全 文 ：中国农学通报 2010,26(22):297-300
Chinese Agricultural Science Bulletin
基金项目：科技部“973”项目(2009CB119200)；国家自然科学基金项目(30900952)。
第一作者简介：金亚南，女，1984年出生，河南周口人，硕士研究生，主要研究方向入侵生物学。通信地址：100081北京市海淀区中关村南大街12号
中国农业科学院中日中心418室，Tel：010-82109572，E-mail：nannan-jin@163.com。
通讯作者：万方浩，男，1956年出生，研究员，主要从事昆虫生态及生物安全研究。通信地址：100081北京市海淀区中关村南大街12号中国农业科学
院中日中心418室，Tel：010-82109527，E-mail：wanfh@caas.net.cn。
收稿日期：2010-04-16，修回日期：2010-07-27。
紫茎泽兰根系分泌物化感潜势评估中
2种提取方法的比较
金亚南 1,2，刘万学 2，杨国庆 2，万方浩 2，王进军 1
(1西南大学植物保护学院，重庆 400716；
2中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室，北京 100193)
摘 要：为了寻找一种能够快速、有效捕获紫茎泽兰活体释放的根系分泌物的方法。分别采用水培提取
法和循环水-树脂吸附法提取，比较评估了紫茎泽兰根系分泌物对紫花苜蓿的化感潜势。结果表明，水
培提取法和循环水-树脂吸附法获得的根系分泌物对苜蓿根长和芽长均有显著的抑制作用。其中，水培
提取法获得的根系分泌物对紫花苜蓿发芽率、发芽速率、根长和芽长的化感指数分别为-0.18、-0.31、-0.21
和-0.30，而循环水-树脂吸附法获得根系分泌物对紫花苜蓿发芽率、发芽速率、根长和芽长的化感指数分
别为-0.28、-0.32、-0.24和-0.53。2种方法对紫茎泽兰根系分泌物化感潜势评估结果无明显影响，但与循
环水-树脂吸附法相比，水培提取法操作简便、快速、受环境干扰小，故更适合于紫茎泽兰根系分泌物化
感潜势评估的研究。
关键词：紫茎泽兰；根系分泌物；循环水-树脂提取法；水培提取法
中图分类号：S45 文献标志码：A 论文编号：2010-1162
Comparison of Two Methods in Evaluating the Allelopathic Potential of
Root Exudates from Ageratina adenophora (Sprengel)
Jin Yanan1,2, Liu Wanxue2, Yang Guoqing2, Wan Fanghao2, Wang Jinjun1
(1Institute of Plant Protection, Southwest University, Chongqing 400715;
2State Key Laboratory for Biology of Plant Disease and Insect Pests, Insitute of Plant Protection,
Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193)
Abstract: To find a fast and effective way for the capture root exudates released from by Ageratina adenophora.
We collected the root exudates using the water-culture method and the recycled water-resin extraction method,
then comparatively assessed the allelopathy of root exudates to Medicago sativa L.. The results showed that the
root exudates from the two extraction methods had significantly inhibited the growth of its root and shoot.
Among them, the relative allelopathic impacts of the water-culture method on the germination rate, germination
index, root growth and shoot growth reached -0.18, -0.31, -0.21 and -0.30; Response Index (RI) of water-resin
extraction method were -0.28, -0.32, -0.24 and -0.53, respectively. The two methods had no obvious
difference in the assessment potential allelopathy of A. adenophora’s root exudates. But compared with the
recycled water-resin extraction method, water-culture method was simple, rapid and not so easily interferenced
by environment, it was more suitable for assess the potential allelopathy of root exudates of A. adenophora.
Key words: Ageratina adenophora; root exudates; recycled water-resin extraction method; water-culture
method
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0 引言
紫茎泽兰（Ageratina adenophora Sprengel）是一种
典型的恶性入侵杂草，在中国西南地区造成了严重的
经济和生物多样性损失。紫茎泽兰侵占草地、农田、林
地等，易形成单优群落，已有研究表明，其分泌的化感
物质是导致入侵扩张的原因之一。紫茎泽兰根际存在
明显的对本地植物不利的化感作用，如最近的研究发
现，在紫茎泽兰根际添加活性炭后，根际土壤培育的本
地植物的长势明显好于未添加活性炭的[1]。Niu等[2]研
究发现，紫茎泽兰的根系水提液可以改变土壤微生物
群落的结构，促进根际细菌的生长，表明紫茎泽兰和同
其根际微生物之间可能存在营养或化学通信联系。以
上研究均确证了紫茎泽兰根际化感作用的存在，但主
要来源哪些途径的化感作用以及其中主要的化感物质
等，需要室内化感作用评估进行逐步分析。已有的工
作表明，紫茎泽兰的地上部分淋溶物中具有 2种主效
化感物质——泽兰二酮和羟基泽兰酮，其对苜蓿和旱
稻幼苗有极强的化感作用[3]。但对于紫茎泽兰根系分
泌物实验室的化感潜势评估还较少，而这却是综合揭
示紫茎泽兰根际化感作用重要的部分。
植物体释放的化感物质可以通过茎叶淋溶物质、
茎叶挥发物质、根系分泌物质、植物残株凋落物分解物
质 4种途径进入环境[4]。其中根系分泌途径的化感潜
势评估具有特殊性，一方面其与挥发、淋溶相比，更注
重活体释放的化感物质的化感作用；另一方面，根系分
泌物的提取和分析方法与其他3种途径有所不同。对
于茎叶淋溶物质、茎叶挥发物质和植物残株凋落物分
解物质，通过无机或者有机溶剂的萃取、或者固体吸附
的方法进行收集，方法较为简单；而对于根系分泌物，
必须采取活体无损伤技术，且能快速、少受干扰，且能
证实这一现象。以往，使用循环水树脂法[5]提取植物
根系分泌物，但其中存在几个方面问题，如操作复杂、
涉及因素多、易受环境微生物影响[6]。该研究试图采
用室内水法并结合灭菌法排除土壤和微生物的干扰，
得到紫茎泽兰根系分泌物，再对其化感潜势进行评估，
以探索紫茎泽兰根系分泌物化感潜势评估的新提取方
法。
1 材料与方法
1.1 时间与地点
实验于2008年9—12月在中国农业科学院植物保
护研究所进行。
1.1 材料
紫茎泽兰种子采于云南昆明，受试植物紫花苜蓿
(Medicago sativa L.)种子由云南澜沧草场提供。所用
试剂均为分析纯。XAD-4离子交换树脂，购于北京慧
德易科技有限责任公司。
1.3 方法
1.3.1 幼苗琼脂培养 将紫茎泽兰种子用75%的酒精表
面消毒1 min，用蒸馏水冲洗数次后，再用0.3% H2O2消
毒 10 min，用无菌蒸馏水冲洗数次(至少 8次)，吸干水
分后接种在装有MS培养基的培养皿(直径为9 cm)中，
(置于人工气候培养箱培养(16 h光照/8 h黑暗，光照强
度为54~57.6 μmol/（m2·s），培养温度（25±3）℃，相对湿
度 75%左右)，1个月后将幼苗(高 3 cm左右)转移到培
养瓶(220 mL)中，继续培养1个月。
1.3.2 材料预处理
石英砂：培养石英砂放在稀释浓度为1%的稀盐酸
中浸泡一昼夜，第 2天用自来水冲洗干净，160℃高温
灭菌后备用。
树脂：将新购置的XAD-4吸附树脂用去离子水
冲洗多次，置于容器中，分别用丙酮、乙腈及乙醚浸提
24 h，然后用提纯过的甲醇将残留的溶剂洗净，后避光
低温保存在甲醇中备用。
1.3.3 循环水-树脂提取 参考Tang等[6]的连续树脂提
取系统。选取同期长势相同的紫茎泽兰移栽于容积为
4 L的塑料桶中，每桶10株。以石英砂为培养基质，开
动循环泵，以保证根系分泌物循环回到塑料桶中，每天
添加100 mL蒸馏水补充蒸发的水分。缓苗期过后(约
7天)，将XAD-4树脂柱(2 cm×20 cm)接入循环水根系
分泌物收集装置，采用蒸馏水循环装置连续收集7天，
实验结束时，取出树脂，先后用蒸馏水和甲醇淋洗，甲
醇淋洗液低温减压浓缩，除去溶剂，所得即为根系分泌
物。
1.3.4 水培提取法 选择 1.3.1中培养好的高度一致紫
茎泽兰幼苗 (高 8 cm 左右)，接种到装有 20 mL
Hoagland营养液的三角瓶(100 mL)中，每瓶 10株，培
养 1周后更换一次营养液，然后置于摇床上 (25℃，
90 r/min)，培养 20天后除去植株，合并营养液(以上接
种、更换营养液、去除植株合并营养液均在超净工作台
内进行，试验过程中弃去有微生物污染的处理)，4层滤
纸过滤后用乙酸乙酯萃取 3次，将萃取液减压浓缩除
去溶剂，即得根系分泌物。
1.3.5 根系分泌物的化感活性测定 分别用2种方法获
得的根系分泌物进行苜蓿生长幼苗生长实验。方法：
在50 mL的小烧杯中分别放入与其直径相当的圆形滤
纸，加入 1 mL的浓度为 500 mg/L的根系分泌物的甲
醇溶液，对照加入 1 mL甲醇溶液，各处理待溶剂挥发
干后，加 1 mL蒸馏水，每个处理重复 3次。将 10粒经
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金亚南等：紫茎泽兰根系分泌物化感潜势评估中 2种提取方法的比较
消毒苜蓿种子放在滤纸上，于 28℃恒温培养箱中培
养。每天调查其发芽数，最后计算发芽率、发芽指数，7
天后测定幼苗的根长和芽长。
发芽率=(种子发芽数/供试种子数)×100%
发芽速率=2×(5×X1+4×X2+3×X3+2×X4+1×X5)/5，
其中X表示每天的发芽数。
采用Willimson和Richardson[7]的化感指数(RI)公
式计算产生的化感作用，当T≥C时，RI=1-C/T；当T＜C
时，RI=T/C-1。其中C为对照值，T为处理值，RI为化
感效应指数(RI＞0为促进作用，RI＜0为抑制作用，绝
对值大小与作用强度一致)。
数据处理使用 SAS进行单因素方差分析，采用
Duncan’s进行显著性差异检验。
2 结果与分析
用2种方法均能成功提取到紫茎泽兰活体释放的
根系分泌物，且获得的根系分泌物对苜蓿种子萌发及
幼苗生长均有化感抑制作用，与对照相比均达到显著
性差异。
利用水培法和循环水-树脂提取法获得的根系分
泌物溶液作用于紫花苜蓿种子，其发芽率分别为 80%
和70%，与对照(97%)相比分别显著降低了18%和28%
(如图 1)，二者之间无显著性差异；其发芽速率分别为
11.3和 11.1，与对照(16.3)相比分别显著降低了 31%和
32%(如图2)，两者之间差异不显著。
利用水培法和循环水-树脂提取法获得的根系分
泌物溶液作用于紫花苜蓿幼苗，其根长与对照相比分
别显著降低了 21%和 24%(如图 3)，二者无显著性差
异；其芽长分别与对照相比显著降低了30%和53%(如
图4)。
利用水培法获得的根系分泌物对受试植物紫花苜
蓿发芽率、发芽速率、根长和芽长的化感指数分别
为-0.18、-0.31、-0.21和-0.30；利用循环水-树脂法获得
的根系分泌物对紫花苜蓿发芽率、发芽速率、根长和芽
长的化感指数分别为-0.28、-0.32、-0.24和-0.53，如表 1
所示。
3 讨论
提取根系分泌途径释放的化感物质一直是该领域
研究的难点和重点，如何能快捷、有效地获得根系分泌
0
20
40
60
80
100
120
CK 水培法 循环水-树脂法
处理
发
芽
率
/%
02
46
810
1214
1618
20
CK 水培法 循环水-树脂法
处理
发
芽
速
率
0
1
2
3
4
5
6
7
CK 水培法 循环水-树脂法
处理
根
长
/cm
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
CK 水培法 循环水-树脂法
处理
芽
长
/cm
图1 2种处理对苜蓿发芽率的影响 图2 不同处理对苜蓿发芽速率的影响
图3 不同处理对苜蓿根长的影响 图4 不同处理对苜蓿芽长的影响
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物是广大科学工作者关注的一个热点，循环水-树脂提
取法是公认的获得根系分泌物的经典方法。采用循环
水-树脂提取法和水培提取法 2种方法获得了紫茎泽
兰根系分泌物，并对比了二者的化感活性，发现2种提
取方法获得的紫茎泽兰根系分泌物对受体植物紫花苜
蓿的化感潜势无显著性差异。但在实际操作中，水培
提取法更加简单快速，能统一重复培养条件，并且能排
除土壤和微生物的干扰，为根系分泌物的发生动态的
研究奠定了基础。水培提取法可以大面积进行，也可
以在实验室进行。在实验室对植物幼苗根系分泌物收
集时，培养液可以直接用水，以避免培养液中营养物质
对根系分泌物的干扰，另外，在操作中为了排除微生物
对根系分泌物的降解作用，应在无菌条件下进行。而
且许多植物根系分泌物的研究中使用水培提取法获得
根系分泌物，如作物大豆(Glycine max L.)[8]、玉米(Zea
mays L.)[9]、大蒜(Allium sativum L.)[10]等，入侵植物芦苇
(Phragruites australis)[11]、矢车菊(Centaurea maculosa)[12]
和乳浆大蓟(Euphorbia esula L.)[13]等。但水培提取法
收集植物根系分泌物，往往只能得到较为稳定的物质，
那些在培养液条件下易分解或转化的物质难以被收
集，且水培法和植物在自然条件下的生长情况是有差
异的。
4 结论
利用循环水-树脂法和水培法获得的紫茎泽兰根
系分泌物对紫花苜蓿种子和幼苗生长均具有化感潜
势，且其化感抑制作用无显著性差异。但在实验操作
过程中，水培提取法具有简便快捷，干扰因素少，易于
统一重复的培养条件，为根系分泌物中化感物质的发
生动态的研究提供基础。
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表1 2种提取方法获得的根系分泌物对苜蓿的抑制作用
处理
对照
水培法
循环水-树脂法
发芽率RI
0
-0.18
-0.28
发芽速率RI
0
-0.31
-0.32
根长RI
0
-0.21
-0.24
芽长RI
0
-0.30
-0.53
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