黃云霄+齊勇+楊曉娜+胡安龍

摘要：將龍葵（Solanum nigrum L.）整株干燥粉碎后，用甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷和石油醚依次提取，通過測定這4種浸提物對水稻、玉米和蘿卜種子萌發(fā)率、植株根數(shù)量、根長、根鮮質(zhì)量、莖長及莖鮮質(zhì)量的影響，明確龍葵不同浸提物對不同作物幼苗的化感效應(yīng)。結(jié)果表明，龍葵的甲醇和乙酸乙酯浸提物對蘿卜種子萌發(fā)率及根長表現(xiàn)為促進作用；相反，龍葵的二氯甲烷和石油醚浸提物對水稻和玉米種子萌發(fā)率、植株根數(shù)量、根長、根鮮質(zhì)量、莖長及莖鮮質(zhì)量主要表現(xiàn)為抑制作用，抑制率范圍在9.52%～90.37%之間；其中250倍稀釋倍數(shù)下，龍葵的石油醚浸提物對玉米植株莖鮮質(zhì)量抑制率高達90.37%。研究表明，龍葵提取物對作物幼苗化感效應(yīng)明顯，具體化學(xué)成分及機制有待進一步研究。

關(guān)鍵詞：化感效應(yīng)；浸提物；龍葵；抑制率；作物幼苗

中圖分類號：S451 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1003-935X（2017）02-040-06

Allelopathic Effect of Solanum nigrum L. Extract on Different Crop Seedlings

HUANG Yun-xiao， QI Yong， YANG Xiao-na， HU An-long （College of Agriculture，Guizhou University，Guiyang 550025，China）

Abstract：Whole plants of Solanum nigrum L. were dried and pulverized，and extracted with methanol，ethyl acetate，methylene chloride or petroleum ether. The effects of the four extracts on seed germination rate，root number，root length，root fresh weight，stem length and stem fresh weight of rice，maize and radish were determined. Germination rate and root length of radish were promoted by the ethyl acetate extract of Solanum nigrum. In contrast，seed germination rate，root number，length，and fresh weight，and stem length and fresh weight were mainly inhibited at ratesof 9.5% ～ 90.4%；a250 times dilution concentration gave90.4%inhibition rate of maize plant stem fresh weight. Extracts of Solanumnigrum L. seedling growth，but the specific chemical composition of the extracts and the mechanism of action need further study.

Key words：allelopathy；extract；Solanum nigrum L.；inhibition rate；crop seedlings

化感作用（allelopthy） 是指植物（包括微生物）通過釋放化學(xué)物質(zhì)對環(huán)境中其他植物或微生物的作用，普遍存在于農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)中，如毛竹和苦櫧水浸液中化感物質(zhì)可促進杉木種子的萌發(fā)和生長，與杉木混交時能不同程度地促進杉木的生長[1]?？喽〔枞~片和根系分泌的化感物質(zhì)可在土壤中積累，對蘿卜、白菜、黃瓜、綠豆、水稻種子萌發(fā)有明顯的抑制作用[2-3]。檸檬桉皮、葉和根系分泌物中含有水溶性或揮發(fā)性的化感物質(zhì)，能抑制其他植物、動物、微生物的生長[4]。藍桉能產(chǎn)生對黃瓜有抑制作用的物質(zhì)[5]。隨著多學(xué)科之間的相互滲透，化感作用倍受關(guān)注，已成為化學(xué)生態(tài)學(xué)研究的重要方面[2，6]?；凶饔迷谏鷳B(tài)系統(tǒng)組成與分布、群落演替、外來入侵等方面發(fā)揮著重要作用。龍葵（Solanum nigrum L.）為茄科茄屬一年生草本植物，耐干旱，繁殖能力強，具有很強的擴散能力和入侵性；原產(chǎn)地為北美洲，現(xiàn)已廣泛分布于南北美洲、歐亞大陸和大洋洲[7]。龍葵于1981年進入我國遼寧省，后擴散至吉林、河北、北京、甘肅等地并惡性蔓延，對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成威脅[8-10]。龍葵的果實帶刺，可黏附在動物身上四處擴散，也可漂浮在水面上隨水流傳播，植株中含有神經(jīng)毒素類化學(xué)物質(zhì)，牲畜誤食后可中毒死亡[11]。龍葵可侵入田間和草場，對作物產(chǎn)量和牧草的生長造成嚴重危害。筆者所在課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，龍葵浸提物對小麥種子萌發(fā)和幼苗生長有明顯的化感效應(yīng)，本試驗通過甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、石油醚浸提龍葵，并測定不同浸提物對水稻、玉米、蘿卜種子萌發(fā)的影響，進一步探討龍葵不同浸提物對不同作物幼苗的化感效應(yīng)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試龍葵植株于2015年6月采自貴州大學(xué)校園及周邊，整株采回后清理，洗凈，晾干表面水分后備用。供試的水稻、玉米及蘿卜種子來自山東禾之元種業(yè)。

1.2 試驗方法

采用冷浸法[12]提取，將采集、洗凈、晾干的龍葵植株在50 ℃恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）內(nèi)干燥6 h，用植物粉碎機粉碎。初步篩選活性植物時用2 kg干粉，然后先后、分別加入5倍體積于干粉的甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、石油醚（均為分析純），置于避光處浸泡，期間不斷攪拌，4 d后抽濾，殘渣依次加入等體積的甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、石油醚繼續(xù)浸泡，反復(fù)3次，合并濾液后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海儀分科學(xué)儀器有限公司）在水浴中減壓濃縮至膏狀，依次得到植物甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、石油醚提取物，置于4 ℃冰箱中備用[12]。endprint

培養(yǎng)皿洗凈、烘干，然后經(jīng)高壓滅菌待用。將龍葵植物甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、石油醚提取物分別用蒸餾水稀釋，分別得到稀釋250、500、1 000倍的浸提物溶液，取水稻、玉米及蘿卜種子各60粒于3種不同濃度浸提物溶液燒杯中，36 ℃水浴鍋中浸泡30 min，取出種子分別放入不同濃度浸提物溶液的培養(yǎng)皿中，20 ℃下光照12 h/d 培養(yǎng)14 d。重復(fù)3次，以清水處理種子為空白對照，2015年6月10日開始統(tǒng)計發(fā)芽種子數(shù)，所有試驗總萌發(fā)時間為7 d，2015年6月24日測量植株根數(shù)量、根長、根鮮質(zhì)量、莖長以及莖鮮質(zhì)量，并計算各指標(biāo)抑制率。

1.3 統(tǒng)計分析

種子萌發(fā)率=種子發(fā)芽數(shù)/總的種子數(shù)×100%。

抑制率=[空白對照組（萌發(fā)率、數(shù)量、長度、鮮質(zhì)量）-處理組（萌發(fā)率、數(shù)量、長度、鮮質(zhì)量）]/空白對照組（發(fā)芽率、數(shù)量、長度、鮮質(zhì)量）×100%。

所有測定數(shù)據(jù)均采用DPS軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 龍葵不同試劑浸提液對水稻、玉米、蘿卜種子萌發(fā)率的影響

由表1可知，3種作物種子中，龍葵的二氯甲烷浸提液對水稻和玉米種子萌發(fā)均有不同程度的抑制作用，其中二氯甲烷浸提液在250倍稀釋倍數(shù)時對水稻和玉米種子萌發(fā)的抑制作用最大，抑制率分別為21.90%、49.33%；對蘿卜種子主要表現(xiàn)為促進作用。石油醚浸提液對水稻、玉米和蘿卜種子萌發(fā)都有明顯的抑制作用，抑制率為1714%～50.67%，隨稀釋倍數(shù)的增加抑制作用呈下降趨勢。甲醇浸提液對水稻、玉米和蘿卜種子萌發(fā)有明顯的促進作用。乙酸乙酯浸提液對玉米種子萌發(fā)有抑制作用，其中250倍稀釋倍數(shù)時抑制作用最大，抑制率為16.00%；而對水稻和蘿卜種子萌發(fā)則表現(xiàn)為促進作用。

2.2 龍葵不同試劑浸提液對水稻、玉米、蘿卜種子根生長長度的影響

由表2可知，龍葵的甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、石油醚浸提液對水稻、玉米種子的根生長長度表現(xiàn)為抑制作用，其中龍葵的石油醚和二氯甲烷浸提液的抑制作用明顯，抑制率為39.45%～6715%；龍葵的甲醇和乙酸乙酯浸提液的抑制作用次之，抑制率為25.33%～58.90%。龍葵的石油醚提取液對蘿卜種子根生長長度主要表現(xiàn)為抑制作用，抑制率為7.44%～12.35%，而龍葵的甲醇、乙酸乙酯和二氯甲烷提取液對蘿卜種子根生長長度主要表現(xiàn)為促進作用，在龍葵的二氯甲烷浸提液稀釋倍數(shù)為1000倍時，抑制率最小，為 -16.37%。

2.3 龍葵不同試劑浸提液對水稻、玉米、蘿卜種子根生長質(zhì)量的影響

由表3可知，龍葵的甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷和石油醚浸提液對水稻和玉米種子的根生長質(zhì)量主要表現(xiàn)為抑制作用；其中，在龍葵的甲醇浸提液稀釋倍數(shù)為250倍時，對水稻的抑制作用最大，達到8462%，但是在稀釋倍數(shù)為250倍時，龍葵的石油醚浸提液對水稻種子的根生長質(zhì)量沒有抑制作用。而龍葵的甲醇和乙酸乙酯浸提液對蘿卜種子的根生長質(zhì)量基本沒有抑制作用，反而略微表現(xiàn)出促進作用；相反地，龍葵的二氯甲烷和石油醚浸提液對蘿卜種子根生長質(zhì)量主要表現(xiàn)為抑制作用，在稀釋倍數(shù)為500倍時龍葵的石油醚浸提液抑制作用最大，為68.29%。

2.4 龍葵不同試劑浸提液對水稻、玉米、蘿卜種子莖生長長度的影響

由表4可知，龍葵的甲醇、二氯甲烷、石油醚浸提液對水稻的莖生長長度表現(xiàn)為抑制作用；其中，石油醚浸提液抑制作用明顯，稀釋倍數(shù)為 1 000倍時龍葵的石油醚浸提液抑制作用最大，抑制率為50.16%。而龍葵的乙酸乙酯浸提液對水稻種子的莖生長長度則基本沒有抑制作用。龍葵的二氯甲烷、石油醚浸提液對玉米種子的莖生長長度抑制作用明顯，抑制率在19.28%～77.91%之間，稀釋倍數(shù)為500倍時，石油醚浸提液的抑制作用最大，達到77.91%。龍葵的甲醇、乙酸乙酯浸提液對蘿卜種子的莖生長長度抑制效果不明顯；相反龍葵的二氯甲烷、石油醚浸提液對蘿卜種子的莖生長長度主要表現(xiàn)為抑制作用，抑制率在 9.55%～37.82%之間。

2.5 龍葵不同試劑浸提液對水稻、玉米、蘿卜種子莖生長質(zhì)量的影響

由表5可知，龍葵的甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷提取液對水稻種子的莖生長質(zhì)量主要表現(xiàn)為高濃度促進，低濃度抑制，在甲醇浸提液稀釋倍數(shù)為500倍時，抑制效果最好，抑制率為85.71%；而石油醚浸提液則表現(xiàn)為一定的抑制作用。龍葵的甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、石油醚浸提液對玉米種子的莖生長質(zhì)量主要表現(xiàn)為抑制作用，其中二氯甲烷和石油醚浸提液的抑制效果較明顯，抑制率在70.06%～90.37%之間，稀釋倍數(shù)250倍時，石油醚浸提液的抑制作用最大，抑制率達到9037%。龍葵的乙酸乙酯浸提液對蘿卜種子的莖生長質(zhì)量表現(xiàn)為促進作用；但是龍葵的甲醇、二氯甲烷和石油醚浸提液則主要表現(xiàn)為抑制作用，稀釋500倍時，甲醇的浸提液對蘿卜種子沒有抑制作用，抑制率為0.00%。

2.6 龍葵不同試劑浸提液對水稻、玉米、蘿卜種子根生長數(shù)量的影響

由表6可知，龍葵的甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷和石油醚提取液對水稻和玉米種子的根生長數(shù)量主要表現(xiàn)為抑制作用，稀釋250倍時，石油醚浸提液對水稻和玉米種子根生長數(shù)量的抑制作用明顯且最大，抑制率分別為44.29%、72.05%。龍葵的甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷和石油醚浸提液對蘿卜種子的根生長數(shù)量主要表現(xiàn)為促進作用，只有在稀釋倍數(shù)為250倍時二氯甲烷和石油醚浸提液表現(xiàn)為抑制作用，抑制率分別為16.00%、26.44%。

3 結(jié)論與討論

植物通過合成釋放活性次生物質(zhì)影響鄰近植物的萌發(fā)和生長[13-17]。通常情況下化感物質(zhì)能抑制受體植物種子的萌發(fā)，但也有研究表明化感物質(zhì)可能促進受試種子的萌發(fā)[18-21]。本研究結(jié)果表明，龍葵不同浸提物活性差異較大，龍葵的甲醇、乙酸乙酯浸提液對作物幼苗主要表現(xiàn)為促進作用；石油醚浸提液則表現(xiàn)為抑制作用。4種不同試劑龍葵浸提物對3種供試種子、幼苗的抑制作用強弱順序為石油醚>二氯甲烷>乙酸乙酯>甲醇?？傮w上看，相同試劑浸提物不同濃度處理間，各處理隨著濃度的降低抑制作用也降低，甚至表現(xiàn)為促進作用，這種現(xiàn)象與植物生長調(diào)節(jié)劑的特征相似，因此有望從龍葵中提出新型的植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)。endprint

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，利用植物化感作用有助于建立合理的輪作、間作和套種等耕作制度，控制田間雜草及病蟲害的發(fā)生，降低作物之間的負效應(yīng)，提高作物質(zhì)量、產(chǎn)量和土地的產(chǎn)出率，提高土壤肥力。但農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)中的化感作用涉及植物、土壤微生物、環(huán)境因子等諸多因素，如何針對性地利用化感作用的積極方面，避免消極效應(yīng)，還須要開展長期、深入的研究。龍葵作為一種藥用植物，陸續(xù)對它的藥用價值及功效開展了不少研究，但關(guān)于龍葵次生代謝產(chǎn)物的植物活性研究報道還不多。本試驗進行了龍葵提取物對不同作物幼苗化感效應(yīng)的初步研究，進一步的化學(xué)成分分析，有助于確定并利用化感物質(zhì)活性成分。但室內(nèi)研究結(jié)果與田間表現(xiàn)是否相似，還有待進一步驗證。

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