全 文 ：文章编号:1000-1573(2007)06-0063-05
外来入侵植物黄顶菊的化感作用初步研究①
许文超1 , 　徐　娇1 , 　陶　哺1 , 　袁文龙2 , 　张金林1
(1.河北农业大学 植物保护学院 , 河北 保定 071001;2.河北省植保总站 , 河北 石家庄 050000)
摘要:为明确黄顶菊对其他植物的化感作用 ,利用黄顶菊茎叶的不同提取物对几种植物的生长影响进行了测定。
结果表明 ,黄顶菊茎叶水提物对玉米、小麦、棉花 、大豆 、花生 、马唐和反枝苋都表现出了不同程度的抑制作用 , 其中
以对棉花的化感效应最强 ,在其浓度为 0.2 g/ mL时 ,对根长和茎长的化感指数分别为-0.85和-0.88 ,而该水提
物对水稻的生长则表现为促进作用。黄顶菊茎叶的石油醚 、氯仿、乙酸乙酯 、丙酮和乙醇的提取物, 对几种植物的
化感效应要高于水提物 ,其中以丙酮提取物的化感效应最强。利用重结晶法从黄顶菊茎叶的丙酮提取物中得到了
一个具有除草活性的物质 ,该物质的熔点为 192.5℃～ 193.5℃,最大吸收波长为 220 nm ,初步判断该化合物是一种
碱性有机物 ,该物质在浓度为 1 000 , 500 , 100 , 50 mg/ L时 ,对马唐 , 反枝苋生长均有抑制作用。
关　键　词:黄顶菊;化感作用;除草活性
中图分类号:S 451 文献标识码:A
Preliminary study on allelopathic effect of the
invasive species Flaveria bidentis (L.)Kuntze
XUWen-chao1 , XU Jiao1 , TAO Bu1 , YUANWen-long2 , ZHANG Jin-lin1
(1.College of Plant Pro tection , Agricultural University of Hebei , Baoding 071001 , China;
2.Plant Protection Station of Hebei , Shijiazhuang 050000 , China)
Abstract:To identify the allelopathic ef fects of Flaveria bident is(L.)Kuntze on other plants , the
ef fects of dif ferent ext racts f rom F.bidentis (L.)Kuntze on the g row th of several plants w ere
studied by bioassay.Results show that w ater ex tracts inhibited the grow th of corn , wheat , cot ton ,
soybean , peanut , Digi taria sanguinalis L .and Amaranthus retrof lexus L., especially cot ton ,
with the reactive index to root and stem being -0.85 and -0.88 at the concentration 0.2 g/mL.
But the w ater ext racts accelerated the grow th of rice.In addition , the reactive index w as higher for
the ex tracts of petroleum ether chlorofo rm , ethyl acetate , acetone and alcohole than that of the
water ext racts , and that of the acetone ex tracts w as the highest.The refined acetone ex tract has
melting point f rom 192.5℃ to 193.5℃, and maximum abso rbing wave leng th of 220 nm , herbicide
activity , and played inhibitory roles on the g row th of D .sanguinal is L and A.retrof lexus L.at
the concentration 1 000 , 500 , 100 , and 50 mg/L.
Key words:Flaveria bident is (L.)Kuntze;allelopathy;herbicide activi ty
　　黄顶菊[ Flaveria bident is (L.)Kuntze]属菊科
(Asteraceae)堆心菊族(Flaveriinae),2003 年在我国
的河北省衡水湖和南开大学校园中首次发现[ 1] 。
目前 ,国内外对黄顶菊的研究主要以生物学特性方
面居多[ 1-2] ,尚未见关于黄顶菊提取液化感作用的
研究报道。
① 收稿日期:2007-08-20
基金项目:国家高技术研究发展计划(863 计划)(2006AA10A214);河北省自然基金(C2007000464)
作者简介:许文超(1981-), 男 ,在读硕士生 , 从事杂草的生防科研工作.
通讯作者:张金林(1968-), 男 ,教授 , 博士 ,主要从事农药学的教学和科研工作.联系电话:0312-7528173;
E-mail:zhangjinlin@hebau.edu.cn
第 30卷第 6期
20 0 7年1 1月
河 北 农 业 大 学 学 报
JOURNAL OF AGRICU LT URAL UNIVERSI TY OF HEBEI
　 　 Vol.30 No.6
Nov .2 0 0 7
植物化感作用(Allelopathy)是指植物通过释放
化学物质到环境中而对其他植物产生的直接或间接
的有害作用[ 2] 。Pow ell[ 3]和 Agnese[ 4]等报道 ,黄顶
菊体内含有硫酸盐类黄酮(Sulfated flavorniod)等次
生代谢产物;Broussalis[ 5]等报道 ,黄顶菊的二氯甲烷
和乙醇的提取物对象鼻虫有明显的杀灭作用 ,对棉
铃虫有明显的驱避作用 。李香菊等[ 6]报道 ,在黄顶
菊传入较早的地区 ,有些地点已经形成了近于单一
的黄顶菊群落 ,伴生植物仅有圣柳和猪毛菜。已有
的研究结果表明 ,植物的化感作用在外来杂草成功
入侵中发挥重要的作用[ 7] , 如紫茎泽兰[ 8] 、微甘
菊[ 9]等入侵我国的外来植物都能产生相应的化感
物质来与原产地植物竞争 。鉴于此 ,笔者对黄顶菊
的化感作用进行了初步研究 ,旨在了解黄顶菊次生
代谢物对植物生长的影响以及寻找作为除草剂先导
化合物的可能性 ,并为外来入侵植物黄顶菊的综合
防治提供理论和实践依据 。
1　材料与方法
1.1　供试材料
黄顶菊(Flaveria bident is (L.)Kuntze)采自河
北省衡水湖 ,株高约 50 cm , 未开花;
玉米(Zea mays L.)品种为郑单 958;
小麦(Triticum aestivum L.)品种为高优 503;
大豆(Glycine hispida L.)品种为合丰 34;
棉花(Gassypium hirsutum L.)品种为冀 2000;
花生(Arachi shypogaea L.)品种为冀花 4号;
水稻(Oryza sativa L.)品种为京优 14;
马唐(Digitaria sanguinalis L.);
反枝苋(Amaranthus retrof lexus L.)。
1.2　仪器和试剂
显微台式熔点仪(XRC-1 ,四川大学仪器厂);
紫外—可见分光光度计(上海尤尼科公司 UV/
V IS2802PC 型);
高效液相色谱 (美国安捷伦 公司 Agilent
1200LC);
石油醚 、氯仿 、乙酸乙酯 、丙酮 、乙醇 、乙醚均为
分析纯(天津市天大实验厂);
甲醇为高效液相色谱纯(北京市华准化学试剂
科技开发公司);
农乳 1601(辽宁奥克化学工业有限公司)。
1.3　方法
1.3.1　黄顶菊茎叶水提取物的制备　取黄顶菊鲜
茎叶 ,在 50℃下烘干后用植物样品粉碎机粉碎 ,过
40目筛(约 0.42 mm)得到黄顶菊干粉 。用 3 倍重
量的蒸馏水静止浸提黄顶菊茎叶干粉 24 h 后在超
声波清洗机上提取 10 min ,减压抽滤得到黄顶菊水
提液 ,然后将所得到的水提液过 X-5型树脂(南开
大学实验化工厂)柱以脱去叶绿素 ,树脂柱用蒸馏水
充分洗脱得到洗脱液 ,将洗脱液减压浓缩用蒸馏水
定容至 0.2 g/mL(即 100 mL 水中含有 20 g 黄顶菊
干物质),得到黄顶菊茎叶的水提物 ,置于 4℃条件
下保存备用 。
1.3.2　黄顶菊茎叶不同有机溶剂提取物的制备　
用 3倍重量的石油醚 、氯仿 、乙酸乙酯 、丙酮 、乙醇分
别静止浸提黄顶菊茎叶干粉 24 h ,然后按 1.3.1方
法制备得到黄顶菊茎叶的 5种有机试剂提取物 。将
所得到的各提取物用氮气吹干后分别定量置于研钵
中 ,再加入适量的 0.5%的农乳 1601水溶液进行研
磨 ,最后定容到 0.2 g/mL(浓度表示方法同 1.3.1),
得到黄顶菊不同有机溶剂的各提取物 。
1.3.3　黄顶菊茎叶丙酮提取物中白色结晶物的分
离-重结晶法　将黄顶菊茎叶丙酮提取物用氮气吹
干后依次用石油醚 、苯 、乙酸乙酯 、乙醚进行洗涤 ,得
到淡黄色固体状物 。将其用丙酮∶甲醇=1∶1(v/v)
的混合溶剂溶解 ,在 90℃水浴条件下回流 10 min ,
然后立即减压抽滤 ,得到微黄色滤液 ,将此滤液转移
至洁净的具塞烧瓶中 ,室温条件下静置 ,待有大结晶
析出后 ,过滤 ,得到白色结晶 。按上述操作 ,再次进
行重结晶 ,得到黄顶菊茎叶丙酮提取物白色结晶物。
1.3.4　黄顶菊茎叶丙酮提取物白色结晶物的理化
性质测定　利用显微台式熔点仪测定其熔点 ,利用
紫外 —可见分光光度计进行全波长扫描 ,测定该化
合物的最大吸收波长;利用高压液相色谱仪测定该化
合物的纯度 ,色谱条件为:色谱柱:C18柱(2 mm×150
mm);流动相:甲醇∶水 =70∶30(V/V),流速:10
mL/min;检测波长:220 nm ;进样量:3μL。
1.3.5　黄顶菊茎叶提取物对植物根长和茎长的影
响测定　选取饱满一致的供试植物种子 ,用 0.5%
H2O2灭菌 5 min ,置于 25℃条件下催芽至露白备
用 。在口径 10 cm 、高 20 cm 的花盆中装入 360 g
蛭石 ,播种 10粒露白的种子 ,再覆 40 g 蛭石 。然后
在每盆中均匀滴浇所得各提取物不同浓度的水溶液
40 mL ,并以清水作对照 ,每个处理重复 3次 。将处
理后的供试植物在 25℃、光照条件下(光强为 3800
lx ,16 hL/8 hD)培养 ,在培养过程中根据供试植物
的生长情况定时 、定量补充水份 ,在培养 10 ～ 15 d
后分别测量根长(cm)和茎长(cm)。
1.3.6 　化感作用效应数据统计分析方法 　参照
Williamson G.B.(1988)[ 10]的方法 ,化感作用效应指数
(RI)=1-C/ T(T ≥C)或 RI=T/ C-1(T 64　　　　　 河 北 农 业 大 学 学 报 第 30卷
中 C为对照值 , T 为处理值 , 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 。
1.3.7　黄顶菊茎叶提取物对杂草生长抑制作用测
定-茎叶处理法[ 11] 　将经茎叶处理后的杂草 ,在培
养杂草生长的条件下培养 48 h 后用目测法观察抑
制作用 ,其分级标准为:生长抑制率同对照为 0级;
生长抑制率小于 25%为 1级;生长抑制率在 25%～
50%为 2级;生长抑制率在 50%～ 75%为 3级;生
长抑制率在 75%～ 95%为 4级;生长抑制率在 95%
以上为 5级。
2　结果与分析
2.1　黄顶菊水提物对供试植物根长 、茎长的影响
将所得到的 0.2 g/mL 黄顶菊茎叶水提物母液
稀释成浓度分别为 0.1 、0.05和 0.025 g/mL 的处
理液对供试植物的生长情况进行了测定。结果(表
1)表明 ,不同浓度处理对水稻的生长表现出了不同
程度的促进作用 ,其中 0.05 g/mL 处理液的化感效
应最强 ,对根长和茎长的化感效应指数分别为 0.12
和 0.18;处理液对玉米 、小麦 、棉花 、大豆 、花生和反
枝苋均表现出了不同程度的抑制作用 。其中对棉花
的生长抑制作用最强 ,在浓度为 0.2 g/mL 时 ,对根
长和茎长化感指数分别为-0.85 和-0.88;其次是
花生和大豆 ,对玉米和小麦也表现出了不同程度的
抑制作用。所得到的黄顶菊茎叶水提物对反枝苋和
马唐的根长和茎长也表现出了抑制作用。
表 1　黄顶菊水提物对几种植物生长的影响
Table 1　The effect of the water extracts from Flaveria bidentis(L.)Kuntze on the growth of some kinds of plants
浓度/(g·mL-1)
Concentration
玉米
Z.mays L.
小麦
T.aestivum L.
棉花
G.hirsutum L.
大豆
G.hispida L.
茎长
The leng th of stem
RI
茎长
The leng th of stem
RI
茎长
The length of stem
R I
茎长
The length of stem
RI
0.2 3.46±0.19e -0.75 3.56±0.23d -0.67 0.82±0.09d -0.88 3.25±0.32e -0.72
0.1 5.62±0.26d -0.59 5.14±0.52c -0.53 1.26±0.15d -0.81 36.38±0.41d -0.55
0.05 6.14±0.36c -0.56 8.19±0.35b -0.25 2.15±0.22c -0.67 7.62±0.18c -0.36
0.025 10.89±0.47b -0.22 9.45±0.26b -0.14 4.25±0.36b -0.36 9.83±0.45b -0.18
CK(对照) 13.98±0.67a 10.97±0.89a 6.67±1.69a 11.18±1.23a
浓度/(g·mL-1)
Concentration
水稻
O .sativa L.
马唐
D.sanguinalis L.
反枝苋
A.retrof lexus L.
花生
A .shypogaea L.
茎长
The leng th of stem
RI
茎长
The leng th of stem
RI
茎长
The length of stem
R I
茎长
The length of stem
RI
0.2 12.05±0.48a 0.14 1.84±0.22c -0.71 0.95±0.13c -0.79 1.28±0.17d -0.85
0.1 12.56±0.72a 0.17 2.75±0.38c -0.56 1.46±0.25c -0.67 1.93±0.14d -0.78
0.05 12.78±0.38a 0.18 3.78±0.42b -0.39 2.98±0.35b -0.35 2.87±0.22c -0.67
0.025 11.95±0.64b 0.13 4.57±0.67b -0.27 3.17±0.16b -0.30 6.26±0.25b -0.28
CK(对照) 10.37±1.35b 6.25±0.98a 4.56±0.76a 8.75±0.96a
浓度/(g·mL-1)
Concentration
玉米
Z.mays L.
小麦
T.aestivum L.
棉花
G.hirsutum L.
大豆
G.hispida L.
根长
The length of roo t
RI
根长
The leng th of roo t
RI
根长
The leng th of root
R I
根长
The length of root
RI
0.2 7.56±0.65e -0.48 6.34±0.56c -0.60 1.08±0.09e -0.85 1.46±0.19d -0.81
0.1 9.79±0.32d -0.32 7.15±0.28c -0.55 1.96±0.15d -0.72 2.47±0.21c -0.67
0.05 11.38±0.72b -0.21 9.27±0.16b -0.42 3.16±0.18c -0.56 3.56±0.26b -0.53
0.025 13.92±0.45a -0.04 10.19±0.35b -0.36 5.63±0.71b -0.22 7.32±0.31a -0.04
CK(对照) 14.48±0.53a 15.94±0.72a 7.24±1.25a 7.64±0.36a
浓度/(g·mL-1)
Concentration
水稻
O .sativa L.
马唐
D.sanguinalis L.
反枝苋
A.retrof lexus L.
花生
A .shypogaea L.
根长
The length of roo t
RI
根长
The leng th of roo t
RI
根长
The leng th of root
R I
根长
The length of root
RI
0.2 11.95±0.54a 0.01 2.65±0.12b -0.50 1.02±0.21c -0.73 1.36±0.15d -0.79
0.1 12.67±0.35a 0.06 3.12±0.37b -0.41 1.89±0.42b -0.49 2.89±0.24d -0.56
0.05 13.25±0.43b 0.12 4.89±0.25a -0.07 2.16±0.25b -0.42 4.25±0.34c -0.35
0.025 12.16±0.38a 0.02 5.17±0.32a -0.02 3.24±0.12a -0.14 5.16±0.47b -0.21
CK(对照) 11.87±0.87a 5.26±1.35a 3.75±0.95a 6.52±1.65a
　　注:表中同行不同字母表示 P=0.05水平差异显著.
65　第 6期　　　 许文超等:外来入侵植物黄顶菊的化感作用初步研究
2.2　黄顶菊茎叶的不同有机溶剂提取物对供试植
物生长的影响
在已明确了黄顶菊茎叶水提取物对 7种供试植
物具有明显的生长抑制作用基础上 ,利用石油醚 、氯
仿 、乙酸乙酯 、丙酮 、乙醇分别提取黄顶菊的茎叶并
得到了相应的提取物 ,将各提取物分别稀释成 0.1
g/mL 和 0.05 g/mL 的测定液 ,对玉米 、小麦 、棉花 、
大豆 、花生 、马唐 、反枝苋进行了生长抑制作用测定 ,
结果表明 ,所得各提取物对供试植物的生长抑制作
用不同(表 2)。石油醚提取物对水稻的生长表现为
促进作用 ,在相同浓度下与水提取物的化感效应指
数没有显著的差异 ,而氯仿 、乙酸乙酯 、丙酮和乙醇
提取物对水稻的根和茎生长表现出抑制作用 , 在
0.1 g/mL 的浓度下 ,以丙酮提取物的化感效应值显
著高于其他各提取物。在相同浓度下 ,以丙酮提取
物对棉花 、小麦 、马唐和反枝苋的生长抑制作用最
强 ,其化感效应指数显著高于其他各提取物;在供试
浓度下 ,氯仿提取物对棉花的化感效应指数显著高
于乙醇 、石油醚和乙酸乙酯提取物;在 0.1 g/mL 浓
度下氯仿提取物对小麦的化感效应指数显著高于乙
醇 、石油醚和乙酸乙酯提取物;在供试的测试浓度条
件下 ,乙醇提取物对马唐和反枝苋的化感效应指数
显著高于石油醚 、氯仿和乙酸乙酯 。由此 ,初步可
知 ,在供试的几种溶剂中 ,以丙酮提取物的化感效应
指数最高;以丙酮和乙醇提取物对马唐和反枝苋的
生长抑制作用最强 。
表 2　黄顶菊不同有机试剂提取物对几种植物的化感作用
Table 2　Allelopathic effect of extracts from different chemical reagents
extracted Flaveria bidentis(L.)on the growth of acceptor plants
提取物
Extracts
浓度/
(g·mL -1)
Concentrat ion
棉花
G .hirsutum L.
小麦
T.aest ivum L.
水稻
O.sat iva L.
马唐
D .sa nguina lis L.
反枝苋
A.retrof lexus L.
根
Root
茎
Stem
根
Root
茎
Stem
根
Root
茎
S tem
根
Root
茎
Stem
根
Root
茎
Stem
石油醚提取物 0.10 -0.67d -0.77c -0.50b -0.57d 0.08b 0.19b -0.41c -0.44c -0.57c -0.64d
0.05 -0.46b -0.63b -0.41b -0.35b 0.11a 0.29a -0.23b -0.27b -0.34b -0.43b
三氯甲烷提取物 0.10 -0.83f -0.88d -0.58c -0.64e -0.09d -0.03d -0.22b -0.28b -0.37b -0.63c
0.05 -0.64d -0.78c -0.49b -0.49c -0.02c -0.07d -0.07a -0.12a -0.22a -0.43b
乙酸乙酯提取物 0.10 -0.52c -0.65b -0.48b -0.44c -0.17e -0.23e -0.24b -0.25b -0.35b -0.58c
0.05 -0.30a -0.47a -0.38a -0.36b -0.10d -0.08d -0.09a -0.15a -0.25a -0.36a
丙酮提取物 0.10 -0.92g -0.91e -0.78d -0.74f -0.22f -0.24e -0.85g -0.84f -0.77e -0.84f
0.05 -0.81f -0.81d -0.71d -0.63e -0.01c -0.04d -0.78f -0.75e -0.52c -0.77e
乙醇提取物 0.10 -0.76e -0.86d -0.54c -0.56d -0.16e -0.07d -0.67e -0.60d -0.62d -0.72e
0.05 -0.63d -0.69b -0.46b -0.46c -0.11d -0.01d -0.53d -0.56d -0.38b -0.56c
水提物 0.10 -0.73e -0.82d -0.45b -0.45c 0.05b 0.12b -0.43c -0.39c -0.51c -0.66c
0.05 -0.55c -0.69b -0.33a -0.17a 0.11a 0.21a -0.18b -0.28b -0.30a -0.47b
　　注:表中同行不同字母表示 P=0.05水平差异显著.
2.3　黄顶菊茎 、叶丙酮提取物中白色结晶物的基本
理化性质和除草活性
通过重结晶法得到了黄顶菊茎叶丙酮提取物中
的白色结晶物 , 该物质的的熔点为 192.5℃ ～
193.5℃,最大吸收波长为 220 nm 。试验发现 ,该化
合物在常温下不溶于石油醚 、氯仿 、苯和乙醚 ,微溶
于乙酸乙酯和水 ,易溶于丙酮 、甲醇和乙酸。因该化
合物易溶于乙酸 ,初步可以判断该化合物可能是一
种碱性的有机物 。通过变换色谱分析条件对该化合
物进行HPLC 分析发现 ,方法 1.3.4的色谱分析条
件最为合适(图 1),通过峰高和峰面积的定量分析
发现 ,该化合物的纯度在 99.0%以上 。
将该化合物用甲醇分别稀释成不同浓度的甲醇
测定液 ,利用茎叶处理法对马唐和反枝苋的除草活
性进行了测定。结果发现 ,浓度为 1000 、500 、100 、
50 mg/L 时对马唐的生长抑制作用依次为 5 级 、5
级 、4级和 3级(见图 2);对反枝苋的生长抑制作用
依次为 5级 、4级 、3级和 2级。
图 1　丙酮提取物中的白色结晶
Fig.1　Chromatogram of white crystallization
from acetone extracts
66　　　　　 河 北 农 业 大 学 学 报 第 30卷
图 A为对照 ,图 B为处理
图 2　浓度为 500 mg/ L时白色结晶对马唐生长的抑制
Fig.2　Inhibition of white crystallization on the growth of
D.sanguinalis L.at the concentration 500 mg/ L
3　讨论
植物的化感物质是经自然途径进入环境中的化
合物[ 12] ,因此为明确黄顶菊茎 、叶是否产生化感物
质 ,在本试验中首先采用水进行提取 ,结果发现 ,其
水提物在较低浓度下对玉米 、小麦 、棉花 、花生 、大豆
都具有明显的化感作用 ,而对水稻的生长则有促进
作用 ,这一结果初步证实了黄顶菊化感物质在与其
他植物竞争中起着一定的作用 。但高浓度的化感物
质下对水稻的生长是否促进作用尚需进一步试验 。
另外 ,室内试验与黄顶菊在自然生长条件下 ,所产生
的化感物质浓度相差多少也有待于进一步探究。由
于本试验所采用的试验植物有限 ,今后应将进一步
扩大黄顶菊化感物质对其他植物生长影响的研究 ,
以期发现更多的象水稻一样的对黄顶菊化感物质不
敏感的植物 ,为黄顶菊发生区域作物的合理轮作 、布
局提供可行的方案。
为了从黄顶菊中更快 、更多的提取化感物质 ,本
研究用不同的有机溶剂进行了提取 ,结果发现以丙
酮进行提取所得到的提取物对供试植物的生长抑制
作用最强 ,所得提取物对水稻的生长也有一定的抑
制作用 ,这可能是丙酮对黄顶菊化感物提取效率较
高 ,也许是丙酮从黄顶菊中提取了其他活性成分 。
试验中发现 ,用丙酮和水对黄顶菊进行定量提取 ,丙
酮提取物中的白色结晶物要明显多于水中的提取
物。本研究利用重结晶法已从黄顶菊的丙酮提取物
中纯化了一个具有除草活性的组分 ,初步鉴定为碱
性物质 ,但是否是生物碱有待进一步鉴定。已有的
研究结果表明 ,植物体中所产生的生物碱具有除草
活性[ 13 ,14] 。
在以上结果的基础上 ,今后还应对黄顶菊根部
所产生的化感物质进行研究 ,同时对已得到的除草
活性成分进行深层次的化学信息研究 ,为该物质的
深层次开发与利用奠定基础 。
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(编辑:李　川)
67　第 6期　　　 许文超等:外来入侵植物黄顶菊的化感作用初步研究