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罗勒地上部水浸液对杂草种子萌发的化感抑制作用



全 文 :香料香精化妆品 2015年4月第2期
FLAVOUR FRAGRANCE COSMETICS April,2015,NO.2
研究报告
www.fc-journal.com
*基金项目:863项目(编号2013AA102903);星火计划重大项目(编
号S2012G410023)
收稿日期:2014-07-30;修回日期:2014-09-29
罗勒地上部水浸液对杂草种子萌发的化感抑制作用*
1.哈尔滨师范大学黑龙江省普通高等学校植物生物学重点
实验室,黑龙江哈尔滨 150025;
2.中国科学院植物研究所北方资源植物重点实验室/北京植
物园,北京 100093
姜 男1 刘保东1# 白红彤2 李 慧2……………………
 李 东2 崔洪霞2 石 雷2
作 者 简 介
姜男(1991—),女,主要从事芳香植物
资源的研究。
联系电话:13611002840
E-mail:jiangnan911204@163.com
#通讯作者:刘保东(1962—),男,教授,
主要从事植物研究工作。
联系电话:13384602007
E-mail:99bd@163.com
  为了探讨罗勒(Ocimum basilicumL.)化感作用在杂草防治中的可行性,采用培养皿滤纸法研究了罗勒花期地上部分的
水浸液对田间常见杂草马齿苋(Portulaca oleracea L.)、反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)和灰菜(Chenopodium albumL.)
种子萌发的抑制作用。结果表明,罗勒水浸液处理对3种杂草的种子萌发均有抑制作用,抑制作用随着水浸液浓度的增加而
逐渐增强;抑制强度因杂草种类而异,表现为灰菜>反枝苋>马齿苋。
罗勒 水浸液 杂草 化感作用
Alelopathic Inhibiting Effect of the Aqueous Extracts from Aerial Part of Ocimum basilicum L.on
Germination of Weed Seeds*
JIANG Nan1 LIU Baodong1# BAI Hongtong2 LI Hui2 LI Dong2 CUI Hongxia2 SHI Lei2
(1.Key Laboratory of Plant Biology of Heilongjiang Provincial Colege,Harbin Normal University,
Harbin 150025,Heilongjiang,China;2.Key Laboratory of Plant Resources,Institute of Botany,
Chinese Academy of Sciences/Beijing Botanical Garden,Beijing 100093,China)
Abstract: To evaluate alelopathic potential of Ocimum basilicumL.in weed control,water extracts of aerial parts of Ocimum
basilicumL.were used in seed germination protocol of Portulaca oleracea L.,Amaranthus retroflexus L.and Chenopodium
albumL.The results showed that seed germination of weeds could be remarkably inhibited by water extracts of aerial parts of
Ocimum basilicumL.The degree of inhibition increased with concentration of the water extracts.The alelopathic effects of
Ocimum basilicumon the seed germination control varied with weed species in the descending order of Chenopodium album>
Amaranthus retroflexus>Portulaca oleracea.
Key words: Ocimum basilicumL. water extracts weed alelopathy
  化感作用(Alelopathy)又称为他感作用或异
株克生作用,RICE E L将化感作用定义为植物(含
微生物)通过向环境中释放化学物质而对其他植物
或微生物产生有益或有害的作用[1]。释放出的化学
物质称为化感物质(Alelochemicals),化感物质向
环境中释放的途径主要有根系分泌物、植物残体分
解、地上部挥发物、地上部淋溶物[2]。
杂草是影响作物产量的主要因素,长久以来的
化学除草制剂给粮食安全带来了严重的威胁。利
用植物化感效应筛选生物除草剂,理应成为减少化
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学污染的安全手段。芳香植物具有丰富的次生代
谢产物,可以通过空气挥发、雨水淋溶、植株残体分
解的方式改变伴生物种的生长微环境,实现种子萌
发或生长抑制,其用于杂草控制已有较多研究。如
银叶鼠尾草(Salvia leucophylla L.)产生挥发性萜
类抑制周围杂草生长[3],亚洲百里香 (Thymus
serpyllum L.)茎叶水浸液显著抑制狗尾草的萌发
和生长[4],牛至(Origanum vulgare L.)、香蜂花
(Melissa officinalis L.)的粉末覆盖物能够抑制田
间杂草马齿苋、蒺藜、灰菜的生物发生量[5]。罗勒
(Ocimum basilicumL.)为唇形科罗勒属一年生草
本芳香植物[6],是一种既具有观赏价值又具有食用
和药用价值的芳香植物,原产于亚洲热带地区,品
种有甜罗勒、紫叶罗勒、肉桂罗勒、柠檬罗勒及非洲
蓝罗勒等[7]。目前可见对罗勒精油成分及其功能的
相关报道[8-10]。FANAEI M报道了罗勒水提液对青
麻、灰菜和矢车菊的生长具有抑制作用[11]。而通过
调查,我们发现罗勒对其周边的杂草具有可见的抑制
效果。因此,本研究仅以马齿苋、反枝苋和灰菜3种
常见田间杂草种子作为受体材料,罗勒地上部浸提液
作为供体材料,验证罗勒地上部淋溶物对杂草种子萌
发具有抑制作用的假设,拓展罗勒化感抑草的种类范
围,为进一步的功能效应研究提供基础信息。
1 试验部分
1.1 试验材料
罗勒植株,于2013年7月采自中国科学院植物
研究所北京植物园芳香试验地。取其地上部制备
浸提液作为针对杂草种子施用的供体。
反枝苋和灰菜种子,采集于中国科学院植物研
究所北京植物园;马齿苋种子,购于中国农业科学
院。这三种杂草种子作为浸提液的施用受体。
1.2 试验方法
罗勒茎叶浸提液的制备:取新鲜的罗勒茎叶,
用自来水冲洗干净,放置于低温背风处阴干,阴干
后剪成1~2 cm茎段,再用粉碎机粉碎成粉末。将
5 g粉末置于100 mL蒸馏水中,充分搅拌均匀,室
温静置24 h,再分别用4层纱布和8层纱布过滤两
次后,制得5%(质量体积比,下同)的浸提液原液,
试验时用蒸馏水将原液稀释成2.5%、1.0%、0.5%
备用。
浸提液处理杂草种子的萌发试验:萌发率测定
采用培养皿滤纸法[12]。取直径7 cm 的培养皿,内
铺2层滤纸,分别用3 mL各浓度的浸提液将滤纸
润湿,蒸馏水作为对照(CK)。将30粒杂草种子均
匀摆放于滤纸上,将培养皿放置于恒温培养室内黑
暗培养3 d,设定温度为25℃。培养期间每隔24 h
记录种子发芽数(以胚根突破种皮1~2 mm视为萌
发),试验持续3 d(以CK不再有新种子萌发视为试
验结束),结束后计算萌发率。试验采用完全随机
区组设计,每个处理3次重复。
1.3 数据统计分析方法
本试验采用EXCEL、SPSS等软件进行数据处
理,用邓肯氏新复极差法测验分析不同处理的差异
显著性,数据统计采用的软件为SPSS 17.0版。
2 结果与讨论
2.1 罗勒地上部浸提液对马齿苋种子萌发的影响
表1列出了罗勒地上部水浸液对马齿苋萌发率
的影响结果。
表1 罗勒地上部水浸液对马齿苋萌发率的影响
处理水平
发芽率/%
24 h  48 h  72 h
CK  86a 94a 94a
0.5% 80a 90a 91a
1.0% 78a 84a 84a
2.5% 70a 91a 91a
5.0% 19b  62b  63b
注:同列数据后缀小写字母相同表示不同浓度5%水平无显著
差异(下同)
  表1的结果表明,和CK相比,在水浸液处理后
的24、48和72 h内,马齿苋种子的萌发均受到抑
制。水浸液不仅延迟了种子萌发时间,也影响杂草
的最终萌发率,并且这种抑制作用随着处理水平的
升高逐渐增强,在质量体积比为5.0%时,抑制作用
达到显著水平,抑制率达到了31%。
2.2 罗勒地上部浸提液对反枝苋种子萌发的影响
表2列出了罗勒水浸液对反枝苋萌发率的影响
结果。
表2 罗勒水浸液对反枝苋萌发率的影响
处理水平
发芽率/%
24 h  48 h  72 h
CK  0a 91a 92a
0.5% 0a 93a 93a
1.0% 0a 92a 92a
2.5% 0a 40b  70b
5.0% 0a 0c  17c
  表2的结果表明,和 CK 相比,低浓度水平
(0.5%和1.0%)的罗勒水浸液对杂草萌发无显著
影响,但随着处理水平的升高,水浸液对杂草萌发
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起到抑制作用。当质量体积比达到5.0%时,抑制
作用最强,抑制率达到75%。
2.3 罗勒地上部浸提液对灰菜种子萌发的影响
表3列出了罗勒水浸液对灰菜萌发率的影响
结果。
表3 罗勒水浸液对灰菜萌发率的影响
处理水平
发芽率/%
24 h  48 h  72 h
CK  99a 99a 99a
0.5% 97a 97a 97a
1.0% 87b  89b  89b
2.5% 8c  30c  42c
5.0% 0c  1d  2d
  表3的结果表明,罗勒水浸液抑制了灰菜种子
的萌发,并且抑制作用随着处理水平的升高而增
强。和CK相比,当质量体积比为2.5%时,抑制作
用达到了显著水平,当处理水平最高达到5.0%时,
抑制作用最强,抑制率达到了97%。
总之,罗勒水浸液对马齿苋、反枝苋、灰菜种子
的萌发均具有抑制作用,不仅延迟了种子的萌发时
间,也最终抑制了种子的萌发率,并且抑制作用随
着浸提液浓度的升高而逐渐增强,在5.0%的质量
体积比下,水浸液对灰菜、马齿苋和反枝苋种子萌
发的抑制率最强,分别为31%、75%和97%,罗勒水
浸液处理对杂草的化感效应也因杂草种类的不同
而有差异,对供试杂草的化感抑制强度为灰菜>反
枝苋>马齿苋。
3 结论
罗勒水浸液对反枝苋、灰菜种子的萌发均具有
显著的抑制作用,并且抑制作用随着供体浸提液浓
度的升高而逐渐增强。之前有报道表明,罗勒
(Ocimum basilicum)水提液对青麻灰菜和矢车菊的
生长具有抑制作用,显著降低了杂草的干重[11],而
罗勒属的其他物种也具有杂草抑制效应,如灰罗勒
(Ocimum americanum)水提取物显著抑制了银胶
菊的 种 子 萌 发 和 幼 苗 生 长[13],1% 的 圣 罗 勒
(Ocimum sanctum)浸提液对刺菜萌发的抑制率达
到80%[14],30%的圣罗勒茎水浸液对银胶菊种子萌
发的抑制率达到70%[15]。本研究的试验结果表明,
较低浓度的罗勒水浸液就能够显著抑制马齿苋、灰
菜、反枝苋种子萌发。从以上结果可以推知,罗勒
属植物水浸液中存在某些化感物质,从而影响杂草
植物种子的萌发,具有开发出抑制杂草种子萌发的
除草剂的可能性。
化感作用强弱的物种选择性是化感作用的一
个主要特点[16]。本试验的结果表明,罗勒水浸液处
理对杂草的化感作用因杂草种类不同而有差异,对
反枝苋和灰菜的化感抑制作用较强,而对马齿苋的
抑制作用相对较弱,这与郭晓霞等[17]报道的毛苕子
对三种杂草抑制作用不同的研究结果类似。因此,
罗勒在用于农田杂草防治上,可能对反枝苋和灰菜
种子萌发具有很好的抑制效果,而对马齿苋的抑制
效果则不明显。
试验结果还表明,罗勒水浸液对三种杂草萌发
的抑制作用存在浓度效应,即随着水浸液浓度的升
高,抑制作用逐渐增强。这与IMAN B[18-19]报道的
鼠尾草(Salvia officinalis)抑制马齿苋和欧薄荷
(Mentha longifolia)抑制反枝苋的萌发都存在浓
度效应的结果一致。
植物化感作用的媒体是化感物质[20],研究表
明,绝大多数药用植物的化感物质会影响线粒体活
动和脂质氧化,可以用作生物除草剂,如甜罗勒中
化感环状化合物,包括酚类、香豆素、单宁、肉桂酸
衍生物等被视为是影响其他植物种子萌发和幼苗
生长的化感物质[21]。至今已发现的化感物质主要
有酚类、萜类、糖和糖苷、生物碱和非蛋白氨基酸
等[22],罗勒中的化感物质有待于进一步的分离和鉴
定,从而为利用罗勒植物开发出天然除草剂提供更
多新的依据。
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酚类化合物的含量,结果见表5。由表5可知:①同
一烟用香精香料中3种多酚类化合物的质量比含量
具有较大差异,但总体趋势呈现为绿原酸高于其他
两种多酚类化合物;②不同类型烟用香精香料中多
酚类化合物的总量有显著差异,范围在14.1~
1 737.7μg/g之间,因此必须监测烟用香精香料中
多酚类化合物的含量,从而为其产品质量监控提供
科学依据。
表5 不同香精香料中多酚类化合物的质量比含量 μg/g
样品编号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
绿原酸 1 202.5  5.9  403.2  3.9  813.7  160.3  116.1  71.3
芸香苷 402.4  4.5  244.6  4.2  400.8  6.3  55.9  8.2
莨菪亭 132.8  3.7  100.6  221.3  43.3  10.9  45.2  11.2
多酚类总量 1 737.7  14.1  748.4  229.4  1 257.8  174.5  217.2  90.7
3 结论
采用甲醇为萃取溶剂,建立了一种测定烟用香
精香料中3种多酚类化合物含量的 HPLC方法。
该方法具有前处理简便、灵敏度高、回收率好等优
点,适合于对烟用香精香料中绿原酸、芸香苷和莨
菪亭的同时测定,可为烟草企业进一步掌握香精香
料产品的质量稳定性提供可靠的测试手段。
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