细叶旱芹地上部不同溶剂浸提液对3种蔬菜种子萌发及幼苗生长的影响

杨泽良 黄良伟 向书琴 傅蝶子 白婧

摘    要：为明确提取细叶旱芹地上部化感物质的最佳溶剂及提纯后馏分的影响强度，通过石油醚、甲醇、乙醇、丙酮4种提取溶剂提取细叶旱芹地上部化感物质，然后用不同溶剂萃取分离提纯后的物质分别作用于萝卜、生菜、小白菜的种子。结果表明，4种提取剂中，乙醇浸提液的提取效果最佳，能显著抑制生菜和小白菜种子的萌发;萃取分离得到的5种馏分中，乙酸乙酯相对3种蔬菜幼苗生长的抑制作用最大。综合种子萌发和幼苗生长5个指标及化感指数效应表明，对3种蔬菜影响较大的地上部化感物质主要存在于乙酸乙酯相和正丁醇相馏分中。

关键词：细叶旱芹;化感作用;浸提液;受体植物

中图分类号：S63 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2020）09-057-07

Abstract： In order to determine the best solvent for allelopathic substances extraction from the aerial part of fine leaves celery and the influence of the crude fraction after extraction， the vegetable seeds of radish， lettuce and pakchoiwere used as receptors， and the four kinds of extraction solvents of petroleum ether， methanol， ethanol and acetone were used to extract the allelochemicals in the upper part of the celery. The extracts were extracted and purified with petroleum ether， chloroform， ethyl acetate and n-butanol. The results showed that among the four extractants， ethanol extract was found the best effect on extracting allelochemicals. In the seed germination test， the germination of lettuce and pakchoi seeds were significantly inhibited. Five kinds of crude isolates were separated by extraction， the ethyl acetate phase showed the greatest inhibitory effect on the growth of three vegetable seedlings. Based on indexes of seed germination， seedling growth and the allelopathic effect， the allelochemicals in the aerial parts of fine leaves celery which had a great influence on the three vegetables were mainly found in two fractions of ethyl acetate and n-butanol.

Key words： Cyclospermum leptophyllum; Allelopathy; Leaching solution; Receptor plant

蔬菜在人们的日常生活中占有重要地位，可提高人们的生活健康水平和国民经济价值，但每年因杂草危害造成粮食和蔬菜作物的大量减产[1-2]。目前，大量使用除草剂造成了农药残留问题，因此，寻找安全、有效、可靠的除草方法成为学者一直关注的问题[3]。21世纪初有学者提出，植物从分子化学角度通过释放化感物质达到与外界的联系，直接或间接的对周围植物造成影响[4-5]。例如，一年生恶性杂草小飞蓬的化感物质主要存在于叶、茎和花部[6-7]，经过雨水的淋溶，化感物质溶于土壤中，通过抑制植物种子的萌发及幼苗根系的生长，达到逐渐入侵的目的[8]，且通过乙醇和乙酸乙酯溶剂提取，抑制效果更加明显[9]。张海燕等[10]利用萃取法提纯所提取的小飞蓬化感物质，通过培养皿滤纸法检测出乙酸乙酯相中存在主要有效化感物质，利用质谱仪测定后确认，主要是酚类和酯类物质。

细叶旱芹（Cyclospermum leptophyllum （Pers.） Sprague ex Britton et P. Wilson）为伞形科细叶旱芹属一年生草本植物，原产于加勒比海多米尼加岛。20世纪入侵我国，近年来在我国广泛分布，现已成为农田、果园、菜地和荒地的恶性杂草，而且很难防治[11]。为此，笔者拟以不同有机溶剂提取和萃取提纯细叶旱芹化感物质，探究细叶旱芹地上部化感物质浸提液和萃取液对萝卜、生菜和小白菜种子萌发和幼苗生长的影响，以期为进一步研究细葉旱芹的化感作用及其在蔬菜地的防除提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

细叶旱芹于2017年5月收集于湖南娄底湖南人文科技学院老田径场边废弃农田。选取植株长势健壮、无花芽分化的细叶旱芹地上部分带回试验室，用清水冲洗净后自然风干，并粉碎过50目筛，备用。选择 3 种常见蔬菜作物小白菜（‘四季小白菜，山东丰沛农业科技有限公司）、萝卜（‘韩白玉，河北神禾种业有限公司）和生菜（‘奶油生菜，山东禾之元种业）种子。

1.2 浸提液的制备

采用浸提法，在4个广口瓶中放入细叶旱芹地上部粉碎物100 g，再分别加入 1 000 mL 石油醚、甲醇、乙醇、丙酮，室温下浸提 72 h，每天定时搅拌3次，抽滤后用旋转蒸发仪浓缩成膏状，再用蒸馏水溶解，即为细叶旱芹地上部提取物，放入4 ℃冰箱备用。

1.3 萃取液的制备

用乙醇作提取剂，采用 1.2 的方法提取细叶旱芹地上部化感物质后，倒入分液漏斗中，依次用极性递增的4种有机溶剂（石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇）进行萃取分离，再旋转蒸发浓缩成膏状，用蒸馏水溶解，即为细叶旱芹地上部粗分离物，放入4 ℃冰箱备用[12]。

1.4 测定方法

1.4.1 种子萌发试验 挑选饱满的萝卜、小白菜、生菜种子，用1%的次氯酸钠溶液浸泡10 min消毒，蒸馏水冲洗净后，备用[13]。取若干个装有50 g土壤（已灭菌）的培养皿，再取10 mL细叶旱芹浸提溶解液（或萃取溶解液）均匀倒入培养皿中，待培养皿中的溶解液挥发干后，在培养皿中播种20粒蔬菜种子，对照组加入等量蒸馏水，每个处理4次重复，最后再放入1 000 lx智能人工气候培养箱中培养7 d。培养条件为白天12 h、25℃、相对湿度80%;黑暗12 h、20 ℃、相对湿度75%。种子的胚根或胚芽突破种皮2 mm 视为萌发。3 d测定种子发芽势，7 d时记录种子的萌发数量计并算发芽率。

1.4.2 幼苗生长试验 幼苗生长试验参照王旭[12]的方法，取若干个7 cm高的塑料杯，分别称取50 g土壤（已灭菌）放入塑料杯中。再往塑料杯中加入10 mL浸提溶解液（或萃取液），待液体挥发干后，选择露尖的10粒种子进行播种，对照组加入等量蒸馏水。最后将培养皿置于智能人工气候培养箱中，培养条件同1.4.1。7 d 后测定根长、苗长和鲜质量。

1.5 数据处理

以化感效应指数 RI [14]表示细叶旱芹对萝卜、小白菜和生菜的化感效应，计算公式为：

2 结果与分析

2.1 不同溶剂的细叶旱芹地上部提取物对萝卜、生菜和小白菜种子萌发的影响

如图1所示，4种溶剂对萝卜的发芽势和发芽率化感指数都为负值，说明4种溶剂的提取物对萝卜的种子萌发产生抑制作用。小白菜发芽势化感指数除石油醚浸提液处理为正值，其他处理均为负值，且4种有机溶剂浸提液处理下其发芽率化感指数均为负值。在石油醚提取物处理下，生菜发芽势和发芽率的化感指数全为正值，但在其他有机溶剂提取物处理下两者化感指数都为负值。以上结果说明，4种有机溶剂提取剂中都含有细叶旱芹化感物质。与对照相比，萝卜发芽势、发芽率受甲醇浸提液的抑制作用最强，抑制率达到83.3%和61.0%，其次是乙醇提取剂;生菜和小白菜的发芽势、发芽率受乙醇提取剂的抑制作用最强，抑制率分别为 83.3%、57.1% 和 80.0%、66.7%;甲醇对小白菜发芽势抑制率达到100.0%。综合以上结果，表明萝卜种子萌发更容易受甲醇提取剂的影响，而生菜和小白菜更容易受到乙醇提取剂的影响。

2.2 不同溶剂的细叶旱芹地上部提取物对萝卜、生菜和小白菜幼苗生长的影响

如图2所示，与对照相比，乙醇提取物处理显著降低萝卜苗长和鲜质量，对小白菜根长、苗长和鲜质量产生明显抑制作用，抑制率分别为 80%、56.8%、31.6%，其他3种溶剂的提取物对小白菜根长和鲜质量无显著影响;在乙醇提取物处理下，生菜根长、苗长受到显著抑制，抑制率达到 63.0% 和 34.2%，而对生菜鲜质量无显著抑制作用，其他3种有机溶剂提取物，显著降低生菜根长，对苗长、鲜质量无显著影响。说明萝卜、生菜和小白菜3种蔬菜的幼苗容易受到细叶旱芹乙醇提取物的抑制。

2.3 不同溶剂的细叶旱芹地上部提取物对萝卜、生菜和小白菜化感作用的综合效应

如图3所示，用乙醇提取细叶旱芹地上部物质处理3种蔬菜种子，其抑制作用最明显;其次是甲醇提取物，再次为丙酮提取物，抑制效果最不明显的是石油醚提取物（乙醇>甲醇>丙酮>石油醚）。

2.4 细叶旱芹地上部化感物质馏分物对萝卜、生菜、小白菜种子萌发的影响

由图4可见，5 种馏分产生的化感作用不同，有抑制作用也有促进作用。萝卜种子萌发的发芽势、发芽率以及小白菜发芽势的化感指数（RI）均为负值，说明 5 种馏分对萝卜和小白菜种子萌发均有抑制作用。在氯仿相中，对萝卜、小白菜发芽势的抑制作用最明显，抑制率分别为49.3%和36.7%;而这5种馏分对生菜的发芽率有低微的促进作用，其化感指数均为正值，且不显著。生菜仅在乙酸乙酯相处理下的发芽势化感指数为负值。综合表明，5 种馏分中，对萝卜和小白菜种子萌发抑制作用最强的是氯仿相，其次是乙酸乙酯相;除了生菜之外，氯仿相发芽势、发芽率化感指数RI的绝对值比其他4种馏分值都大，产生了显著差异，说明氯仿馏分中细叶旱芹化感物质含量最高。

2.5 细叶旱芹地上部化感物质馏分物对萝卜、生菜、小白菜幼苗生长的影响

如图5所示，细叶旱芹地上部提取物5种粗馏分，对生菜的幼苗生长都产生抑制作用，表现在生菜幼苗生长的根长、苗长和鲜质量3个指标的化感指数均为负值，其中乙酸乙酯相对生菜的抑制作用最强，抑制率分别为58.6%、65.5%和48.3%，与其他馏分物之间差异显著，其次是正丁醇相，过后是水相。在萝卜幼苗生长中，正丁醇相馏分物對其根长和鲜质量均表现为一定的抑制作用，而其他相馏分物只对某一个指标表为低微的抑制作用，有些还表现为轻微促进作用，但与对照均基本无显著差异。而在小白菜幼苗生长中，根长和苗长受到正丁醇相馏分物的抑制作用最强，其次是水相对小白菜3个指标均有抑制作用，单个指标受抑制作用弱于正丁醇相馏分物，第三是乙酸乙酯相。综合结果表明，细叶旱芹地上部化感物质存在于乙酸乙酯相、正丁醇相和水相馏分中的物质对种子萌发和幼苗生长有较强的抑制作用。虽然其他2种馏分也存在着对3种蔬菜产生化感作用的化感物质，但产生抑制作用的化感物质的含量相对较少。

2.6 细叶旱芹地上部化感物质馏分物对萝卜、生菜、小白菜化感作用的综合评价

如图6所示，细叶旱芹地上部提取物的5种粗分离物对萝卜化感作用强弱的顺序为：乙酸乙酯相>正丁醇相>氯仿相>石油醚相>水相;5种粗馏分物对生菜化感作用强弱的顺序为：乙酸乙酯相>正丁醇相>水相>石油醚相>氯仿相;而对小白菜化感作用强弱的顺序为：水相>乙酸乙酯相>正丁醇相>氯仿相>石油醚相。从对3种蔬菜作物化感作用的综合影响来看，说明主要存在于乙酸乙酯相和正丁醇相这两个馏分中的化感物质对3种蔬菜的影响较大。虽然其他 3 种馏分也存在着对3种蔬菜产生化感作用的化感物质，但可能含量相对较少。

3 讨论与结论

应用石油醚、甲醇、乙醇、丙酮4种溶剂提取细叶旱芹地上部化感物质处理3种蔬菜，发现3种蔬菜都表现出不同程度的抑制现象，其中，乙醇浸提液对生菜和小白菜的发芽势和发芽率抑制率超过80%和50%，对萝卜，生菜和小白菜3种蔬菜的根长抑制率分别为38.9%、80.0%和63%;其次是甲醇和丙酮浸提液，而石油醚浸提液对3种蔬菜只产生轻微的抑制作用。这与余细红等[16]研究马缨丹叶片乙醇提取物对莴苣的萌发和生长能产生一定的抑制作用和康清涛等[17]研究燕麦化感物质更易溶于乙醇中的效果相似。杨玉锋等[18]研究发现，乙醇和乙酸乙酯提取大蒜根部化感物质比水浸提液表现出更好的效果;黄东东等[19]研究发现，三氯甲烷提取剑麻叶化感物质能明显抑制假臭草种子萌发和幼苗生长;康利平等[20]研究发现，用蒸馏水、10%乙醇和10%丙酮提取百里香茎化感物质处理黄瓜种子均表现出较强的抑制作用，且丙酮浸提液抑制效果显著，并随着丙酮浸提液浓度的增大，抑制作用越明显，说明用有机溶剂提取细叶旱芹地上部物质中含有更多有效物质及活性更强且较稳定的物质。但在研究植物化感作用中，若要取得较好的抑制效果，可用有机溶剂进行提取，另外也需控制浓度。

細叶旱芹地上部乙醇浸提液经石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇萃取后用蒸馏水溶解获得的5种馏分处理3种蔬菜，发现乙酸乙酯相和正丁醇相总体对萝卜、生菜和小白菜有显著的抑制效果，而生菜最为敏感，其中氯仿相对3种蔬菜种子的发芽势影响较为严重，抑制率分别达到了49.3%、5.1%和36.7%，乙酸乙酯相对幼苗的根长影响较为严重，抑制率分别为18.6%、58.6%和33.2%，正丁醇对生菜和小白菜的茎长的抑制作用较为显著，抑制率分别为62.4%和28.1%。这与晏婷等[21]研究核桃根系乙醇提取物乙酸乙酯萃取相对白菜影响的效果相一致。陈业兵等[22]研究发现，银胶菊浸提液正丁醇相对茼麻种子和幼苗影响最为严重，而乙酸乙酯相对稗种子和幼苗抑制作用更明显。高源等[23]研究发现，小飞蓬浸提液乙酸乙酯萃取物能明显抑制稗草和鬼针草的生长，而含羞草只有在高浓度处理下才表现显著。说明经过萃取分离后的化感物质存在于乙酸乙酯相和正丁醇相中的较多或对植物起主要作用的物质存在于其中。而细叶旱芹产生的抑制作用在不同的蔬菜作物间也存在差异，这可能是因为相对萝卜种子偏小的生菜和小白菜种子更加容易受到影响。

细叶旱芹对其他植物产生影响主要是通过抑制种子萌发和幼苗的生长，首先使种子的发芽势降低，使自身发芽速率快于其他植物;其次影响发芽率，使其他植物不发芽，从而产生生态空缺，足以自身生长发育;再次通过抑制其他植株幼苗根的生长，使自身能抢夺更多的地下水分和营养资源;最后通过抑制其他植株地上部的生长，使生长矮小，从而有更多的空间资源，最后达到入侵的目的。

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