李雯雯 羅小勇

摘要：為了明確二球懸鈴木不同器官間植物化感活性的差異，以生菜、黃瓜、小麥、反枝莧、苘麻、稗等為受體植物，采用瓊脂混粉法測定二球懸鈴木6個器官8種材料對受體植物幼苗生長的影響。結(jié)果表明，二球懸鈴木的根、枝條、葉、葉柄、花托（老果和新果）、小堅果（老果和新果）在10 g/L處理濃度下對6種受體植物幼苗胚根（或種子根）的生長均具有顯著抑制活性;而對胚軸（或胚芽鞘）生長的抑制作用明顯低于對胚根（或種子根）的抑制作用，且老果花托和枝條對反枝莧以及老果花托、枝條、老果小堅果對稗表現(xiàn)為不同程度的刺激生長活性。綜合8種供試材料對6種受體植物幼苗生長的抑制率，發(fā)現(xiàn)根、新果小堅果、新果花托、葉和葉柄的抑制活性相對較高，而枝條、老果花托和老果小堅果的抑制活性相對較低。

關(guān)鍵詞：二球懸鈴木;不同器官;瓊脂混粉法;作物;雜草;生長抑制;化感作用

中圖分類號：S792.37 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ?文章編號：1003-935X（2020）02-0043-07

Abstract：The allelopathic activity of six organs （eight materials） of Platanus orientalis on the growth of lettuce （Lactuca sativa），cucumber （Cucumis sativus），wheat （Triticum aestivum），Amaranthus retroflexus，Abutilon theophrasti，and Echinochloa crus-galli seedlings was determined using ground plant tissue （powder） mixed with agar （PPA）. The roots，branches，leaves，petioles，new and old fruit receptacles and new and old fruit nutlets of P. orientalis significantly inhibited the radicle （or seminal root） growth of six receptor seedlings at a concentration of 10 g/L. However，the growth inhibition of the hypocotyl （or coleoptile） was significantly lower than that of the radicle （or seminal root）. In addition，differential stimulating activities weer found for the old fruit receptacles and branches on A. retroflexus seedlings and the old fruit receptacles，branches and old fruit nutlets on E. crus-galli seedlings. Based on the inhibition rates of the eight test materials on seedling growth of six receptor plants，nutlets and receptacles of new fruit，roots，leaves and petioles were comparatively highly inhibitory，while the inhibitory activity of nutlets and receptacles of old fruit and branches was relatively low.

Key words：Platanus orientalis;different organs;PPA method;crops;weeds;growth inhibition;allelopathic activity

自從Cook于1921年首次報道了黑胡桃（Juglans nigra）的植物化感活性以來[1]，有關(guān)木本植物的化感活性被多次報道，其中包括重要的園林綠化植物和行道樹懸鈴木[2-5]。懸鈴木根據(jù)果枝上著生的球形果實數(shù)量，又分為一球懸鈴木（別稱美國梧桐，Platanus occidentalins L.）、二球懸鈴木（別稱英國梧桐，Platanus acerifolia L.）和三球懸鈴木（別稱法國梧桐，Platanus orientalis L.）。因懸鈴木適應(yīng)性強(qiáng)、生長速度快，在我國多省均有栽培。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，凡栽種了懸鈴木的地方，植株冠層下的植被相對稀少，這與Al-Naib等有關(guān)美國梧桐樹的原生林中，在冠層下和落葉堆積區(qū)有明顯的伴生種減少區(qū)的描述相一致[3]。他們的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)美國梧桐的腐葉、葉滲濾液以及從樹下采集的土壤均顯著降低了一些草本植物的種子萌發(fā)及胚根和幼苗的生長，證明這種伴生種的減少與該樹種所釋放的植物化感物質(zhì)有關(guān)，而與礦物質(zhì)、水、光線等無關(guān)[3-4]。Coder 等進(jìn)一步比較了多個樹種的植物化感活性，認(rèn)為美國梧桐屬于高活性的樹種系列[6]。近年來，我國學(xué)者也證實了梧桐落葉的水浸提液可不同程度地抑制雞毛菜、常豐烏塌菜、小白菜、蘿卜和奶油生菜等種子的萌發(fā)和幼苗生長[7]。這些結(jié)果不僅證實了梧桐所具有的高化感活性，為解釋該植物與其他伴生物種之間的相互競爭關(guān)系提供了依據(jù)，而且為我們探尋植物源除草活性物質(zhì)提供了很好的材料。許多研究表明，植物的不同器官間化感活性具有很大的差異[8-12]，而有關(guān)梧桐不同器官化感活性的研究尚未見報道，因此，本研究為了確定今后用于除草活性物質(zhì)提取分離的高活性器官，以一些常見雜草和作物為受體植物，進(jìn)一步比較二球懸鈴木不同器官間的化感活性大小。1 材料與方法

1.1 供試材料

二球懸鈴木（Platanus acerifolia L.）的根、枝條、葉、葉柄、老果花托、新果花托、老果小堅果、新果小堅果等器官均采自青島農(nóng)業(yè)大學(xué)城陽校區(qū)。將各器官置于陰涼處干燥后，用粉碎機(jī)粉碎，取過40 目鐵篩的粉末備用。

1.2 受體植物

抗熱綠湖黑核西生菜特選種388（Lactuca sativa L. var. ramosa Hort），購自蔡興利國際有限公司，美國;黃瓜（Cucumis sativus L.），青研85F12;小麥（Triticum aestivum L.），煙農(nóng)24號;反枝莧（Amaranthus retroflexus L.）;苘麻（Abutilon theophrasti Medicus）;稗[Echinochloa crusgalli （L.） Beauv.]。

1.3 研究方法

本研究參照瓊脂混粉法進(jìn)行，采用植物化感作用研究中常用的單一濃度比較法，并根據(jù)前人的報道[8-11，13]，將瓊脂凝膠中粉末的濃度設(shè)置為10 g/L。將各種受體植物種子經(jīng)0.2%次氯酸鈉溶液消毒、流水下浸泡吸水以及蒸餾水洗滌后，均勻地擺放在鋪有1層吸水紙的帶蓋方盤內(nèi)，用蒸餾水潤濕后，置于全智能人工氣候箱（HP1000GS-B 型，武漢瑞華儀器設(shè)備有限責(zé)任公司）內(nèi)催芽，待胚根（或種子根）達(dá)3～5 mm 時移植至混有10 g/L 二球懸鈴木不同器官粉末的0.5%瓊脂凝膠上，以不含植物粉末為空白對照。每個燒杯5 粒已發(fā)芽種子，重復(fù)3 次。而后置于人工氣候箱避光培養(yǎng) 3～4 d。人工氣候箱條件為14 h （25 ℃）和10 h （20 ℃）的自動循環(huán)，相對濕度為60%。處理后分別測量幼苗胚根（種子根）和胚軸（胚芽鞘）的長度，計算它們的實際生長量、生長抑制率及樣本誤差。同時應(yīng)用SPSS 軟件以最小顯著性差異法（LSD）法對獲得的抑制率進(jìn)行差異顯著性分析。

抑制率=對照生長量-處理生長量對照生長量×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 對生菜幼苗生長的影響

二球懸鈴木不同器官粉末對生菜幼苗生長的影響見表1?？梢?，各器官粉末在10 g/L處理濃度下，對生菜胚根和胚軸的生長均有不同程度的抑制作用，且對胚根的抑制活性明顯高于對胚軸的抑制活性。其中，對胚根的抑制率以根最高，以新果小堅果的最低，其他器官介于二者之間，依次分別為葉、葉柄、新果花托、枝條、老果花托、老果小堅果。且葉、葉柄、新果花托和枝條之間，新果花托、枝條和老果花托之間，老果花托、老果小堅果、新果小堅果之間，差異均不顯著;對胚軸的抑制率以根最高，以老果小堅果的最低，其他器官介于二者之間，依次分別為葉、葉柄、新果花托、枝條、新果小堅果、老果花托，且這6種器官間差異不顯著。

2.2 對黃瓜幼苗生長的影響

二球懸鈴木不同器官粉末對黃瓜幼苗生長的影響見表2?？梢姡髌鞴俜勰┰?0 g/L處理濃度下，對黃瓜幼苗的生長也均表現(xiàn)出不同程度的抑制作用，且對胚根的抑制活性明顯高于對胚軸的抑制活性。其中，對胚根的抑制率以根最高，以老果小堅果的最低，其他器官介于二者之間，依次分別為新果小堅果、新果花托、葉柄、葉、枝條、老果花托，且根、新果小堅果和新果花托之間，新果花托和葉柄之間，葉柄和葉之間，葉、枝條和老果花托之間，枝條、老果花托和老果小堅果之間，差異均不顯著;對胚軸的抑制率以新果花托最高，以枝條的最低，其他器官介于二者之間，依次分別為葉、新果小堅果、葉柄、根、老果小堅果、老果花托，且葉、新果小堅果和葉柄之間，葉柄、根、老果小堅果和老果花托之間，老果花托和枝條之間，差異均不顯著。

2.3 對小麥幼苗生長的影響

二球懸鈴木不同器官粉末對小麥幼苗生長的影響見表3?？梢?，各器官粉末在10 g/L處理濃度下，對小麥幼苗的生長也均表現(xiàn)出不同程度的抑制作用，且對種子根的抑制活性明顯高于對胚芽鞘的抑制活性。其中，對種子根的抑制率以根最高，以老果小堅果的最低，其他器官介于二者之間，依次分別為新果小堅果、枝條、葉、葉柄、新果花托、老果花托，且根和新果小堅果之間，新果小堅果和枝條之間，枝條和葉之間，葉、葉柄和新果花托之間，老果花托和老果小堅果之間，差異均不顯著;對胚芽鞘的抑制率以新果小堅果最高，以老果小堅果最低，其他器官介于二者之間，依次分別為葉、根、枝條、葉柄、新果花托、老果花托，且葉和根之間，根和枝條之間，葉柄和新果花托之間，新果花托和老果花托之間，老果花托和老果小堅果之間，差異均不顯著。

2.4 對反枝莧幼苗生長的影響

二球懸鈴木不同器官粉末對反枝莧幼苗生長的影響見表4?？梢?，各器官粉末在10 g/L處理濃度下，對反枝莧幼苗的生長也多表現(xiàn)出不同程度的抑制作用，且對胚根的抑制活性明顯高于對胚軸的抑制活性。其中，對胚根的抑制率以新果小堅果最高，以枝條的最低，其他器官介于二者之間，依次分別為新果花托、葉、根、葉柄、老果小堅果、老果花托，且新果小堅果和新果花托之間，葉、根、葉柄和老果小堅果之間，差異均不顯著;對胚軸的抑制率以葉最高，以老果花托最低，后者不僅沒有抑制活性，而且顯示出較高的刺激生長活性。其他器官介于二者之間，依次分別為新果小堅果、新果花托、根、葉柄、老果小堅果、枝條，且葉、新果小堅果和新果花托之間，根、葉柄和老果小堅果之間，差異均不顯著。

2.5 對苘麻幼苗生長的影響

二球懸鈴木不同器官粉末對苘麻幼苗生長的影響見表5?？梢姡髌鞴俜勰┰?0 g/L處理濃度下，對苘麻幼苗的生長也均表現(xiàn)出不同程度的抑制作用，且對胚根的抑制活性明顯高于對胚軸的抑制活性。其中，對胚根的抑制率以根最高，以老果花托最低，其他器官介于二者之間，依次分別為新果花托、葉柄、新果小堅果、葉、枝條、老果小堅果，且根、新果花托、葉柄和新果小堅果之間，枝條和老果小堅果之間，差異均不顯著;對胚軸的抑制率以根最高，以老果花托最低，其他器官介于二者之間，依次分別為新果花托、新果小堅果、葉柄、葉、老果小堅果、枝條，且根和新果花托之間，新果花托和新果小堅果之間，新果小堅果、葉柄、葉和老果小堅果之間，葉柄、葉、老果小堅果和枝條之間，差異均不顯著。

2.6 對稗幼苗生長的影響

二球懸鈴木不同器官粉末對稗幼苗生長的影響見表6?？梢?，各器官粉末在10 g/L處理濃度下，對稗幼苗的生長多表現(xiàn)出不同程度的抑制作用，且對種子根的抑制活性明顯高于對胚芽鞘的抑制活性。其中，對種子根的抑制率以新果小堅果最高，以老果花托最低，其他器官介于二者之間，依次分別為根、葉、新果花托、葉柄、枝條、老果小堅果，且新果小堅果和根之間，葉、新果花托、葉柄和枝條之間，老果小堅果和老果花托之間，差異均不顯著;對胚芽鞘的抑制率以新果小堅果最高，隨后依次為葉、根、新果花托、葉柄，老果小堅果、枝條和老果花托不僅沒有抑制作用，反而具有輕微的刺激生長活性，且葉和根之間，根、新果花托和葉柄之間，葉柄、枝條之間，老果小堅果和枝條之間，枝條和老果花托之間，差異均不顯著。

3 討論與結(jié)論

上述結(jié)果表明，二球懸鈴木的根、枝條、葉、葉柄、花托、小堅果在10 g/L對6種受體植物幼苗胚根（或種子根）的生長均具有顯著的抑制活性，而對胚軸（或胚芽鞘）的抑制活性，除了老果花托和枝條對反枝莧以及老果花托、枝條、老果小堅果對稗表現(xiàn)為不同程度的刺激生長外，其余處理均表現(xiàn)為不同程度的抑制活性，且對稗的抑制活性最低。根據(jù)8種供試材料對6種受體植物胚根（或種子根）和胚軸（或胚芽鞘）抑制率的平均值來進(jìn)一步分析，可以得知各器官粉末對胚根（或種子根）的抑制活性由大到小依次為根（90.3%）、新果小堅果（84.7%）、新果花托（81.8%）、葉柄（79.4%）、葉（76.8%）、枝條（71.4%）、老果小堅果（60.3%）、老果花托（59.2%），對胚軸（或胚芽鞘）的抑制活性由大到小依次為新果小堅果（49.7%）、葉（43.1%）、根（42.1%）、新果花托（40.2%）、葉柄（31.7%）、老果小堅果（22.0%）、枝條（18.3%）、老果花托（5.2%），說明8種供試材料中以根、新果小堅果、新果花托、葉和葉柄的抑制活性相對較高，而枝條、老果花托和老果小堅果的抑制活性相對較低。由于老果是前一年的果實，經(jīng)過在樹上近一年的風(fēng)吹日曬，其內(nèi)所含的活性物質(zhì)被不斷降解，導(dǎo)致活性明顯低于新果。此外，鑒于各供試材料對6種受體植物幼苗的胚根（或種子根）生長都表現(xiàn)出較高的抑制活性，說明這些器官體內(nèi)所含有的活性物質(zhì)在植物間的選擇性相對較差。應(yīng)用該結(jié)果不僅能夠進(jìn)一步解釋梧桐樹下植物稀少的主要原因可能與該植物特別是根部所分泌的植物化感物質(zhì)有關(guān)，而且還為我們利用該植物材料開展雜草的防除提供了依據(jù)。一方面可將其落葉、落果、修剪后的枝條等廢棄物粉碎后施用到作物田中起到防除或控制雜草生長的作用，當(dāng)然這須要進(jìn)一步開展相關(guān)試驗確認(rèn)其防除效果以及對土壤環(huán)境的影響;另一方面通過對活性物質(zhì)的提取分離得到高除草活性化合物，并將其作為進(jìn)一步開發(fā)新型除草劑的先導(dǎo)物質(zhì)或者直接用于雜草的防除。而用于活性物質(zhì)研究的器官主要以根、新果、葉和葉柄等高活性器官為宜。

有關(guān)梧桐中活性物質(zhì)的研究已有一些文獻(xiàn)記載。其中，Al-Naib等從一球懸鈴木的鮮葉中分離得到綠原酸（chlorogenic acid）、 東莨菪苷（scopolin）和東莨菪亭（scopoletin），從成熟的果實中除了上述3種化合物外，還發(fā)現(xiàn)了異綠原酸（isochlorogenic acid）、新綠原酸（neochlorogenic acid）、4-咖啡?？鼘幩幔?-caffeoylquinic acid）和鄰香豆酸（o-coumaric acid）[3];Kaouadji等從二球懸鈴木芽中先后分離得到5-羥基-7-氧-異戊烯基二氫黃酮（5-hydroxy-7-O-prenylflavanone）、5-羥基-7-氧-異戊二烯基-甲基黃烷酮（5-hydroxy-7-O-prenyl-8-C-methylflavanone）或 7-氧-異戊二烯基-8-碳-甲基生松素（7-O-prenyl-8-C-methylpinocembrin）、5，7-二羥基-6-碳-異戊二烯基-8-碳-甲基黃烷酮（5，7-dihydroxy-6-C-prenyl-8-C-methylflavanone）或6-碳-異戊二烯基-8-碳-甲基生松素（6-C-prenyl-8-C-methylpinocembrin）、二氫查爾酮（dihydrochalcones）和山奈酚（kaempferol）等化合物[14-17];林小菊等從二球懸鈴木的樹皮中分離得到白樺脂酸、20-羰基白樺酸、β-谷甾醇、3-O-乙?；讟艴ト?、3-O-乙?；R墩果酸、4′，5，7-三羥基-8-異戊烯基黃酮和懸鈴木乙酮等物質(zhì)[18]。上述化合物多數(shù)具有抗菌、抗病毒的功效，尚未見到它們與抑制植物生長相關(guān)的報道，因此，分離并確定梧桐中可抑制植物生長的化感物質(zhì)很有必要。

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