摘要：為探索大豆在種植過程中潛在的化感作用，研究了6個不同大豆品種浸提液對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定了其對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行除草活性物質分析。結果表明：種子萌發(fā)試驗中，在0.01 g/mL濃度下，2701品種大豆乙醇浸提液對稗草和苜蓿的根長抑制率分別是65.3%和62.0%、對二者的芽長抑制率分別是80.2%和17.5%，湘24品種大豆乙醇浸提液對稗草和苜蓿的根長抑制率為79.8%和70.9%、對二者的芽長抑制率分別是46.0%和35.6%；土壤封閉試驗中，在0.01 g/mL濃度下， 湘24品種大豆乙醇浸提液對稗草和苜蓿的抑制率為48.4%和35.2%；莖葉噴霧試驗中，在0.01 g/mL濃度下， 湘24品種大豆乙醇浸提液對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%；除草活性物質追蹤結果表明黃酮類次生代謝物質在浸提液中含量相對較高。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。

關鍵詞：稗草；化感作用；除草活性；LC/MS；大豆

中圖分類號：Q948.1 文獻標識碼：A 文章編號：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

農田雜草侵占農田地上和地下部空間，與作物競爭營養(yǎng)、光照和水分，降低了作物的產量和質量，嚴重威脅農業(yè)生產[1-2]。施用化學除草劑是防治雜草的有效辦法，然而大量使用化學除草劑會破壞環(huán)境和威脅人類健康，會導致藥物殘留、環(huán)境污染，并增強雜草的抗藥性[3-4]。面對每年數以百計的抗性雜草增長，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）指植物在其生長發(fā)育過程中，通過向環(huán)境釋放出特定的代謝產物，改變其周圍的微生態(tài)環(huán)境，影響周圍其他植物生長發(fā)育，導致植物間相互排斥或促進[8-11]。利用植物的化感作用進行田間雜草防治是一種新型且有效的方法，其中化感物質屬于植物次生代謝物質，對環(huán)境友好、無殘留。因此，研究植物的化感作用對開發(fā)植物園除草劑和農業(yè)高質量發(fā)展具有重要意義[12]。長期以來，研究人員對入侵雜草、森林植物、水生植物等的化感作用進行了深入研究，但對作物本身的化感作用研究相對較少，目前已報道的植物源除草活性物質主要包括萜烯類、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，由于其高蛋白質含量和品質，是最普遍和最便宜的蛋白質來源之一，目前已培育出超過6萬個適應不同地區(qū)的大豆品種，成為世界上最重要的經濟作物之一[18-20]。筆者以不同品種的大豆乙醇浸提液作為切入點，結合前人研究設計了不同方式除草試驗，以期挖掘控草能力強的大豆品種，明確其發(fā)揮控草能力的化感物質，為農田生產上合理利用和開發(fā)大豆資源提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

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

試驗儀器主要有3WP–2000型行走式生測噴霧塔（農業(yè)農村部南京農業(yè)機械化研究所），行走距離1 340 mm，噴液量30 mL，噴液壓力0.3 MPa；利農HD400 手動噴霧器（新加坡利農公司），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，采用清水為陰性對照，40%芐嘧·丙草胺為陽性對照，每個處理重復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)時間7 d，萌發(fā)結束后統(tǒng)計各處理種子根長、芽長。

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；設同體積清水為陰性對照、陽性對照藥劑40%芐嘧·丙草胺WP根據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營養(yǎng)基質。然后保持土壤濕潤，使用3WP-2000 型行走式生測噴霧塔進行土壤噴霧，每個處理重復3次。施藥后通過底部滲漏法補水，在溫度（26±2）℃、相對濕度（40±5）%的溫室中常規(guī)培養(yǎng)。培養(yǎng)14 d 后，稱取雜草鮮重，計算鮮重抑制率。

1.2.4 莖葉噴霧法 試驗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粒分別均勻點種于塑料盆（d=9 mm）中，培養(yǎng)至2～3葉期，設同體積清水為陰性對照、陽性對照藥劑50%二氯喹啉酸WP根據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型行走式生測噴霧塔進行莖葉噴霧，每個處理重復3次。施藥后通過底部滲漏法補水，在溫度（26±2）℃、相對濕度（40±5）%的溫室中常規(guī)培養(yǎng)。培養(yǎng)14 d后，稱取雜草鮮重，計算鮮重抑制率。

1.2.5 除草活性物質追蹤 利用LC/MS技術對2701和湘24品種（雜草抑制率相對較高的品種）進行除草活性物質測定，移取2 μL樣品至EP管中，加入2 μL提取液（甲醇∶乙腈=1∶1），含同位素標記內標混合物，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；取上清液于進樣瓶中上機檢測。

1.4 數據分析

試驗數據采用DPS 15.10軟件處理，并采用Duncan’s復極差法進行顯著性分析（P = 0.05）。

2 結果與分析

2.1 種子萌發(fā)試驗

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

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

2.3 莖葉噴霧試驗

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2～3葉期稗草的防治效果達67.0%，對苜蓿防治效果達93.6%；2701大豆品種浸提液對稗草的防治效果達76.4%，對苜蓿防治效果達93%。兩者僅次于陽性對照藥劑50%二氯喹啉酸WP對稗草（82.2%）和苜蓿（100%）的鮮重抑制率，在6個大豆品種浸提液中表現較好。

2.4 除草活性物質追蹤

通過前期試驗可知，2701、湘24品種的雜草根長、芽長、鮮重抑制率相對較高，因此追蹤這2個品種的除草活性物質。已有研究表明，大豆提取液中主要化學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技術手段，發(fā)現假荊芥屬苷、槲皮素、茶堿和山奈酚–3–O–新橙皮糖苷等次生代謝物質在浸提液中含量相對較高。

3 討論與結論

同種作物的不同品種的次生代謝產物表達會存在差異，次生代謝產物的差異可能與子實體發(fā)育密切相關，其差異表達直接決定植物毒性[34-35]。在研究中，不同品種大豆浸提液對苜蓿和稗草均表現出一定的抑制作用，其中湘24品種的抑草活性最高，對稗草和苜蓿的根長抑制率為79.8%和70.9%，對芽長抑制率分別是46.0%和35.6%，對雜草幼苗的鮮重抑制率為48.4%和35.2%，對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)現棉籽殼醇提液中亞油酸，對稗草的LC50為14.5 mg/L；徐兆林等[37]發(fā)現雙鼠李糖脂對多種雜草的根長有明顯抑制效果；張明月等[38]發(fā)現阿魏酸處理馬唐有明顯的抑草活性。通過LC/MS液質技術得到2701品種大豆提取液中存在黃酮類次生代謝物質，基于2701品種大豆乙醇浸提液良好的除草活性，有必要針對其中的化合物進行進一步篩選。

綜合試驗結果發(fā)現，湘24和2701品種大豆乙醇提取物對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。

參考文獻：

[1] 潘浪，劉敏，劉偉堂，等. 我國雜草科學學科發(fā)展現狀與展望[J]. 植物保護，2023，49（5）：295-302，389.

[2] 葉香平，何華健，胡瓊英. 不同除草劑對小麥闊葉雜草防除效果評價[J]. 農業(yè)災害研究，2012，2（1）：23-24，29.

[3] 趙晉，黃赟，翁曉星，等. 水稻田間除草裝備現狀與分析[J]. 農業(yè)開發(fā)與裝備，2023（6）：33-35.

[4] 劉娜，劉樂，曹軒，等. 異丙甲草胺與嗪草酮復配制劑對馬鈴薯田雜草的防效[J]. 湖南農業(yè)科學，2022（9）：17-21.

[5] 李香菊. 我國耐除草劑轉基因作物研發(fā)與產業(yè)化應用前景[J]. 植物保護，2023，49（5）：316-324.

[6] 楊浩娜，王立峰，鄔臘梅. 植物源除草劑的研發(fā)現狀[J]. 湖南農業(yè)科學，2022（6）：100-104.

[7] 張紅梅，陳玉湘，徐士超，等. 生物源除草活性物質開發(fā)及應用研究進展[J]. 農藥學學報，2021，23（6）：1031-1045.

[8] 孔垂華. 中國植物化感作用研究16年[J]. 應用生態(tài)學報，2020，31（7）：2139-2140.

[9] BELZ R G. Review allelopathy in crop/weed interactions—an update[J]. Pest Management Science，2007，63（4）：308-326.

[10] KONG C H，XUAN T D，KHANH T D，et al. Allelochemicals and signaling chemicals in plants [J]. Molecules，2019，24（15）：2737.

[11] REN S Z，AZIM U. M，SHI M L. Allelopathy in sustainable agriculture and forestry [M]. New York：Springer Publishing Company，2008.

[12] 樊玲玲. 吲哚類雜環(huán)化合物和4α-酰氧基-2'（2'， 6'），2α-多鹵代鬼臼毒素類衍生物的合成及其生物活性研究[D]. 楊凌：西北農林科技大學，2013.

[13] PENG W W，FU X X，XIONG Z H，et al. Chemical components from the stems and leaves of Clausena lansium（Lour.）Skeels and their potential herbicidal effects [J]. Pest Management Science，2021，77（3）：1355-1360.

[14] SCHANDRY N，BECKER C. Allelopathic plants：models for studying plant-interKingdom interactions [J]. Trends in Plant Science，2020，25（2）：176-185.

[15] 賈然，田賜，李晶晶，等. 牡丹皮提取物除草活性初步研究[J]. 植物保護，2023，49（3）：135-140.

[16] 龍俊. 水稻主要化感物質稻殼酮B對擬南芥種子萌發(fā)和根生長的影響及其機理研究[D]. 廣州：華南農業(yè)大學，2017.

[17] 李光，白文斌，任愛霞. 高粱不同連作年限對其根系分泌物組成和化感物質含量的影響[J]. 生態(tài)學雜志，2017，36（12）：3535-3544.

[18] FANG C，KONG F J. Soybean [J]. Current Biology，2022，32（17）：R902-R904.

[19] 丁艷明. 國產大豆市場：2023年價格波動較大 2024年供給依然寬松[N]. 糧油市場報，2024-01-11（3）.

[20] 孔垂華. 作物化感品種對農田雜草的調控[J]. 植物保護學報，2018，45（5）：961-970.

[21] 張魯明. 生姜姜油的提取、成分分析及其抑菌活性研究[D]. 長沙：湖南農業(yè)大學，2010.

[22] 葛怡青，汪淺，仝濤. 蜂膠功能成分及生物活性研究進展[J]. 食品安全質量檢測學報，2022，13（4）：1027-1035.

[23] 馬春霞，南敏倫，司學玲，等. 忍冬葉化學成分和藥理作用研究進展[J]. 中國藥師，2021，24（6）：1138-1145.

[24] 王娜娜. 大豆異黃酮丙二?；D移酶、前胡佛手酚甲基轉移酶及裂殖酵母端粒DNA結合因子Tbf1的結構與功能研究[D]. 武漢：華中農業(yè)大學，2018.

[25] 段云青，閔順耕，段志青. 光譜法研究4-羥基香豆素類殺鼠劑與蛋白的結合模式[J]. 光譜實驗室，2012，29（6）：3320-3324.

[26] 高愚哲，劉斌，謝龍觀，等. 利用化感物質4-羥基香豆素開發(fā)新型除草劑的研究[C]//中國植物保護學會植物化感作用專業(yè)委員會.中國第五屆植物化感作用學術研討會論文摘要集[A]. 天津：南開大學元素有機化學國家重點實驗室，2011：1.

[27] 王鵬飛. 丹參自毒物質的鑒定及其在腐解液和根際土中的含量分析[D]. 泰安：山東農業(yè)大學，2021.

[28] LIU T，PENG Z Y，LAI W，et al. The efficient synthesis and anti-fatigue activity evaluation of macamides：the unique bioactive compounds in maca [J]. Molecules，2023，28（9）：3943.

[29] 楊永平. 大豆異黃酮的膜法提純及抑菌性研究[D]. 北京：北京化工大學，2023.

[30] 羅佳，馬若克，符韻林，等. 觀光木葉黃酮類物質純化、化學成分

及抗氧化活性研究[J]. 江西農業(yè)學報，2021，33（11）：131-137.

[31] 潘浪勝，呂秀陽，許海丹，等. RP-HPLC法測定吳茱萸中金絲桃苷和異鼠李素-3-O-半乳糖苷的含量[J]. 中草藥，2005，36（2）：284-285.

[32] MU X Y，PANG S，SUN X Z，et al. Evaluation of acute and developmental effects of difenoconazole via multiple stage zebrafish assays [J]. Environmental Pollution，2013，175：147-157.

[33] 辛董董. 豆粕發(fā)酵肥提高茶葉品質作用研究[D]. 新鄉(xiāng)：河南科技學院，2020.

[34] RAO M J，FENG B H，AHMAD M H，et al. LC-MS/MS-based metabolomics approach identified novel antioxidant flavonoids associated with drought tolerance in citrus species [J]. Frontiers in Plant Science，2023，14：1150854.

[35] 劉芹，師子文，吳杰，等. 基于非靶代謝組學的糙皮側耳子實體發(fā)

育的關聯物質及主要代謝通路分析[J]. 菌物學報，2024，43（2）：56-70.

[36] 張城嘉，李祖任，柏連陽. 棉籽殼中除草活性物質提取及鑒定[J]. 農藥學學報，2019，21（2）：146-150.

[37] 徐兆林. Colletotrichum gloeosporioides BWH-1次級代謝產物的分離、鑒定和生物活性研究[D]. 廣州：華南農業(yè)大學，2020.

[38] 張明月，劉策，楊鵬，等. 4-羥基-3-甲氧基肉桂酸衍生物除草活性研究[J]. 河北農業(yè)大學學報，2017，40（1）：76-80.

（責任編輯：肖彥資）