]；如香豆素類物質(zhì)可以在一定程度上抑制黑麥草的生長等等[22,23]?？梢?，胡頹子確實是具有化感作用的植物，根系分泌的化感物質(zhì)對其周邊的植物種子萌發(fā)、幼苗生長等可能存在抑制作用，還需要進一步的試驗證實。

圖2 根系分泌物中化感物質(zhì)相對含量Fig.2 Relative content of allelochemicals in root exudates

表2 根系分泌物中化感物質(zhì)Table 2 Allelochemicals in root exudates

董哲等[11]對胡頹子科沙棘屬植物在不同生態(tài)區(qū)域生長狀況下的的根系分泌物進行分析研究時發(fā)現(xiàn)，生長良好的沙棘根系分泌物有33 種，主要為酸、胺、醛、酮和醇類化合物，生長較差的沙棘根系分泌物有28 種，主要為酸、胺、酯和醛類物質(zhì)，主要是土壤養(yǎng)分差異造成成分差異。植物根系分泌與土壤養(yǎng)分相互影響，相互作用，氮、磷或鉀缺失，能改變根系分泌物的成分和含量，而根系分泌物含量增加也會增加土壤速效氮、速效磷和速效鉀的含量。

另外，植物化感作用的另一重要來源是植物枯落物，有對胡頹子屬植物葉片化學成分分析[24,25]結果表明，葉片中含有生物堿、揮發(fā)油、脂肪酸、黃酮、氨基酸等物質(zhì)，這些物質(zhì)中有部分化合物存在化感效應。自然生長條件下，胡頹子的化感效應不僅僅是根系分泌物或枯落物的中的化感物質(zhì)的單一效應，而且是多種化感物質(zhì)的共同作用，存在一定的疊加效應。胡頹子主要的化感物質(zhì)是什么？相互作用的機理是怎樣的？還需要進一步的深入研究來逐步證實。