袁著耕+劉影+邵+華+趙金雨+趙玉+胡云霞

摘要：刺蒼耳是惡性入侵雜草，為了研究其種子中的化感活性物質(zhì)，對(duì)種子的95%乙醇浸提物，經(jīng)石油醚、氯仿、正丁醇分級(jí)萃取，研究不同萃取組分（濃度為1 mg/mL）對(duì)小白菜、萵苣、黑麥草、金色狗尾草4種植物的化感作用強(qiáng)度。研究結(jié)果表明，石油醚萃取相對(duì)小白菜、萵苣、金色狗尾草3種植物根長(zhǎng)生長(zhǎng)表現(xiàn)出了顯著的化感促進(jìn)作用，其強(qiáng)弱順序?yàn)樾“撞?萵苣>金色狗尾草；而氯仿萃取相對(duì)小白菜、萵苣、黑麥草3種植物根長(zhǎng)、苗高生長(zhǎng)都表現(xiàn)出了很明顯的化感抑制作用，其強(qiáng)弱順序?yàn)槿n苣>小白菜>黑麥草；正丁醇萃取相和水相對(duì)4種植物幼苗的根長(zhǎng)無(wú)顯著影響。表明幾種受試植物對(duì)相同萃取相組分的敏感性有顯著差異，且刺蒼耳中的活性物質(zhì)主要集中在氯仿相和石油醚相；刺蒼耳種子氯仿萃取相具有很強(qiáng)的抑制活性，可進(jìn)一步從中分離提取活性物質(zhì)。

關(guān)鍵詞：刺蒼耳；外來(lái)入侵植物；提取物；化感作用

中圖分類號(hào)： S451 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2017）20-0126-03

生物入侵是指物種從本源地?cái)U(kuò)散到非本源地，在新棲息地中，該物種通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)或占據(jù)本地物種生態(tài)位，排擠本地物種；或通過(guò)分泌化學(xué)物質(zhì)抑制其他物種的生長(zhǎng)，減少了當(dāng)?shù)匚锓N的數(shù)量和種類形成了單優(yōu)群落，并在非本源地失去控制的暴發(fā)性擴(kuò)散，最后導(dǎo)致了生物多樣性的下降和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降等危害現(xiàn)象[1-2]。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程，外來(lái)入侵植物的危害正逐年增加，因此對(duì)外來(lái)入侵種的研究尤為重要[3-4]。

刺蒼耳（Xanthium spinosum L.）是菊科（Asteraceae）蒼耳屬一年生草本植物，原產(chǎn)于南美洲，是一種分布極廣的世界性雜草，已進(jìn)入我國(guó)外來(lái)入侵物種名單（第3批）[5]。刺蒼耳首先于我國(guó)河南鄲城縣發(fā)現(xiàn)野生歸化種[6]，之后擴(kuò)散到北京、安徽、新疆、內(nèi)蒙古、遼寧、甘肅等省區(qū)市[7]。由于其入侵能力強(qiáng)，適應(yīng)范圍廣，易對(duì)入侵地生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害[8]。

目前，關(guān)于刺蒼耳的研究主要集中在群落特征與地理分布及入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[5，8]，而關(guān)于刺蒼耳化感作用研究較少，但是對(duì)蒼耳屬植物假蒼耳[9]、意大利蒼耳[10]、蒼耳[11]等研究表明，它們都具有一定的化感作用，并且Shao等已從意大利蒼耳中提取出活性物質(zhì)[12]。我們的前期研究表明，刺蒼耳不同部位水浸液對(duì)種子萌發(fā)有一定的抑制作用[13]。為了找到刺蒼耳中的化感活性物質(zhì)，本研究用刺蒼耳種子為供試材料，以乙醇為提取劑，以石油醚、氯仿和正丁醇為萃取劑，研究不同萃取相對(duì)4種植物生長(zhǎng)的影響，以期能確定何種萃取相的組分抑制活性最強(qiáng)，為進(jìn)一步分離提取刺蒼耳種子的化感活性物質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

刺蒼耳種子采集于新疆伊犁察布查爾縣。受體植物種子為小白菜（Brassica chinensis）、萵苣（Lactuca sativa）、黑麥草（Lolium perenne）、金色狗尾草（Setaria glauca）均購(gòu)于伊犁種子站，供試藥品均為分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 刺蒼耳種子各萃取相處理液的制備 將采集的刺蒼耳種子于室內(nèi)晾干備用，用粉碎機(jī)粉碎并過(guò)40目篩，取8 kg的刺蒼耳粉末于有蓋玻璃瓶中，按照1 ∶ 10的比例加入95%的乙醇，室溫浸提7 d后過(guò)濾，重復(fù)3遍，合并濾液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至稠膏狀，加入蒸餾水，再用石油醚、氯仿、正丁醇依次萃取，將各萃取層真空旋轉(zhuǎn)濃縮至干，得到石油醚萃取相、氯仿萃取相、正丁醇萃取相及水萃取相（提取率分別為 0.16%、0.02%、0.08%、0.11%）。分別準(zhǔn)確稱取一定量各萃取相的濃縮物，然后加入甲醇（分析純）溶解，配制成濃度為 1 mg/mL 的處理液，4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 化感作用 在直徑為7.5 cm的培養(yǎng)皿中放入雙層濾紙，分別加入4 mL配制好的石油醚相、氯仿相、正丁醇相、水相處理液，對(duì)照放入等量的蒸餾水，各有機(jī)萃取相置于通風(fēng)櫥中，將甲醇徹底揮干后再加入4 mL蒸餾水，待濾紙浸濕后將飽滿、大小均勻的小白菜、萵苣、黑麥草和金色狗尾草種子各20粒放入培養(yǎng)皿中，以封口膜密封后，置于恒溫恒濕培養(yǎng)箱中，在25 ℃黑暗條件下進(jìn)行培養(yǎng)，每個(gè)處理均設(shè)3個(gè)重復(fù)，5 d后測(cè)定根長(zhǎng)和苗高。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用化感效應(yīng)指數(shù)（RI）衡量化感作用強(qiáng)度[14]。計(jì)算方法為RI=（T/C-1），式中：C為對(duì)照值，T為處理值。當(dāng)RI>0時(shí)，表示促進(jìn)作用。當(dāng)RI<0時(shí)，表示抑制作用。RI絕對(duì)值的大小表示化感作用強(qiáng)度。

化感綜合效應(yīng)（RE）是指供體對(duì)同一種受體植物各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)的化感效應(yīng)指數(shù)（RI）算術(shù)平均值進(jìn)行評(píng)價(jià)[15]。

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0進(jìn)行單因素方差分析和LSD多重比較，用Origin 9.0軟件進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 刺蒼耳種子不同萃取相處理液對(duì)4種受體植物幼苗根長(zhǎng)生長(zhǎng)的影響

刺蒼耳種子不同萃取相處理液對(duì)4種受體植物幼苗根長(zhǎng)都表現(xiàn)出了不同程度上的化感效應(yīng)（圖1、圖2）。氯仿相對(duì)萵苣、小白菜和黑麥草幼苗根長(zhǎng)生長(zhǎng)均表現(xiàn)出了明顯的抑制作用，比對(duì)照減少了73.3%、37.4%、21.3%，且差異顯著；對(duì)金色狗尾草幼苗根長(zhǎng)生長(zhǎng)表現(xiàn)出了抑制作用，但與對(duì)照差異不顯著。石油醚相對(duì)萵苣、小白菜、金色狗尾草幼苗根長(zhǎng)生長(zhǎng)均表現(xiàn)出了明顯的促進(jìn)作用，比對(duì)照增加了25.2%、32.1%、24.4%，與對(duì)照差異顯著；對(duì)黑麥草幼苗根長(zhǎng)生長(zhǎng)影響不顯著。正丁醇相對(duì)小白菜和黑麥草幼苗根長(zhǎng)生長(zhǎng)表現(xiàn)了一定的促進(jìn)作用，比對(duì)照增加了16.0%，10.0%，但影響不顯著；對(duì)萵苣沒有影響，對(duì)金色狗尾草有抑制作用但影響不顯著。水相對(duì)小白菜、金色狗尾草幼苗根長(zhǎng)生長(zhǎng)表現(xiàn)出促進(jìn)作用，比對(duì)照增加了21.1%、17.2%，但影響不顯著；對(duì)萵苣沒有影響，對(duì)黑麥草有抑制作用但影響不顯著?？傮w上氯仿相表現(xiàn)出了明顯的抑制作用，石油醚相、正丁醇相、水相表現(xiàn)出了一定的促進(jìn)作用或無(wú)明顯抑制作用，且氯仿相的抑制程度大于其他3個(gè)相。endprint

2.2 刺蒼耳種子不同萃取相處理液對(duì)4種受體植物幼苗苗高生長(zhǎng)的影響

刺蒼耳種子不同萃取相處理液對(duì)4種植物幼苗苗高生長(zhǎng)也表現(xiàn)出了不同程度上的化感效應(yīng)（圖3、圖4），但刺蒼耳種子氯仿相對(duì)3種植物苗高有明顯的抑制作用，對(duì)金色狗尾草苗高生長(zhǎng)沒有影響。石油醚相和水相對(duì)金色狗尾草的苗高生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用，對(duì)小白菜、黑麥草沒有影響。正丁醇相對(duì)4種植物苗高生長(zhǎng)均無(wú)明顯的作用。

刺蒼耳種子氯仿相對(duì)萵苣、小白菜、黑麥草幼苗苗高生長(zhǎng)都表現(xiàn)出了明顯抑制作用，幼苗苗高比對(duì)照降低了66.1%、44.9%、50.0%，與對(duì)照差異顯著，對(duì)金色狗尾草幼苗苗高生長(zhǎng)有一定的抑制作用，但影響不顯著。刺蒼耳種子石油醚相對(duì)金色狗尾草幼苗苗高生長(zhǎng)表現(xiàn)出明顯的促進(jìn)作用，比對(duì)照增加了30.1%，處理間差異顯著，對(duì)小白菜，黑麥草幼苗苗高生長(zhǎng)沒有影響，對(duì)萵苣表現(xiàn)了一定的抑制作用，比對(duì)照降低了 14.7%。刺蒼耳種子水相對(duì)金色狗尾草幼苗苗高生長(zhǎng)表現(xiàn)出明顯的促進(jìn)作用，比對(duì)照增加了41.8%，與對(duì)照差異顯著；對(duì)萵苣、小白菜幼苗苗高生長(zhǎng)表現(xiàn)出了一定的促進(jìn)作用，但處理間差異不顯著。刺蒼耳種子正丁醇相對(duì)萵苣、小白菜、黑麥草幼苗苗高生長(zhǎng)沒有影響，對(duì)金色狗尾草有一定的促進(jìn)作用但影響不顯著。

2.3 刺蒼耳種子萃取相處理液對(duì)受體植物綜合化感效應(yīng)

不同萃取相處理液對(duì)4種受體植物表現(xiàn)出不同的綜合化感效應(yīng)（圖5）?？傮w上刺蒼耳種子氯仿萃取相處理液表現(xiàn)為明顯的化感抑制效應(yīng)，石油醚相和水相對(duì)小白菜、金色狗尾草都表現(xiàn)出了一定的促進(jìn)作用。

3 討論

外來(lái)入侵植物嚴(yán)重威脅著入侵地的生物多樣性，降低了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并對(duì)動(dòng)植物健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)都產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響[16]，且外來(lái)入侵植物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響具有不可恢復(fù)性、惡性增長(zhǎng)、持久深入等特點(diǎn)[17]。如今外來(lái)入侵植物已成為全球關(guān)注和研究熱點(diǎn)之一[18]。當(dāng)前，關(guān)于外來(lái)入侵植物成功入侵機(jī)制假說(shuō)層出不窮，如天敵逃逸假說(shuō)[19]、入侵進(jìn)化假說(shuō)[20]、空余生態(tài)位假說(shuō)[21]等。由于外來(lái)植物入侵過(guò)程的復(fù)雜性，難以用單一的假說(shuō)進(jìn)行解釋。近年來(lái)，新穎武器假說(shuō)[22]已成為外來(lái)植物入侵機(jī)制的一個(gè)研究焦點(diǎn)，該假說(shuō)認(rèn)為外來(lái)入侵植物能夠成功入侵的一個(gè)重要因素是由于它們?cè)谌肭诌^(guò)程中釋放了較本地植物比較新穎的化感物質(zhì)，這些物質(zhì)影響了本地植物的生長(zhǎng)發(fā)育，并且逐漸成為本地的優(yōu)勢(shì)單一種群。大量研究表明，化感作用有利于提高外來(lái)植物的競(jìng)爭(zhēng)力[23]，并進(jìn)一步在非本源地入侵和擴(kuò)散。

本研究表明，刺蒼耳種子的不同萃取相處理液對(duì)4種受體植物表現(xiàn)出了不同的化感作用，且4種受體植物對(duì)同樣的刺蒼耳種子處理液表現(xiàn)出了不同的化感效應(yīng)，可能與植物的進(jìn)化歷史有關(guān)，如4種植物對(duì)刺蒼耳種子氯仿相的敏感性大小為萵苣>小白菜>黑麥草>金色狗尾草。刺蒼耳氯仿相對(duì)萵苣、小白菜、黑麥草表現(xiàn)出了明顯的抑制作用，而石油醚相對(duì)萵苣、黑麥草、金色狗尾草表現(xiàn)出了明顯促進(jìn)作用，在我們前期研究中，刺蒼耳種子95%乙醇浸提液對(duì)萵苣、小白菜、金色狗尾草生長(zhǎng)表現(xiàn)出了明顯的抑制作用，可能是由于刺蒼耳種子氯仿提取物和石油醚提取物同時(shí)存在的時(shí)候，氯仿提取物的抑制活性大于石油醚提取物的促進(jìn)活性，因此總體上對(duì)植物產(chǎn)生化感抑制作用。

近來(lái)大量的研究表明，外來(lái)入侵植物對(duì)本地植物具有化感抑制作用，但并不是所有的入侵植物對(duì)本地植物都表現(xiàn)出化感抑制作用[24]，如入侵北美的外來(lái)植物烏桕（Sapium sebferum）對(duì)本地植物裂草桴草（Schizachyrium scoparium）、黑柳（Salix nigra）和落羽松（Taxodium distichum）就具有促進(jìn)作用[25-26]。在我們的研究中刺蒼耳種子石油醚萃取相也表現(xiàn)出了對(duì)植物具有促進(jìn)作用。由于化感作用是由2種或2種以上的物質(zhì)互相作用而成，化感物質(zhì)之間還存在著促進(jìn)或拮抗作用[27]，因此，有必要對(duì)刺蒼耳種子氯仿提取物和石油醚提取物進(jìn)行進(jìn)一步分離提取，以明確這2種萃取相中活性物質(zhì)的相互關(guān)系。

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