全 文 ： 收稿日期:2009-09-06
作者简介:陈遂中(1984-), 男 ,硕士生 , 专业方向为植物源农药;e-mail:chensuizhong@stu.shzu.edu.cn。
通讯作者:谢慧琴(1962-), 女 ,副教授 , 从事植物源农药研究;e-mail:xhqin100@163.com。
第 28卷 第 3期
2010年 6月
石河子大学学报(自然科学版)
Journal of Shihezi University(Natural Science)
Vol.28 No.3
Jun.2010
文章编号:1007-7383(2010)03-0299-04
藨草水提液酚酸物质含量及化感作用
陈遂中 ,谢慧琴
(石河子大学农学院 ,石河子 832003)
摘要:采用高效液相色谱法(HPLC)测定了藨草新鲜植株水浸提液中对羟基苯甲酸 、阿魏酸 、香草醛和没食子酸 4
种酚酸的含量并检测不同浓度的酚酸纯品溶液处理对小麦幼苗根生长的影响。结果表明:藨草水浸提液中存在 3
种酚酸;酚酸类物质的化感作用强弱因种类而有显著差异 ,但均随浓度升高而加强。
关键词:藨草;化感作用;幼苗生长
中图分类号:S812 文献标识码:A
Quantification and Allelopathic Effect of Phenolic Acids in
Aqueous Extracts of Triquetet
CHEN Suizhong ,XIE Huiqin
(Co lleg e of Ag ricultur e , Shihezi Univer sity , Shihezi 832003 , China)
Abstract:P-hydro xybenzoic ,p-coumaric , vanillin ,G allic acid had been quanti fied by high perfo rmance liquid
chromatog raphy.A nd the inhibi tion rate of root g row th of the phenolic acid solut ions w ere tested.The re-
sult show ed that three tested phenolic acids w ere detected in theaqueous ex tracts of the t riquetet.A l-
thought the allelopathic ef fect of the phenolic acids on ro ot grow th of wheat seedling s w as signif icantly dif-
ferent , the inhibi tion rate of the ro ot grow th w as stronge r w ith the pheno lic acid solutions concentration in-
creasing .
Key words:t riquete t;allelopathic effect;seedling grow th
藨草(Scirpus triquetet L.)为莎草科多年生杂
草生长于稻田 ,低湿盐碱地或潜水中 ,常呈单一种群
或与稗一起危害作物 。目前对藨草的防治还处在化
学防治阶段 ,而对其发生的机理缺乏深入的认识[ 1] 。
酚酸是植物体内普遍存在的重要的化感物质之
一[ 2] 。有研究证明 ,大部分酚酸类物质均具有化感
作用[ 3] ,但各类研究对各种酚酸物质的化感作用强
度尚未有一致结论。有关莎草科酚酸类物质的含量
及其在化感作用中的相互作用更是鲜见报道 。
本研究采用高效液相色谱法[ 4]测定了藨草水浸
提液中对羟基苯甲酸 、阿魏酸 、香草酸和没食子酸等
4种酚酸类物质的含量 ,并分析了各种酚酸物质的
化感作用潜力及其在天然混合状态下的化感作用 ,
旨在进一步揭示藨草化感作用的机理 ,并为莎草科
杂草化感作用的田间应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
藨草新鲜植株 。对-羟基苯甲酸 、阿魏酸 、没食
子酸 、香草醛 、4种酚类标准品 。
主要仪器:美国产 Waters 高压液相色谱仪:
Waters600型控制器 , 1525二元泵 , 2487 型双波长
吸光率检测器 , In-Lined egasse rA F 抽气装置 ,Agi-
lent(150mm ×4.6mm , 5μm)TC-C18 反向柱 。
1.2 方法
1.2.1 藨草化感物质的制备
取藨草新鲜植株 5kg ,用清水清洗植株及根部 。
整株用蒸馏水(10L)于室温下浸泡 48h , 后经 4 层
定性滤纸抽滤 , 得水提液 10L ,将水提液(10L)用旋
转蒸发仪(45℃, -0.1MPa)减压浓缩 ,收集到浓缩
液(1L)。经双重过滤(分别用定量滤纸过滤和0.45
μm的滤膜过滤),得到水浸提液 ,4℃冷藏备用。
1.2.2 藨草水提液的酚酸含量测定
1.2.2.1 试验方法 流动相 A:2%乙酸 、9%乙腈
水溶液;流动相 B:80%乙腈水溶液 ,流速为 1.0ml/
L。试验采用等度洗脱:流动相 A∶流动相 B=9∶
1(即乙腈∶乙酸∶水=16∶1∶83),以 275nm 为检
测波长[ 5-6] 。
1.2.2.2 标准曲线制备 称取 0.0100g 对-羟基苯
甲酸 、阿魏酸 、没食子酸 、香草醛 、4种酚类标准品 ,
用甲醇定容于 100mL 容量瓶中 ,作为母液(100mg/
L),吸取 0.0125 、0.05 、0.2 、1.0 、5.0 、20.0mL 标准
液于容量瓶中 ,双蒸水定容至 100mL ,得到系列浓
度的标准液 。将系列浓度标样分别在 ODS 柱上分
离 ,确定酚酸浓度与紫外吸收峰面积之间的回归关
系 ,得到标准曲线。
1.2.2.3 标准品的测定 藨草水浸提液分别进样
20μL 进行检测 ,重复 3次 ,由峰面积及标准曲线计
算浸提液中酚酸含量 。
1.2.3 酚类物质对小麦苗期生长的影响
1)化感物质对小麦幼苗生长的影响 。对-羟基
苯甲酸 、阿魏酸 、香草醛分别配制 5个质量浓度:0 、
0.125 、0.25 、0.5 、1.0g/L。在直径 9cm 的培养皿中
加入洗净的蛭石 ,每皿中播入经消毒的小麦种子 20
粒 ,加入不同浓度的酚类溶液 10mL ,重复 3 次 ,蒸
馏水做对照 ,于人工气候箱中培养 ,昼夜温度为 27/
18℃,每天光照 10h , 7d 后测定各处理的根长 、苗高
和鲜重 。
2)棉花幼苗生理代谢的测定 。3种酚类物质配
制浓度同上。经消毒的小麦种子播入加入蛭石的营
养钵(上口 6cm×6cm ,底部 2cm×2cm ,高 8cm)中 ,
每钵 20株 ,重复 3次 ,蒸馏水做对照。加入 10mL
不同浓度的酚类物质溶液 ,定期加入 Hoag land 营
养液[ 7] 保持蛭石湿润 ,放入人工气候箱中培养 ,昼夜
温度 27/18℃,每日光照 10h , 15d 后取样测定小麦
根系 POD 、SOD 、CA T 活性 、MDA 含量 、叶绿素含
量和根系活力[ 8] 。
试验数据采用 DPS 7.05软件进行统计分析 。
2 结果与分析
2.1 藨草水浸提液中酚酸物质含量
由表 1可知 ,藨草水提液中对羟基苯甲酸 、阿魏
酸 、香草醛的含量分别为 15.3μg/mL 、7.33μg/mL
和 3.78μg/mL而没食子酸的含量<0.034μg/mL 。
表 1 样品中酚类物质的含量 μg/mL
Tab.1 The content of phenolic acids in samples
酚酸 保留时间/ min 含量/(μg/m L)
对-羟基苯甲酸 4.5 15.3
阿魏酸 10.8 7.33
没食子酸 2.3 <0.034
香草醛 7.2 3.78
2.2 各酚酸处理对小麦幼苗根生长的影响
用藨草水提液中检测到的 3中含量相对较多的
酚酸纯品溶液处理小麦幼苗 ,各酚酸溶液对小麦幼
苗根长 、苗高和鲜重的影响见图 1。
3种酚酸在浓度为 0.125g/L 时对小麦根长 、苗
高和鲜重均生长表现为促进作用 ,随着溶液浓度的
升高 ,其对小麦幼苗的逐渐表现为抑制作用 ,相同浓
度下各酚酸对小苗幼苗的生长抑制作用不同。
图 1 不同浓度酚酸对小麦根长的影响苗高的影响
Fig.1 Effect of various concentrations of phenolic acids solutions on weets root length, shoot length and fresh weight
2.3 各酚酸对小麦幼苗生理代谢的影响
2.3.1 各酚酸处理对小麦幼苗叶绿素含量的影响
由图 2可见 ,当溶液浓度为 0.125g/L 时小麦
幼苗叶绿素含量微高于对照 ,在浓度为 0.25g/L 时
各处理叶绿素含量少于对照 ,不同处理的叶绿素随
着处理液浓度的增大逐渐减少。这说明低浓度促进
300 石河子大学学报(自然科学版) 第 28 卷
生长高浓度抑制的现象。
2.3.2 各酚酸处理对小麦幼苗根系活力的影响
植物组织还原 TTC 的能力是细胞呼吸电子传
递链活性的一种表现 ,其指示着根的生长和代谢的
旺盛程度。植物根系活力受到抑制 ,吸收养分能力
降低 ,植物根系生长缓慢 ,生长发育受阻[ 9] 。
试验结果(图 3)表明 ,随着处理浓度的升高 ,小
麦幼苗根系活力下降 ,在低浓度 0.125g/mL 时 ,抑
制作用减轻分别为阿魏酸4.16%、苯甲酸 7.45%、
香草醛表现为抑制作用根系活力比处理增加了
3.95%;但在高浓度 1g/mL 时 ,经各酚酸处理处理
小麦幼苗根系活力明显下降 ,产生较强的抑制作用 ,
其根系活力分别比对照降低阿魏酸 28.96%、苯甲
酸 20.51%、香草醛 16.62%。
图 2 不同浓度酚酸对小麦叶绿素的影响
Fig.2 Effect of various concentrations of phenolic
acids solutions on weets Chlorophyll
图 3 不同浓度酚酸对小麦根系活力的影响
Fig.3 Effect of various concentrations of phenolic
acids solutions on weets root vigor
2.3.3 各酚酸处理对小麦幼苗生理活性的影响
从图 4可以看出 ,随着处理液浓度升高 ,根系
POD酶活性逐渐升高 ,当处理浓度为 0.125g/L 时
经阿魏酸和苯甲酸处理的小麦幼苗 POD酶活性较
对照有所降低 ,而在高浓度时 , POD酶活性则显著
升高。在浓度为 0.25g/L 时经阿魏酸处理的 POD
酶活性较对照低 0.97%,苯甲酸较对照高 8.71%,
香草醛较对照高 28.83%;当浓度升到 1g/ L 时 ,
POD酶活性较对照分别增加阿魏酸 14.70%,苯甲
酸 23.22%,香草醛 51.78%。
图 4 不同浓度酚酸对小麦根系 POD、SOD、CAT活性及 MDA含量的影响
Fig.4 Effect Effect of various concentrations of phenolic acids solutions on weets root POD activity , SOD activity ,
CAT activity and MDA content
SOD能够在逆境胁迫和衰老过程中清除体内
过量的活性氧 ,以维持活性氧的代谢平衡 ,保护膜结
构[ 10] 。由图 4可见 ,经不同浓度处理液处理后小麦
根系 SOD 活性有所不同 。当浓度为 0.125g/ L 时
阿魏酸处理较对照低 11.71%,苯甲酸较对照低
5.07%,香草醛较对照高 4.38%;当浓度为 0.25g/L
时阿魏酸处理较对照低 11.71%,苯甲酸处理较对照
低 24.09%,香草醛较对照低 10.59%;当浓度上升到
1g/ L时 ,各处理比对照阿魏酸较对照低 30.52%,苯
甲酸较对照低 62.02%,香草醛较对照低 36.79%。
在活性氧代谢过程中 ,CAT 酶能促使 H 2O 2 分
解为水和分子氧 ,从而使细胞免于遭受 H 2O 2 的毒
害[ 11] 。由图 4可见 ,当香草醛和苯甲酸的浓度为从
0.00g/L 上升至 0.25g/L 时 ,小麦根系 CA T 酶的
301 第 3 期 陈遂中 ,等:藨草水提液酚酸物质含量及化感作用
活性 , 随处理浓度升高而升高;当阿魏酸浓度从
0.00g/ L 上升至 0.5g/L 时 ,小麦根系 CA T 酶的活
性随浓度升高而提高;当香草醛和苯甲酸浓度从
0.25g/L 上升至 1.0g/L 时 ,小麦根系 CAT 酶的活性
则随浓度升高而降低;当苯甲酸浓度从 0.5g/ L上升
到1.0g/L时 ,小麦根系 CAT 酶活性随浓度升高而降
低。当处理浓度达到 1g/L 时 ,阿魏酸处理较对照下
降26.60%、苯甲酸处理较对照下降了 64.06%、香草
醛处理较对照下降 40.66%。
植物器官衰老或在逆境下遭受伤害 ,往往发生
膜脂过氧化作用 ,丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的最
终分解产物 , MDA 的积累可能对膜和细胞造成一
定的伤害 ,其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程
度[ 12] 。试验表明随酚酸处理液浓度的增大 ,棉花幼
苗根系中 MDA 含量随之增加(图 4)。当处理浓度
为1g/L 时 ,各处理对小麦幼苗 MDA含量为阿魏酸
处理较对照增加 52.83%,苯甲酸处理较对照增加
66.04%,香草醛 33.96%。
3 讨论
酚酸是化感活性较强的一类化感物质 ,也是目
前研究最多的一类化感物质[ 13] 。本研究表明 ,藨草
水浸提液中可检测到对羟基苯甲酸 、阿魏酸 、香草醛
等酚酸 ,暗示莎草科植物中存在多种酚酸类物质。
本研究还表明 ,酚酸类物质的化感作用能力强
弱因酚酸种类不同而有显著差异 ,这与邬彩霞等[ 14]
和王宁等[ 15] 的结果一致。Patterson[ 16] 研究的结果
表明 ,室内培养条件下 ,浓度为 10-3mol/ L 的阿魏
酸等酚酸能明显抑制大豆生长 。另外 , Einhellig[ 17]
还发现对羟基苯甲酸 、原儿茶酸 、香草酸 、对香豆酸 、
丁香酸等在浓度 500μmol/L 时对绒毛草(Abut i lon
theophrast i)生长的抑制效果相同。可见 ,各种酚酸
的化感作用能力因受体植物不同而有很大差别。本
试验结果表明 ,小麦幼苗根生长对阿魏酸 、苯甲酸和
香草醛等酚酸类物质具有较强的化感敏感性 。
室内生物测定表明 ,各酚酸处理液对小麦幼苗
生长有一定的化感作用 ,基本上表现为“低促高抑”
的浓度效应 。对根系的生长发育抑制作用较大 ,表
现在根长 、苗高 、鲜重降低 ,根系活力 、SOD 活性下
降 ,而 POD活性和 MDA 含量升高 ,制约了根系对
养分和水分的吸收 ,从而直接影响幼苗的生长发育 。
从本研究结果看 ,藨草的化感作用影响小麦幼
苗的生长发 。生产上可充分利用植物化感作用 ,趋
利弊害 ,避免化感物质在土壤中积累 ,达到缓解化感
作用的目的。但生产上土壤中化感物质浓度远未达
到试验中处理浓度 ,对于藨草化感作用的机理还有
待于进一步研究。
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