石蟬草乙醇提取物除草活性初探

閆超 陳敏 周穎 劉霞 葉火春 張靜 馮崗

摘要 為探明石蟬草是否具有除草活性，本研究采用小杯法和盆栽試驗法測定石蟬草乙醇提取物對13種植物的除草活性。結果表明，石蟬草乙醇提取物對13種植物的根莖生長均有抑制作用，對苘麻和稗草根長的抑制中濃度IC50分別為0.73和0.80 mg/mL，對莖長的IC50分別為0.77和0.89 mg/mL；盆栽試驗表明，5 mg/mL濃度對稗草和苘麻7 d的防治效果分別為90.73%和82.02%，與對照藥劑癸酸無顯著性差異。研究結果為研發新型除草劑提供了新思路。

關鍵詞 石蟬草； 乙醇提取物； 除草活性

中圖分類號： S 451

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2017275

Abstract The herbicidal activities of the ethanol extracts from Peperomia dindygulensis were evaluated on 13 species of weed plants. The results showed that the extracts had a strong inhibition effect to the roots and the stems of all the plants. The IC50 values of ethanol extracts on roots length were 0.73 and 0.80 mg/mL against Abutilon theophrasti and Echinochloa crusgalli， and the IC50 values on stems length were 0.77 and 0.89 mg/mL， respectively. Pot experiments indicated that the inhibition rates were 82.02% and 90.73%， respectively， after 7 days at a concentration of 5 mg/mL against A.theophrasti and E.crusgalli， which has no significant difference with the control herbicide decanoic acid. The results provide a new way for further research on the development of new herbicides.

Key words Peperomia dindygulensis； ethanol extracts； herbicidal activity

采用化學除草劑除草是農田雜草管理中的主要手段。由于少耕農業技術在種植時對除草劑高度依賴，除草劑品種呈現單一化，目前全世界已有188種雜草的324個生物型對19類化學除草劑產生了抗藥性，導致藥效降低、用藥量增加[14]。在利用化學除草劑防除雜草的同時，除草劑也對環境和人類健康產生了嚴重威脅[57]。因此，研制高效、低毒的新型除草劑已成為市場急需，發展綠色除草劑特別是生物除草劑是緩解這一矛盾的重要途徑之一。

石蟬草Peperomia dindygulensis Miq.系胡椒科草胡椒屬植物，分布于我國南方各省區，具有清熱解毒、祛瘀散結、利水消腫的功效[8]。石蟬草的化學成分主要為斷鏈木脂素類、四氫呋喃木脂素類、黃酮苷及其苷元等[914]。目前國內外對石蟬草的活性研究多集中在醫學方面[9， 1520]，而有關石蟬草的除草活性未見報道。項目組前期篩選發現石蟬草提取物具有較強的除草活性，為進一步明確其作用譜，本研究以石蟬草為研究對象，以13種植物為供試材料，通過植株根莖生長抑制和鮮重抑制試驗對石蟬草乙醇提取物的除草活性進行了篩選評價，現將研究結果報道如下。

1 材料和方法

1.1 供試植物

石蟬草Peperomia dindygulensis Miq.整株采自廣西壯族自治區百色市靖西縣，東經105°56′～106°48′，北緯22°51′～23°34′。經中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所程漢亭助理研究員鑒定。

供試種子：藜Chenopodium album L.、千金子Leptochloa chinensis （L.） Nees、馬唐Digitaria sanguinalis （L.）Scop.、水田稗Echinochloa oryzoides（Ard.） Fritsch.和牛筋草Eleusine indica （L.） Gaertn.由山東農業大學雜草實驗室饋贈，小麥Triticum aestivum L.、高粱Sorghum bicolor （L.） Moench、櫻桃蘿卜Raphanus sativus L.var. radculus、稗Echinochloa crusgalli（L.）P. Beauv.、紅滿堂蘿卜Raphanus sativus L.、生菜Lactuca sativaL.、苘麻Abutilon theophrasti Medicus、莧菜Amaranthus tricolor均購自海口種子市場。

1.2 主要儀器及供試藥劑

RE-2000B型旋轉蒸發儀，上海亞榮生化儀器廠；GXZ型智能光照培養箱，寧波江南儀器廠；AL204 型精密電子天平，梅特勒托利多，瑞士生產；數控超聲波提取機，濟寧天華超聲電子儀器有限公司；HHS（0-100）型水浴鍋，鄭州長城科工貿有限公司；DFY400A型微型植物粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司；BBGZ-70型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海博訊醫用光學器械廠；乙醇和癸酸購自上海麥克林生化科技有限公司。

1.3 石蟬草乙醇提取物的制備

采集新鮮的石蟬草植株，陰干后在50℃電熱恒溫鼓風干燥箱中烘干，粉碎機粉碎后過40～60目篩，得植物干粉，密封保存，備用。稱取100 g石蟬草干粉，用250 mL濃度為99%的乙醇浸泡48 h后超聲提取20 min，重復3～5次，直至溶劑無色。收集提取物，用旋轉蒸發儀在（45±1）℃下濃縮至干，得石蟬草乙醇提取物浸膏6.58 g，加入相應量的乙醇配制成100 mg/mL母液，4℃冰箱中保存。

1.4 石蟬草乙醇提取物對植物根莖生長的抑制作用

采用小杯法[21]。分別取10 μL和100 μL 1.3小節制備的石蟬草乙醇提取物母液用99%乙醇稀釋成1、10 mg/mL的供試藥液。在50 mL小燒杯底部放一張圓形濾紙片，放入直徑為1 mm的玻璃球，選取20粒籽粒飽滿、大小均一、剛露白的受體植物種子，分別加入3 mL濃度為1和10 mg/mL的供試藥液（供試藥液是以99%乙醇為溶劑，待乙醇充分揮發后補充3 mL蒸餾水）；以蒸餾水為對照，在（27±2）℃、80%±5%濕度、避光條件下培養，每處理設3個重復。每天記錄發芽種子的數量，直到種子不再萌發時測量根莖長度。

根長或莖長抑制率=[對照根長（或莖長）-處理根長（或莖長）]/對照根長（或莖長）×100%。

1.5 石蟬草乙醇提取物對稗草和苘麻的毒力測定

方法同1.4。供試植物為稗和苘麻，石蟬草乙醇提取物濃度分別配制為0.5、1、2、5、10 mg/mL，以蒸餾水為對照。

1.6 石蟬草乙醇提取物對稗草和苘麻植株鮮重的抑制作用

參照付磊磊[22]的方法測定石蟬草乙醇提取物對稗草和苘麻植株鮮重的抑制作用。在長×寬×高為9 cm×9 cm×9 cm的花盆中按照1∶1的比例裝入蛭石和腐殖土，將已露白的稗草和苘麻種子播種于花盆，每盆20粒，其上覆土0.5 cm，用清水均勻澆灌至底部有水珠滲出，之后每4 d澆灌1次。生長環境為室溫（27±2）℃，光照強度為3 800 lx，濕度為80%±5%。將石蟬草乙醇提取物浸膏用適量乙醇溶解，用0.1%吐溫80水溶液稀釋成1、5、10 mg/mL 3個劑量，待植株生長至2～3葉時，用噴瓶噴灑，噴液量為3 mL/盆，7 d后用稱重法計算石蟬草乙醇提取物對稗草和苘麻鮮重的抑制作用。每處理設3個重復，以0.1%吐溫80水溶液為空白對照，以癸酸為藥劑對照（5 mg癸酸溶解于1 mL 99%乙醇中）。

抑制率=（對照草的整株鮮重-處理草的整株鮮重）/對照草的整株鮮重×100%。

1.7 統計分析

用Excel進行數據的預處理和部分數據的計算，采用SPSS 13.0進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 石蟬草乙醇提取物對植物根莖生長的抑制作用

石蟬草乙醇提取物對13種植物根莖生長均有不同程度的抑制作用（圖1～2）。濃度為10 mg/mL的石蟬草乙醇提取物對苘麻、稗、小麥和櫻桃蘿卜4種植物根莖生長的抑制作用較強，其中對根長的抑制率分別為100.00%、89.76%、87.54%和85.23%，對莖長的抑制率分別為86.23%、85.82%、82.35%和57.62%。低濃度下（1 mg/mL）的石蟬草乙醇提取物對苘麻、稗、櫻桃蘿卜、小麥等9種植物的根長和莖長也表現出一定的抑制作用，其中對苘麻幼苗根長和莖長的抑制率分別為70.71%和63.63%。

2.2 石蟬草乙醇提取物對稗草和苘麻的毒力測定

根據2.1的結果，設置石蟬草提取物濃度分別為0.5、1、2、5和10 mg/mL，測定其對稗和苘麻的毒力。結果表明，隨著處理濃度的增高除草活性隨之增強，其中以10 mg/mL處理組的抑制率最高，對苘麻根、莖的抑制率分別為89.76%和85.82%，對稗草根、莖的抑制率分別為95.23%和85.26%。以幾率值分析法分別對上述結果進行擬合，得石蟬草乙醇提取物對苘麻根長和莖長的IC50分別為0.73和0.77 mg/mL，對稗草根長和莖長的IC50分別為0.80和0.89 mg/mL。

2.3 石蟬草乙醇提取物對稗和苘麻植株鮮重的抑制作用

石蟬草乙醇提取物對稗和苘麻的盆栽試驗結果如表2。石蟬草乙醇提取物對稗和苘麻植株有較強的抑制作用，其中10 mg/mL的石蟬草乙醇提取物處理7 d后，稗和苘麻的單株重僅為4.21 mg和12.52 mg，防治效果高達90.73%和82.02%。藥后7 d，10、5 mg/mL的石蟬草乙醇提取物的作用效果與癸酸均無顯著性差異。

3 小結與討論

本研究以稗和苘麻等13種植物作為供試植物，研究石蟬草乙醇提取物的除草活性。結果表明，石蟬草乙醇提取物對稗草等13種植株根莖生長均有一定的抑制作用，毒力測定和鮮重抑制試驗中，5 mg/mL的石蟬草乙醇提取物對苘麻和稗具有較好的除草效果，與5 mg/mL的對照藥劑癸酸無顯著性差異，說明石蟬草具有較強的除草活性，具備開發為新型植物源除草劑的潛力。

與合成除草劑相比，植物源除草劑不僅對環境友好，而且往往具有新穎的靶標和作用機制。目前，已經有2 000多種涉及30個科的植物被報道含有除草活性的次生代謝物質[1]，其中有些已被成功開發為除草劑，如環庚草醚、假蒟亭堿等[2325]。這些天然物質能夠影響植物的萌發、生長發育及密度和分布，是研發植物源除草劑的重要庫源之一[26]。石蟬草屬胡椒科植物，目前已分離得到多種化合物，主要分為斷聯木脂素類、黃酮類和聚酮類等，活性成分主要為斷聯木脂素類化合物，國內外對石蟬草的研究多集中在醫用活性。

Wu等[19，27]用乙酸乙酯從石蟬草中分離得到四氫呋喃木脂素和斷聯木脂素等成分，活性測試結果表明部分化合物對HepG2、VA-13細胞的增殖有一定的抑制作用；于大永等[15]的研究表明，石蟬草乙醇提取物對黑色素瘤A375細胞有明顯的抑制作用；陳立[9]研究發現，石蟬草乙醇提取物對A549和Lovo細胞的增殖也顯示了一定的抑制作用，其活性成分集中在氯仿餾分段；從石蟬草中分離獲取的化合物草胡椒素A/E具有抗腫瘤活性[1618]。而有關石蟬草的農用除草活性經文獻檢索鮮有報道。

Dayan等從胡椒科植物蓽拔Piper longum L.中分離而來的假蒟亭堿（sarmentine）[23]，作為新生物除草劑活性成分已獲批美國專利和商標局授予專利[28]。石蟬草與蓽拔同屬胡椒科植物，本研究發現石蟬草乙醇提取物對稗草和苘麻有較好的除草活性，其活性部位及有效活性成分有待進一步追蹤，因此可以將其作為生物除草劑的備選植物進行深入研究，該結果為豐富新型植物源除草劑奠定了基礎。

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（責任編輯：楊明麗）