摘要：香豆素類物質(zhì)在自然界中廣泛存且具有很強的雜草防除潛力，本試驗利用培養(yǎng)皿生物檢測法，以多花黑麥草（Lolium perenne）、狗尾草（Setaria viridis）、白三葉（Trifolium repens L.）和馬齒莧（Portulaca oleracea）為受體材料，研究了6種香豆素類物質(zhì)水溶液對植物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響。結(jié)果表明，與對照相比，7-羥基香豆素、6-甲基香豆素、4-羥基香豆素、簡單香豆素對黑麥草、狗尾草、白三葉種子的萌發(fā)有很強的抑制作用（P＜0.05）；7-羥基香豆素、4-羥基香豆素處理的狗尾草和馬齒莧根長顯著降低（P＜0.05）；6-甲基香豆素與簡單香豆素處理顯著降低了狗尾草與馬齒莧的鮮重與干重（P＜0.05）。因此，結(jié)合香豆素類化合物功能結(jié)構(gòu)與合成水平，推測簡單香豆素、6-甲基香豆素、7-羥基香豆素、4-羥基香豆素具有較大潛力開發(fā)，可作為除草劑或除草劑中間體。

關(guān)鍵詞：羥基香豆素；香豆素衍生物；除草活性；生物源除草劑

中圖分類號：S471文獻標識碼：A文章編號：1007-0435（2023）04-1254-10

Effects of Six Coumarins on Seed Germination and Seedling Growth

of Four Species Plants

LI Yan， YANG Yi-hu， HE Yu-chen， CAI Li-rong， ZHOU Xin-xin， YANG Yu-qing， WU Cai-xia

（College of Animal Science and Technology， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu Province 225009， China）

Abstract：Coumarins exist widely in nature and have strong weed control potential. The effects of six coumarin aqueous solutions on seed germination and seedling growth were studied by Petri dish bioassay using Lolium perenne，Setaria viridis，Trifolium repens and Portulaca oleracea as receptor materials. The results showed that compared to the control，7-hydroxycoumarin，6-methylcoumarin，4-hydroxycoumarin and simple coumarin could significantly inhibit the seed germination of Lolium perenne，Setaria viridis and Trifolium repens （P＜0.05）. The root length of Setaria viridis and Portulaca oleracea treated with 7-hydroxycoumarin and 4-hydroxycoumarin was significantly decreased （P＜0.05）. The 6-methylcoumarin and simple coumarin significantly decreased the fresh and dry weight of Setaria viridis and Portulaca. oleracea （P＜0.05）. Combined with the functional structure and synthesis level of coumarin compounds，it can be inferred that，simple coumarin，6-methylcoumarin，7-hydroxycoumarin and 4-hydroxycoumarin have a great potential to be developed as coumarin herbicides or herbicide intermediates.

Key words：Hydroxycoumarin;Coumarin derivative;Weed control activity;Bio-sourced herbicide

化學農(nóng)藥對作物增產(chǎn)、抵御病蟲害有重要的作用，隨著其使用量的急劇增加［1］，在生產(chǎn)、運輸、儲存、使用、廢棄等多個環(huán)節(jié)流入環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)，造成了諸如生態(tài)失衡［2］、生物多樣性的喪失［3］、滋生抗除草劑的“超級雜草”等問題。香豆素類物質(zhì)是自然界中廣泛存在的植物次生代謝物，具有抗蟲、抑菌、抑制雜草生長等多種生物活性，是多種植物的主要化感物質(zhì)［4］，因此，香豆素類化合物在作為更為環(huán)保高效的生物源農(nóng)藥替代化學農(nóng)藥方面具有很大潛力。目前，香豆素類物質(zhì)在農(nóng)業(yè)上主要應用于對植物進行生長調(diào)節(jié)、幫助植物抵御病蟲害及防控鼠害等方面［5］。此外，研究表明，香豆素及含有香豆素的化感植物也具有很強的抑草潛力［6，7］，從心葉木（Haldina cordifolia）樹皮和木材中分離的香豆素類物質(zhì)異東莨菪內(nèi)酯和傘形酮可以延遲大含羞草（Mimosa pigraa）種子萌發(fā)，抑制其根的生長［8］；用香豆素類物質(zhì)東莨菪內(nèi)酯處理擬南芥（Arabidopsis thaliana）發(fā)現(xiàn)，擬南芥的根有細胞壁畸形、多核細胞、細胞核異常、組織解體等較強的細胞和組織異常，通過誘導錯誤的微管聚集、線粒體膜去極化和最終的細胞死亡損害根的發(fā)育，與生長素除草劑2，4-D的作用方式類似［9］；瑞香狼毒（Stellera chamaejasme）中包含傘形酮和瑞香素2種香豆素類化感物質(zhì)，瑞香素可以抑制有絲分裂，傘形酮可以通過誘導活性氧的過量產(chǎn)生引起膜脂過氧化和細胞死亡，影響細胞分裂，從而抑制受體植物的生長［10］。因此，香豆素及其衍生物作為新型除草活性物質(zhì)有很大的開發(fā)應用潛力［11］。

草地學報第31卷第4期李琰等：6種香豆素類物質(zhì)對4種植物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響本研究選取6-甲基香豆素（6-Methylcoumarin）、7-羥基香豆素（7-Hydroxycoumarin）、4-羥基香豆素（4-Hydroxycoumarin）、秦皮甲素（Esculin）、7-氨基-4-甲基香豆素（Coumarin 120）和簡單香豆素（Coumarin）6種常見的香豆素類物質(zhì)，通過對黑麥草（Lolium perenne）、狗尾草（Setaria viridis）、白三葉（Trifolium repens）與馬齒莧（Portulaca oleracea）的發(fā)芽試驗來研究比較其抑草活性，并討論其抑草與進一步開發(fā)為香豆素類除草劑的潛力。

1材料與方法

1.1供試材料

供試草種為白三葉（Trifolium repens）（品種名‘麥克’）、多花黑麥草（Lolium perenne）（品種名‘疊綠’）、馬齒莧（Portulaca oleracea）、狗尾草（Setaria viridis），均購于江蘇藍天種業(yè)有限公司。

1.2供試試劑

供試試劑6-甲基香豆素、7-羥基香豆素、4-羥基香豆素、秦皮甲素、7-氨基-4-甲基香豆素，購于邁瑞爾公司，簡單香豆素標準品購于Sigma公司。各試劑分別配制 400 mg·L^-1水溶液加蒸餾水稀釋至對應處理濃度。

1.3試驗方法

采用培養(yǎng)皿生物檢測法進行種子萌發(fā)試驗［12］。根據(jù)預試驗選出各個香豆素類合適的處理濃度：簡單香豆素與6-甲基香豆素的抑草活性較強，在200 mg·L^-1時即可完全抑制黑麥草與狗尾草種子的萌發(fā)，試驗濃度為50，100，150，200 mg·L^-1，7-羥基香豆素、4-羥基香豆素、秦皮甲素，7-氨基-4-甲基香豆素濃度對種子萌發(fā)的影響較弱，所以處理濃度設(shè)置為50，100，150，200，400 mg·L^-1。各培養(yǎng)皿分別鋪設(shè)雙層濾紙，均勻放入30 粒種子并按照設(shè)置的濃度加入處理液 5 ml，對照加入等量蒸餾水，每組處理重復 4次。培養(yǎng)皿置于光照培養(yǎng)箱中，每天觀察記錄發(fā)芽情況，胚根突破種皮 1 mm視為萌發(fā)。

發(fā)芽勢（Germination percentage，GP）=發(fā)芽試驗規(guī)定時期內(nèi)正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

發(fā)芽率（Germination rate，GR）=種子發(fā)芽總數(shù)/供試種子總數(shù)×100%。

化感效應指數(shù)［13］（Allelopathic response index，RI）。RI=1-C/T（T≥C），RI=T/C-1（T＜C）。式中：C為對照值；T為處理值；RI＞0為促進作用，RI＜0為抑制作用，其絕對值大小反映化感作用的強弱。

綜合化感綜合效應［13］（Synthetic allelopathic effect，SAE），SAE=（∑RIi）/m。其中：R，I，i分別代表發(fā)芽率、根長和苗高的化感效應指數(shù)；m為化感效應指數(shù)的項數(shù)。

1.4幼苗生長測定

處理濃度為0，50，100，150 mg·L^-1的種子發(fā)芽結(jié)束后繼續(xù)培養(yǎng)至14 d，后用游標卡尺（精確度為 0.01 mm）測量發(fā)芽幼苗的根長，用電子天平（精確度為0.1 mg）稱量苗長及鮮重等指標。各培養(yǎng)皿隨機測定 10 株。

1.5數(shù)據(jù)分析

運用SPSS 25對數(shù)據(jù)進行方差分析和Duncan's多重比較，采用SigmaPlot 14.0軟件作圖。

2結(jié)果與分析

2.1香豆素類物質(zhì)對種子萌發(fā)的影響

如表1與圖1-A，不同香豆素類物質(zhì)水溶液對于不同植物種子的發(fā)芽率呈現(xiàn)不同作用。7-羥基香豆素、6-甲基香豆素、4-羥基香豆素、簡單香豆素對材料種子的發(fā)芽率均表現(xiàn)出明顯的抑制作用，且抑制作用隨著處理液濃度的增加呈變強趨勢。

簡單香豆素與6-甲基香豆素對于種子萌發(fā)的抑制效果較為強烈，在較低的濃度（50，100 mg·L^-1）下即對黑麥草、狗尾草和白三葉表現(xiàn)出顯著抑制（P＜0.05），且抑制效果隨濃度上升而增強。6-甲基香豆素對黑麥草、白三葉萌發(fā)的抑制作用較簡單香豆素更強，在100 mg·L^-1 濃度時對白三葉種子萌發(fā)的抑制效果最為顯著（P＜0.05），對于狗尾草與馬齒莧的發(fā)芽抑制效果較弱，在低濃度處理時差異不顯著。200 mg·L^-1的簡單香豆素與6-甲基香豆素分別使白三葉發(fā)芽率降低了63.0%與97.6%，而黑麥草、狗尾草則受到完全抑制，未有發(fā)芽跡象。

黑麥草與狗尾草對于7-羥基香豆素較為敏感，不同濃度的7-羥基香豆素均顯著抑制了黑麥草與狗尾草種子的萌發(fā)（P＜0.05）。白三葉的種子萌發(fā)在7-羥基香豆素濃度較高（150，400 mg·L^-1）時受到顯著抑制（P＜0.05），而馬齒莧種子則僅在最高濃度400 mg·L^-1時中萌發(fā)抑制顯著（P＜0.05）。與對照相比，400 mg·L^-1濃度7-羥基香豆素處理下，馬齒莧的發(fā)芽勢與發(fā)芽率分別降低了16.9%與18.5%，而白三葉的發(fā)芽勢下降了52.0%，發(fā)芽率下降了42.0%。不同濃度的4-羥基香豆素處理均顯著抑制了黑麥草和狗尾草種子的萌發(fā)，但對白三葉與馬齒莧的則在濃度大于150 mg·L^-1時達到顯著（P＜0.05）。

秦皮甲素與7-氨基4-甲基香豆素對于種子萌發(fā)的抑制效果不明顯，僅在較高濃度時對白三葉、黑麥草和狗尾草種子萌發(fā)抑制達到顯著（P＜0.05），對于馬齒莧種子萌發(fā)則表現(xiàn)出促進作用。馬齒莧種子發(fā)芽較快，對于香豆素類物質(zhì)較為不敏感。在50～150 mg·L^-1濃度的處理中，與對照比，不同香豆素處理對馬齒莧種子萌發(fā)的影響均無顯著差異，白三葉的萌發(fā)則在中高濃度（100，150 mg·L^-1）組中差異顯著（P＜0.05），低濃度時（50 mg·L^-1）抑制效果不顯著。

2.2香豆素類物質(zhì)對植物幼苗苗長和根長的影響

與地上部相比，植株幼苗根部對香豆素類物質(zhì)更為敏感（圖2）。與對照相比，6-甲基香豆素水溶液對黑麥草、白三葉、馬齒莧幼苗生長起抑制作用且差異顯著（P＜0.05），對狗尾草的苗長則有促進作用，并在在低濃度（50 mg·L^-1）時差異顯著（P＜0.05）。簡單香豆素對白三葉、馬齒莧根的生長有顯著抑制作用（P＜0.05），且抑制效果表現(xiàn)出良好的量化關(guān)系特征。簡單香豆素在低濃度（50 mg·L^-1）時對狗尾草、白三葉的苗長起促進作用，在濃度較高（150 mg·L^-1）時苗長則受到抑制，簡單香豆素對狗尾草根長有所抑制但與對照相比無顯著差異。

7-羥基香豆素顯著抑制了黑麥草的根長、苗長和狗尾草根長的生長（P＜0.05），對白三葉的幼苗則無明顯作用。馬齒莧的根長與苗長也均受到7-羥基香豆素的制，且隨濃度升高抑制作用顯著增強（P＜0.05），表現(xiàn)出良好的量化關(guān)系特征。4-羥基香豆素對白三葉、黑麥草的苗長與根長均無明顯作用，對狗尾草的苗長有顯著促進作用（P＜0.05），對其根長則表現(xiàn)為抑制但無顯著差異。在較低濃度（50 mg·L^-1）時，4-羥基香豆素顯著促進了馬齒莧根長的生長，濃度較高（150 mg·L^-1）時則對馬齒莧的苗長與根長表現(xiàn)出顯著的抑制作用（P＜0.05）。為抑制但無顯著差異。在較低濃度（50 mg·L^-1）時，4-羥基香豆素顯著促進了馬齒莧根長的生長，濃度較高（150 mg·L^-1）時則對馬齒莧的苗長與根長表現(xiàn)出顯著的抑制作用（P＜0.05）。

秦皮甲素與7-氨基-4-甲基香豆素對黑麥草的根長與苗長有所抑制，對白三葉的根長與苗長具有一定促進作用（P＜0.05）。秦皮甲素與7-氨基-4-甲基香豆素在低濃度（50 mg·L^-1）時對于馬齒莧的根長具有顯著促進效果（P＜0.05），其他濃度時對馬齒莧則以抑制效果為主，且抑制效果隨香豆素類物質(zhì)濃度上升而增加。幾種香豆素類物質(zhì)均促進了狗尾草的苗長，但對其根的生長則以抑制為主，所有香豆素較高濃度（150 mg·L^-1）的抑制作用達到顯著水平（P＜0.05）。不同濃度的幾種香豆素均顯著抑制了馬齒莧的苗長（P＜0.05），且隨著濃度的增加抑制效應增強。試驗中還發(fā)現(xiàn)中高濃度（100，150 mg·L^-1）的簡單香豆素與6-甲基香豆素處理下馬齒莧幼苗出現(xiàn)了變黑壞死現(xiàn)象（圖1-C）。

2.3香豆素類物質(zhì)對植物幼苗鮮重和干重的影響

圖3可知，6-甲基香豆素與簡單香豆素處理下4種植物的鮮重與干重均有所降低，且狗尾草和馬齒莧的鮮重和干重與對照相比差異顯著（P＜0.05）。7-羥基香豆素對4種植物幼苗的干重均無明顯作用。4-羥基香豆素處理下，白三葉、黑麥草、馬齒莧的干重、鮮重均有所降低，狗尾草的干重與鮮重有所升高，但與對照均無顯著差異。秦皮甲素則增加了狗尾草和馬齒莧的鮮重與干重，但差異不顯著。7-氨基-4-甲基香豆素增加了黑麥草與狗尾草的鮮重與干重，且干重隨7-氨基-4-甲基香豆素濃度的上升而增加，并在150 mg·L^-1濃度時達到顯著（P＜0.05）。白三葉與馬齒莧的干重則會被7-氨基-4-甲基香豆素抑制，且抑制作用隨濃度上升而增強，但三個濃度均未與對照差異顯著。7-羥基香豆素處理下馬齒莧種子的鮮重顯著增加（P＜0.05），但干重與對照相比有所減少且不顯著。150 mg·L^-1濃度的7-羥基香豆素處理時，白三葉、黑麥草、狗尾草的鮮重有所減少，但與對照相比僅黑麥草的鮮重達到顯著（P＜0.05）。

2.4香豆素類物質(zhì)對4種植物的綜合抑制效應

不同香豆素類物質(zhì)抑草活性強度不同，不同種子對于不同香豆素類物質(zhì)的敏感程度也有所不同（表2）。6-甲基香豆素對白三葉有著最強的抑制效果，簡單香豆素則對狗尾草和黑麥草的抑制效果較強。7-羥基香豆素對于黑麥草具有強于6-甲基香豆素的抑制效果，但對白三葉、狗尾草、馬齒莧的抑制作用遠小于香豆素與6-甲基香豆素。4-羥基香豆素對于馬齒莧與黑麥草的抑制效果強于對白三葉與狗尾草的抑制效果，但與簡單香豆素和6-甲基香豆素相比較弱。7-氨基-4-甲基香豆素與秦皮甲素對于四種植物的抑制效果均弱于另外四種香豆素類物質(zhì)。其中，秦皮甲素對狗尾草與馬齒莧起促進作用，但促進作用較其他抑制效果而言較弱。4種植物中，白三葉、狗尾草、馬齒莧對6-甲基香豆素與簡單香豆素更為敏感，黑麥草則對簡單香豆素與7-羥基香豆素更為敏感。因此，簡單香豆素與6-甲基香豆素的綜合抑草能力最強。

3討論

不同香豆素對種子萌發(fā)的作用效果存在差異，與種子的根系類型及發(fā)芽速度不同有關(guān)。7-羥基香豆素可以延遲含羞草（Mimosa pudica）種子發(fā)芽，導致根系發(fā)育遲緩，根系腫脹［8］。這與本試驗中7-羥基香豆素減少黑麥草與狗尾草的種子發(fā)芽和根長的結(jié)果相符，其對白三葉、馬齒莧種子萌發(fā)抑制不明顯，本研究觀察發(fā)現(xiàn)，白三葉與馬齒莧種子吸脹較快，尤其是馬齒莧數(shù)小時內(nèi)即有種子吸脹完畢并突破種皮，未受到明顯的萌發(fā)抑制作用。這可能是由于發(fā)芽快的種子發(fā)芽時受香豆素類物質(zhì)脅迫時間較短，種子萌發(fā)機制還未遭到破壞；而萌發(fā)后隨著香豆素類物質(zhì)處理時間的增長，幼苗逐漸顯現(xiàn)出遭受損傷的現(xiàn)象（圖2-C）。而黑麥草、狗尾草種子吸脹和突破種皮需要較長的時間，對照也需要3天左右，在這個過程中種子遭受的脅迫逐漸積累，細胞膜功能、抗氧化酶等被香豆素逐步破壞，因而它們的種子萌發(fā)出現(xiàn)了明顯的受抑制與延緩現(xiàn)象，即香豆素處理使它們發(fā)芽率降低、發(fā)芽也更慢。Samajdar等［14］研究發(fā)現(xiàn)，香豆素類物質(zhì)抑制或延遲萌發(fā)主要有以下機制：早期抑制種子吸水，延遲或阻止穩(wěn)定膜構(gòu)型的恢復；干擾膜功能或抑制O2消耗；通過影響膜系統(tǒng)產(chǎn)生活性氧（ROS）；阻斷過氧化物酶的激活；干擾種皮中的基因，阻斷赤霉素的合成。香豆素可以通過抑制赤霉素分解來增加水稻（Oryza sativa）種子中赤霉素的含量，抑制水稻胚中活性氧的含量，從而影響種子的萌發(fā)［15］。用天仙子（Hyoscyamus niger L.）種子浸提液處理黑麥草處理也具有相似現(xiàn)象，即黑麥草種子活性降低，發(fā)芽受到抑制并有所延遲［16］。本研究中的黑麥草、狗尾草種子吸脹延緩發(fā)芽受到抑制可推知，香豆素類物質(zhì)可能正是由于抑制種子吸水，干擾膜功能與活性氧水平等一種或多種機制干擾了種子萌發(fā)，但具體的作用方式差異還需進一步驗證。

與香豆素類物質(zhì)對種子萌發(fā)的影響相比，其對于植物幼苗生長的影響有所不同。據(jù)報道，植物根系對于香豆素類物質(zhì)的脅迫更為敏感，是由于根部是植物受到香豆素類物質(zhì)作用的第一個器官，根部接觸香豆素類化合物時間更長，香豆素類物質(zhì)對于不同植物根部的影響不同則與根系類型有關(guān)［17］。據(jù)報道，用濃度高于50 mg·L^-1的香豆素對沙培紫花苜蓿（Medicago sativa L.）處理，即可使其根系受損嚴重，不能進行正常的生長發(fā)育［18］。本試驗也表明，植物根部對于香豆素類物質(zhì)的作用更敏感。在一些研究中，根長被看作是證實香豆素類物質(zhì)植物毒性的主要參數(shù)之一［19］。

不同植物對香豆素類物質(zhì)的處理有著不同的響應機制。有研究表明，6-甲基香豆素對于反枝莧與生菜的種子萌發(fā)具有一定的抑制作用，其對于莖的抑制強于對根長的抑制［6］。本研究則發(fā)現(xiàn)，香豆素類物質(zhì)處理的狗尾草傾向于維持莖干，處理后的狗尾草苗長有所增加，而根系則受到抑制與破壞。燕志強等［20］關(guān)于青蒿素化感作用的研究表明，狗尾草的莖長在低濃度時受到的抑制作用不明顯；利用青蒿素對馬齒莧的進行處理時，馬齒莧種子萌發(fā)受到的抑制效果不明顯，而其苗長、根長、鮮重則顯著降低。本研究中，香豆素類物質(zhì)對于馬齒莧種子萌發(fā)的作用較為輕微，但對幼苗生長抑制作用較強，根長急劇減少，且隨濃度上升抑制效果增強，與青蒿素化感作用的研究結(jié)果相似。Ahrabi等［21］用香豆素和對羥基苯甲酸處理油菜籽種子時，也發(fā)現(xiàn)同樣的結(jié)果，種子萌發(fā)受到的影響較小，但幼苗的生長受到顯著抑制，根、莖長、鮮、干重均受到香豆素處理的抑制。

鮮重與干重可以反應植物的生物量、含水量與干物質(zhì)量。香豆素類物質(zhì)會影響植物內(nèi)源激素，從而影響生物量的積累［15］。Saleh等［22］研究證實，蠶豆（Vicia faba）受到香豆素的影響，正是由于植物內(nèi)源激素吲哚乙酸（IAA）、脫落酸（ABA）和赤霉素（GA3）被干擾。在本研究中，簡單香豆素和6-甲基香豆素對植物的鮮重與干重抑制最強，推測可能是由于它們能夠調(diào)節(jié)植物內(nèi)源激素的合成與代謝，從而進一步影響植物的生長和調(diào)節(jié)。

此外，香豆素類物質(zhì)也可以通過活性氧等間接調(diào)控幼苗生長［15］。青蒿素處理的狗尾草與馬齒莧植株體內(nèi)的活性氧、丙二醛（MDA）、游離脯氨酸含量顯著上升，表明其均遭受過氧化脅迫與氧化應激損傷［20］。本研究中，濃度大于等于100 mg·L^-1的簡單香豆素與6-甲基香豆素，處理6 d后馬齒莧幼苗出現(xiàn)顏色黯淡發(fā)黑現(xiàn)象，表現(xiàn)出明顯的過氧化損傷，與Saleh等［22］對于蠶豆（Vicia faba）的結(jié)果相似，可能是遭受過氧化損傷和出現(xiàn)畸變的結(jié)果，這需要進一步研究驗證。

除草劑的作用機制主要有抑制植物的酶、光合作用、脂質(zhì)合成、生長素含量與運輸、氨基酸合成、細胞分裂、微管形成、纖維素合成等［23］。種子萌發(fā)作為植物生長脆弱的階段，發(fā)芽勢和發(fā)芽率的降低，發(fā)芽時間延長，出苗延后，幼苗矮小與畸變，這些會影響植物在生態(tài)系統(tǒng)中的競爭能力［24］。潛在的生物除草劑必須具有以上一種或一組作用機制。本研究表明，6-甲基香豆素與簡單香豆素在100 mg·L^-1濃度時即可顯著抑制白三葉、黑麥草、狗尾草種子的萌發(fā)，并對植株的根長、鮮重等也有所抑制。香豆素類物質(zhì)還可以降低植物的有絲分裂指數(shù)，影響植株體內(nèi)的激素與過氧化酶，抑制或干擾細胞分裂，增加染色體異常的頻率［25］。這些抑制植物種子萌發(fā)與幼苗生長，影響植物的生理活動，降低植株生態(tài)競爭力的現(xiàn)象與除草劑的作用機制相符，可以表明香豆素類物質(zhì)具有開發(fā)為新型除草劑的潛力。不同香豆素類物質(zhì)與不同種子的作用之間有所差異，這有助于對其除草活性高度選擇性的開發(fā)。因此，明確香豆素類物質(zhì)的作用機制與差異有待進一步深入研究。

香豆素類物質(zhì)的活性因母體苯環(huán)或吡喃環(huán)上取代基的不同而異，也與取代基的位置密切相關(guān)［6］。香豆素類化合物根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征與環(huán)上取代基及其位置的不同，常將香豆素分為簡單香豆素、呋喃香豆素、吡喃香豆素和其他香豆素類等。其中簡單香豆素類是指僅在苯環(huán)有取代基的香豆素類，7-羥基香豆素（圖4-a）、4-羥基香豆素（圖4-c）與6-甲基香豆素（圖4-e）等均屬此類。絕大部分香豆素在7位都有含氧基團的存在，如本試驗中的7-羥基香豆素（圖4-a）與秦皮甲素（圖4-d），7-羥基香豆素又被稱為傘形酮或傘形花內(nèi)酯，被認為是部分香豆素類成分的母體，它的5位、6位、8位都有含氧基團取代的可能，常見的基團有羥基、甲氧基等。近年來在天然植物中發(fā)現(xiàn)的香豆素以簡單香豆素類化合物居多，大多簡單甲基香豆素均具有殺蟲抑菌活性以及一定的除草活性［26］。本試驗中，綜合除草活性較強的6-甲基香豆素即屬于此類（圖4-e）。有研究表明，香豆素類物質(zhì)在8位與6位有取代基時活性較更強，在7位時則較弱，而當取代基中有羥基等極性較大的基團時活性則會有所降低［27］。本研究中，活性較強的6-甲基香豆素（圖4-e）取代基在6位，而7-羥基香豆素（圖4-a）、7-氨基-4-甲基香豆素（圖4-b）、秦皮甲素（圖4-d）均在7位有取代基且取代基含有極性較大的羥基或氨基，與上述結(jié)論較為相符。丁建芬［28］等合成了4個7-羥基香豆素衍生物和8個新型的7-苯氧乙酰氧基香豆素衍生物，初步的除草活性試驗結(jié)果顯示，部分目標化合物對雙子葉植物有較高的防效，與商品化除草劑 2，4-D相當。4-羥基香豆素類易于合成且具有一定的除草活性，可以作為先導結(jié)構(gòu)進行化學修飾，從而提高其活性［29］。綜上所述，香豆素類物質(zhì)活性與結(jié)構(gòu)特征的相關(guān)性研究，和可以通過化學修飾提高香豆素類物質(zhì)生物活性的大量試驗結(jié)果，論證了開發(fā)香豆素類除草劑的可能性，簡單香豆素、6-甲基香豆素、7-羥基香豆素與4-羥基香豆素在開發(fā)為除草劑或成為除草劑中間體方面具有較大潛力。

4結(jié)論

簡單香豆素、6-甲基香豆素、7-羥基香豆素、4-羥基香豆素對于4種植物具有較強的抑制作用。簡單香豆素與6-甲基香豆素的綜合抑草作用最強，其中6-甲基香豆素對白三葉抑制效果最強，簡單香豆素對黑麥草與狗尾草也有著較強的抑制效果；7-羥基香豆素與4-羥基香豆素次弱。結(jié)合簡單香豆素、6-甲基香豆素、7-羥基香豆素、4-羥基香豆素已有較高的工業(yè)生產(chǎn)合成水平，推斷簡單香豆素、6-甲基香豆素、7-羥基香豆素、4-羥基香豆素具有較大潛力開發(fā)為香豆素類除草劑或成為除草劑中間體，而除草高效應用機制機理等影響除草效果的因素有待進一步探究。

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（責任編輯 彭露茜）