蘆葦提取物對5種植物的化感作用

王子純 賈音 楊從軍

摘要：采用培養皿濾紙法，測定了蘆葦提取物對小麥、蘿卜、黃瓜、稗草和反枝莧5種受體植物的化感作用。結果表明，在0.08 g/mL濃度時，對除黃瓜外的受體植物種子萌發抑制率為69.2%～75.1%，EC50值分別為0.044、0.046、0.033和0.042 g/mL，對黃瓜種子萌發的抑制作用較差，抑制率為10.6 %。在0.16 mg/L濃度時，對5種受體植物幼苗莖生長的抑制率為69.3%～93.2%，EC50值0.042～0.100 g/mL;對幼苗根生長的抑制率為75.3%～97.7%，EC50值0.024～0.079 g/mL。試驗結果豐富了蘆葦化感作用范圍，從中可能發現新的除草活性化合物。

關鍵詞：蘆葦;提取物;化感作用;培養皿濾紙法

中圖分類號：S482.4

Abstract：Allelopathic effects of reed （Phragmites australis） extracts were assessed by culture plate filter paper method on 5 plant species，Triticum aestivum，Raphanus sativa，Cucumis sativus，Echinochloa crus-galli，and Amaranthus retroflexus. At the concentration of 0.08 g/mL，seed germination inhibition rates were between 69% and 75% except for C. sativus （at 11%），with EC50 values of 0.044，0.046，0.033 and 0.042 g/mL，respectively. At 0.16 g/mL，stem growth inhibition rates for the five species averaged 69% to 93%，with EC50 values of 0.042 to 0.100 g/mL，and root growth inhibition rates were 75% to 98%，with EC50 s of 0.024 to 0.079 g/mL. The results corroborated the reed allelopathic effects indicating that novel compounds with herbicidal activity may be isolated from it.

Key words：Phragmites australis;extract;allelopathic effect;culture plate filter paper method

蘆葦（Phragmites australis），多年生禾草，株高可達3 m，主要通過根莖繁殖，可在世界所有溫區生長，特別是北美、歐洲大多數國家，加拿大和澳大利亞部分地區[1]。作為一種普遍存在的濕地植物，蘆葦在大部分地區形成稠密的單一群落，被認為是世界上最烈性的入侵植物之一[2]，特別近十幾年來，蘆葦種群在北美東北部及五大湖區急劇擴張，已對當地生物多樣性及生態安全構成嚴重威脅，它的成功入侵與其強烈的化感作用有緊密關系[3-4]。

蘆葦水提取物、腐爛物、根分泌物對種子萌發、幼苗生長，以及其他植物種群建立有強烈的毒性作用[5-8]。劉成等發現蘆葦水提液可以通過影響加拿大一枝黃花的光合作用，包括葉綠素含量、葉片氣孔開放程度以及植物對光照的響應能力等方面，進而對其生長產生抑制作用[9]。李鋒民等從蘆葦中分離出的化感物質甲基乙酰乙酸乙酷能抑制蛋白核小球藻和銅綠微囊藻的生長[10]。Bains等報道了蘆葦分泌酚醛沒食子酸并與根際微生物聯合作用進而限制臨近植物生長[11]。Rudrappa等認為蘆葦根系分泌植物毒素經光降解后對周圍環境造成嚴重毒害[12]。

為進一步探索蘆葦的化感作用，本研究選擇小麥、蘿卜、黃瓜、稗草和反枝莧為受體植物，測定蘆葦莖葉乙醇提取物的水萃取相的化感活性，為合理利用蘆葦野生植物資源和開發新型生物源除草劑提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

蘆葦（Phragmites australis），采自山東省青島市城陽區古廟村村頭，采樣時為盛花期，成片生長。將采集的蘆葦莖葉剪成2 cm左右的小段，置于通風陰涼處自然陰干，高速萬能粉碎機粉碎，低溫保存，備用。

小麥（Triticum aestivum，邯鄲6172）、蘿卜（Raphanus sativa，大連青）和黃瓜（Cucumis sativus，亨優403）種子，購于山東省青島市城陽區種子站;稗草（Echinoloa crusgalli）和反枝莧（Amaranthus retroflex）種子，采于青島農業大學校園。

1.2 方法

1.2.1 蘆葦莖葉提取物制備 準確稱取蘆葦莖葉粉末100 g，置于1 000 mL 具塞三角瓶中，加入5倍量 95%乙醇，將三角瓶置于低溫搖床上，150 r/min，24 h;抽濾，旋轉蒸發儀減壓濃縮濾液得乙醇浸膏;將乙醇浸膏用無菌水捏溶，依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇充分萃取后，得萃取水相;將萃取水相減壓濃縮到一定量后，用無菌水定量至100 mL，得蘆葦當量濃度1 g/mL，低溫保存備用。

1.2.2 影響種子萌發試驗 將“1.2.1”節所得 1 g/mL 蘆葦水萃取相，用無菌水稀釋成0.01、0.02、0.04、0.08、0.16 g/mL等5個處理濃度。取直徑9 cm培養皿，鋪上雙層濾紙，加入 3 mL 稀釋液，使濾紙充分濕潤，并將濾紙緊貼培養皿底部展平，排除氣泡。將籽粒飽滿、大小一致的種子均勻擺放在濾紙上，小粒種子每培養皿擺放25粒，大粒種子每培養皿擺放15粒。加等量無菌水作對照，每處理3次重復，于28 ℃恒溫培養箱中培養。每天觀察發芽情況，并及時補充等量稀釋液或無菌水保證濾紙濕潤。待對照萌發率較高時統計種子發芽數，計算種子萌發抑制率（種子萌發以胚根突破種皮2 mm左右為標準[13]）。

1.2.3 影響植物生長試驗 從催芽露白的種子中挑選籽粒飽滿，大小、萌發程度整齊一致的種子供試，方法同種子萌發試驗，只是每重復處理10粒種子。一定時間后，測定幼苗的莖長和根長，計算生長抑制率。

1.2.4 毒力效應濃度計算 以種子萌發、莖長和根長的抑制率作為衡量蘆葦提取液化感作用的響應指標，采用濃度對數-幾率值直線法對抑制率和提取液濃度進行線性回歸，計算EC50、EC95。

1.2.4 統計方法 采用IBM SPSS Statistics 20 軟件進行數據分析，所有數據以 x±s表示。

2 結果與分析

2.1 蘆葦提取物對種子萌發的影響

在供試濃度下，蘆葦莖葉提取物對小麥、蘿卜、黃瓜、稗草和反枝莧種子的萌發均表現抑制作用，但對黃瓜種子萌發的抑制作用對提取物濃度依賴性小，在0.01 g/mL時的抑制率為4.0%，但濃度提高到0.16 g/mL時的抑制率也僅為14.2%（表1）。

在較高濃度，蘆葦莖葉水萃取液對小麥、蘿卜、稗草和反枝莧種子的萌發均表現強烈抑制作用。在濃度為0.08 g/mL時，抑制率幾乎都在70.0%以上;當濃度為0.16 g/mL時，對4種種子萌發的抑制率分別達94.4%、87.0%、84.4%和89.5%（表1）。

2.2 蘆葦提取物對幼苗莖生長的影響

蘆葦提取物對蘿卜、黃瓜和反枝莧幼苗莖的生長表現低促高抑作用，隨濃度增大，抑制作用顯著加強。在處理濃度為0.01 g/mL時，對莖生長的促進作用分別為2.6%、2.4%、10.0%;但在處理濃度為0.16 g/mL時，對莖生長的抑制作用分別達83.0%、93.2%、69.3%（表2）。

在濃度為0.01～0.16 g/mL時，蘆葦提取物對小麥、稗草幼苗莖的生長均表現抑制作用，并有顯著的濃度依賴性，對2種植物幼苗莖生長的抑制率范圍分別為11.1%～87.0%、12.6%～75.3%（表2）。

綜合來看，在高濃度0.16 g/mL時，對黃瓜莖生長的抑制作用最強，抑制率達93.2%，其次是小麥、蘿卜、稗草和反枝莧，抑制率分別為87.0%、83.0%、75.3%和69.3%（表2）。

2.3 蘆葦提取物對幼苗根生長的影響

蘆葦提取物對小麥、蘿卜、黃瓜、稗草幼苗根生長表現強烈抑制作用。在處理濃度為0.01 g/mL時，對根生長的抑制率分別達24.1%、22.5%、20.0%、15.3%;在處理濃度為0.16 g/mL時，對根生長的抑制作用分別達97.7%、95.3%、90.1%、89.6%，抑制作用極顯著（表3）。

蘆葦提取物對反枝莧幼苗的根生長具有低濃度促進高濃度抑制作用。在處理濃度為 0.01 g/mL 和0.02 g/mL時的促生率分別為7.8%、2.0%;而在0.16 g/mL時的抑制率已達75.3%（表3）。

2.4 蘆葦提取物對受體植物的毒力效應

由表4可看出，蘆葦提取物對小麥、蘿卜、稗草和反枝莧種子萌發的抑制毒力強，EC50值分別僅為0.044、0.046、0.033和0.042 g/mL，對黃瓜種子萌發的抑制毒力相對較差，EC50值為 11.072 g/mL。

但蘆葦提取物對5種受體植物幼苗生長均有強的抑制毒力，對莖的EC50值在0.042～0.100 g/mL 之間，對根的EC50值在0.024～0.079 g/mL 之間;對每種植物而言，提取物對根的毒力強于對莖的毒力。

結合EC95可知，毒力作用對提取物濃度變化的敏感度不一。黃瓜種子萌發抑制對濃度變化最不敏感，EC95值高達7 398.225 g/mL;但黃瓜莖生長的抑制對濃度變化最敏感，EC95值僅為 0.170 g/mL，在所有EC95值中最小。總體來看，蘆葦提取物除對黃瓜種子萌發抑制作用較弱，對濃度變化不敏感外，對其余4種受體植物根、莖生長和種子萌發都有較強抑制毒力。

3 結論與討論

近年來關于蘆葦化感作用的研究屢見報道，對羊角月牙藻、雷氏衣藻和水華微囊藻等藻類，以及一枝黃花、互花米草、蒲公英、小飛蓬和田菁等高等植物均有不同程度的化感作用[14-16]。

本研究表明，蘆葦乙醇提取物的水萃取相有較強化感作用。在濃度為0.08 mg/L時，對除黃瓜外的4種受體植物種子萌發抑制率為69.2%～75.1%。在濃度為0.16 mg/L時，對小麥、蘿卜、黃瓜、稗草和反枝莧5種受體植物幼苗莖生長的抑制率為69.3%～93.2%，對幼苗根生長的抑制率為75.3%～97.7%。研究結果進一步豐富了蘆葦化感作用范圍，證實蘆葦是一種強化感植物，從蘆葦中追蹤分離化感成分，可能發現新的除草活性化合物。

在自然和農業生態系統中，植物葉片及其他地上部分的淋溶物、揮發物、根滲出物以及腐爛分解物等都可釋放到環境中產生化感作用[17-18]，對鄰近植物的種子萌發、幼苗生長、群體建成具有潛在的抑制效應[19-21]。蘆葦資源豐富，在我國及全世界廣泛分布，深入研究其化感作用并加以充分利用，可使之成為新的生態友好的雜草管理方式。

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