細葉旱芹地上部不同溶劑浸提液對3種蔬菜種子萌發(fā)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(zhì)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(zhì)，然后用不同溶劑萃取分離提純后的物質(zhì)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(fā);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(fā)和幼苗生長5個指標及化感指數(shù)效應表明，對3種蔬菜影響較大的地上部化感物質(zhì)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(jīng)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(chǎn)[1-2]。目前，大量使用除草劑造成了農(nóng)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(zhì)達到與外界的聯(lián)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(zhì)主要存在于葉、莖和花部[6-7]，經(jīng)過雨水的淋溶，化感物質(zhì)溶于土壤中，通過抑制植物種子的萌發(fā)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(zhì)，通過培養(yǎng)皿濾紙法檢測出乙酸乙酯相中存在主要有效化感物質(zhì)，利用質(zhì)譜儀測定后確認，主要是酚類和酯類物質(zhì)。

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(chǎn)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(xiàn)已成為農(nóng)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(zhì)，探究細葉旱芹地上部化感物質(zhì)浸提液和萃取液對蘿卜、生菜和小白菜種子萌發(fā)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(nóng)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(nóng)業(yè)科技有限公司）、蘿卜（‘韓白玉，河北神禾種業(yè)有限公司）和生菜（‘奶油生菜，山東禾之元種業(yè)）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(zhuǎn)蒸發(fā)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(zhì)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(zhuǎn)蒸發(fā)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(fā)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(yǎng)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(yǎng)皿中，待培養(yǎng)皿中的溶解液揮發(fā)干后，在培養(yǎng)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(yǎng)箱中培養(yǎng)7 d。培養(yǎng)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(fā)。3 d測定種子發(fā)芽勢，7 d時記錄種子的萌發(fā)數(shù)量計并算發(fā)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(fā)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(yǎng)皿置于智能人工氣候培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)條件同1.4.1。7 d 后測定根長、苗長和鮮質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

以化感效應指數(shù) 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(fā)的影響

如圖1所示，4種溶劑對蘿卜的發(fā)芽勢和發(fā)芽率化感指數(shù)都為負值，說明4種溶劑的提取物對蘿卜的種子萌發(fā)產(chǎn)生抑制作用。小白菜發(fā)芽勢化感指數(shù)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(fā)芽率化感指數(shù)均為負值。在石油醚提取物處理下，生菜發(fā)芽勢和發(fā)芽率的化感指數(shù)全為正值，但在其他有機溶劑提取物處理下兩者化感指數(shù)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(zhì)。與對照相比，蘿卜發(fā)芽勢、發(fā)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(fā)芽勢、發(fā)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(fā)芽勢抑制率達到100.0%。綜合以上結果，表明蘿卜種子萌發(fā)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(zhì)量，對小白菜根長、苗長和鮮質(zhì)量產(chǎn)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)餾分物對蘿卜、生菜、小白菜種子萌發(fā)的影響

由圖4可見，5 種餾分產(chǎn)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(fā)的發(fā)芽勢、發(fā)芽率以及小白菜發(fā)芽勢的化感指數(shù)（RI）均為負值，說明 5 種餾分對蘿卜和小白菜種子萌發(fā)均有抑制作用。在氯仿相中，對蘿卜、小白菜發(fā)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(fā)芽率有低微的促進作用，其化感指數(shù)均為正值，且不顯著。生菜僅在乙酸乙酯相處理下的發(fā)芽勢化感指數(shù)為負值。綜合表明，5 種餾分中，對蘿卜和小白菜種子萌發(fā)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(fā)芽勢、發(fā)芽率化感指數(shù)RI的絕對值比其他4種餾分值都大，產(chǎn)生了顯著差異，說明氯仿餾分中細葉旱芹化感物質(zhì)含量最高。

2.5 細葉旱芹地上部化感物質(zhì)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(chǎn)生抑制作用，表現(xiàn)在生菜幼苗生長的根長、苗長和鮮質(zhì)量3個指標的化感指數(shù)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(zhì)量均表現(xiàn)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(xiàn)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(zhì)存在于乙酸乙酯相、正丁醇相和水相餾分中的物質(zhì)對種子萌發(fā)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(chǎn)生化感作用的化感物質(zhì)，但產(chǎn)生抑制作用的化感物質(zhì)的含量相對較少。

2.6 細葉旱芹地上部化感物質(zhì)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(zhì)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(chǎn)生化感作用的化感物質(zhì)，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(zhì)處理3種蔬菜，發(fā)現(xiàn)3種蔬菜都表現(xiàn)出不同程度的抑制現(xiàn)象，其中，乙醇浸提液對生菜和小白菜的發(fā)芽勢和發(fā)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(chǎn)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(fā)和生長能產(chǎn)生一定的抑制作用和康清濤等[17]研究燕麥化感物質(zhì)更易溶于乙醇中的效果相似。楊玉鋒等[18]研究發(fā)現(xiàn)，乙醇和乙酸乙酯提取大蒜根部化感物質(zhì)比水浸提液表現(xiàn)出更好的效果;黃東東等[19]研究發(fā)現(xiàn)，三氯甲烷提取劍麻葉化感物質(zhì)能明顯抑制假臭草種子萌發(fā)和幼苗生長;康利平等[20]研究發(fā)現(xiàn)，用蒸餾水、10%乙醇和10%丙酮提取百里香莖化感物質(zhì)處理黃瓜種子均表現(xiàn)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(zhì)中含有更多有效物質(zhì)及活性更強且較穩(wěn)定的物質(zhì)。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(jīng)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(fā)現(xiàn)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(fā)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(yè)兵等[22]研究發(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)，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(xiàn)顯著。說明經(jīng)過萃取分離后的化感物質(zhì)存在于乙酸乙酯相和正丁醇相中的較多或?qū)χ参锲鹬饕饔玫奈镔|(zhì)存在于其中。而細葉旱芹產(chǎn)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(chǎn)生影響主要是通過抑制種子萌發(fā)和幼苗的生長，首先使種子的發(fā)芽勢降低，使自身發(fā)芽速率快于其他植物;其次影響發(fā)芽率，使其他植物不發(fā)芽，從而產(chǎn)生生態(tài)空缺，足以自身生長發(fā)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(yǎng)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。

參考文獻

[1] 邱秋金，謝惠玲，李圓萍，等.看麥娘根系對小麥根水提液化感作用的生理響應[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2015，23（2）：233-238.

[2] 朱增勇.中國蔬菜生產(chǎn)與供求分析[J].農(nóng)業(yè)展望，2006，2（1）：13-19.

[3] 張玉聚，孫化田，王春生.除草劑及其混用與農(nóng)田雜草化學防治[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學技術出版社，2000：80-81.

[4] WESTON LA.Utilization of allelopathy for weed management in agroecosystems[J].Agronomy Journal，1996，88（6）：860-866.

[5] 孔垂華.21世紀植物化學生態(tài)學前沿領域[J].應用生態(tài)學報，2002，13（3）：349-353.

[6] 張海燕，羅鑫，張敏.外來入侵植物小飛蓬化感作用機理研究的進展[J].湖南生態(tài)科學學報，2015，2（4）：29-33.

[7] 高興祥，李美，房鋒.小飛蓬不同部位對野燕麥和多花黑麥草的化感作用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2015（15）：114-116.

[8] 高興祥，李美，高宗軍，等. 外來物種小飛蓬的化感作用初步研究[J].草業(yè)學報，2009，18（5）：46-51.

[9] 高興祥，李美，房鋒，等.小飛蓬水浸提液對雜草萌發(fā)和生長的抑制效果[J].草業(yè)科學，2015，32（1）：48-53.

[10] 張海燕，張敏，祁珊珊，等.入侵植物小飛蓬化感作用及有效成分分析[J].雜草科學，2015，33（4）：5-9.

[11] 嚴靖，閆小玲，馬金雙.中國外來入侵植物彩色圖鑒[M].上海：上?？茖W技術出版社，2016.

[12] 王旭.播娘蒿地上部提取分離物對小麥的化感作用研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學院，2010.

[13] 張莉莉，姜麗靜，于錫宏，等.蔬菜種子播種前預處理的研究進展[J].東北農(nóng)業(yè)大學學報，2009，40（8）：131-133.

[14] 侯永俠，周寶利，吳曉玲，等.辣椒秸稈腐解物化感作用的研究[J].應用生態(tài)學報，2006，17（4）：4699-4702.

[15] 蘆站根，周文杰，牛玉璐.黃頂菊水浸提液對小麥幼苗的生理效應[J].麥類作物學報，2012，32（1）：123-126.

[16] 余細紅，向亞林.馬纓丹對萵苣種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2014（23）：7806-7807.

[17] 康青濤，姬天龍，林棟，等.燕麥種子浸提液對3種草坪草種子萌發(fā)的化感作用[J].草原與草坪，2014，34（5）：11-15.

[18] 楊玉鋒，姚戰(zhàn)軍.不同浸提劑大蒜根浸提液對番茄晚疫病菌的化感作用[J].廣東農(nóng)業(yè)科學，2012，39（1）：72-73.

[19] 黃東東，沈奕德，黃喬喬，等.劍麻葉不同溶劑浸提液對假臭草萌發(fā)和生長的影響[J].雜草科學，2013，31（4）：5-8.

[20] 康利平，劉佃林，張祿.不同百里香莖浸提液對黃瓜種子發(fā)芽率的影響[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012（7）：109-110.

[21] 晏婷，翟梅枝，王元，等.核桃根系提取物對3種植物種子萌發(fā)和幼苗生長的化感作用[J].華中農(nóng)業(yè)大學學報，2012，31（6）：713-719.

[22] 陳業(yè)兵，鄧立剛，李增梅，等.銀膠菊花對苘麻和稗的化感作用[J].雜草科學，2014，32（3）：1-4.

[23] 高源，朱朝華，李雪楓，等.小飛蓬對三種雜草種子萌發(fā)和幼苗生長的化感作用[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2012，51（15）：3230-3233.