全 文 ：西北农业学报 2011 , 20(1):153-158
Acta A griculturae Boreali-occidentalis Sinica
利用两种溶剂浸提探究苦荞各部分化感效应＊
肖薪龙1 ,张 晨1 ,丁海燕1 ,郑凯晨1 ,姜在民2
(1.西北农林科技大学 农学院 ,陕西杨凌 712100;2.西北农林科技大学 生命科学学院 ,陕西杨凌 712100)
摘 要:以苦荞[ Fagopy rum tataricum (L.)Gaertn.] 地上部分 、地下部分和刚萌发的种子为试验材料 ,分别
用蒸馏水和甲醇(φ=10%)浸提 ,通过培养皿滤纸法生物检测 , 探究其对油菜和苜蓿的化感作用 , 比较苦荞不
同部位化感效应的差异性 ,并且比较了苦荞的 2种溶剂浸提液对油菜和苜蓿化感效应的异同。结果表明 , 苦
荞各部分浸提液对油菜和苜蓿的根长均表现出抑制作用 , 且随质量浓度增加抑制作用加强;对苗高生长总体
上表现为低质量浓度促进 ,质量浓度过高会因根生长受到影响而抑制苗高;对油菜和苜蓿萌发率总体上无显
著影响。苦荞各部分浸提液对油菜和苜蓿总体化感效应强度表现为地上部分>种子>地下部分。 2 种溶剂
的浸提液对油菜的化感效应基本一致 , 而在苜蓿上的表现有差别 , 使用甲醇(φ=10%)提取苦荞得到的浸提
液对苜蓿的化感效应强于用蒸馏水浸提的化感效应。
关键词:苦荞;浸提溶剂;油菜;苜蓿;化感
中图分类号:S517 文献标志码:A 文章编号:1004-1389(2011)01-0153-06
Exploration Allelopathic Effect of All Parts of Buckwheat
by Two Kinds of Solvents Extraction
XIAO Xinlo ng1 , ZHANG Chen1 , DING Haiyan1 , ZHENG Kaichen1 and JIANG Zaimin2
(1.Agricul tu ral College , Northw est A&F Universi ty , Yangling S haanxi 712100 , China;
2.C ollege of Li fe S cience , Northw est A&F Universi ty , Yan gling S haan xi 712100 , China)
Abstract:Aboveg round part , underground part and germinating seeds o f buckwheat we re used as test
mate rials , which w ere ex t racted by dist illed w ater and methanol(φ=10%)separatly.By the method
of cul tivation of f ilte r paper , the allelopathy effects of ex tractions of all parts of buckwheat on rape
and alfalfa w ere compared , and tw o kinds of solvents w ere also evaluated.The results showed that
the ex t ract ions of all parts of buckwheat had inhibi tion ef fect on roo t leng th of rape and alfalfa , and
the inhibition w as st reng thened w ith the increase of ex traction concentration.In general , low concen-
t rat ion of ex t ractions promoted seedling height , while high concentration of ex tractions can inhibit
seedling height by effecting the roo t grow th.The germina tion rate of rape and alfalfa had not been
significant ly affected.Betw een all parts of buckwheat , the rank of allelopathy effect w as li sted as
aboveg round part >seeds >underground part.Tw o kinds of solvent ex t ract had same allelopathic
ef fect on rape basically , whi le there w ere dif fe rent ef fects on alfalfa.The allelopathic effect of buck-
wheat methano l(φ=10%)ext racts w ere stronge r than those disti lled ext racts in the experiment of al-
falfa.
Key words:Buckwheat;Ex tract so lvents;Rape;Alfalfa;Allelopathy
化感作用(Allelopathy)指自然界中的植物或 者微生物通过自身根系分泌 、茎叶雨雾淋溶 、挥发
＊ 收稿日期:2010-07-22 修回日期:2010-11-15
基金项目:大学生创新性实验计划项目基金。
第一作者:肖薪龙 ,男 ,专业方向为植物科学与技术。 E-mai l:xiaoxinlong@nw su af.edu.cn
通讯作者:姜在民 ,男 ,副教授 ,主要从事植物学及相关学科的教学 、科研工作。 E-mail:jiangzm z@163.com
或者残体分解等途径向周围环境释放化学物质 ,
从而抑制(促进)周围其他植物生长的现象[ 1] 。其
释放的化学物称为化感物质 ,目前化感物质主要
分为 4类:酚类 、萜类 、糖和糖苷类 、生物碱和非蛋
白氨基酸 。化感物质的提取方法有多种 ,一般采
用浸提法获得。浸提剂主要为 H2O 、NaOH 等无
机溶剂和氯仿 、甲醇等有机溶剂 ,其中常温下的水
提取最能表现自然状态 ,但这种方法常常造成浸
提液中化感物质浓度水平过低或浸提不完全 ,从
而影响对化感物质的进一步分离鉴定 。因此 ,常
见的方法是将水与甲醇按一定比例配制成提取
液[ 2-3] 。笔者以蒸馏水和甲醇(φ=10%)2 种提取
液提取化感物质 ,比较了 2种不同提取方法的效
果 ,为化感作用的研究提供参考资料 。苦荞系蓼
科荞麦属 ,属于荞麦一亚种 ,分布广泛 ,因其生育
期短 ,常作为山区 、丘陵区轮作换茬的作物之一 ,
连作导致其产量和品质下降。因其营养价值高 ,
且富含生物类黄酮等具有保健功能而成为开发和
推广热点[ 4] 。有研究[ 5] 表明 ,金荞麦根状茎和茎
叶不同溶剂提取物对细菌和真菌如金黄色葡萄球
菌 、油菜菌核病菌等均有一定的抑制作用 ,认为抑
菌活性成分为一些极性较强的物质 。孙启衷等[ 6]
将苜蓿和荞麦混播试验表明 ,苜蓿产草与荞麦播
种量和产量呈负相关 。关于荞麦和油菜相互作用
很少有报道。本研究主要探讨苦荞对油菜和苜蓿
生长的影响 ,旨在为苦荞种植的合理配置和推广
种植提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 供体材料 苦荞[ Fagopy rum tataricum
(L .)Gae rtn.]种子 ,由西北农林科技大学农学院
提供;盛花期苦荞全株 ,于校园内种植 , 9月采收 。
1.1.2 受体材料 油菜(Brassica campestris
L.)为陕油 10号 ,由西北农林科技大学农学院提
供;紫花苜蓿(Medicago sat iva L.)购于陕西杨
凌。
1.2 方 法
1.2.1 浸提液制备 蒸馏水浸提液制备 分别
取苦荞地上部分 ,地下部分和发芽 2 mm 的苦荞
种子鲜质量 40 g , 剪碎为 0.5 cm 片段(种子不需
剪碎),微研 ,装入 200 mL 棕色试剂瓶 ,加入 200
mL 蒸馏水 ,在低温下浸提 48 h。用 4层纱布过
滤 ,得到 3种质量浓度为 0.2 g/mL 的母液 ,即蒸
馏水苦荞地上部分母液(A)、蒸馏水地下部分母
液(B)、蒸馏水种子部分母液(C)。取蒸馏水分别
将 3种母液配制为 0.05 、0.1 、0.2 g/mL 3个质量
浓度 ,标记为 A1 、A2 、A3 , B1 、B2 、B3 和 C1 、C2 、
C3 ,提取液蒸馏水作空白对照(CK)。在 5 ℃低
温下保存备用 ,使用时水浴至常温 。
甲醇(φ=10%)浸提液制备 用体积分数为
10%的甲醇分别浸提苦荞各部分 ,方法同上 ,得到
3种质量浓度为 0.2 g/mL的母液 ,即 10%甲醇地
上部分母液(D)、10%甲醇地上部分母液(E)、
10%甲醇种子部分母液(F)。用 10%的甲醇分别
将 3种母液配制为 0.05 、0.1 、0.2 g/mL 3个质量
浓度处理 ,标记为 D1 、D2 、D3 , E1 、E2 、E3 和 F1 、
F2 、F3 , 10%甲醇作空白对照(CK)。在 5 ℃低温
下保存备用 ,使用时水浴至常温。
1.2.2 萌发及幼苗生长测定 用高锰酸钾(w=
0.5%)将受体种子消毒 5 min ,冲洗 3次直到水
表现无色为止 。每个培养皿垫 3层滤纸 ,放入受
体种子 30粒 ,每个处理重复 3次。在每个培养皿
中加入适量浸提液 ,使滤纸充分湿润 ,不浸没种子
一半为宜。将培养皿置恒温 25 ℃,照度 3级 ,光
周期 12 h 光照培养箱培养 ,每天记录萌发率(以
胚根突破种皮为准),保持滤纸湿润 ,第 6天测量
活幼苗根长和苗高[ 7] 。考虑油菜和苜蓿的成苗棵
数不同 ,油菜从每个培养皿随机取已发芽的 10棵
测量 ,苜蓿从每个培养皿随机取已发芽的 5棵测
量 ,不够测量数目则记为 0 。
1.2.3 试验数据及处理 利用 DPS 数据分析软
件计算发芽率(GR)、根长 、苗高和效应指数(RI),
采用 Duncan多重比较。
GR =T/C×100%
RI=1-C/ T(T ≥C)
或 RI=T/C-1(T
进作用 , RI <0 为抑制作用 , 绝对值大小与作用
强度一致[ 8] 。
2 结果与分析
2.1 苦荞各部分蒸馏水浸提液对油菜的影响
从表 1可以看出 ,苦荞地上部分和地下部分
浸提液对油菜萌发影响不明显 ,而种子浸提液在
质量浓度 0.2 g/mL 时对油菜萌发有抑制作用。
3部分浸提液对根长都有显著的抑制作用 ,并且
随质量浓度的增加抑制作用加强。0.2 g/mL 的
·154· 西 北 农 业 学 报 20 卷
地上部分 、地下部分和种子浸提液对油菜根长的
化感指数(RI)分别为 -0.7776 、-0.3933 、
-0.5774 ,地上部分的化感效应大于地下部分和
种子的化感效应 。苦荞 3个部分的浸提液对油菜
苗高均有显著促进作用 ,推测浸提液中可能含有
某些物质而促进幼苗的生长 ,但随浓度的增加 ,这
种促进作用反而降低或基本不变。苗的生长与根
的生长有一定相关性 ,苦荞地上部分和种子的高
浓度浸提液都对油菜根长有非常显著的抑制作用 ,
因而苗高也受到影响;而地下部分浸提液对根的抑
制作用不大 ,所以对苗高没有抑制作用(图 1)。
2.2 苦荞各部分蒸馏水浸提液对苜蓿的影响
苦荞各部分蒸馏水浸提液对苜蓿的萌发率没
有显著影响 ,但对根长和苗高有显著影响 。由表
2可见 ,苦荞地上部分和种子浸提液都对苜蓿根
长有显著抑制作用 ,随质量浓度增加抑制作用加
强。地上部分质量浓度为 0.2 g/mL 时对根的抑
制作用最强 ,化感指数为 -0.633 7 ,而地下部分
随质量浓度增加对根长抑制效果不明显 。地上部
分和种子对苗高的影响表现为低质量浓度促进 ,
高质量浓度抑制的作用 ,而地下部分对苗高影响
不显著(图 2)。
表 1 苦荞各部分水浸提液对油菜的化感效应
Table 1 Allelopathic ef fect index(RI)of distilled water extracts from various parts of Buckwheat on rape seedling
浸提液种类
Ext ract
type
处理
Treatment
发芽率/%
Germinat ion
发芽 RI
RI of
germinat ion
根长/ cm
Root
length
根长 RI
RI of root
length
苗高/ cm
Seedling
length
苗高 RI
RI of seedling
length
CK 91.10±1.10 ab 7.06±0.27a 2.15±0.08 e
地上部分 A1 91.13±2.94 ab 0.000 4 3.73±0.19 de -0.472 1 2.94±0.06 ab c 0.269 8
G round part A2 97.77±2.23 a 0.068 2 2.64±0.14 ef -0.626 1 2.97±0.07 ab c 0.277 2
A3 91.13±2.94 ab 0.000 4 1.57±0.09 f -0.777 6 2.56±0.08 d 0.160 4
地下部分 B1 92.23±2.94 ab 0.012 3 5.46±0.35 b c -0.226 2 2.52±0.08 d 0.147 0
Underground part B2 97.77±2.23 a 0.068 2 4.53±0.26 b cd -0.3574 2.80±0.08 bc 0.232 4
B3 95.57±1.13 a 0.046 7 4.28±0.20 cd -0.393 3 3.03±0.09 ab 0.291 5
种子 C1 93.33±3.84 a 0.023 9 5.71±0.17 b -0.191 2 3.09±0.06 a 0.305 3
S eed C2 88.87±4.43 ab -0.024 5 4.46±0.15 cd -0.367 8 2.93±0.06 ab c 0.266 5
C3 83.33±3.33 b -0.085 3 2.98±0.14 e -0.577 4 2.74±0.08 cd 0.216 5
注:A、B和 C分别表示以地上部分 、地下部分和种子为材料的浸提液 ,字母后面的 1 、2和 3表示 3个质量浓度梯度 0.05 、0.01和 0.2
g/mL , CK 为提取液空白对照。显著性水平α=0.05。下同。
Note:A , B and C in the t reatm ent column represent th e ext raction f rom groundpart , underground part an d seed of buchwh eat , and 1 , 2 ,
3 follow ed let ter A , B , and C are the ex tract ion concent rat ion of 0.05 g/mL , 0.1 g/mL and 0.2 g/mL , respectively.Different sm al l let-
t ers follow ed the figu res in each column of indicators mean signif icant dif f erence at 0.05 level.Th e same herein af ter.
表 2 苦荞各部分水浸提液对苜蓿的化感效应
Table 2 Allelopathic effect index(RI)of distilled water extracts from various parts of Buckwheat on alfalfa seedling
浸提液种类
Ext ract
type
处理
Treatment
发芽率/%
Germinat ion
发芽 RI
RI of
germinat ion
根长/ cm
Root
length
根长 RI
RI of root
length
苗高/ cm
Seedling
length
苗高 RI
RI of seedling
length
CK 62.23±4.47 a 2.97±0.28 a 0.91±0.09 ab
地上部分 A1 56.67±1.93 a -0.089 4 2.54±0.17 abc -0.143 8 0.99±0.08 a 0.081 1
G round part A2 57.77±13.92 a -0.071 8 2.21±0.15 abc -0.254 0 0.99±0.06 a 0.087 2
A3 62.23±4.47 a 0.000 0 1.09±0.12 d -0.633 7 0.63±0.07 b -0.301 5
地下部分 B1 65.57±2.94 a 0.050 8 2.41±0.18 abc -0.188 8 0.76±0.08 ab -0.161 8
Underground part B2 64.43±5.88 a 0.035 4 2.32±0.26 abc -0.218 0 0.63±0.06 b -0.301 5
B3 52.23±2.23 a -0.160 7 2.31±0.23 abc -0.220 2 0.73±0.05 ab -0.198 5
种子 Seed C1 66.67±1.93 a 0.066 5 2.86±0.13 ab -0.036 0 0.99±0.05 a 0.081 1
C2 58.87±8.02 a -0.054 1 2.10±0.11 b c -0.292 1 0.98±0.04 a 0.074 8
C3 58.87±4.43 a -0.054 1 2.00±0.24 c -0.325 9 0.89±0.04 ab -0.014 8
·155·1 期 肖薪龙等:利用两种溶剂浸提探究苦荞各部分化感效应
2.3 苦荞各部分 10%甲醇浸提液对油菜的影响
由表 3可见 ,各处理对苜蓿萌发率影响均不
显著 ,根长随各部分浸提液质量浓度的增加抑制
作用增强 ,0.2 g/mL 地上 、地下 、种子浸提液化感
指数分别为-0.6659 、-0.3765 、-0.4859 ,地上
部分化感效应强于地下部分和种子 。地上部分和
种子浸提液对苗高的促进作用随质量浓度的增加
而减弱 ,当达到 0.2 g/mL 时与 CK 比较无差异。
地下部分随质量浓度增加对苗高促进作用显著增
加 ,当增加到 0.1 g/mL 后再提高质量浓度对苗
高的促进效果不显著(图 1)。
2.4 苦荞各部分 10%甲醇浸提液对苜蓿的影响
由表 4可见 , 各处理对萌发率的影响与 CK
比较均不显著 。苦荞地上部分浸提液各质量浓度
处理对苜蓿根长有显著的抑制作用 ,质量浓度越
高 ,抑制效果越强 ,在 0.2 g/mL 时达到最大 ,化
感指数为-0.938 7 。地下部分低质量浓度作用
下对根长抑制效果不明显 ,在 0.2 g/mL 时达到
显著抑制水平 。种子浸提液低质量浓度下对根长
起促进作用 ,0.2 g/mL 时表现为显著抑制作用。
低质量浓度地上部分浸提液促进苗高 ,但在 0.2
g/mL 时表现为显著的抑制作用 ,可能是因根生
长受到严重的影响造成的 。地下部分和种子浸提
液对苗高表现为促进作用 ,但当质量浓度为 0.1
g/mL 时再增加浸提液质量浓度 ,促进作用不再
增加(图 2)。
表 3 苦荞各部分 10%甲醇浸提液对油菜的化感效应
Table 3 Allelopathic effects of 10% methanol extract from different parts of buckwheat on rape
浸提液种类
Ext ract
type
处理
Treatment
发芽率/%
Germinat ion
发芽 RI
RI of
germinat ion
根长/ cm
Root
length
根长 RI
RI of root
length
苗高/ cm
Seedling
length
苗高 RI
RI of seedling
length
CK 84.43±5.11 a 8.19±0.26 a 3.75±0.11 f
地上部分 D1 83.33±3.33 a -0.013 0 6.18±0.36 b -0.245 0 4.44±0.14 bcd 0.155 3
G round part D2 79.97±7.68 a -0.052 9 5.06±0.25 c -0.382 2 4.66±0.19 ab c 0.194 0
D3 71.10±6.75 a -0.157 9 2.74±0.17 e -0.665 9 3.89±0.18 ef 0.034 3
地下部分 E1 82.07±9.10 a -0.028 0 6.34±0.28 b -0.226 3 4.12±0.11 def 0.088 3
Underground part E2 81.10±7.88 a -0.039 5 6.05±0.29 b -0.260 9 4.85±0.09 ab 0.226 6
E3 80.00±4.02 a -0.052 5 5.11±0.23 c -0.376 5 4.88±0.13 a 0.230 9
种子 Seed F1 68.00±5.53 a -0.194 6 5.62±0.19 b c -0.313 8 4.26±0.09 cde 0.118 9
F2 72.20±11.3 a -0.144 9 5.04±0.15 c -0.385 0 4.65±0.11 ab c 0.192 8
F3 87.77±4.83 a 0.038 0 4.21±0.20 d -0.485 9 3.85±0.17 ef 0.025 1
表 4 苦荞各部分 10%甲醇浸提液对苜蓿的化感效应
Table 4 Allelopathic effects of 10% methanol extract from different parts of buckwheat on alfalfa
浸提液种类
Ext ract
type
处理
Treatment
发芽率/%
Germinat ion
发芽 RI
RI of
germinat ion
根长/ cm
Root
length
根长 RI
RI of root
length
苗高/ cm
Seedling
length
苗高 RI
RI of seedling
length
CK 69.37±1.39 abc 1.63±0.16 abc 0.76±0.06 d
地上部分 D1 68.47±4.16 abc -0.013 0 1.37±0.13 b cd -0.157 5 0.97±0.10 bc 0.213 8
G round part D2 51.67±8.66 c -0.255 2 0.89±0.12 e -0.451 9 0.88±0.05 bcd 0.136 4
D3 55.57±6.78 bc -0.198 9 0.10±0.03 f -0.938 7 0.10±0.03 e -0.868 4
地下部分 E1 75.47±12.46 ab 0.080 8 1.31±0.13 cd -0.198 4 0.87±0.05 bcd 0.129 8
Underground part E2 65.97±7.40 abc -0.049 0 1.43±0.11b cd -0.120 7 1.05±0.06 b 0.273 9
E3 75.77±6.85 ab 0.084 5 1.20±0.09 de -0.263 8 1.04±0.03 b 0.269 2
种子 Seed F1 78.43±0.96 a 0.115 6 1.69±0.06 ab 0.033 6 0.81±0.06 cd 0.057 9
F2 64.43±2.94 abc -0.071 1 1.94±0.17 a 0.159 8 1.23±0.07 a 0.383 8
F3 51.57±3.51 c -0.256 6 1.27±0.10 d -0.222 9 1.27±0.03 a 0.400 0
·156· 西 北 农 业 学 报 20 卷
图 1 各处理油菜的化感效应指数
Fig.1 Allelopathic effect index(RI)of various kinds of treatments on rape
图 2 各处理苜蓿的化感效应指数
Fig.2 Allelopathic effect index(RI)of various kinds of treatments on alfalfa
3 讨论
研究发现 ,苦荞对油菜和苜蓿有一定的化感
作用 ,主要表现在对幼苗的生长产生影响 ,尤其对
根长抑制作用十分明显 ,对苗高的影响总体上表
现为促进作用 ,但质量浓度过高时促进效果减弱
甚至产生抑制作用 ,符合某些化感物质低质量浓
度促进高质量浓度抑制的规律[ 9] ,这可能由于浸
提液化感物质复杂 ,受体植物幼苗不同器官对不
同化感物质的敏感性不同而表现出不同的化感效
应[ 10] 。数据表明 ,油菜和苜蓿发芽率总体上受影
响不明显 ,与张学文认为浸提液对幼苗的抑制作
用要强于对种子萌发作用[ 9] 的观点相符 ,许多前
人的研究也得到类似的结果[ 10-12] 。许岳飞等[ 13]
报道 ,将木豆种子与受体种子一起置于培养皿中
培养 ,木豆种子数目增加能抑制受体种子的萌发
率 、胚根 、胚轴和减少根毛数量 ,可见萌发的供体
种子可能会分泌化感物质 ,但使用刚萌发的种子
作为浸提材料来研究化感作用鲜有报道 。本试验
将萌发种子与地上地下部分做相同处理进行比
较 ,结果表明苦荞各部分化感效应强度不同 ,表现
为地上部分>种子>地下部分 ,可以推断化感物
质主要存在于地上部分。苦荞地上部分浸提液对
受体植物根的抑制作用明显 ,可以推测化感作用
的产生可能是雨水露水等对地上部分的淋洗使化
感物质进入土壤 ,也有可能在某些情况下苦荞将
化感物质从地上部分转向根 ,再由根分泌到土壤
中 ,来抑制周围某些植物生长 ,或者影响到下茬作
物的生长 。
化感物质种类复杂 , Rice[ 2] 按照化学结构把
化感物质分为 14类 ,一般采用浸提法获得 ,包括
常温下的水提取和有机溶液提取 ,但这 2种提取
方法都不能完全提取出亲水和疏水性化感物质。
使用蒸馏水和 10%甲醇作为提取液的试验结果
表明 ,2种浸提液对油菜化感效应强度基本一致
(图 1),对苜蓿则具有差异 ,10%甲醇浸提液对苜
蓿的化感作用比蒸馏水浸提液的化感作用强
(图 2)。在 0.2 g/mL 地上部分的 10%甲醇浸提
液处理下 ,对苜蓿的根长和苗高有非常显著的化
感作用 ,化感效应指数(RI)分别为-0.938 7和
-0.868 4。苜蓿萌发后 ,根生长缓慢 ,然后停止
生长 ,软化 ,最后腐烂 ,苗高也因此受到抑制。由
·157·1 期 肖薪龙等:利用两种溶剂浸提探究苦荞各部分化感效应
于培养皿培养时间较长 ,且温度适宜 ,微生物作用
会对实验有一定影响 ,但影响不大 ,起主要作用的
仍是化感物质[ 14] 。
张俊英等[ 15] 认为化感作用具有选择性和专
一性 ,即苦荞可能只对油菜和苜蓿等一些植物具
有化感作用 ,而对其他植物没有影响。因此 ,要推
广苦荞种植 ,建立合理的苦荞间套轮作制度 ,还需
要不断试验。室内研究虽然与大田环境条件存在
较大差异 ,但仍可为苦荞化感作用进一步研究提
供理论依据。
参考文献:
[ 1] 孔垂华 ,胡 飞.植物化感相生相克作用及其应用[ M] .北
京:中国农业出版社 , 2001.
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