全 文 ：胜红蓟化感作用研究 Ⅱ. 主要化感物
质的释放途径和活性 3
孔垂华　徐　涛　胡　飞　(华南农业大学热带亚热带生态研究所 ,广州 510642)
【摘要】　研究了南方重要杂草胜红蓟 ( A geratum conyzoides)挥发物质的化感作用. 结果表
明 ,胜红蓟鲜叶的挥发物质和挥发油对所有受试植物的幼苗生长有显著的抑制作用. 用
色谱法鉴定并分离了胜红蓟挥发油的主要成分早熟素 Ⅰ和早熟素 Ⅱ,两者分别占总量的
30. 93 %和 51. 61 %. 胜红蓟水溶物中的早熟素 Ⅰ和 Ⅱ是从挥发物中而来 ,挥发是胜红蓟释
放化感物质的主要途径. 分离纯化的早熟素 Ⅰ和 Ⅱ的饱和水溶液对萝卜、番茄和黑麦草的
幼苗生长均有显著的抑制作用 ,特别是早熟素 Ⅱ具有强烈的化感作用 ,在 25μg·ml - 1低浓
度下 ,仍能抑制植物幼苗的生长 ,但早熟素 Ⅰ和 Ⅱ的混合溶液对植物的抑制作用并无显著
增强 ,两者之间不存在协同作用.
关键词 　胜红蓟 　化感作用 　释放途径 　早熟素
Allelopathy of Ageratum conyzoides Ⅱ. Releasing mode and activity of main allelochemicals.
Kong Chuihua , Xu Tao and Hu Fei ( Institute of Tropical and S ubt ropical Ecology , South
China A gricultural U niversity , Guangz hou 510642) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,1998 ,9 (3) :257
～260.
Studies on the allelopathy of volatile substances of A geratum conyzoides , animportant weed in
South China , show that the volatiles of its fresh leaves significantly inhibited the seedling
growth of all test plants. By means of chromatography , precocene Ⅰand Ⅱwere isolated and
identified , accounting for 30. 93 % and 51. 61 % of the volatile oil , respectively. These two
substances in aqueous extracts of the weed originated from its volatiles , indicating that
volatilization was the main mode by which the weed released allelochemicals. The saturated
aqueous solution of the isolated and purified precocene Ⅰand Ⅱalso significantly inhibited the
seedling growth of radish , tomato and ryegrass. Especially , precocene Ⅱ had so strong allelo2
pathic activity that it could inhibit the seedling growth at low concentration of 25μg·ml - 1 . The
mixed solution of precocene Ⅰ and Ⅱ did not show a significantly increasing inhibition to
plants , indicating that there was no synergistic effect between precocene Ⅰand Ⅱ.
Key words 　A geratum conyzoides , Allelopathy , Releasing mode , Precocene.
　　3 国家自然科学基金 (39670141) 和广东省自然科
学青年基金 (960427)资助项目.
　　1997 - 11 - 10 收稿 ,1998 - 03 - 28 接受.
1 　引 　　言
　　一些植物可以通过释放化学物质而对
邻近植物产生化感作用. 这些化学物质进
入环境的主要途径一般为挥发、雨雾淋溶、
残株分解和根分泌等[5 ] . 南方重要杂草胜
红蓟 ( A gerat um conyzoi des) 水溶物的化感
作用业已证实 ,其化感作用的有效物质为
早熟素 Ⅰ、早熟素 Ⅱ和 5 ,22 - 二烯 - 3β-
豆甾醇[3 ] . 本文将对胜红蓟挥发物是否有
化感作用 ,其化感作用物质与水溶物有无
联系等问题予以探讨.
2 　材料与方法
2. 1 　实验材料
　　胜红蓟采自华南农业大学生态气象实验场 ,
应 用 生 态 学 报 　1998 年 6 月 　第 9 卷 　第 3 期 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J un. 1998 ,9 (3)∶257～260
选取发育良好的成熟植株地上部分作为供体材
料.受试植物选取不同科属的常见旱地栽培品
种 ,黄瓜 ( Cucumis sativus) 、黑麦草 ( L olium m ul2
tif orum) 、萝卜 ( Raphanus sativus) 、绿豆 ( Phaseoo2
l us aureus) 、小麦 ( Triticum aestivum ) 、番茄 ( L y2
copersicon esculentum) 的种子分别由华南农业大
学和广东省农业科学院提供.
2. 2 　胜红蓟挥发物化感活性的测定方法
　　在干燥器 (直径 30cm、高 50cm) 下层放入胜
红蓟鲜叶或挥发油 ,上层放上有培养液的植物幼
苗的培养皿 ,密封干燥器 ,在 24～28 ℃,室内自然
光照 ,根据不同植物分别培养 4～6d (每天打开干
燥器通气 30min) 后 ,分别测定植物的鲜重、苗高
和根长. 每个处理 3 次重复. 下层放入水为对照.
2. 3 　胜红蓟挥发油和主要化感物质的分离鉴定
　　将胜红蓟地上部晾干切碎后 ,用水蒸汽蒸馏
的方法得到胜红蓟挥发油水乳液 ,加入食盐搅拌
后静置 24h ,分出油层 ,干燥后得胜红蓟挥发油
(浅黄色透明液体 ,有刺鼻气味 ,比重略大于水) .
若用胜红蓟鲜株或少量提取时 ,挥发油水乳液可
用乙醚萃取 ,萃取液干燥后用旋转蒸发仪浓缩得
胜红蓟挥发油 (提取率为 3～6 ‰) . 必须指出 ,胜
红蓟挥发油的含量受其生境影响很大 ,恶劣生境
下采集的胜红蓟 ,其挥发油含量高 [1 ] .
　　挥发油用柱层析 (200～300 目硅胶 ,先后用
石油醚、石油醚/ 乙酸乙酯混合溶剂淋洗) 分离.
得到主要物质早熟素 Ⅰ(浅黄色透明液体 , n20D :
1. 5600)和早熟素 Ⅱ(无色晶体 ,mp :45～47 ℃) .
2. 4 　早熟素 Ⅰ和早熟素 Ⅱ化感活性的测定
　　在室温下将早熟素 Ⅰ和早熟素 Ⅱ在分析天
平上准确称重后 ,在烧瓶中加蒸馏水至全部溶
解 ,计算两者在水中的近似饱和溶解浓度.
　　早熟素 Ⅰ和早熟素 Ⅱ水溶液的生物活性测
定和本文的数据统计分析均按照文献 [ 3 ,4 ,6 ]的
方法进行.
3 　结果与分析
3 . 1 　胜红蓟挥发物的化感作用
　　分别选取禾本科、十字花科、豆科等旱
地常见植物 ,试验胜红蓟挥发物对其幼苗
生长的影响 (表 1) . 结果表明 ,不论是用胜
红蓟鲜叶还是挥发油在其饱和蒸汽压浓度
时 ,所有受试植物的幼苗生长均受到显著
抑制. 值得注意的是 ,挥发物对所有受试植
物苗高的抑制均强于对根长的抑制. 这与
挥发物为气体分子不能与根直接接触有
关.
表 1 　胜红蓟挥发物的化感作用 3
Table 1 Allelopathy of volatile substance of Ageratum conyzoides
项　目
Item
黄　瓜
Cucumber
小　麦
Wheat
萝　卜
Radish
黑麦草
Ryegrass
番　茄
Tomato
绿　豆
Mungbean
鲜重 RI - 0. 29ab - 0. 19a - 0. 34a - 0. 26a - 0. 32ab - 0. 16a
Fresh weight ( - 0. 24a) ( - 0. 13a) ( - 0. 29a) ( - 0. 11a) ( - 0. 30ab) ( - 0. 10a)
根长 RI - 0. 48ab - 0. 13a - 0. 39a - 0. 39ab - 0. 38ab - 0. 18a
Root length ( - 0. 48a) ( - 0. 12a) ( - 0. 33a) ( - 0. 30ab) ( - 0. 21ab) ( - 0. 15a)
苗高 RI - 0. 55ab - 0. 37ab - 0. 50a - 0. 49a - 0. 59ab - 0. 25ab
Shoot height ( - 0. 49ab) ( - 0. 36ab) ( - 0. 51a) ( - 0. 44a) ( - 0. 59ab) ( - 0. 21ab)3 浓度为挥发物在容器内的饱和蒸汽压 ;括号内为鲜叶的作用. Concentraton is saturated vapor pressure of volatile. Ef2
fects of fresh leaves are in the brackets. RI 为同一处理 3 次重复化感作用效应的平均值 (a 表示差异显著水平α= 0. 05 ,
ab 表示α= 0. 01 下表同) . RI Mean of allelopathic effect in same treatment with three replicates. The same below tables.
3 . 2 　胜红蓟挥发油中的主要化学物质
　　胜红蓟挥发物对植物的化感作用与其
所含的化感活性物质有关. 将胜红蓟挥发
油用气相色谱 ( HPGC 6890 型 , HP21 型色
谱柱)分析 ,发现其含有 11 种化合物 ,其中
两个主要化合物占挥发油总量的82. 54 % ,
分别为 30. 93 %和 51. 61 %. 用胜红蓟水溶
物中分离鉴定的化感物质早熟素 Ⅰ、早熟
素Ⅱ和 5 ,222二烯23β2豆甾醇为标准样品 ,
在 Gilson 高压液相色谱 (Backman 黄金系
统 ,流动相为水/ 甲醇) 上分别与挥发油进
行对比测试 ,证明挥发油中含量 30. 93 %
的组份是早熟素 Ⅰ,51. 61 %的组份是早熟
素 Ⅱ,但挥发油中不含有 5 ,222二烯23β2豆
852 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　9 卷
甾醇 (其余 9 种仅占 17. 46 %的化合物的
结构正在进一步鉴定中) . 这样 ,早熟素 Ⅰ
和早熟素 Ⅱ同时存在于胜红蓟挥发物和水
溶物中 ,而且在挥发物中含量很高. 因此 ,
从挥发油中提取这两种化感物质要比从水
溶物中提取容易得多.
3 . 3 　胜红蓟主要化感物质的释放途径
　　胜红蓟挥发油的主要成份是早熟素 Ⅰ
和早熟素 Ⅱ. 这与胜红蓟水溶物中分离鉴
定的 3 个化感物质中的两个一致 ,而另一
个化合物 5 ,222二烯23β2豆甾醇已被证明
化感活性很弱[2 ] . 可以认为 ,胜红蓟水溶
物中的有效化感物质早熟素 Ⅰ和早熟素 Ⅱ
可能是从挥发物而来. 因为在自然状态
下 ,雨雾对胜红蓟表面挥发物质的淋溶经
常发生. 选取萝卜、番茄和黑麦草为受试品
种[4 ] ,测定除去挥发油的胜红蓟水浸提液
( Ⅰ) 、冷水浸提液 ( Ⅱ) 、热水浸提液 ( Ⅲ)和
挥发油的饱和水溶液 ( Ⅳ) 4 种供体试液对
它们萌发和幼苗生长的影响 (表 2) . 结果
表明 ,胜红蓟挥发油的饱和水溶液的化感
表 2 　胜红蓟化感物质的释放途径
Table 2 Releasing mode of allelochemicals of Ageratum
conyzoides
项　目
Item
处　理
Treatment
萝　卜
Radish
番　茄
Tomato
黑麦草
Ryegrass
萌发速度 RI Ⅰ - 0. 19 - 0. 10 - 0. 28a
Germination Ⅱ - 0. 39a - 0. 28ab - 0. 4
speed Ⅲ - 0. 57ab - 0. 50ab - 0. 67ab
Ⅳ - 0. 78ab - 0. 74ab - 0. 95ab
鲜重 RI Ⅰ - 0. 14ab - 0. 23a - 0. 16ab
Fresh weight Ⅱ - 0. 25 - 0. 40 - 0. 33ab
Ⅲ - 0. 43ab - 0. 62ab - 0. 52a
Ⅳ - 0. 50ab - 0. 74ab - 0. 83a
根长 RI Ⅰ - 0. 58ab - 0. 32ab - 0. 24ab
Root length Ⅱ - 0. 66ab - 0. 50ab - 0. 68ab
Ⅲ - 0. 69ab - 0. 61ab - 0. 71ab
Ⅳ - 0. 79ab - 0. 77ab - 0. 89ab
苗高 RI Ⅰ - 0. 07 - 0. 11a - 0. 10ab
Shoot height Ⅱ - 0. 30a - 0. 27ab - 0. 31ab
Ⅲ - 0. 41ab - 0. 48ab - 0. 54ab
Ⅳ - 0. 64ab - 0. 72ab - 0. 94ab
Ⅰ. 除去挥发物的水浸提液 Water extract without volatile
oil (0. 25gFW·ml - 1 , 100 ℃, 3h) , Ⅱ. 冷水浸提液 Water
extract ( 0. 25gFW·ml - 1 , 25 ℃, 48h) , Ⅲ. 热水浸提液
Water extract (0. 25gFW·ml - 1 ,100 ℃,3h) , Ⅳ. 挥发油的
饱和水溶液 Saturated aqeuous solution of volatile oil.
活性最强 ,热水浸提液次之. 这是因为经纯
化和提高温度 ,均能使胜红蓟在水中的有
效化感物质的浓度提高而增强活性. 然而 ,
除去挥发物质的胜红蓟水溶物 (同样是在
升温情况下)的化感活性大大降低 ,和冷水
浸提液的活性相比也降低很多 ,说明胜红
蓟中的主要化感物质已通过挥发途径排
除 ,在水中的有效化感物质浓度大大降低
(经液相色谱检测 ,除去挥发油的胜红蓟水
溶液已不在含有早熟素 Ⅰ和早熟素 Ⅱ,但
仍含有 5 ,22 - 二烯 - 3β - 豆甾醇) . 这一
实验结果表明 ,胜红蓟化感作用的主要物
质是能挥发的成份 ,溶于水中的难挥发物
质的化感活性很弱 ,水溶物中起化感作用
的物质早熟素 Ⅰ和早熟素 Ⅱ是从挥发物中
而来.
3 . 4 　早熟素 Ⅰ和早熟素 Ⅱ的化感活性
　　胜红蓟化感作用的有效物质主要来源
于其挥发物质 ,而挥发物中 80 %以上的成
份是早熟素 Ⅰ和早熟素 Ⅱ,这样有必要对
早熟素 Ⅰ和早熟素 Ⅱ各自的化感活性给予
测定. 早熟素 Ⅰ和早熟素 Ⅱ在常温下水溶
性很小 ,那么在自然雨雾淋溶状况下 ,其对
植物化感作用的最高浓度应是其在水中的
饱和溶解度. 分别将早熟素 Ⅰ和早熟素 Ⅱ
配成饱和水溶液 (浓度分别约为 120μg·
ml - 1和 100μg·ml - 1 ) ,并稀释 2、4 倍研究
它们对萝卜、番茄和绿豆幼苗生长的影响
(表 3) . 结果发现 ,二者的饱和水溶液对所
有受试植物幼苗生长均有显著的抑制作
用 ,其中早熟素 Ⅱ的抑制作用明显强于早
熟素 Ⅰ. 当浓度降至饱和浓度的 1/ 4 时 ,早
熟素 Ⅱ对萝卜和番茄幼苗生长仍有一定的
抑制作用 ,而早熟素 Ⅰ的抑制作用消失. 将
等体积的早熟素 Ⅰ和早熟素 Ⅱ的饱和水溶
液混合 ,混合溶液的化感活性没有明显的
增强或减弱 ,仅相当于早熟素 Ⅱ饱和溶液
被稀释1倍的化感活性 ,说明早熟素和早
9523 期 　　　　　　孔垂华等 :胜红蓟化感作用研究 Ⅱ. 主要化感物质的释放途径和活性 　　　　
表 3 　胜红蓟主要化感物质的化感活性
Table 3 Allelopathic effects of main allelochemicals of
Ageratum conyzoides
项目
Item
化感物质
Allelo2
chemical
浓度
Concen2
tration
(μg·ml - 1)
萝卜
Radish
RI
番茄
Tomato
RI
绿豆
Mung2
bean
RI
鲜重 早熟素Ⅰ 120 - 0. 29a - 0. 26ab - 0. 19ab
Fresh Precocene Ⅰ 60 - 0. 11ab - 0. 12 - 0. 08
weight 30 0. 02 - 0. 04a 0. 03
早熟素Ⅱ 100 - 0. 47ab - 0. 39ab - 0. 31ab
Precocene Ⅱ 50 - 0. 23ab - 0. 21a - 0. 17a
25 - 0. 13a - 0. 11ab - 0. 03
混合液 3 110 - 0. 21a - 0. 22a - 0. 17ab
Mixed solution
根长 早熟素Ⅰ 120 - 0. 29a - 0. 24ab - 0. 26a
Root Precocene Ⅰ 60 0. 16ab - 0. 11a - 0. 09
length 30 - 0. 03 0. 04 0. 10a
早熟素Ⅱ 100 - 0. 43ab - 0. 38ab - 0. 32ab
Precocene Ⅱ 50 - 0. 27ab - 0. 23a - 0. 19ab
25 - 0. 10ab - 0. 11ab 0. 05ab
混合液 110 - 0. 28ab - 0. 21a - 0. 20a
Mixed solution
苗高 早熟素Ⅰ 120 - 0. 31a - 0. 26ab - 0. 21a
Shoot Precocene Ⅰ 60 - 0. 11 - 0. 13a - 0. 09
height 30 0. 07a 0. 12 0. 03
早熟素Ⅱ 100 - 0. 45ab - 0. 33ab - 0. 28a
Precocene Ⅱ 50 - 0. 27ab - 0. 21a - 0. 13a
25 - 0. 11a - 0. 09 0. 07
混合液 110 - 0. 23ab - 0. 19a - 0. 14
Mixed solution3 含早熟素Ⅰ60μg ,早熟素Ⅱ50μg. Contained 60μg pre2
cocene Ⅰ,50μg precocene Ⅱ.
熟素 Ⅱ之间不存在协同或拮抗作用.
4 　讨 　　论
　　植物化感物质的释放途径主要有挥
发、雨雾淋溶、残株分解和根系分泌 4 种 ,
残株分解和根分泌两种途径涉及到土壤和
微生物的作用 ,作用物质是从植物直接而
来还是经微生物或土壤的作用间接而来 ,
这是一个很复杂的问题 ,这方面的研究还
需要创造新的研究方法才能给出直接的根
据. 而植物在生长过程中 ,其地上部分由于
降水、空气流动等作用 ,可以经常挥发和淋
溶化学物质到环境中 ,这样 ,挥发和淋溶两
种途径应当是植物化感作用途径研究的突
破口. 本文设计的挥发物和水溶物的化感
活性实验 ,可以方便地在实验室判断植物
化感作用物质是挥发性的还是水溶性的 ,
如果排除挥发物后水溶物化感活性显著降
低 ,则说明主要化感物质是挥发性的 ,反
之 ,则是水溶性的或水溶物中的化感物质
和挥发物是不一致的 ,为进一步研究提供
依据.
　　胜红蓟化感作用的主要物质是从挥发
物中而来的 ,分离鉴定的早熟素 Ⅰ和早熟
素Ⅱ的挥发性并不是很强 ,但它们和不足
20 %的其它 9 种物质形成的挥发油却能够
完全挥发 ,而且挥发是胜红蓟地上部化感
作用的主要途径. 因此 ,全面鉴定胜红蓟挥
发油的化学组成 ,并分离其中的每一个组
份 ,研究这些组份之间的相互关系 ,对全面
揭示胜红蓟化感作用的本质有着重要的意
义.
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