青蒿化感作用的初步研究

第 28卷 第 1期 2007年 1月 　　　　　　　　　　 华南农业大学学报 Journal of South China Agricultural University 　　 　　　　　　　　Vol. 28, No. 1 Jan. 2007 　收稿日期 : 2006205226 　作者简介 :高志梅 (1981—) ,女 ,硕士研究生 ; 通讯作者 :谷文祥 (1954—) , 男 , 教授 , E - mail: wenxgu@ scau. edu. cn 　基金项目 :广东省科技计划项目 (2004B50201018) 青蒿化感作用的初步研究 高志梅 1 , 李拥军 2 , 谷文祥 1 (1华南农业大学 理学院 , 广东 广州 510642; 2中山市农产品质量监督检验检测中心 ,广东 中山 528403) 摘要 :对青蒿 A rtem isia annua地上部分乙醇提取物的化感作用进行了初步研究. 结果表明 ,乙醇提取物对萝卜 Ra2 phanus sativa、菜心 B rassica parach inensis L. cv. Ap r. 2Sep. O il Green、大白菜 B rassica perk inensis (Lour. ) Rup r. cv. Maye和水稻 O ryza sativa具有不同程度的抑制作用 ,随着溶液浓度增大抑制作用增强 ,且对种子萌发和根长生长的 抑制作用大于对苗长生长的抑制作用. 其中干物质质量浓度为 01100 g·mL - 1的青蒿乙醇提取物溶液对菜心、大白 菜的种子萌发、幼苗生长和根长生长抑制作用最为明显. 关键词 :青蒿 ; 化感作用 ; 植物源农药 ; 除草剂 中图分类号 : Q948. 1221　　　　　　文献标识码 : A　　　　　文章编号 : 10012411X (2007) 0120122203 Prelim inary Stud ies on the A llelopa th ic Effects of A rtem isia annua GAO Zhi2mei1 , L I Yong2jun2 , GU W en2xiang1 (1 College of Sciences, South China Agric. Univ. , Guangzhou 510642, China; 2 Zhongshan Quality Supervision & Test Center of Agricultural Products, Zhongshan 528403, China) Abstract: To evaluate of the perspective of app lication of A rtem isia annua in p lant p rotection, here was a study on the allelopathic effects of A rtem isia annua. The results indicated the 01100 g·mL - 1 alcohol ex2 tracts from A rtem isia annua had inhibitory effects on the germ ination, seedling growth and roots growth of R aphanus sa tiva, B rassica parach inensis, B rassica perk inensis and O ryza sa tiva. Key words:A rtem isia annua; allelopathic effects; pesticide p lant; herbicides 　　“化感作用 ”( allelopathy)一词由科学家 Molisch 于 1937年首次提出 ,用以表达包括微生物在内的所 有植物间生物化学方面的相互作用 [ 1 ] . R ice[ 1 ]将化 感作用定义为“一种植物通过向环境中释放化学物 质影响其他生物生长的现象 ”[ 2 ] ,在植物界中 ,几乎 所有的植物都或多或少地含有化感作用的物质成 分 ,会产生不同程度的化感作用 ,这是物种进化过程 中竞争生存的必然. 植物化感作用对于研究植物的 进化及其开发应用具有重要的意义. 青蒿 A rtem isia annua在我国用作抗疟中药已有 2 000多年的历史. 其中青蒿素是抗疟的有效成分. 我国青蒿资源极为 丰富 ,分布甚广 ,有些地区已经出现了大规模生产青 蒿的基地 ,为青蒿素的生产提供原料. 青蒿有机提取 液里有十分丰富的叶绿素、青蒿醇、香豆素、黄酮、豆 甾醇、香甾醇等 , 多种成分具有抗菌、抗虫及促进免 疫等作用 [ 3 ] . Chen等 [ 4 ]发现青蒿素及其生物合成前 体可调节植物的生长. Duke等 [ 5 ]发现用 33 mol·L - 1 青蒿素可极大地抑制杂草根芽的生长. Lyden等 [ 6 ]指 出 ,青蒿素不仅有化感作用 ,而且青蒿的其他脂溶性 浸提物和水浸提物都对多种杂草有抑制生长的作 用. 笔者对青蒿的化感作用进行了初步研究 , 旨在了 解青蒿中的次生化合物对植物生长的影响及寻找作 为除草剂先导化合物的可能性 , 并为提取青蒿素后的 青蒿母液在植物生长中的应用寻找理论和实践依据. 1　材料与 1. 1　试验材料 供体植物青蒿自种于华南农业大学农场跃进北 区 ,种子由华立 (吉首 )青蒿素制药有限公司提供 ,采 样时为盛花期. 受试植物短叶 13号萝卜 R aphanus sa tiva、广州 31号四九油青菜心 B rassica parach inensis L. cv. Ap r. 2Sep. O il Green及天津麻叶大白菜 B ras2 sica perk inensis (Lour. ) Rup r. cv. Maye,购于广州市 种子公司门市部 ;籼稻一号 O ryza sa tiva ,华南农业大 学农学院提供. 1. 2　试验方法 1. 2. 1　青蒿提取物的制备 　参考文献 [ 7 ]的方法 , 取青蒿鲜茎叶 3 kg,切碎 ,然后在 50 ℃以下烘干 , 用 植物试样粉碎机粉碎 , 用 60 cm ×30 cm的滤纸包 裹 , 在多功能提取器中用φ = 95%的乙醇回流提取 12 h, 浓缩后 , 用清水定容至 011 g ·mL - 1 (即 100 mL水中含有 10 g植物干物质 ) , 冷藏待用. 1. 2. 2　青蒿提取物对植物种子萌发的影响试验 　 取底部 d为 415 cm 的一次性塑料杯 , 铺一层玻璃 珠 ,再垫上滤纸. 加入 5 mL不同浓度的提取物稀释 液 (提取物不溶于水 ,可先用少许丙酮溶解 ,再加水 稀释 ) , 选取浸泡过的饱满受试植物种子 30粒 , 均 匀地放在塑料杯中 , 26～31 ℃下暗培养. 每个处理 设 3个重复 , 对照用清水. 种子萌发过程中 , 适当补 加清水 , 使滤纸保持湿润. 2 d后调查种子的萌发情 况 , 将相应处理与对照进行比较. 1. 2. 3　青蒿提取物对植物苗长和根长的影响试验 　选取刚发芽 (露白 )的受试植物种子 10粒 , 置于 塑料杯中培养 ,培养方法同 1. 2. 2,每处理设 3个重 复 ,对照用清水. 5 d后测定幼苗的苗长和根长 ,将相 应处理与对照进行比较. 1. 2. 4　数据分析方法 　各处理种子萌发率取所在 实验杯种子萌发率的平均值 ,植株数据取所在实验 杯的各植株平均值 ,试验结果用 DPSwin软件进行邓 肯氏分析 [ 829 ] . 2　结果与分析 2. 1　青蒿乙醇提取物对植物种子萌发的影响 青蒿乙醇提取物对植物种子萌发具有不同程度 的影响 (表 1) ,其中干物质质量浓度为 01100 g·mL - 1 的青蒿乙醇提取物溶液对菜心、萝卜和大白菜等 种子具有明显的抑制萌发的作用 ,干物质质量浓 度为 01010、01005、01002 g·mL - 1 的青蒿乙醇 提取物溶液对大白菜和菜心种子萌发率的影响不 明显 . 表 1　青蒿乙醇提取物对植物种子萌发率的影响 1) Tab. 1　Effects of a lcohol extracts of A rtem is ia annua on seed germ ina tion ra te n = 3, % ρ(干物质 dry matter) / ( g·mL - 1 ) 萝卜 R. sa tiva 菜心 B. parachinensis 大白菜 B. perkinensis 籼稻 O. sativa 0. 100 16. 7 ±8. 8d 11. 0 ±1. 9c 6. 7 ±0. 0b 35. 6 ±3. 9d 0. 010 46. 7 ±20. 3c 94. 4 ±3. 9b 88. 9 ±7. 7a 75. 6 ±3. 9c 0. 005 60. 0 ±6. 7b 94. 4 ±5. 1b 91. 1 ±7. 7a 85. 6 ±8. 4b 0. 002 43. 3 ±20. 6c 97. 8 ±5. 2a 94. 4 ±5. 1a 87. 8 ±8. 8b 对照 control 78. 7 ±3. 9a 95. 6 ±5. 2a 83. 3 ±14. 5a 91. 1 ±1. 9a 　1)同列数据后面字母相同者示差异不显著 (Duncanpis法 , P = 0105) 2. 2　青蒿乙醇提取物对植物苗长的影响 青蒿乙醇提取物对植物幼苗生长具有不同程度 的影响 (表 2) ,其中干物质质量浓度为 01100、01010 和 01005 g·mL - 1的青蒿乙醇提取物溶液对植物苗 长具有明显的抑制作用 ,随着溶液浓度增大抑制作 用增强. 2. 3　青蒿乙醇提取物对植物根长的影响 青蒿乙醇提取物对植物幼苗根的生长具有不同 程度的影响 (表 3) ,其中干物质质量浓度为 01100、 01010和 01005 g·mL - 1的青蒿乙醇提取物溶液对植 物根长生长具有明显的抑制作用 ,随着溶液浓度增 大抑制作用增强. 表 2　青蒿乙醇提取物对植物苗长的影响 1) Tab. 2　Effects of a lcohol extracts of A rtem is ia annua on seedling growth n = 3, cm ρ(干物质 dry matter) / ( g·mL - 1 ) 萝卜 R. sa tiva 菜心 B. parachinensis 大白菜 B. perkinensis 籼稻 O. sativa 0. 100 0. 39 ±0. 02d 0. 40 ±0. 04d 0. 43 ±0. 02d 0. 56 ±0. 09d 0. 010 0. 81 ±0. 17c 1. 43 ±0. 56c 1. 25 ±0. 21c 1. 16 ±0. 16c 0. 005 0. 87 ±0. 27c 1. 64 ±0. 29bc 1. 40 ±0. 36c 1. 21 ±0. 15c 0. 002 1. 66 ±0. 53a 2. 02 ±0. 38b 2. 08 ±0. 24b 1. 26 ±0. 18b 对照 control 1. 33 ±0. 63a 2. 78 ±0. 46a 3. 14 ±0. 37a 1. 56 ±0. 27a 　1)同列数据后面字母相同者示差异不显著 (Duncanpis法 , P = 0105) 321　第 1期 　　　　　高志梅等 :青蒿化感作用的初步研究 　　　 表 3　青蒿乙醇提取物对植物根长的影响 1) Tab. 3　Effects of a lcohol extracts of A rtem isia annua on root growth n = 3, cm ρ(干物质 dry matter) / ( g·mL - 1 ) 萝卜 R. sa tiva 菜心 B. parachinensis 大白菜 B. perkinensis 籼稻 O. sativa 0. 100 0. 00 ±0. 00e 0. 09 ±0. 01e 0. 21 ±0. 09e 0. 20 ±0. 66e 0. 010 0. 43 ±0. 03d 0. 60 ±0. 09d 0. 88 ±0. 10d 0. 92 ±0. 16d 0. 005 0. 92 ±0. 12c 1. 05 ±0. 08bc 1. 13 ±0. 19c 2. 14 ±0. 16c 0. 002 2. 40 ±0. 80a 1. 57 ±0. 66b 1. 84 ±0. 30b 2. 85 ±0. 44ab 对照 control 1. 92 ±0. 23a 3. 20 ±0. 20a 3. 51 ±0. 24a 3. 05 ±0. 31a 　1)同列数据后面字母相同者示差异不显著 (Duncanpis法 , P = 0105) 3　讨论 　　植物化感物质是天然的除草剂 ,由于来自于植 物体 ,是环境长期选择的结果 ,因此对环境不会造成 不利的影响 ,是未来农业中极具价值的环保型农药. 目前 ,生产中已有一些成功运用化感物质做除草剂 的例子 ,如桉树脑、根瘤生物毒素、独脚金酚和麦仙 翁素等 [ 10 ] . 鉴于青蒿乙醇提取物母液对种子萌发和 幼苗生长有强烈的抑制作用 ,将有可能从中开发出 新型的植物生长调节剂. 青蒿的化学成分很复杂 ,除 青蒿素、青蒿酸外 ,还含有香豆素、东莨菪内酯、东莨 菪苷、黄酮类、桉油精、丁香烯等 [ 3 ] ,也可以通过对化 感物质的提取、分离和鉴定 ,模拟其结构 ,合成出天 然的具有选择性的除草剂 ,不但可以减少化学农药 的使用量 ,还能更有效地控制杂草生长 ,保护生态环 境 ,这些也是我们将对青蒿提取液在调节植物生长作 用机理方面进行深入细致研究的内容 ,以扩大其在农 业生产中的应用范围。青蒿提取液在作物种子处理、 除草剂配方研制等方面 ,可望有广阔的应用前景。 参考文献 : [ 1 ]　R ICE E L. 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