?不同大豆品種浸提液對(duì)稗草和苜蓿的除草活性?

摘要：為探索大豆在種植過程中潛在的化感作用，研究了6個(gè)不同大豆品種浸提液對(duì)稗草和苜蓿的除草活性。采用培養(yǎng)皿濾紙法、土壤封閉法和莖葉噴霧法測(cè)定了其對(duì)稗草和苜蓿的化感作用，并挑選出除草活性最高的大豆品種浸提液進(jìn)行除草活性物質(zhì)分析。結(jié)果表明：種子萌發(fā)試驗(yàn)中，在0.01 g/mL濃度下，2701品種大豆乙醇浸提液對(duì)稗草和苜蓿的根長(zhǎng)抑制率分別是65.3%和62.0%、對(duì)二者的芽長(zhǎng)抑制率分別是80.2%和17.5%，湘24品種大豆乙醇浸提液對(duì)稗草和苜蓿的根長(zhǎng)抑制率為79.8%和70.9%、對(duì)二者的芽長(zhǎng)抑制率分別是46.0%和35.6%；土壤封閉試驗(yàn)中，在0.01 g/mL濃度下， 湘24品種大豆乙醇浸提液對(duì)稗草和苜蓿的抑制率為48.4%和35.2%；莖葉噴霧試驗(yàn)中，在0.01 g/mL濃度下， 湘24品種大豆乙醇浸提液對(duì)稗草和苜蓿的抑制率為67.0%和93.6%，2701品種大豆乙醇浸提液的抑制率為76.4%和93%；除草活性物質(zhì)追蹤結(jié)果表明黃酮類次生代謝物質(zhì)在浸提液中含量相對(duì)較高。由此可見，湘24、2701品種大豆乙醇粗提液具有一定的除草活性。

關(guān)鍵詞：稗草；化感作用；除草活性；LC/MS；大豆

中圖分類號(hào)：Q948.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-060X（2024）09-0078-04

Extracts of Different Soybean Cultivars Inhibit Barnyard Grass and Alfalfa

LI Hao1，HUANG Shan2，BAI Zhen-dong1，HAN Jin-cai2，YAN Sheng2，BAI Hao-dong2，

LI Zu-ren2，JIN Chen-zhong1

（1. Hunan University of Humanities， Science and Technology， Loudi 417000， PRC; 2. Hunan Provincial Key Laboratory of

Weed Biology and Safety Control， Changsha 410000， PRC）

Abstract： To explore the potential allelopathy of soybean， we examined the inhibitory effects of the extracts of six soybean cultivars on barnyard grass and alfalfa. The allelopathic effects of soybean extracts on barnyard grass and alfalfa were determined by the seed germination test， pre-emergence application， and post-emergence spraying. Furthermore， we analyzed the active components in the soybean cultivar extract with the highest herbicidal activity. The results of the seed germination test showed that 0.01 g/mL ethanol extract of the soybean cultivar '2701' reduced the root length by 65.3% and 62.0% and the bud length by 80.2% and 17.5% for barnyard grass and alfalfa， respectively. The ethanol extract of the soybean cultivar 'Xiang 24' decreased the root length by 79.8% and 70.9% and the bud length by 46.0% and 35.6% for barnyard grass and alfalfa， respectively. The results of pre-emergence application showed that 0.01 g/mL ethanol extract of 'Xiang 24' demonstrated the inhibition rates of 48.4% and 35.2% on barnyard grass and alfalfa， respectively. The results of post-emergence spraying showed that 0.01 g/mL ethanol extract of 'Xiang 24' had the inhibition rates of 67.0% and 93.6% and that of '2701' presented the inhibition rates of 76.4% and 93% on barnyard grass and alfalfa， respectively. Flavonoids were the main active components for the herbicidal activity of soybean extract. The results indicated that the crude ethanol extracts of 'Xiang 24' and '2701' had herbicidal activity.

Key words： barnyard grass; allelopathy; herbicidal activity; LC/MS; soybean

農(nóng)田雜草侵占農(nóng)田地上和地下部空間，與作物競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)、光照和水分，降低了作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，嚴(yán)重威脅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[1-2]。施用化學(xué)除草劑是防治雜草的有效辦法，然而大量使用化學(xué)除草劑會(huì)破壞環(huán)境和威脅人類健康，會(huì)導(dǎo)致藥物殘留、環(huán)境污染，并增強(qiáng)雜草的抗藥性[3-4]。面對(duì)每年數(shù)以百計(jì)的抗性雜草增長(zhǎng)，研發(fā)新型除草劑解決雜草的抗藥性問題很有必要[5-7]。

化感作用（allelopathy）指植物在其生長(zhǎng)發(fā)育過程中，通過向環(huán)境釋放出特定的代謝產(chǎn)物，改變其周圍的微生態(tài)環(huán)境，影響周圍其他植物生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致植物間相互排斥或促進(jìn)[8-11]。利用植物的化感作用進(jìn)行田間雜草防治是一種新型且有效的方法，其中化感物質(zhì)屬于植物次生代謝物質(zhì)，對(duì)環(huán)境友好、無殘留。因此，研究植物的化感作用對(duì)開發(fā)植物園除草劑和農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義[12]。長(zhǎng)期以來，研究人員對(duì)入侵雜草、森林植物、水生植物等的化感作用進(jìn)行了深入研究，但對(duì)作物本身的化感作用研究相對(duì)較少，目前已報(bào)道的植物源除草活性物質(zhì)主要包括萜烯類、生物堿類、香豆素類、醌類等[13-15]，比如水稻的稻殼酮B[16]、高粱的高粱酮[17]。

大豆[Glycine max（L.）Merr.]，一年生草本，由于其高蛋白質(zhì)含量和品質(zhì)，是最普遍和最便宜的蛋白質(zhì)來源之一，目前已培育出超過6萬個(gè)適應(yīng)不同地區(qū)的大豆品種，成為世界上最重要的經(jīng)濟(jì)作物之一[18-20]。筆者以不同品種的大豆乙醇浸提液作為切入點(diǎn)，結(jié)合前人研究設(shè)計(jì)了不同方式除草試驗(yàn)，以期挖掘控草能力強(qiáng)的大豆品種，明確其發(fā)揮控草能力的化感物質(zhì)，為農(nóng)田生產(chǎn)上合理利用和開發(fā)大豆資源提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試大豆品種包括湘24、湘26、湘37、2701、2704和2901，均由湖南省農(nóng)科院作物所提供。試驗(yàn)所用單子葉雜草稗草和雙子葉雜草苜蓿種子均由網(wǎng)上購(gòu)買。

試驗(yàn)儀器主要有3WP–2000型行走式生測(cè)噴霧塔（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所），行走距離1 340 mm，噴液量30 mL，噴液壓力0.3 MPa；利農(nóng)HD400 手動(dòng)噴霧器（新加坡利農(nóng)公司），配除草劑專用噴頭，噴霧壓力450 Kpa，用水量600 kg/hm2；Vanquish（Thermo Fisher Scientific）超高效液相色譜儀。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 大豆浸提液的制備 將不同品種大豆置于100℃烘箱中干燥、殺青，取30 g大豆整株材料粉碎，加入420 mL無水乙醇浸提24 h，進(jìn)行真空抽濾，將濾液在45℃減壓蒸餾環(huán)境下濃縮，得到大豆乙醇浸膏。將上述浸膏用無水乙醇定容至7 mL，放置4℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 種子萌發(fā) 選取顆粒飽滿、大小均一的供試雜草種子，用0.2%的次氯酸鈉溶液消毒10 min，使用蒸餾水漂洗3次，晾干備用。量取0.5 g提取液，加入0.6%吐溫–80水溶液定容至0.01 g/mL，于每個(gè)墊有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中（d=90 mm）加入8 mL的藥液。每皿分別均勻放置已消毒的稗草、苜蓿種子30粒，采用清水為陰性對(duì)照，40%芐嘧·丙草胺為陽(yáng)性對(duì)照，每個(gè)處理重復(fù)3次。將培養(yǎng)皿放置于人工氣候箱中恒溫培養(yǎng)，溫度（25±0.5）℃，濕度85%，每天光照12 h?？偯劝l(fā)時(shí)間7 d，萌發(fā)結(jié)束后統(tǒng)計(jì)各處理種子根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)。

1.2.3 土壤封閉法 取不同品種大豆浸提液0.05 g加入50 mL吐溫–80水溶液中，配制成0.01 g/mL 的藥劑備用；設(shè)同體積清水為陰性對(duì)照、陽(yáng)性對(duì)照藥劑40%芐嘧·丙草胺WP根據(jù)田間推薦劑量配制成0.001 3 g/mL濃度的藥液備用。將土壤消毒滅菌后裝入直徑為9 mm 的塑料盆中，將已露白的稗草種子和苜蓿種子各20粒分別均勻播撒于土壤表面，覆蓋0.3～0.6 cm營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。然后保持土壤濕潤(rùn)，使用3WP-2000 型行走式生測(cè)噴霧塔進(jìn)行土壤噴霧，每個(gè)處理重復(fù)3次。施藥后通過底部滲漏法補(bǔ)水，在溫度（26±2）℃、相對(duì)濕度（40±5）%的溫室中常規(guī)培養(yǎng)。培養(yǎng)14 d 后，稱取雜草鮮重，計(jì)算鮮重抑制率。

1.2.4 莖葉噴霧法 試驗(yàn)藥劑及用量與土壤封閉法相同。將已露白的稗草和苜蓿種子各20粒分別均勻點(diǎn)種于塑料盆（d=9 mm）中，培養(yǎng)至2～3葉期，設(shè)同體積清水為陰性對(duì)照、陽(yáng)性對(duì)照藥劑50%二氯喹啉酸WP根據(jù)田間推薦劑量配制成0.000 66 g/mL濃度的藥液備用。使用3WP-2000型行走式生測(cè)噴霧塔進(jìn)行莖葉噴霧，每個(gè)處理重復(fù)3次。施藥后通過底部滲漏法補(bǔ)水，在溫度（26±2）℃、相對(duì)濕度（40±5）%的溫室中常規(guī)培養(yǎng)。培養(yǎng)14 d后，稱取雜草鮮重，計(jì)算鮮重抑制率。

1.2.5 除草活性物質(zhì)追蹤 利用LC/MS技術(shù)對(duì)2701和湘24品種（雜草抑制率相對(duì)較高的品種）進(jìn)行除草活性物質(zhì)測(cè)定，移取2 μL樣品至EP管中，加入2 μL提取液（甲醇∶乙腈=1∶1），含同位素標(biāo)記內(nèi)標(biāo)混合物，渦旋混合30 s；超聲10 min（冰水?。C40℃靜置1 h；將樣品4℃，12 000 r/min [離心力13 800（×g），半徑8.6 cm]離心15 min；取上清液于進(jìn)樣瓶中上機(jī)檢測(cè)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS 15.10軟件處理，并采用Duncan’s復(fù)極差法進(jìn)行顯著性分析（P = 0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子萌發(fā)試驗(yàn)

在0.01 g/mL濃度下，2701和湘24品種根長(zhǎng)抑制率和芽長(zhǎng)抑制率均顯著低于陽(yáng)性對(duì)照。由表1可知，6個(gè)大豆品種浸提液中，湘24品種對(duì)稗草和苜蓿的根長(zhǎng)抑制率分別為79.8%和70.9%，2701品種對(duì)稗草和苜蓿的根長(zhǎng)抑制率分別為65.3%和62.0%；湘24品種對(duì)稗草和苜蓿的芽長(zhǎng)抑制率分別為46.0%和35.6%，2701品種對(duì)稗草和苜蓿的芽長(zhǎng)抑制率分別為80.2%和17.5%；這兩者防治效果僅次于陽(yáng)性藥劑40%芐嘧·丙草胺WP對(duì)稗草（100%）和苜蓿（100%）的防效。

2.2 土壤封閉試驗(yàn) 由表2可知，6個(gè)大豆品種浸提液對(duì)土壤封閉法培養(yǎng)14 d的稗草和苜蓿的幼苗生長(zhǎng)均具有一定的抑制作用， 其中湘24品種乙醇浸提液對(duì)稗草的鮮重抑制率為48.4%，對(duì)苜蓿的鮮重抑制率為35.2%，2701品種對(duì)苜蓿的鮮重抑制率達(dá)45.3%。綜合來看，防效僅次于對(duì)照藥劑40%芐嘧·丙草胺WP對(duì)稗草（100%）和苜蓿（100%）。

2.3 莖葉噴霧試驗(yàn)

由表3可知，不同大豆品種浸提液0.01 g/mL濃度下，湘24大豆品種浸提液對(duì)2～3葉期稗草的防治效果達(dá)67.0%，對(duì)苜蓿防治效果達(dá)93.6%；2701大豆品種浸提液對(duì)稗草的防治效果達(dá)76.4%，對(duì)苜蓿防治效果達(dá)93%。兩者僅次于陽(yáng)性對(duì)照藥劑50%二氯喹啉酸WP對(duì)稗草（82.2%）和苜蓿（100%）的鮮重抑制率，在6個(gè)大豆品種浸提液中表現(xiàn)較好。

2.4 除草活性物質(zhì)追蹤

通過前期試驗(yàn)可知，2701、湘24品種的雜草根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、鮮重抑制率相對(duì)較高，因此追蹤這2個(gè)品種的除草活性物質(zhì)。已有研究表明，大豆提取液中主要化學(xué)成分為酚類和黃酮類等[21-33]。由表 4 可知，2701、湘24品種粗提液通過LC/MS技術(shù)手段，發(fā)現(xiàn)假荊芥屬苷、槲皮素、茶堿和山奈酚–3–O–新橙皮糖苷等次生代謝物質(zhì)在浸提液中含量相對(duì)較高。

3 討論與結(jié)論

同種作物的不同品種的次生代謝產(chǎn)物表達(dá)會(huì)存在差異，次生代謝產(chǎn)物的差異可能與子實(shí)體發(fā)育密切相關(guān)，其差異表達(dá)直接決定植物毒性[34-35]。在研究中，不同品種大豆浸提液對(duì)苜蓿和稗草均表現(xiàn)出一定的抑制作用，其中湘24品種的抑草活性最高，對(duì)稗草和苜蓿的根長(zhǎng)抑制率為79.8%和70.9%，對(duì)芽長(zhǎng)抑制率分別是46.0%和35.6%，對(duì)雜草幼苗的鮮重抑制率為48.4%和35.2%，對(duì)2～3葉期稗草鮮重抑制率為67.0%和93.6%。大量研究表明，許多植物的浸提液均具有良好的除草活性，比如張城嘉等[36]發(fā)現(xiàn)棉籽殼醇提液中亞油酸，對(duì)稗草的LC50為14.5 mg/L；徐兆林等[37]發(fā)現(xiàn)雙鼠李糖脂對(duì)多種雜草的根長(zhǎng)有明顯抑制效果；張明月等[38]發(fā)現(xiàn)阿魏酸處理馬唐有明顯的抑草活性。通過LC/MS液質(zhì)技術(shù)得到2701品種大豆提取液中存在黃酮類次生代謝物質(zhì)，基于2701品種大豆乙醇浸提液良好的除草活性，有必要針對(duì)其中的化合物進(jìn)行進(jìn)一步篩選。

綜合試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，湘24和2701品種大豆乙醇提取物對(duì)稗草根和芽均具有一定的抑制作用，可見湘24和2701品種大豆乙醇提取物具有植物源除草劑的潛質(zhì)。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）