全 文 ：植物生态学报 2009, 33 (6) 1191~1198
Chinese Journal of Plant Ecology
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收稿日期: 2009-05-20 接受日期: 2009-07-13
基金项目: 国家自然科学基金(30671201)和国家科技支撑计划(2006BAI09B03)
* 通讯作者 Author for correspondence E-mail: jxch43@163.com
地黄对芝麻的化感作用及其化感物质的分离鉴定
王明道 陈红歌 刘新育 高玉千 吴 坤 贾新成*
(河南农业大学生命科学学院,郑州 450002)
摘 要 通过分离地黄(Rehmannia glutinosa)组织中抑制芝麻(Sesamum indicum)生长发育的化感物质, 以弄清
地黄茬种植芝麻造成芝麻严重减产的原因。以芝麻为受体的生物测定为检测跟踪手段, 通过浸提、萃取、硅胶柱
层析分离方法及气相色谱-质谱(GC-MS)鉴定方法, 分离鉴定了地黄组织影响芝麻的化感物质。对地黄不同组织的
浸提液进行的生物测定结果表明: 影响芝麻生长发育的化感物质在地黄叶中含量高。地黄叶浸提液的不同有机相
萃取组分的生物测定结果表明: 乙酸乙酯相化感活性最强, 乙酯乙酯相通过硅胶柱层析分离获得的洗脱组分Fr7
化感活性最强。通过GC-MS及验证试验证明: 地黄抑制芝麻生长的化感物质是月桂酸和2,6-二叔丁基苯酚。研究
表明地黄他感作用与自毒作用的化感物质是不同的。
关键词 地黄 芝麻 化感作用 化感物质 分离鉴定
ISOLATION AND IDENTIFICATION OF ALLELOCHEMICALS FROM REH-
MANNIA GLUTINOSA THAT AFFECT SESAMUM INDICUM
WANG Ming-Dao, CHEN Hong-Ge, LIU Xin-Yu, GAO Yu-Qian, WU Kun, and JIA Xin-Cheng*
College of Life Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China
Abstract Aims Our objective was to explore why Sesamum indicum yield declined severely when
planted after Rehmannia glutinosa in crop rotation.
Methods We used extraction, silica gel column chromatography, gas chromatography mass spec-
trometry and bioassay to isolate and identify allelochemicals from R. glutinosa that affect S. indicum.
Bioassays were conducted with extractions from different parts of R. glutinosa.
Important findings Leaf parts had high allelochemical content. Ethyl acetate phase extraction con-
tained most allelochemicals. Active elution Fr7 was obtained by silica gel column chromatography. Al-
lelochemicals lauric acid and 2,6-Ditertbutyl phenol were isolated and identified by use of gas chroma-
tography mass spectrometry. R. glutinosa and S. indicum both have serious continuous cropping obsta-
cles. Allelochemicals affecting S. indicum are different from toxic materials of R. glutinosa. Additional
research is needed to further explore interactions of allelochemicals with soil and effects on S. indicum
and on the possibility of reducing the effect of R. glutinosa on S. indicum.
Key words Rehmannia glutinosa, Sesamum indicum, allelopathy, allelochemicals, isolation and identifica-
tion
DOI: 10.3773/j.issn.1005-264x.2009.06.020
化感作用是指植物或微生物(供体)向环境释
放某些化学物质而影响自身或其他有机体(包括
植物、微生物和动物受体)的生长发育的化学生态
学现象(Rice, 1984)。化感物质主要通过植物地上
部分的淋洗和挥发、根的分泌以及植物残体的分
解等途径向生态系统中释放, 从而影响周围或后
茬植物的生长发育(孔垂华和胡飞, 2001)。
地黄(Rehmannia glutinosa)为玄参科多年生
草本植物, 为常用中药, 是我国著名的“四大怀
药”之一(丁自勉, 2001)。地黄在我国已有近2000
年的种植历史, 产地最早主要分布在河南焦作地
区。近几年, 在山西、山东、陕西、安徽等省也
有大面积地黄种植。有关地黄化学成分(王太霞
等, 2004; 曾艳等, 2006; 王宏洁等, 2007)、药理作
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用(于震等, 2001; 武卫红等, 2006)、临床应用(卢
端萍和王勇, 2004)等方面有大量的研究成果。芝
麻(Sesamum indicum)是重要的油料作物, 在我国
各省区都有种植 , 黄淮平原是其主产区(杨湄和
黄凤洪, 2009)。种植地黄后的土壤如果种植芝麻
会造成严重减产, 但地黄茬种植芝麻为何会造成
芝麻减产至今还未见报道, 为了弄清其原因, 我
们针对这一典型的化感现象, 通过生物测定跟踪
化感物质流向, 用水浸提及硅胶柱层析的方法开
展了初步的探索研究, 研究表明地黄他感作用与
自毒作用的物质是不相同的。本研究为进一步探
索地黄化感物质与土壤的相互作用、转化及对芝
麻的影响奠定了基础, 并为消减地黄茬对芝麻的
影响提供了操作的可能性。
1 材料和方法
1.1 材料
地黄样品采自河南省温县怀地黄种植基地的
‘85-5’品种; 生物测定实验供试芝麻种子‘豫芝八
号’品种购自郑州市种子市场。所用仪器有: 广东
省医疗器械厂生产的LRH-250-S II型恒温恒湿培
养箱、德国Heidolph公司生产的LABOROTA4000-
efficient型旋转蒸发仪、日本岛津公司生产的
GC-17A/QP-5000型GC-MS仪、北京市长风仪器仪
表公司生产的电热恒温水浴锅、美国SIM公司生
产的MCFD 5508真空冷冻干燥机、河南巩义市英
峪豫华仪器厂生产的SHZ-D循环水式真空泵。所
用试剂均为分析纯。
1.2 实验方法
1.2.1 地黄组织水浸提液的制备
地黄根、茎、叶组织50 ℃烘干, 各称取20 g,
加入蒸馏水室温下浸提24 h, 过滤, 除去残渣得
浸提液, 定容至200 mL, 此液为100 mg·mL–1水浸
提液 , 将原滤液分别稀释2倍和10倍得到50和10
mg·mL–1溶液 , 对此地黄组织水浸提液进行以芝
麻种子为受试对象的生物测定。
1.2.2 地黄化感物质的分离
称取烘干的地黄叶500 g, 按上述步骤制成水
浸液, 减压浓缩后依次用石油醚、二氯甲烷、乙
酸乙酯、正丁醇进行萃取, 各有机相旋蒸后低温
(50 ℃)烘干, 然后用相应的有机溶剂配成一定浓
度的溶液, 生物测定各相的化感活性。
对化感作用显著的乙酸乙酯萃取相进行硅胶
柱层析分离, 以氯仿/甲醇洗脱, 各收集流分以薄
层层析(TLC)跟踪检测 , 合并相同的流分 , 减压
浓缩后 , 得到Fr1~Fr21共21个组分 , 对21个组分
处理后, 进行以芝麻为受试对象的生物测定。
1.2.3 化感活性生物测定
采用培养皿滤纸法, 在9 cm培养皿中铺两层
滤纸, 分别准确加入配制好的梯度提取液, 对照
加入相应体积的蒸馏水(有机溶剂萃取相及硅胶
柱层析洗脱组分生物测定时加入相应的有机溶剂
做对照), 放置通风橱, 待溶剂完全挥发后, 每皿
各放置30粒种子, 每皿加入蒸馏水5 mL, 再将经
过消毒、催芽露白的供试种子在滤纸上摆放整齐,
所有处理重复3次, 之后, 放入28 ℃培养箱中培
养, 光照8 h·d–1。以胚根或胚轴突破种皮1~2 mm
为种子发芽的标准, 3 d后计算发芽率, 并测定苗
长、根长和苗重(10棵)等指标。
发芽率=(3 d内正常发芽的种子/供试种子总
数)×100%
1.2.4 化感组分的气相色谱-质谱(GC-MS)测定
样品的衍生化: 为了检测样品中的不易挥发
成分 , 在进行GC-MS 分析前 , 将样品进行硅烷
化处理, 硅烷化试剂为N,O-双(三甲基硅烷基)-三
氟乙酰胺 (N, O-Bis (trimethylsilyl)trifluoroacet-
amide), 将组分冷冻干燥 , 在冻干的样品中加入
250 μL硅烷化试剂(BSTFA:吡啶=5:1), 加盖密封,
在80 ℃水浴中衍生2 h。
GC-MS条件 : 样品硅烷化后采用GC-MS17
A/QP-5000分析仪测定。采用电子轰击源, 轰击电
压70 eV, 扫描范围M/Z30~450 amu, 扫描速度0.4
s, 扫全程, 离子源温度为250 ℃。毛细管柱: SE54
(30 mm×0.25 mm×0.25 mm), 进样口温度280 , ℃
柱温120 ℃ (3 min), 以15 ·min℃ –1 程序升温至
250 , ℃ 保持3 min, 载气为He, 流量l mL·min–1,
进样量为1 μL。人工分析并与标准图谱核对, 确定
各组分物质结构及名称。
1.2.5 数据处理
本试验采用Excel 2003软件进行数据处理,
数据统计分析使用DPS软件(V3.11 专业版)
进行处理。
2 结果和分析
2.1 地黄不同部位浸提液对芝麻的影响
对地黄根、茎、叶组织的水浸提液以芝麻种
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子为受试对象进行生物测定, 测定结果见表1。
由表1可知 , 除10 mg·mL–1的根浸提液对芝
麻发芽率、苗高、根长及鲜重有促进作用外, 不
同质量浓度的地黄根、茎、叶浸提液对芝麻的发
芽率、根长、苗高、鲜重均有影响, 且随着浸提
液浓度的升高对芝麻发芽率、根长、苗高、鲜重
的抑制作用增强。测定的各项指标中, 芝麻根长
受到的影响最大。地黄叶浸提液对芝麻生长的影
响强于茎、根浸提液。地黄叶浸提液在浓度为10
mg·mL–1时, 发芽率、苗高也受到了抑制, 但与对
照比差异不显著, 根长、鲜重与对照相比差异显
著; 在浓度为50 mg·mL–1时发芽率与对照相比差
异不显著, 苗高、根长、鲜重与对照相比均有极
显著差异, 在100 mg·mL–1时, 所有指标与对照相
比均达到极显著差异。因此, 地黄作用于芝麻的
化感物质在地黄叶中含量较高, 后续化感物质的
分离以地黄叶为提取原材料。
2.2 地黄叶水浸提液不同萃取相对芝麻的影响
地黄叶的水浸提液旋蒸浓缩后依次用石油
醚、二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇进行萃取, 各
萃取液以芝麻种子为受试对象进行生物测定, 结
果见表2。由表2可知 , 石油醚相在较高浓度20
表1 地黄不同部位浸提液对芝麻种子发芽率、苗高、根长和鲜重的影响(平均值±标准误差)
Table 1 Effects of extractions from different parts of Rehmannia glutinosa on germination rate, seedling height, root length
and fresh weight of Sesamum indicum (mean±SE)
部位
Part
浓度
Concentration (mg·mL–1)
发芽率
Germination rate (%)
苗高
Seedling height (cm)
根长
Root length (cm)
鲜重
Fresh weight (g)
对照 CK 92.0±3.6aA 2.74±0.26aA 5.28±0.28aA 0.277±0.018aA
10 93.3±3.1aA 2.78±0.13aA 5.46±0.29aA 0.283±0.005aA
50 90.7±3.1abA 2.64±0.21aA 4.98±0.34bA 0.242±0.013bAB
根 Root
100 84.0±4.6bA 2.22±0.24bB 4.24±0.27cB 0.215±0.017cB
10 90.3±3.5aA 2.61±0.25aA 5.16±0.27aA 0.266±0.019abA
50 86.7±3.1abA 2.41±0.24aAB 4.66±0.23bB 0.251±0.022abA
茎 Stem
100 83.7±2.1bA 2.05±0.22bB 4.09±0.18cC 0.232±0.01bA
10 88.0±6.6aA 2.46±0.17bAB 4.16±0.23bB 0.195±0.018bB
50 82.0±3.6aAB 2.14±0.17cB 2.79±0.17cC 0.158±0.016cBC
叶 Leaf
100 69.0±6.1bB 1.64±0.16dC 2.05±0.15dD 0.114±0.016dC
同列数据后不同小写和大写英文字母分别表示同一受试作物处理与对照在5%和1%水平上达显著性差异 The small and capital
letters in the same line indicate significant difference at 5% and 1% level, respectively, among the handled and control of the same crop
表2 不同浓度的地黄叶提取液处理对芝麻种子发芽率、苗高、根长和鲜重的影响(平均值±标准误差)
Table 2 Effects of different concentration extraction of Rehmannia glutinosa leaves on germination rate, seedling height,
root length and fresh weight of Sesamum indicum (mean±SE)
有机相
Organic phase
浓度
Concentration
(mg·mL–1)
发芽率
Germination rate
(%)
苗高
Seedling height
(cm)
根长
Root length
(cm)
鲜重
Fresh weight
(g)
对照 CK 91.7±3.2aA 2.71±0.21aA 5.30±0.17aA 0.27±0.015aA
石油醚相
Petroleum-ether phase
100 90.0±5.66aA 2.66±0.24aA 5.28±0.13aA 0.27±0.022aA
5 89.0±2.6abA 2.67±0.11aAB 5.12±0.22abAB 0.27±0.014aA
10 86.0±3.0abA 2.60±0.21aAB 4.82±0.28bB 0.25±0.013aAB
二氯甲烷相
Dichloromethane phase
20 83.7±3.2bA 2.32±0.20bB 4.16±0.25cC 0.21±0.022bB
5 83.3±3.8bA 2.45±0.16bB 4.24±0.12bB 0.219±0.023bB
10 74.0±2.6cB 2.04±0.12cC 3.16±0.29cC 0.154±0.014cC
乙酸乙酯相
Ethyl-acetate phase
20 64.0±3.6dC 1.66±0.13dD 1.87±0.20dD 0.109±0.02dC
5 86.7±3.2ab 2.70±0.13aA 5.21±0.11aA 0.26±0.016aA
10 83.3±2.1b 2.56±0.19aAB 4.94±0.24bA 0.24±0.013aAB
正丁醇相
n-Butanol phase
20 76.7±4.2c 2.29±0.16bB 4.28±0.22cB 0.21±0.017bB
表注同表1 Notes see Table 1
1194 植 物 生 态 学 报 www. plant-ecology.com 33 卷
mg·mL–1时对芝麻的发芽率、苗高、根长、鲜重
等指标无明显的抑制作用, 二氯甲烷相、乙酸乙
酯相、正丁醇相在5~20 mg·mL–1的设置浓度下对
芝麻发芽率、苗高、根长、鲜重等指标有抑制作
用, 且随浓度的增加抑制作用增强。乙酸乙酯相
对芝麻各指标的抑制作用强于二氯甲烷相和正丁
醇相 , 乙酸乙酯相在5 mg·mL–1的浓度下对芝麻
各指标的抑制作用与对照相比也达到极显著差
异。因此, 地黄作用于芝麻的化感物质在乙酸乙
酯相中含量较高, 对乙酸乙酯相进行化感物质的
进一步分离, 减压蒸干的乙酸乙酯相固形物呈黑
色, 质量为5.13 g, 固形物干法上样进行柱层析。
2.3 地黄柱层析分离物Fr1~Fr21对芝麻的影响
将减压蒸干的乙酸乙酯相黑色固形物拌硅胶
进行柱层析, 以氯仿/甲醇洗脱得Fr1~Fr21共21个
组分, 由于Fr1~Fr5、Fr8~Fr21对芝麻的影响与对
照相比没有明显的差别, Fr6~Fr8三个组分对芝麻
的影响较大, 因此, 仅列出此3个组分的生物测定
结果(表3)。
由表3可以看出 , 乙酸乙酯相固形物经过硅
胶柱层析分离获得的21个组分中Fr6~Fr8这3个组
分在不同浓度下对芝麻发芽率、苗高、根长、鲜
重均有影响。Fr6与Fr8组分对芝麻的抑制作用弱
于Fr7组分。与对照相比, Fr7组分对芝麻发芽率、
苗长、根长和鲜重的影响均达到极显著水平。综
合分析表3可知, 分离得到的Fr7组分中含有起化
感作用的主要活性成分。
2.4 地黄层析分离物Fr7组分的GC-MS分析结果
根据上述结果 , 将硅胶柱层析分离得到的
Fr7组分硅烷化处理后注入GC-MS联用仪进行分
析, 得到分离后的总离子流图(图1)和各组分质谱
图, 根据与标准谱图集(NIST05版)核对, 然后人
工谱图解析并查对有关资料。最后对基峰、质荷
比与相对丰度等进行直观比较、分析和鉴定, 确
认鉴定出的有机化合物种类主要包括长链有机
酸、醇、酯等18个化合物, Fr7组分的GC-MS结果
如表4。
2.5 地黄化感物质对芝麻的影响
对GC-MS鉴定出来的化学物质以芝麻为受
体进行生物测定, 只有十二烷酸及2,6-二叔丁基
苯酚对芝麻有较强的化感作用, 鉴定的其他物质
对芝麻的化感作用较弱, 不再列出, 结果见表5。
由表3可以看出, 月桂酸和2,6-二叔丁基苯酚
在0.05 mg·mL–1浓度时对芝麻发芽率、苗高、根
长及鲜重的影响与对照相比没有显著差别 , 在
0.1、0.2和0.3 mg·mL–1浓度时对芝麻发芽率、苗高、
根长及鲜重的影响与对照相比均达到极显著水平
(p<0.01)。因此, 分析表5可得出结论: 月桂酸和
2,6-二叔丁基苯酚是地黄抑制芝麻出芽和生长发
育的化感物质。
表3 地黄叶提取液的硅胶柱层析洗脱组分Fr6、Fr7和Fr8对芝麻种子发芽率、苗高、根长和鲜重的影响
(平均值±标准误差)
Table 3 Effects of Fractions Fr6, Fr7 and Fr8 obtained by silica gel column chromatography from extraction of Rehmannia
glutinosa leaves on germination rate, seedling height, root length and fresh weight of Sesamum indicum (mean±SE)
组分
Fraction
浓度
Concentration (mg·mL–1)
发芽率
Germination rate (%)
苗高
Seedling height (cm)
根长
Root length (cm)
鲜重
Fresh weight (g)
对照 CK 91.3±3.5aA 2.70±0.20aA 5.30±0.15aA 0.272±0.016aA
5 88.0±3.0abA 2.65±0.09aA 5.12±0.21aAB 0.265±0.014abAB
10 85.0±3.0abA 2.54±0.18abA 4.81±0.18bBC 0.245±0.010bcAB
Fr6
20 83.0±4.4bA 2.39±0.15bA 4.58±0.22bC 0.232±0.008cB
5 82.3±2.5bB 2.46±0.17bA 4.58±0.22bB 0.234±0.022bA
10 72.7±3.1cC 2.06±0.15cB 3.20±0.20cB 0.177±0.021cB
Fr7
20 64.7±2.3dD 1.72±0.10dC 1.62±0.22dD 0.093±0.006dC
5 86.7±3.2abA 2.51±0.16abA 5.10±0.19aA 0.264±0.015aA
10 84.3±2.5bAB 2.42±0.16bAB 4.39±0.27bB 0.226±0.024bAB
Fr8
20 76.0±3.6cB 2.1±0.18cB 3.74±0.22cC 0.197±0.021bB
表注同表1 Notes see Table 1
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图1 Fr7组分经气相色谱-质谱(GC-MS)分离后的总离子流图
Fig. 1 Total ion flow graph of Fraction 7 separated by GC-MS
表4 Fr7组分经气相色谱-质谱(GC-MS)分析鉴别到的有机化合物
Table 4 Compounds in Fraction 7 identified by GC-MS
峰号
Peak No.
保留时间
Retention time
(min)
名称
Name
分子式
Molecular
formula
分子量
Molecular
weight
相对含量
Relative
content (%)
1 7.43 甘油 Glycerine C3H8O3 92 0.66
2 7.49 磷酸 Phosphoric acid H3PO4 98 1.48
3 8.18 壬酸 Nonanoic acid C9H18O2 158 0.10
4 8.45 戊二酸 Glutaric acid C5H8O4 132 0.03
5 8.84 癸酸 Decanoic acid C10H20O2 172 0.23
6 9.39 2, 6-二叔丁基苯酚 2,6-Ditertbutyl phenol C14H22O 206 0.50
7 9.53 十二醇 Dodecanol C12H26O 186 5.65
8 9.49 对羟基苯甲酸 Methyl Paraaben C7H6O3 138 0.01
9 10.05 月桂酸 Lauric acid C12H24O2 200 1.28
10 10.30 己二酸二异丁酯 Diisobutyl adipate C14H26O4 258 0.95
11 11.18 十四烷酸 Myristic acid C14H28O2 228 5.43
12 11.51 N, N-二甲基十六胺
N,N-dimethyl-1-Hexadecanamine
C18H39N 270 2.12
13 11.66 十五烷酸 Pentadecanoic acid C15H30O2 242 0.86
14 11.72 十六醇 Hexadecanol C16H34O 242 3.02
15 12.25 十六烷酸 Palmitic acid C16H32O2 256 5.79
16 13.48 油酸 Oleic acid C18H34O2 282 2.62
17 13.72 十八烷酸 Octadecanoic acid C18H36O2 204 5.00
18 17.99 二辛酯 Dioctyl ester C24H38O4 390 15.74
1196 植 物 生 态 学 报 www. plant-ecology.com 33 卷
表5 化感物质月桂酸和2,6-二叔丁基苯酚对芝麻种子发芽率、苗高、根长和鲜重的影响(平均值±标准误差)
Table 5 Effects of lauric acid and 2,6-ditertbutyl phenol on germination rate, seedling height, root length and fresh weight
of Sesamum indicum (mean±SE)
处理
Treatment
浓度
Concentration
(mg·mL–1)
发芽率
Germination rate
(%)
苗高
Seedling height
(cm)
根长
Root length
(cm)
鲜重
Fresh weight
(g)
对照CK 92.0±2.4aA 2.71±0.14aA 5.29±0.17aA 0.273 ±0.009aA
0.05 89.3±2.6aA 2.63±0.14aA 5.11±0.20aA 0.263 ±0.015aA
0.1 75.3±4.1bB 2.18±0.24bB 4.27±0.29bB 0.218 ±0.006bB
0.2 66.7±4.1cC 1.78±0.23cC 3.16±0.22cC 0.140 ±0.019cC
月桂酸
Lauric acid
0.3 57.3±6.2dD 1.32±0.20dD 1.62±0.22dD 0.068 ±0.001dD
0.05 88.0±3.3aA 2.52±0.19aA 5.01±0.17aA 0.251 ±0.008aA
0.1 72.3±3.3bB 2.14±0.24aB 4.15±0.23bB 0.202 ±0.011bB
0.2 63.7±4.6cC 1.70±0.19aC 3.29±0.23cC 0.144 ±0.005cC
2,6-二叔丁基苯酚
2,6-Ditertbutyl phenol
0.3 55.3±4.6dD 1.19±0.17aD 1.43±0.25dD 0.050±0.004dD
表注同表1 Notes see Table 1
3 讨 论
在地黄生产中 , 遇到的突出问题是连作障
碍。地黄是目前化感作用研究上发现的连作障碍
表现最为严重的作物, 每茬收获后须隔8~10 a方
可再种(温学森等, 2002)。地黄生长过程中, 逐渐
合成积累的根系分泌物是导致地黄连作障碍的主
要成因。根系分泌物的相关研究表明: 阿魏酸、
香草酸等酚酸类化感物质可能是造成地黄连作障
碍的因子(尹文佳等, 2009; 杜家方等, 2009)。我们
课题组对阿魏酸、香草酸、香草醛、对羟基苯甲
酸4种相关酚酸进行了以芝麻种子为受体的生物
测定, 结果显示酚酸对芝麻种子的发芽率、根长
及苗高等指标没有显著性影响。本研究表明, 地
黄抑制芝麻生长的化感物质是月桂酸和2,6-二叔
丁基苯酚, 生物测定表明这两种化感物质对地黄
没有抑制作用。地黄茬种植芝麻会严重减产可能
是由于地黄根系分泌或地黄叶腐烂分解产生月桂
酸和2,6-二叔丁基苯酚所引起的。因此地黄自感
物质与抑制芝麻的他感物质是不相同的。目前还
未见作物自感与他感关系的报道。
芝麻也是一种典型的连作障碍比较严重的作
物, 詹英贤(1957)研究了芝麻根系分泌物对土壤
微生物的影响, 认为芝麻根系可产生一种分泌物,
芝麻收获后这种分泌物仍遗留在土壤中, 可促进
土壤微生物繁殖与活动, 而这些微生物对芝麻生
长不利。李丽丽(1989, 1993)及李丽丽等(1991)研
究认为: 芝麻重茬病害严重, 一般减产10%~20%,
重者减产40%~80%。李威联(1990)及李威联和罗
兴录(1994)对芝麻秆还田所产生的化感作用进行
了研究, 结果表明: 芝麻秆还田防治水稻纹枯病
效应明显, 在水稻(Oriza sativa)幼穗分化至灌浆
结实期间 , 纹枯病低于对照 , 其中发病率下降 ,
他认为是芝麻秆分解产物中有些物质如酚类、植
物碱、芝麻毒素等物质对水稻纹枯病菌有一定的
抑杀作用。但芝麻的连作障碍发生原因目前尚未
见报道, 是否由芝麻根系分泌类似芝麻秆分解的
酚类、植物碱等引起的连作障碍尚不清楚。因此,
芝麻发生连作障碍是否由芝麻根系分泌或残茬腐
解产生的月桂酸和2,6-二叔丁基苯酚引起, 还需
要进一步研究。
化感物质往往是微量的, 收集、分离和鉴定
有一定的难度。现代化学分析和鉴定技术的进步
为化感物质的分离鉴定提供了强有力的技术支
持, 气质联用(GC-MS)是常用的鉴定化感物质的
方法。韦琦等(1997)采用GC-MS方法鉴定胜红蓟
(Ageratum conyzoides)的化感物质是早熟素I、早熟
素II和5,22-二烯豆甾醇。朱晓红等(2004)用GC-MS
技术分离鉴定苜蓿(Madicago sadiva)的化感物质
是酚和皂苷两类化合物。王晗光等 (2006)采用
GC-MS技术获得了巨桉(Eucalyptus grandis)根系
和根系土壤的氰、蒽醌等化感物质。侯永侠等
(2007) 用 GC-MS 鉴 定 技 术 分 离 鉴 定 了 辣 椒
(Capsicum frutescens)根系分泌物的化感物质烯酸
酯和芳香酸酯等。因此, 对芝麻抑制作用较强的
硅胶柱层析分离组分可以采用GC-MS进行鉴定。
但只有20%左右的有机物可以通过GC-MS进行鉴
定, 80%左右分子量大和水相的有机物不能使用
6 期 王明道等: 地黄对芝麻的化感作用及其化感物质的分离鉴定 DOI: 10.3773/j.issn.1005-264x.2009.06.020 1197
GC-MS方法(孔垂华和徐效华 , 2003), 即热不稳
定性和不能气化的成分是不能通过GC/MS进行
分析鉴定的(刘朝等, 2003; 孟兰贞等, 2006)。因
此, 月桂酸和2,6-二叔丁基苯酚是地黄作用于芝
麻的化感物质, 但研究结果并不排除还有其他种
类的化感物质, 进一步研究并确证这些化感物质
在土壤中与土壤因子的相互作用及转化过程是非
常重要的。
4 结 论
地黄对芝麻有较强的化感作用, 地黄组织中
分离得到的月桂酸和2,6-二叔丁基苯酚是地黄抑
制芝麻生长的化感物质。
地黄和芝麻是连作障碍发生严重的作物, 地
黄连作障碍的相关研究表明: 阿魏酸、香草酸等
酚酸类化感物质是造成地黄连作障碍的因子, 而
地黄抑制芝麻的化感物质是月桂酸和2,6-二叔丁
基苯酚, 因此, 地黄他感作用与自毒作用的物质
是不相同的。
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责任编委: 骆世明 责任编辑: 王 葳