辣椒化感作用优势组分评价及GC-MS鉴定

须文

（贵州大学农学院，贵州贵阳，550025）

目前，全世界有2/3的国家种植和食用辣椒（Capsicum frutescensL.），但辣椒栽培存在着严重的连作障碍现象，有报道指出重茬减产可达70%[1]。侯永侠等[2]研究表明，连作障碍的原因之一是辣椒的化感效应，辣椒根系分泌物对其自身有抑制作用，在根系分泌物的作用下，辣椒根系表现出逆境胁迫反应。李春龙等[3]研究表明，辣椒叶具有很强的自毒作用，根次之，茎最弱。然而关于辣椒化感作用（Allelopathy）与辣椒化感物质的报道却很少。

本文运用模糊数学中的隶属函数值的方法，对连续收集法[4]、植株水浸提法、土壤原位收集法[5]3种方法收集到的辣椒化感作用物质的不同有机溶剂洗脱组分的化感作用指标进行了量化，指标包括辣椒种子的发芽率、种子发芽指数[6，7]、胚轴长、胚根长、幼苗鲜质量、幼苗干质量，并据此进行综合评价，确定了辣椒化感作用的优势组分，并对该化感优势组分进行GC-MS鉴定，以期为鉴定辣椒的化感作用物质提供科学的参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选用贵州著名的朝天椒品种遵椒一号的种子为试材，种子为2006年采收，由遵义县辣椒产业化办公室提供。

1.2 试验方法

2007年3~11月，分别采用疏水性根渗出液连续收集法、植株水浸提法、土壤原位收集法收集辣椒的化感物质。将各方法收集到的溶液过XAD-4吸附树脂柱（植株水浸提法收集到的溶液先经滤纸过滤），再分别用乙醚、乙酸乙酯、甲醇洗脱，用旋转蒸发器将各洗脱液浓缩至干，然后分别用10 mL甲醇溶解，取1 mL溶解液于垫有双层滤纸的直径9 cm的培养皿中，待甲醇挥发后加入2 mL蒸馏水，再在滤纸上均匀地摆放50粒辣椒种子，于25℃恒温箱中进行发芽试验。对照中先加入1 mL甲醇，挥发后再加蒸馏水。每处理重复3次。每天向各培养皿中加入1 mL蒸馏水以保持滤纸湿润。

从种子开始发芽起，每天记载发芽数，14 d后计算发芽率、发芽指数，测量胚轴长、胚根长、鲜苗质量、干苗质量，分析3种方法收集到的辣椒化感物质对辣椒种子萌发的化感效应。种子发芽标准为其胚根长达种子长的一半。苗鲜质量的测定以3棵苗为1个重复。

利用隶属函数值确定各收集法中各洗脱剂的化感优势组分。用模糊数学中的隶属函数值的方法计算化感隶属函数值X（ij），公式为：

X（ij）=（Xij－Xjmin）/（Xjmax－Xjmin）

式中X（ij）表示i种类j指标的化感隶属值；Xij表示i种类j指标的测定值；Xjmax、Xjmin为指标的最大值和最小值。

以各处理辣椒种子萌发参数的综合隶属函数值来确定刺激辣椒种子萌发的优势组分，并用GC-MS分析鉴定该组分中的化学物质。GC-MS测定条件为： 色谱柱为 Agilent 19091s-433（30 m×250 μm×0.25 μm）；进样口温度为250℃，检测器温度为230℃；柱温采用程序升温（初温 80℃，维持1 min；每 1 min 升 30℃至 200℃，维持 0 min；然后每1 min升6℃至 250℃，维持 5 min；每1 min升30℃至270℃，维持5 min，以确保所有的化合物已经流出）；载气为氦气，载气流速为0.8 mL/min；进样方式为分流（5∶1）进样；吹扫开始时间为 0.75 min；进样量为 1 μL。

1.3 试验设计

如表 1 所示，A1、A2、A3分别代表连续收集法、土壤原位收集法、植株水浸提法3种收集方法，B1、B2、B3分别代 表 乙醚、乙酸乙酯、甲醇3种洗脱剂。土壤原位收集法分别对连作2，4，6 a的辣椒种植地的土壤溶液进行了收集，分别用A2-2、A2-4、A2-6表示。连续收集法设未栽植辣椒植株的连续收集系统作为空白对照，依不同洗脱 组 分 计 为 CKA1B1、CKA1B2、CKA1B3。发芽试验再设蒸馏水处理为对照。

2 结果与分析

2.1 辣椒化感优势组分分析

因为单一指标不能全面反映辣椒化感物质作用效应的大小，所以利用综合隶属函数值反映辣椒的化感效应。综合隶属函数值是将某一处理的所有指标的隶属函数值相加得到的。综合隶属函数值越大，说明处理对种子发芽的影响越小，反之影响越大。因此，可用综合隶属函数值的大小来综合反映不同洗脱组分的化感作用的强弱。

由表2可知，各处理的综合隶属函数值由小到大为 A2B3-6＜A1B1＜A3B3＜A1B3＜A3B2＜A3B1＜CKA1B2＜A2B2-4＜A2B2-2＜CK＜A2B1-6＜CKA1B3＜A1B2＜A2B1-2＜A2B1-4＜A2B2-6＜A2B3-4＜A2B3-2＜CKA1B1。 综合隶属函数值越小，说明处理对种子发芽的影响越大，化感作用也越强，因此处理A2B3-6是化感作用较强的组分即化感优势组分，可能比其他组分含有更多的辣椒化感自毒物质，所以在后续的试验中，选取A2B3-6组分进行GS-MS分析，鉴定辣椒化感物质。

2.2 化感优势组分的GS-MS鉴定

A2B3-6组分进行GS-MS检测后的色谱图见图1，其中主要物质见表3。试验共检测到烷烃、芳香烃、醇、烯酸酯、芳香酸酯和含氮化合物6种不同的化感物质，其均是长链、脂溶性、弱极性的有机物，其中烷烃和芳香族物质含量较多。

表1 试验设计

表2 辣椒化感物质的化感作用隶属函数值

图1 辣椒化感优势组分A2B3-6的GC-MS鉴定结果

由表3可知，邻苯二甲酸二异丁酯的相对质量分数（相对含量）最大，达47.67%，匹配度较高，为86%，初步判断其是A2B3-6组分中含量最多的化感物质；其次是十六酸甲酯，其相对质量分数9.43%，匹配度98%，是另一种可信度较高的化感物质。

表3 辣椒化感优势组分A2B3-6中经GC-MS分析检测出的化合物

3 小结

试验结果表明，辣椒根系分泌物中含有对辣椒种子萌发起刺激作用的化感物质；采用土壤原位收集法收集的辣椒根系分泌物的化感效应最强；由辣椒种子萌发的各参数值可知，连作6 a的辣椒种植地块的土壤溶液中所含的化感物质对辣椒种子萌发有较强的抑制作用，这表明连作多年的辣椒种植地的土壤溶液中含有较多可以引起连作障碍的自毒物质；利用GC-MS检测，邻苯二甲酸二异丁酯是优势化感组分中相对质量分数最大、可信度较高的化感物质，其是否对辣椒的自毒作用起着重要作用，有待进一步研究。

[1]袁龙刚，张军林，张朝阳，等．连作对辣椒根际土壤微生物区系影响的初步研究 [J]．陕西农业科学，2006（2）：49-50．

[2]侯永侠，周宝利，吴晓玲，等．辣椒根系分泌物化感作用的研究[J]．沈阳农业大学学报，2007，38（4）：504-507．

[3]李春龙，贺阳冬，陈华，等．辣椒连作障碍机制初探及其下茬作物的初选[J]．安徽农业科学，2007，35（26）：8 187-8 188．

[4]Tang C S,Yong C C．Collection and identication allelopathic compounds from the undisturbed rootsystem ofBigalta limpograss(Hemarthria altissima)[J].Plant Physiology,1982,69:155-160．

[5]田中民，李春俭，王晨，等.缺磷白羽扇豆排根与非排根区根尖分泌有机酸的比较[J].植物生理学报，2000，26（4）：317-322.

[6]Seguin P,Sheaffer C C,Schmitt M A,et al．Alfalfa autotoxicity:Effects ofreseeding delay,original stand age， and cultivar agron[J]．Agronomy Journal,2002,94:775-781．

[7]李志华，沈益新，倪建华，等.豆科牧草化感作用初探[J].草业科学，2002，19（8）：28-31.