賈然 田賜 李晶晶 封英建 趙雪萍 牛文韜 馬樹杰 張利輝 董金皋

摘要

為明確牡丹皮（Cortex?Moutan?Radicis）的除草活性并初步探索其活性成分分離條件，采用平皿法、土壤噴霧法及莖葉噴霧法測定了牡丹皮不同極性溶劑萃取物對反枝莧Amaranthus?retroflexus和稗Echinochloa?crusgalli的除草活性。平皿法測定結果顯示，在1?mg/mL濃度下，牡丹皮正丁醇萃取物的除草活性最強，對反枝莧幼根和幼莖的抑制率分別為67.88%和65.71%，對稗草幼根和幼莖的抑制率分別為68.72%和71.32%;毒力測定結果表明，牡丹皮正丁醇萃取物對反枝莧幼根和幼莖的IC50分別為12.28?mg/L和19.67?mg/L，對稗草幼根和幼莖的IC50分別為43.35?mg/L和72.79?mg/L。土壤噴霧法和莖葉噴霧法

測定結果顯示，在5?mg/mL濃度下，牡丹皮正丁醇萃取物對反枝莧和稗草的鮮重抑制率最高，

其中土壤噴霧法對反枝莧和稗草的鮮重抑制率分別為81.43%和?83.18%；莖葉噴霧法

對兩種雜草的鮮重抑制率分別為80.83%和83.65%。由此可見，牡丹皮的除草活性成分主要集中在正丁醇萃取物中，值得進一步研究。

關鍵詞

牡丹皮萃取物;?反枝莧;?稗;?除草活性;?植物源農(nóng)藥

中圖分類號：

S?482.49

文獻標識碼：?A

DOI：?10.16688/j.zwbh.2022176

A?preliminary?study?of?the?herbicidal?activity?of?the?extracts?from?Cortex?Moutan?Radicis

JIA?Ran1，?TIAN?Ci1，?LI?Jingjing1，?FENG?Yingjian1，?ZHAO?Xueping2，?NIU?Wentao1，MA?Shujie1，?ZHANG?Lihui1*，?DONG?Jingao1

（1.?College?of?Plant?Protection，?Hebei?Agricultural?University，?Baoding?071001，?China;

2.?Xingtai?Modern?Vocational?School，?Xingtai?054000，?China）

Abstract

In?order?to?clarify?the?herbicidal?activity?of?Cortex?Moutan?Radicis?and?preliminarily?explore?the?separation?conditions，?the?herbicidal?activities?of?different?extracts?from?the?Cortex?Moutan?Radicis?against?Amaranthus?retroflexus?and?Echinochloa?crusgalli?were?determined?by?bioactivity?assay?in?the?laboratory.?The?plating?method?showed?that?the?nbutanol?extracts?of?the?Cortex?Moutan?Radicis?（1?mg/mL）?had?the?strongest?herbicidal?activity，?with?an?inhibition?rate?of?67.88%?and?65.71%?against?young?roots?and?stems?of?A.retroflexus，?and?68.72%?and?71.32%?against?young?roots?and?stems?of?E.crusgalli，?respectively.?Further?toxicity?assays?showed?that?the?IC50?values?of?nbutanol?extracts?of?Cortex?Moutan?Radicis?were?12.28?mg/L?and?19.67?mg/L?against?young?roots?and?stems?of?A.retroflexus，?43.35?mg/L?and?72.79?mg/L?against??E.crusgalli，?respectively.?The?soil?spray?method?showed?that?the?nbutanol?extracts?of?Cortex?Moutan?Radicis?（5?mg/mL）?had?the?strongest?herbicidal?activity，?with?a?fresh?weight?inhibition?rate?of?81.43%?and?83.18%?against?A.retroflexus?and?E.crusgalli，?respectively.?The?nbutanol?extracts?of?Cortex?Moutan?Radicis?also?had?the?strongest?activity?by?using?the?stemleaf?spray?method，?with?a?fresh?weight?inhibition?rate?of?80.83%?and?83.65%?against?A.retroflexus?and?E.crusgalli，?respectively.?It?suggested?that?the?herbicidal?active?components?of?Cortex?Moutan?Radicis?are?mainly?concentrated?in?the?nbutanol?extracts，?and?the?active?compounds?are?worth?further?investigation.

Key?words

Cortex?Moutan?Radicis?extracts;?Amaranthus?retroflexus;?Echinochloa?crusgalli;?herbicidal?activity;?botanical?pesticide

雜草是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的最大威脅，它們與植物競爭水分、營養(yǎng)和光照，造成了巨大的經(jīng)濟損失［12］。施用化學除草劑是雜草防除的有效辦法，然而除草劑的大量使用會對環(huán)境和人類健康造成負面影響，并增加雜草的抗藥性。面對每年數(shù)以百計的抗性雜草增長，研發(fā)新型除草劑以解決雜草的抗藥性問題十分重要［34］。植物源除草劑是新型除草劑創(chuàng)制的重要來源。目前已在30多科植物中發(fā)現(xiàn)了千余種除草活性物質［5］。這些植物源除草活性物質大多經(jīng)有機溶劑提取分離獲得，毛花茶茱萸Icacina?trichantha的乙酸乙酯提取物icacinol?對雙子葉雜草具有較好的種子萌發(fā)抑制活性［6］;刺苞菜薊Cynara?cardunculus甲醇提取物對絳三葉Trifolium?incarnatum、水飛薊Silybum?marianum和川杜若Pollia?miranda的苗前苗后抑制活性均與商業(yè)化除草劑壬酸相當，并首次從中分離到除草活性物質楊梅素［7］;中國粗榧Cephalotaxus?sinensis乙醇提取物中的生物堿等均具有較好的除草活性［8］。已有研究表明，植物精油中也存在大量的除草活性物質，葛縷子Carum?carvi精油主要成分香芹酮和檸檬烯對稗草Echinochloa?crusgalli具有較高的除草活性［9］;此外，松科Pinaceae植物精油中的α蒎烯和β蒎烯類化合物［10］，蕓香科Rutaceae植物精油中的檸檬烯和檸檬醛［11］都具有良好的除草活性。許多來源于植物的除草活性成分可作為先導化合物，以紫蘇Perilla?frutescens植物中提取的紫蘇醛為先導，衍生合成的secpmenthane7amine系列化合物，對稗草的除草活性與草甘膦和敵草隆相當［12］?？梢?，具有除草活性的植物提取物及其活性成分具有開發(fā)成新型植物源除草劑的潛力。

篩選和評價植物資源的除草活性，是植物源農(nóng)藥研發(fā)的重要基礎性工作［13］。牡丹皮（Cortex?Moutan?Radicis）在中藥學中稱“丹皮”，來源于毛茛科植物牡丹Paeonia×suffruticosa的干燥根皮，素有保腎護肝，安神定氣的功效［14］。近期研究發(fā)現(xiàn)牡丹皮可以保護神經(jīng)系統(tǒng)免受帕金森誘導藥物傷害［15］，促進血液循環(huán)等［16］。牡丹皮乙酸乙酯萃取物對根結線蟲Meloidogyne?spp.具有毒殺活性［17］，丙酮萃取物對番茄灰霉病菌Botrytis?cinerea等具有抑制作用［18］;牡丹皮內的丹皮酚對玉米象Sitophilus?zeamais、鋸谷盜Oryzaephilus?surinamensis和馬鈴薯塊莖蛾Phthorimaea?operculella等的幼蟲具有忌避作用［1920］。在除草活性研究上，已有關于牡丹不同器官粉末對反枝莧和稗草的抑制活性報道［2122］。實驗室前期通過對100余種植物提取物除草活性篩選，發(fā)現(xiàn)牡丹皮提取物對反枝莧等雜草具有較好的除草活性，有進一步研究價值［23］。然而，對牡丹皮提取物的盆栽除草活性未見系統(tǒng)研究。

因此，本研究以牡丹皮為研究對象，以反枝莧和稗草為供試雜草，采用平皿法、土壤噴霧法及莖葉噴霧法測定不同溶劑萃取物對反枝莧和稗草幼苗生長的影響及盆栽除草活性。研究結果可為牡丹皮的開發(fā)應用奠定基礎，為新型植物源除草劑的研發(fā)提供資源。

1?材料與方法

1.1?材料

1.1.1?植物樣品

牡丹皮購自河北省安國市冷背藥材有限公司;稗Echinochloa?crusgalli和反枝莧Amaranthus?retroflexus種子均采集于河北省保定市蓮池區(qū)南二環(huán)路邊荒地。

1.1.2?化學試劑

95%乙醇，分析純石油醚（petroleum?ether，PE;沸程60～90℃），分析純乙酸乙酯（ethyl?acetate，EA）購自天津市福晨化學試劑廠;分析純正丁醇（nbutanol，NBA）購自天津新通精細化工有限公司;吐溫80?購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司;50%乙草胺乳油（EC），購自山東僑昌現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司。

1.1.3?試驗儀器

CP214電子天平，購自奧豪斯儀器（上海）有限公司;YE6K815351移液槍，購自大龍興創(chuàng)實驗儀器有限公司;HWS型恒溫恒濕培養(yǎng)箱，購自寧波東南儀器有限公司;RE300旋轉蒸發(fā)儀，購自上海亞榮生化儀器廠;SHDⅢ型循環(huán)水式多用真空泵，購自浙江南光泵業(yè)有限公司;3WP2000型行走式噴霧塔，購自北京金洋萬達科技有限公司。

1.2?牡丹皮不同溶劑萃取物的制備

取干燥牡丹皮10?kg粉碎，加入2倍95%乙醇浸提72?h，重復提取3次;濾液在50℃減壓蒸餾濃縮，得到牡丹皮乙醇浸膏。將上述浸膏，用少量乙醇溶解后用水捏溶，用等量的石油醚、乙酸乙酯和正丁醇依次萃取24?h，萃取物分別濃縮制得石油醚浸膏、乙酸乙酯浸膏和正丁醇浸膏。

1.3?不同溶劑萃取物除草活性測定

1.3.1?平皿法測定萃取物對雜草幼根和幼芽的抑制活性

在直徑9?cm的平皿中放入兩層濾紙，將雜草種子平鋪于濾紙上，加入適量蒸餾水，使種子充分吸水，置于溫度（25±1）℃，相對濕度（40±7）%，L∥D=16?h∥8?h的恒溫恒濕培養(yǎng)箱內培養(yǎng)至種子露白時使用。取不同溶劑萃取物0.01?g加入10?mL?0.5%吐溫80水溶液中，配制為濃度1?mg/mL的藥液備用。在直徑為9?cm的平皿上放入兩層濾紙，選取露白的雜草種子20粒放在濾紙上，加入5?mL?1?mg/mL萃取物藥液。乙草胺10?mg（有效成分，下同）加入10?mL?0.5%吐溫80水溶液中為陽性對照，0.5%吐溫80水溶液為空白對照，每處理重復3次。培養(yǎng)7?d后測定根長、莖長，計算抑制率。

抑制率=［對照組根（芽）長－處理組根（芽）長］/對照組根（芽）長×100%。

將活性最高的萃取物稀釋為100、50、25、12.5?mg/L和6.25?mg/L;對照藥劑50%乙草胺EC稀釋為40、20、10、5?mg/L和2.5?mg/L，進一步測定其對雜草幼根幼芽的抑制毒力。

1.3.2?土壤噴霧法測定萃取物對雜草的鮮重抑制率

取不同溶劑萃取物0.05?g加入10?mL?0.5%吐溫80水溶液中，配成5?mg/mL的藥劑備用;對照藥劑50%乙草胺EC根據(jù)田間推薦劑量配制成2.75?mg/mL的藥液備用。將土壤過篩風干后裝入直徑20?cm的花盆中，將露白的反枝莧和稗草種子各10粒分別均勻播撒于土壤表面，覆蓋0.5～1?cm的細土。播種后保持土壤濕潤24?h，使用3WP2000型行走式噴霧塔進行土壤噴霧，同時設空白對照（0.5%吐溫?80?水溶液），每處理3個重復。培養(yǎng)期間通過底部滲漏法補水，在溫度（25±2）℃，相對濕度（40±5）%的溫室中常規(guī)培養(yǎng)。培養(yǎng)7?d后，稗長至2～3葉期，反枝莧長至2葉期。稱取雜草鮮重，計算鮮重抑制率。

鮮重抑制率=（對照組雜草鮮重－處理組雜草鮮重）/對照組雜草鮮重×100%。

1.3.3?莖葉噴霧法測定萃取物對雜草的鮮重抑制率

試驗藥劑及用量與土壤噴霧法相同。將露白的反枝莧和稗草種子各10粒分別點種在小花盆（7?cm×7?cm×10?cm）中，培養(yǎng)至2～4葉期，使用3WP2000型行走式噴霧塔進行莖葉噴霧，設空白對照（0.5%吐溫?80水溶液），每處理3個重復。培養(yǎng)期間通過底部滲漏法補水，在溫度（25±2）℃，相對濕度（40±5）%的溫室中常規(guī)培養(yǎng)。定期觀察記載供試雜草的生長狀態(tài)，14?d后稱取地上部分鮮重并計算抑制率。

1.3.4?統(tǒng)計與分析

采用SPSS?22.0軟件的Probit分析法求出抑制中濃度（IC50）、置信區(qū)間等相關參數(shù)。

2?結果與分析

2.1?牡丹皮不同溶劑萃取物

牡丹皮10?kg經(jīng)乙醇室溫提取得浸膏805?g，產(chǎn)率8.05%;所得浸膏經(jīng)不同溶劑萃取，分別得石油醚浸膏235?g，產(chǎn)率2.35%;得乙酸乙酯浸膏243?g，產(chǎn)率2.43%;得正丁醇浸膏231?g，產(chǎn)率2.31%。

2.2?不同溶劑萃取物除草活性

2.2.1?對反枝莧和稗草幼苗生長的影響

平皿法測定結果如圖1所示。在1?mg/mL濃度下，牡丹皮不同極性萃取物對反枝莧和稗草幼苗生長均具有一定的抑制作用。石油醚萃取物、乙酸乙酯萃取物和正丁醇萃取物對反枝莧幼根的抑制率分別為40.23%、45.83%和67.88%，對反枝莧幼莖的抑制率分別為42.57%、46.91%和65.71%;3種有機溶劑萃取物對稗草的抑制活性中以正丁醇萃取物的活性最高，對稗草幼根幼芽的抑制率分別為?68.72%和71.32%，僅次于對照藥劑5%乙草胺EC。由此可見，牡丹皮的除草活性成分主要集中在正丁醇萃取物中。

進一步測定活性最強的正丁醇萃取物對反枝莧和稗草幼根、幼芽的毒力，結果（表1）顯示，牡丹皮正丁醇萃取物對反枝莧幼根、幼芽均具有較強的抑制作用，IC50分別為12.28?mg/L和19.67?mg/L，與對照藥劑乙草胺的抑制作用相當；對稗草幼根、幼芽的IC50值分別為43.35?mg/L和72.79?mg/L，略低于對照藥劑乙草胺對稗草幼根（IC50=29.58?mg/L）和幼芽（IC50=10.99?mg/L）的抑制作用。

2.2.2?對反枝莧和稗草植株的活性—土壤噴霧法

牡丹皮不同極性萃取物對反枝莧和稗草幼苗生長均具有一定的抑制作用，石油醚萃取物、乙酸乙酯萃取物和正丁醇萃取物對反枝莧鮮重抑制率分別為53.61%、61.25%和81.43%;對稗草的抑制率分別為58.25%、62.46%和83.18%。由此可見，正丁醇萃取物對兩種雜草的苗前除草活性最強，僅次于對照藥劑乙草胺對反枝莧（93.35%）和稗草（96.16%）的活性（圖2）。

2.2.3?對反枝莧和稗草植株的活性—莖葉噴霧法

牡丹皮石油醚萃取物、乙酸乙酯萃取物和正丁醇萃取物對反枝莧鮮重抑制率分別為41.37%、59.92%和80.83%;對稗草的鮮重抑制率分別為46.66%、68.75%和83.65%。正丁醇萃取物對兩種雜草的鮮重抑制率最高，僅次于對照藥劑乙草胺對反枝莧（90.21%）和稗草（94.46%）的鮮重抑制率。

3?結論與討論

牡丹皮不同溶劑萃取物對雙子葉雜草反枝莧和單子葉雜草稗草均具有較好的除草活性，其中正丁醇萃取物的除草活性最強。大量研究表明，許多植物提取物及萃取物具有較好的除草活性，Mekky等發(fā)現(xiàn)羅勒Ocimum?basilicum的甲醇提取物對莧屬Amaranthus雜草的IC50為200?mg/L［24］;孫永艷等發(fā)現(xiàn)虎刺楤木Aralia?armata的甲醇提取物對香絲草Erigeron?bonariensis的IC50為409?mg/L［25］;石蟬草Peperomia?blanda乙醇提取物對苘麻Abutilon?theophrasti和稗草根長的IC50分別為730?mg/L和800?mg/L［26］。此外，從具有除草活性的植物中分離出許多活性成分，這些化合物具有較好的除草活性。張城嘉等在棉籽殼的乙醇提取物中分離得到亞油酸，對稗草的IC50為14.5?mg/L［27］;盧海博等從黃皮Clausena?lansium甲醇提取物中分離得到的黃皮素內酯Ⅱ對稗草根、莖的IC50分別為?66.9、78.4?mg/L［28］。Shao等鑒定了白莖絹蒿Seriphidium?terraealbae中β側柏酮在?20?mg/L?時對反枝莧根長的抑制率為?70.6%［29］。本研究發(fā)現(xiàn)牡丹皮正丁醇萃取物對反枝莧幼根和幼芽的IC50分別為12.28?mg/L和19.67?mg/L，與對照藥劑乙草胺效果相當;對稗草幼根和幼芽的IC50分別為43.35?mg/L和72.79?mg/L，可見牡丹皮正丁醇萃取物具有開發(fā)成新型植物源除草劑的潛質，值得進一步研究。

牡丹皮除草活性成分主要集中在正丁醇萃取物中，可能為極性較大的大分子化合物。目前已報道的植物源除草活性物質主要包括萜烯類、生物堿類、香豆素類和醌類等［5］。已有研究表明，牡丹皮的主要化學成分為酚類、萜類、甾醇類和黃酮類等［30］?；谀档てふ〈驾腿∥飪?yōu)異的除草活性，有必要針對牡丹皮中的高極性化合物進行進一步分離。

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（責任編輯：楊明麗）