辣椒化感作用優勢組分評價及GC-MS鑒定

須文

（貴州大學農學院，貴州貴陽，550025）

目前，全世界有2/3的國家種植和食用辣椒（Capsicum frutescensL.），但辣椒栽培存在著嚴重的連作障礙現象，有報道指出重茬減產可達70%[1]。侯永俠等[2]研究表明，連作障礙的原因之一是辣椒的化感效應，辣椒根系分泌物對其自身有抑制作用，在根系分泌物的作用下，辣椒根系表現出逆境脅迫反應。李春龍等[3]研究表明，辣椒葉具有很強的自毒作用，根次之，莖最弱。然而關于辣椒化感作用（Allelopathy）與辣椒化感物質的報道卻很少。

本文運用模糊數學中的隸屬函數值的方法，對連續收集法[4]、植株水浸提法、土壤原位收集法[5]3種方法收集到的辣椒化感作用物質的不同有機溶劑洗脫組分的化感作用指標進行了量化，指標包括辣椒種子的發芽率、種子發芽指數[6，7]、胚軸長、胚根長、幼苗鮮質量、幼苗干質量，并據此進行綜合評價，確定了辣椒化感作用的優勢組分，并對該化感優勢組分進行GC-MS鑒定，以期為鑒定辣椒的化感作用物質提供科學的參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗選用貴州著名的朝天椒品種遵椒一號的種子為試材，種子為2006年采收，由遵義縣辣椒產業化辦公室提供。

1.2 試驗方法

2007年3~11月，分別采用疏水性根滲出液連續收集法、植株水浸提法、土壤原位收集法收集辣椒的化感物質。將各方法收集到的溶液過XAD-4吸附樹脂柱（植株水浸提法收集到的溶液先經濾紙過濾），再分別用乙醚、乙酸乙酯、甲醇洗脫，用旋轉蒸發器將各洗脫液濃縮至干，然后分別用10 mL甲醇溶解，取1 mL溶解液于墊有雙層濾紙的直徑9 cm的培養皿中，待甲醇揮發后加入2 mL蒸餾水，再在濾紙上均勻地擺放50粒辣椒種子，于25℃恒溫箱中進行發芽試驗。對照中先加入1 mL甲醇，揮發后再加蒸餾水。每處理重復3次。每天向各培養皿中加入1 mL蒸餾水以保持濾紙濕潤。

從種子開始發芽起，每天記載發芽數，14 d后計算發芽率、發芽指數，測量胚軸長、胚根長、鮮苗質量、干苗質量，分析3種方法收集到的辣椒化感物質對辣椒種子萌發的化感效應。種子發芽標準為其胚根長達種子長的一半。苗鮮質量的測定以3棵苗為1個重復。

利用隸屬函數值確定各收集法中各洗脫劑的化感優勢組分。用模糊數學中的隸屬函數值的方法計算化感隸屬函數值X（ij），公式為：

X（ij）=（Xij－Xjmin）/（Xjmax－Xjmin）

式中X（ij）表示i種類j指標的化感隸屬值；Xij表示i種類j指標的測定值；Xjmax、Xjmin為指標的最大值和最小值。

以各處理辣椒種子萌發參數的綜合隸屬函數值來確定刺激辣椒種子萌發的優勢組分，并用GC-MS分析鑒定該組分中的化學物質。GC-MS測定條件為： 色譜柱為 Agilent 19091s-433（30 m×250 μm×0.25 μm）；進樣口溫度為250℃，檢測器溫度為230℃；柱溫采用程序升溫（初溫 80℃，維持1 min；每 1 min 升 30℃至 200℃，維持 0 min；然后每1 min升6℃至 250℃，維持 5 min；每1 min升30℃至270℃，維持5 min，以確保所有的化合物已經流出）；載氣為氦氣，載氣流速為0.8 mL/min；進樣方式為分流（5∶1）進樣；吹掃開始時間為 0.75 min；進樣量為 1 μL。

1.3 試驗設計

如表 1 所示，A1、A2、A3分別代表連續收集法、土壤原位收集法、植株水浸提法3種收集方法，B1、B2、B3分別代 表 乙醚、乙酸乙酯、甲醇3種洗脫劑。土壤原位收集法分別對連作2，4，6 a的辣椒種植地的土壤溶液進行了收集，分別用A2-2、A2-4、A2-6表示。連續收集法設未栽植辣椒植株的連續收集系統作為空白對照，依不同洗脫 組 分 計 為 CKA1B1、CKA1B2、CKA1B3。發芽試驗再設蒸餾水處理為對照。

2 結果與分析

2.1 辣椒化感優勢組分分析

因為單一指標不能全面反映辣椒化感物質作用效應的大小，所以利用綜合隸屬函數值反映辣椒的化感效應。綜合隸屬函數值是將某一處理的所有指標的隸屬函數值相加得到的。綜合隸屬函數值越大，說明處理對種子發芽的影響越小，反之影響越大。因此，可用綜合隸屬函數值的大小來綜合反映不同洗脫組分的化感作用的強弱。

由表2可知，各處理的綜合隸屬函數值由小到大為 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。 綜合隸屬函數值越小，說明處理對種子發芽的影響越大，化感作用也越強，因此處理A2B3-6是化感作用較強的組分即化感優勢組分，可能比其他組分含有更多的辣椒化感自毒物質，所以在后續的試驗中，選取A2B3-6組分進行GS-MS分析，鑒定辣椒化感物質。

2.2 化感優勢組分的GS-MS鑒定

A2B3-6組分進行GS-MS檢測后的色譜圖見圖1，其中主要物質見表3。試驗共檢測到烷烴、芳香烴、醇、烯酸酯、芳香酸酯和含氮化合物6種不同的化感物質，其均是長鏈、脂溶性、弱極性的有機物，其中烷烴和芳香族物質含量較多。

表1 試驗設計

表2 辣椒化感物質的化感作用隸屬函數值

圖1 辣椒化感優勢組分A2B3-6的GC-MS鑒定結果

由表3可知，鄰苯二甲酸二異丁酯的相對質量分數（相對含量）最大，達47.67%，匹配度較高，為86%，初步判斷其是A2B3-6組分中含量最多的化感物質；其次是十六酸甲酯，其相對質量分數9.43%，匹配度98%，是另一種可信度較高的化感物質。

表3 辣椒化感優勢組分A2B3-6中經GC-MS分析檢測出的化合物

3 小結

試驗結果表明，辣椒根系分泌物中含有對辣椒種子萌發起刺激作用的化感物質；采用土壤原位收集法收集的辣椒根系分泌物的化感效應最強；由辣椒種子萌發的各參數值可知，連作6 a的辣椒種植地塊的土壤溶液中所含的化感物質對辣椒種子萌發有較強的抑制作用，這表明連作多年的辣椒種植地的土壤溶液中含有較多可以引起連作障礙的自毒物質；利用GC-MS檢測，鄰苯二甲酸二異丁酯是優勢化感組分中相對質量分數最大、可信度較高的化感物質，其是否對辣椒的自毒作用起著重要作用，有待進一步研究。

[1]袁龍剛，張軍林，張朝陽，等．連作對辣椒根際土壤微生物區系影響的初步研究 [J]．陜西農業科學，2006（2）：49-50．

[2]侯永俠，周寶利，吳曉玲，等．辣椒根系分泌物化感作用的研究[J]．沈陽農業大學學報，2007，38（4）：504-507．

[3]李春龍，賀陽冬，陳華，等．辣椒連作障礙機制初探及其下茬作物的初選[J]．安徽農業科學，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，李春儉，王晨，等.缺磷白羽扇豆排根與非排根區根尖分泌有機酸的比較[J].植物生理學報，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]李志華，沈益新，倪建華，等.豆科牧草化感作用初探[J].草業科學，2002，19（8）：28-31.