吳接呈，龍正南，王蘭英，駱焱平

(海南大學 植物保護學院，海南 ?？?570228)

化感作用是植物在生長過程中，通過莖葉揮發(fā)、淋溶、根系分泌、植物殘體的腐爛和降解等途徑向環(huán)境釋放某些次生化學物質(zhì)，從而對周圍植物的生長和發(fā)育造成促進或抑制作用的一種現(xiàn)象[1-2].化感作用的研究主要表現(xiàn)在農(nóng)林生態(tài)管理、植物演替、生物入侵、種間互作[3]等方面.化感作用在群落結構的形成與演替，協(xié)同進化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生物防治等方面具有十分重要的應用價值[4-5].黃金香柳(Melaleucabracteata. Revolution Gold)，別名千層金，屬桃金娘科(Myrtaceae)白千層屬(Melaleuca)[6]，原產(chǎn)于新西蘭和澳大利亞[7-8]，它是一種廣泛應用的常綠觀賞喬木.對于黃金香柳的研究,目前主要集中在生理指標和生長特性[9-11]、栽培技術和組織培養(yǎng)[12-13]、精油的提取方法和提取物的生理生化活性等方面[14-16].這些研究顯示，從黃金香柳的苞葉和莖皮中可以提取精油[17-20],并且該精油具有良好的抗氧化和抗菌活性，故其已被廣泛應用于食品、醫(yī)藥和化妝品領域[21-22];同時研究還顯示,黃金香柳精油的成分主要為甲基丁香酚，除此以外,還有少量的醚類、酯類、醇類、醛類以及其他酚類等成分[23-24].盡管如此,然而目前關于黃金香柳精油化感作用的研究卻鮮有報道，為此,本研究通過種子萌發(fā)實驗和幼苗生長量實驗，檢測了黃金香柳精油的除草活性，探究了黃金香柳精油的化感作用，并明確了其主要成分甲基丁香酚所起的作用，旨在為黃金香柳精油的開發(fā)提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 種 子綠豆(PhaseolusradiatusL.)、蘿卜(RaphanussativusL.)、水稻(OryzasativaL.)、高丹草(Sorghum-sudangrasshybrid)、黑麥草(LoliumperenneL.)、紅三葉(Trifoliumpratense)、狼尾草(Pennisetumalopecuroides)和蘇丹草(Sorghumsudanense)種子由海南大學植物保護學院駱焱平課題組提供.

1.1 藥 劑黃金香柳精油按侯文成[25]方法提取，甲基丁香酚由海南大學植物保護學院駱焱平課題組提供，吐溫-80和無水乙醇購于廣州化學試劑公司.

1.2 實驗方法

1.2.1 種子萌發(fā)實驗將種子用φ=75%的酒精消毒10 s，以清水洗滌后置于紙巾上自然晾干，備用.用清水將黃金香柳精油和甲基丁香酚稀釋至以下系列質(zhì)量濃度：800、400、200、100、50、25 μg/mL，備用.在直徑為9 cm的培養(yǎng)皿內(nèi)鋪上一層濾紙，用移液管移取5 mL藥液于培養(yǎng)皿中，挑取均勻飽滿、大小一致的種子，均勻擺放于濾紙上，每皿10粒，重復3次，以清水作空白對照.每天補充等量相應質(zhì)量濃度的藥液，以保持濾紙濕潤，并于室溫培養(yǎng)，逐日記錄5天的發(fā)芽數(shù).發(fā)芽抑制率=5天內(nèi)未發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；發(fā)芽勢=(3天內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt)(Gt：在t天內(nèi)的發(fā)芽數(shù)，Dt：第t天)[26].

1.2.2 幼苗生長量實驗將種子用φ=75%的酒精消毒10 s，以清水洗滌后，將其置于紗布上催芽1～2 d.藥劑配制同上.在直徑為9 cm的培養(yǎng)皿內(nèi)鋪上一層濾紙，用移液管移取5 mL藥液于培養(yǎng)皿中，挑取萌發(fā)一致且剛露白的種子，將其均勻地擺放在濾紙上，每皿10粒，重復3次，同時用清水培養(yǎng)作空白對照.將所有的培養(yǎng)皿置于保鮮袋內(nèi)，密封包裝，并于室溫下培養(yǎng)，5天后用刻度尺測量幼苗的根長和莖長，根長測量為最大根長，莖長測量為苗高，精確到毫米[27].

1.2.3 化感綜合效應化感效應指數(shù)(IR)=1-C/T(T≥C)或RI=T/C-1(T

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析采用SPSS 22.0 軟件計算EC50值及毒力回歸方程.

2 結 果

2.1 藥劑對種子發(fā)芽指標的影響

2.1.1 藥劑對種子發(fā)芽抑制率的影響以系列質(zhì)量濃度梯度法稀釋藥劑，然后測定黃金香柳精油和甲基丁香酚對種子發(fā)芽率的影響，總體而言，黃金香柳精油和甲基丁香酚對綠豆、蘿卜、水稻和高丹草的影響沒有顯示出質(zhì)量濃度梯度效應(見圖1)，但對黑麥草、紅三葉、狼尾草、蘇丹草卻呈現(xiàn)明顯的梯度效應，兩種藥劑的毒力方程見表1.

表1 藥劑對種子發(fā)芽抑制率的影響

由圖1可知，兩種藥劑對綠豆種子的萌發(fā)沒有任何影響，在供試濃度下，其種子發(fā)芽率均為100%；黃金香柳精油對蘿卜種子呈現(xiàn)出低質(zhì)量濃度促進萌發(fā)，而高質(zhì)量濃度則起抑制作用的現(xiàn)象；對水稻種子則呈現(xiàn)出抑制率隨質(zhì)量濃度的變化先升高后降低的趨勢；對高丹草的影響，除100 μg/mL外，其余質(zhì)量濃度均呈現(xiàn)抑制作用；甲基丁香酚對蘿卜、水稻和高丹草的發(fā)芽影響呈鋸齒狀曲線，總體而言，以抑制作用為主，僅有個別質(zhì)量濃度有促進作用.

由表1可知，各方程的相關系數(shù)R2值均大于0.9，說明方程的相關性好，可信度高.分析表中EC50的值可以發(fā)現(xiàn)，黃金香柳精油對狼尾草的抑制效果最強，其EC50值為67.53 μg/mL；其對黑麥草的抑制效果稍差；甲基丁香酚則對蘇丹草的抑制效果最強，其EC50值為94.95 μg/mL，但其對紅三葉的抑制效果稍差.

2.1.2 藥劑對種子發(fā)芽勢的影響為測定黃金香柳精油和甲基丁香酚對種子發(fā)芽勢的影響，本研究以3天內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)作為評判標準，統(tǒng)計結果見圖2.由圖2可知，兩種藥劑對綠豆的發(fā)芽勢沒有影響，在所測試的質(zhì)量濃度下發(fā)芽勢均沒有變化；黃金香柳精油對水稻的發(fā)芽勢則呈現(xiàn)出低質(zhì)量濃度促進發(fā)芽，而高質(zhì)量濃度卻起抑制作用；而在對蘿卜、高丹草、黑麥草、紅三葉、狼尾草、蘇丹草的種子發(fā)芽勢測定中，所測試的質(zhì)量濃度主要呈現(xiàn)抑制作用，僅有個別質(zhì)量濃度表現(xiàn)出促進作用；在所測試的質(zhì)量濃度下，甲基丁香酚對黑麥草、蘇丹草的發(fā)芽勢均呈現(xiàn)抑制作用，但在蘿卜、水稻、高丹草、紅三葉、狼尾草種子發(fā)芽勢的測定中卻部分表現(xiàn)出：低質(zhì)量濃度(≤100 μg/mL)下呈現(xiàn)促進作用，高質(zhì)量濃度下卻呈現(xiàn)抑制作用.

2.1.3 藥劑對種子發(fā)芽指數(shù)的影響為測定黃金香柳精油和甲基丁香酚對種子活力的影響，本研究測定了不同質(zhì)量濃度下種子的發(fā)芽指數(shù)，結果發(fā)現(xiàn)(見圖3)：兩種藥劑對種子的發(fā)芽指數(shù)均以抑制作用為主，僅有甲基丁香酚的個別質(zhì)量濃度呈現(xiàn)出促進作用，可見，供試藥劑對供試種子的活力均有明顯的影響.

2.2 藥劑對種子生長量指標的影響

2.2.1 藥劑對種子莖長抑制率的影響采用梯度法(系列質(zhì)量濃度)稀釋藥劑，并測定黃金香柳精油和甲基丁香酚對種子莖長的抑制效果，毒力方程及抑制質(zhì)量濃度見表2.由表2可知，各計算方程的相關系數(shù)R2值均大于0.9，說明方程的相關性較好，可信度高.分析表中的EC50值可以發(fā)現(xiàn)，黃金香柳精油和甲基丁香酚對種子幼苗莖長生長的影響均不相同：黃金香柳精油對狼尾草的影響最大，抑制質(zhì)量濃度為112.66 μg/mL；對紅三葉的影響最小，抑制質(zhì)量濃度可達1 523.15 μg/mL，最高抑制質(zhì)量濃度是最低抑制質(zhì)量濃度的13.5倍，各種子對黃金香柳精油的敏感順序是：狼尾草>水稻>高丹草>綠豆>蘇丹草>黑麥草>蘿卜>紅三葉；甲基丁香酚對狼尾草的影響也最大，其抑制質(zhì)量濃度為71.36 μg/mL，但對蘿卜的影響最小，其抑制質(zhì)量濃度為389.67 μg/mL，最高抑制質(zhì)量濃度是最低抑制質(zhì)量濃度的5.5倍，各種子對甲基丁香酚的敏感順序是：狼尾草>水稻>高丹草>黑麥草>蘇丹草>紅三葉>綠豆>蘿卜.總體而言，甲基丁香酚對種子的抑制效果強于黃金香柳精油對種子的抑制效果，除對綠豆種子外，它對其余種子的抑制質(zhì)量濃度均小于黃金香柳精油的抑制質(zhì)量濃度.

表2 藥劑對種子莖長抑制率的影響

2.2.2 藥劑對種子根長抑制率的影響進一步測定黃金香柳精油和甲基丁香酚對種子根長的抑制效果，結果發(fā)現(xiàn)，兩種藥劑對綠豆、蘿卜、紅三葉根的生長均有促進作用，對高丹草、黑麥草、狼尾草、蘇丹草根的生長具有不同程度的抑制作用，毒力計算方程的相關系數(shù)均大于0.9，這說明其相關性較好，且方程的可信度較高(見表3).相比較而言，蘇丹草對黃金香柳精油和甲基丁香酚較為敏感，其EC50值分別為43.45 μg/mL和75.05 μg/mL，水稻則對黃金香柳精油的敏感性稍差，而高丹草則對甲基丁香酚的敏感性稍差.

表3 藥劑對種子根長抑制率的影響

2.3 化感綜合效應由表4可知，用黃金香柳精油處理的雜草種子，其化感綜合效應的絕對值整體要高于作物種子化感綜合效應的絕對值.依據(jù)化感綜合效應均值的絕對值大小，雜草種子的化感綜合效應由強到弱的順序依次為：狼尾草、蘇丹草、黑麥草、紅三葉和高丹草.用甲基丁香酚處理的雜草種子，其綜合效應的絕對值整體也要高于作物種子綜合效應的絕對值，雜草種子的化感綜合效應強弱的順序依次為：蘇丹草、狼尾草、黑麥草、高丹草和紅三葉.另外，水稻和蘿卜對兩種藥劑的綜合效應絕對值整體要高于綠豆對兩種藥劑的綜合效應絕對值，綠豆對各藥劑處理的綜合效應不明顯.

表4 藥劑對種子的化感綜合效應

3 討 論

化感物質(zhì)的綜合效應是將發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、根長和莖長等指標進行綜合后，以此來評價藥劑的化感效應.本研究比較了黃金香柳精油和其主要成分甲基丁香酚的化感綜合效應，研究發(fā)現(xiàn)，黃金香柳精油和甲基丁香酚對狼尾草、黑麥草和蘇丹草的抑制作用最強，其次為紅三葉和高丹草，再次為水稻和蘿卜，而對綠豆的影響最小.可見，黃金香柳精油和甲基丁香酚對作物種子的化感綜合效應低于對雜草種子的化感綜合效應，這一結論將為兩種藥劑的進一步開發(fā)和利用奠定基礎.另外，所測得的結果發(fā)現(xiàn)，雖然兩種藥劑的化感綜合效應基本一致，但各自對同一種供試種子的某項指標的影響卻也不完全相同，如黃金香柳精油對水稻種子根長的生長具有抑制作用，而甲基丁香酚則表現(xiàn)出促進作用.究其原因，這可能是水稻種子的根長對黃金香柳精油中的其他成分比較敏感的緣故，雖然該成分的含量不高(有研究表明：甲基丁香酚占黃金香柳精油的95%以上)[29]，但卻能夠明顯地抑制水稻根的生長，因此，在今后的研究中有必要對黃金香柳精油的其他成分也進行深入的探討.

此外，測定結果還表明，同一種藥物對不同的植物種子的影響也有明顯差異，如黃金香柳精油對蘿卜種子呈現(xiàn)出低質(zhì)量濃度起促進作用而高質(zhì)量濃度則起抑制作用的現(xiàn)象；對水稻種子則呈現(xiàn)出：隨著質(zhì)量濃度變化抑制率呈先升高后降低的趨勢；而對于高丹草，除100 μg/mL外，其余質(zhì)量濃度均對其呈現(xiàn)抑制作用.這種物種間的差異可為選擇性防除植物提供很好的研究依據(jù)[30].