王子純 賈音 楊從軍

摘要：采用培養(yǎng)皿濾紙法，測(cè)定了蘆葦提取物對(duì)小麥、蘿卜、黃瓜、稗草和反枝莧5種受體植物的化感作用。結(jié)果表明，在0.08 g/mL濃度時(shí)，對(duì)除黃瓜外的受體植物種子萌發(fā)抑制率為69.2%～75.1%，EC50值分別為0.044、0.046、0.033和0.042 g/mL，對(duì)黃瓜種子萌發(fā)的抑制作用較差，抑制率為10.6 %。在0.16 mg/L濃度時(shí)，對(duì)5種受體植物幼苗莖生長(zhǎng)的抑制率為69.3%～93.2%，EC50值0.042～0.100 g/mL;對(duì)幼苗根生長(zhǎng)的抑制率為75.3%～97.7%，EC50值0.024～0.079 g/mL。試驗(yàn)結(jié)果豐富了蘆葦化感作用范圍，從中可能發(fā)現(xiàn)新的除草活性化合物。

關(guān)鍵詞：蘆葦;提取物;化感作用;培養(yǎng)皿濾紙法

中圖分類(lèi)號(hào)：S482.4

Abstract：Allelopathic effects of reed （Phragmites australis） extracts were assessed by culture plate filter paper method on 5 plant species，Triticum aestivum，Raphanus sativa，Cucumis sativus，Echinochloa crus-galli，and Amaranthus retroflexus. At the concentration of 0.08 g/mL，seed germination inhibition rates were between 69% and 75% except for C. sativus （at 11%），with EC50 values of 0.044，0.046，0.033 and 0.042 g/mL，respectively. At 0.16 g/mL，stem growth inhibition rates for the five species averaged 69% to 93%，with EC50 values of 0.042 to 0.100 g/mL，and root growth inhibition rates were 75% to 98%，with EC50 s of 0.024 to 0.079 g/mL. The results corroborated the reed allelopathic effects indicating that novel compounds with herbicidal activity may be isolated from it.

Key words：Phragmites australis;extract;allelopathic effect;culture plate filter paper method

蘆葦（Phragmites australis），多年生禾草，株高可達(dá)3 m，主要通過(guò)根莖繁殖，可在世界所有溫區(qū)生長(zhǎng)，特別是北美、歐洲大多數(shù)國(guó)家，加拿大和澳大利亞部分地區(qū)[1]。作為一種普遍存在的濕地植物，蘆葦在大部分地區(qū)形成稠密的單一群落，被認(rèn)為是世界上最烈性的入侵植物之一[2]，特別近十幾年來(lái)，蘆葦種群在北美東北部及五大湖區(qū)急劇擴(kuò)張，已對(duì)當(dāng)?shù)厣锒鄻有约吧鷳B(tài)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，它的成功入侵與其強(qiáng)烈的化感作用有緊密關(guān)系[3-4]。

蘆葦水提取物、腐爛物、根分泌物對(duì)種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)，以及其他植物種群建立有強(qiáng)烈的毒性作用[5-8]。劉成等發(fā)現(xiàn)蘆葦水提液可以通過(guò)影響加拿大一枝黃花的光合作用，包括葉綠素含量、葉片氣孔開(kāi)放程度以及植物對(duì)光照的響應(yīng)能力等方面，進(jìn)而對(duì)其生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用[9]。李鋒民等從蘆葦中分離出的化感物質(zhì)甲基乙酰乙酸乙酷能抑制蛋白核小球藻和銅綠微囊藻的生長(zhǎng)[10]。Bains等報(bào)道了蘆葦分泌酚醛沒(méi)食子酸并與根際微生物聯(lián)合作用進(jìn)而限制臨近植物生長(zhǎng)[11]。Rudrappa等認(rèn)為蘆葦根系分泌植物毒素經(jīng)光降解后對(duì)周?chē)h(huán)境造成嚴(yán)重毒害[12]。

為進(jìn)一步探索蘆葦?shù)幕凶饔?，本研究選擇小麥、蘿卜、黃瓜、稗草和反枝莧為受體植物，測(cè)定蘆葦莖葉乙醇提取物的水萃取相的化感活性，為合理利用蘆葦野生植物資源和開(kāi)發(fā)新型生物源除草劑提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

蘆葦（Phragmites australis），采自山東省青島市城陽(yáng)區(qū)古廟村村頭，采樣時(shí)為盛花期，成片生長(zhǎng)。將采集的蘆葦莖葉剪成2 cm左右的小段，置于通風(fēng)陰涼處自然陰干，高速萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎，低溫保存，備用。

小麥（Triticum aestivum，邯鄲6172）、蘿卜（Raphanus sativa，大連青）和黃瓜（Cucumis sativus，亨優(yōu)403）種子，購(gòu)于山東省青島市城陽(yáng)區(qū)種子站;稗草（Echinoloa crusgalli）和反枝莧（Amaranthus retroflex）種子，采于青島農(nóng)業(yè)大學(xué)校園。

1.2 方法

1.2.1 蘆葦莖葉提取物制備 準(zhǔn)確稱取蘆葦莖葉粉末100 g，置于1 000 mL 具塞三角瓶中，加入5倍量 95%乙醇，將三角瓶置于低溫?fù)u床上，150 r/min，24 h;抽濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓濃縮濾液得乙醇浸膏;將乙醇浸膏用無(wú)菌水捏溶，依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇充分萃取后，得萃取水相;將萃取水相減壓濃縮到一定量后，用無(wú)菌水定量至100 mL，得蘆葦當(dāng)量濃度1 g/mL，低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 影響種子萌發(fā)試驗(yàn) 將“1.2.1”節(jié)所得 1 g/mL 蘆葦水萃取相，用無(wú)菌水稀釋成0.01、0.02、0.04、0.08、0.16 g/mL等5個(gè)處理濃度。取直徑9 cm培養(yǎng)皿，鋪上雙層濾紙，加入 3 mL 稀釋液，使濾紙充分濕潤(rùn)，并將濾紙緊貼培養(yǎng)皿底部展平，排除氣泡。將籽粒飽滿、大小一致的種子均勻擺放在濾紙上，小粒種子每培養(yǎng)皿擺放25粒，大粒種子每培養(yǎng)皿擺放15粒。加等量無(wú)菌水作對(duì)照，每處理3次重復(fù)，于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每天觀察發(fā)芽情況，并及時(shí)補(bǔ)充等量稀釋液或無(wú)菌水保證濾紙濕潤(rùn)。待對(duì)照萌發(fā)率較高時(shí)統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽數(shù)，計(jì)算種子萌發(fā)抑制率（種子萌發(fā)以胚根突破種皮2 mm左右為標(biāo)準(zhǔn)[13]）。

1.2.3 影響植物生長(zhǎng)試驗(yàn) 從催芽露白的種子中挑選籽粒飽滿，大小、萌發(fā)程度整齊一致的種子供試，方法同種子萌發(fā)試驗(yàn)，只是每重復(fù)處理10粒種子。一定時(shí)間后，測(cè)定幼苗的莖長(zhǎng)和根長(zhǎng)，計(jì)算生長(zhǎng)抑制率。

1.2.4 毒力效應(yīng)濃度計(jì)算 以種子萌發(fā)、莖長(zhǎng)和根長(zhǎng)的抑制率作為衡量蘆葦提取液化感作用的響應(yīng)指標(biāo)，采用濃度對(duì)數(shù)-幾率值直線法對(duì)抑制率和提取液濃度進(jìn)行線性回歸，計(jì)算EC50、EC95。

1.2.4 統(tǒng)計(jì)方法 采用IBM SPSS Statistics 20 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，所有數(shù)據(jù)以 x±s表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘆葦提取物對(duì)種子萌發(fā)的影響

在供試濃度下，蘆葦莖葉提取物對(duì)小麥、蘿卜、黃瓜、稗草和反枝莧種子的萌發(fā)均表現(xiàn)抑制作用，但對(duì)黃瓜種子萌發(fā)的抑制作用對(duì)提取物濃度依賴性小，在0.01 g/mL時(shí)的抑制率為4.0%，但濃度提高到0.16 g/mL時(shí)的抑制率也僅為14.2%（表1）。

在較高濃度，蘆葦莖葉水萃取液對(duì)小麥、蘿卜、稗草和反枝莧種子的萌發(fā)均表現(xiàn)強(qiáng)烈抑制作用。在濃度為0.08 g/mL時(shí)，抑制率幾乎都在70.0%以上;當(dāng)濃度為0.16 g/mL時(shí)，對(duì)4種種子萌發(fā)的抑制率分別達(dá)94.4%、87.0%、84.4%和89.5%（表1）。

2.2 蘆葦提取物對(duì)幼苗莖生長(zhǎng)的影響

蘆葦提取物對(duì)蘿卜、黃瓜和反枝莧幼苗莖的生長(zhǎng)表現(xiàn)低促高抑作用，隨濃度增大，抑制作用顯著加強(qiáng)。在處理濃度為0.01 g/mL時(shí)，對(duì)莖生長(zhǎng)的促進(jìn)作用分別為2.6%、2.4%、10.0%;但在處理濃度為0.16 g/mL時(shí)，對(duì)莖生長(zhǎng)的抑制作用分別達(dá)83.0%、93.2%、69.3%（表2）。

在濃度為0.01～0.16 g/mL時(shí)，蘆葦提取物對(duì)小麥、稗草幼苗莖的生長(zhǎng)均表現(xiàn)抑制作用，并有顯著的濃度依賴性，對(duì)2種植物幼苗莖生長(zhǎng)的抑制率范圍分別為11.1%～87.0%、12.6%～75.3%（表2）。

綜合來(lái)看，在高濃度0.16 g/mL時(shí)，對(duì)黃瓜莖生長(zhǎng)的抑制作用最強(qiáng)，抑制率達(dá)93.2%，其次是小麥、蘿卜、稗草和反枝莧，抑制率分別為87.0%、83.0%、75.3%和69.3%（表2）。

2.3 蘆葦提取物對(duì)幼苗根生長(zhǎng)的影響

蘆葦提取物對(duì)小麥、蘿卜、黃瓜、稗草幼苗根生長(zhǎng)表現(xiàn)強(qiáng)烈抑制作用。在處理濃度為0.01 g/mL時(shí)，對(duì)根生長(zhǎng)的抑制率分別達(dá)24.1%、22.5%、20.0%、15.3%;在處理濃度為0.16 g/mL時(shí)，對(duì)根生長(zhǎng)的抑制作用分別達(dá)97.7%、95.3%、90.1%、89.6%，抑制作用極顯著（表3）。

蘆葦提取物對(duì)反枝莧幼苗的根生長(zhǎng)具有低濃度促進(jìn)高濃度抑制作用。在處理濃度為 0.01 g/mL 和0.02 g/mL時(shí)的促生率分別為7.8%、2.0%;而在0.16 g/mL時(shí)的抑制率已達(dá)75.3%（表3）。

2.4 蘆葦提取物對(duì)受體植物的毒力效應(yīng)

由表4可看出，蘆葦提取物對(duì)小麥、蘿卜、稗草和反枝莧種子萌發(fā)的抑制毒力強(qiáng)，EC50值分別僅為0.044、0.046、0.033和0.042 g/mL，對(duì)黃瓜種子萌發(fā)的抑制毒力相對(duì)較差，EC50值為 11.072 g/mL。

但蘆葦提取物對(duì)5種受體植物幼苗生長(zhǎng)均有強(qiáng)的抑制毒力，對(duì)莖的EC50值在0.042～0.100 g/mL 之間，對(duì)根的EC50值在0.024～0.079 g/mL 之間;對(duì)每種植物而言，提取物對(duì)根的毒力強(qiáng)于對(duì)莖的毒力。

結(jié)合EC95可知，毒力作用對(duì)提取物濃度變化的敏感度不一。黃瓜種子萌發(fā)抑制對(duì)濃度變化最不敏感，EC95值高達(dá)7 398.225 g/mL;但黃瓜莖生長(zhǎng)的抑制對(duì)濃度變化最敏感，EC95值僅為 0.170 g/mL，在所有EC95值中最小?？傮w來(lái)看，蘆葦提取物除對(duì)黃瓜種子萌發(fā)抑制作用較弱，對(duì)濃度變化不敏感外，對(duì)其余4種受體植物根、莖生長(zhǎng)和種子萌發(fā)都有較強(qiáng)抑制毒力。

3 結(jié)論與討論

近年來(lái)關(guān)于蘆葦化感作用的研究屢見(jiàn)報(bào)道，對(duì)羊角月牙藻、雷氏衣藻和水華微囊藻等藻類(lèi)，以及一枝黃花、互花米草、蒲公英、小飛蓬和田菁等高等植物均有不同程度的化感作用[14-16]。

本研究表明，蘆葦乙醇提取物的水萃取相有較強(qiáng)化感作用。在濃度為0.08 mg/L時(shí)，對(duì)除黃瓜外的4種受體植物種子萌發(fā)抑制率為69.2%～75.1%。在濃度為0.16 mg/L時(shí)，對(duì)小麥、蘿卜、黃瓜、稗草和反枝莧5種受體植物幼苗莖生長(zhǎng)的抑制率為69.3%～93.2%，對(duì)幼苗根生長(zhǎng)的抑制率為75.3%～97.7%。研究結(jié)果進(jìn)一步豐富了蘆葦化感作用范圍，證實(shí)蘆葦是一種強(qiáng)化感植物，從蘆葦中追蹤分離化感成分，可能發(fā)現(xiàn)新的除草活性化合物。

在自然和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，植物葉片及其他地上部分的淋溶物、揮發(fā)物、根滲出物以及腐爛分解物等都可釋放到環(huán)境中產(chǎn)生化感作用[17-18]，對(duì)鄰近植物的種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)、群體建成具有潛在的抑制效應(yīng)[19-21]。蘆葦資源豐富，在我國(guó)及全世界廣泛分布，深入研究其化感作用并加以充分利用，可使之成為新的生態(tài)友好的雜草管理方式。

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