全 文 ：　　文章编号:1004-8820(2001)03-0180-05
猪毛蒿对其他植物生长的他感作用①
金海洙1 , 金锺熙2
(1.烟台大学 生物化学系 , 山东 烟台 264005;2.庆南大学 生物学系 , 韩国 马山 630-
721)
摘要:为测定猪毛蒿二次代谢物对其他植物产生的他感作用 , 利用气相色谱 、质谱分析鉴
定了猪毛蒿水溶性及挥发性二次代谢物.结果表明 , 猪毛蒿含有较多的水溶性及挥发性二
次代谢物 , 这些物质对与其共生及与其非共生植物的种子发芽 、幼苗生长具有较强的他感
作用.这种作用随二次代谢物浓度的增高而增大 , 对非共生植物的作用远大于共生的
植物.
关键词:猪毛蒿;他感作用;他感物质;萜烯化合物
中图分类号:Q 945　　　　文献标识码:A
自然生态界中 ,生物体间发生着多种多样的化学相互作用 ,一种植物对另一种植物有时
发生抑制作用 ,有时发生助长作用.这种结果将使其他植物被逐到圈外或生长受到影响 ,即
产生他感作用[ 1] .与他感作用相关联的他感物质 ,大部分是一类抑制剂.一般来说 ,这类物
质对其他植物的生长起抑制作用 ,也有的对同种植物或自身产生抑制作用 ,即产生自我中
毒[ 2] .植物向周围释放他感物质的途径有:第一 ,从有生命的植物体中释放挥发性物质;第
二 ,植物体地上部所含水溶性物质通过雨 、雾 、露被溶脱;第三 ,植物的地下部(主要是根部)
水溶性物质的浸出;第四 ,植物残体被微生物分解时释放有毒物质.这些物质是脂肪族化合
物 、不饱和内酯 、脂肪酸 、类脂化合物 、氰甙化合物 、萜类化合物 、芳香族化合物[ 3] .
蒿草所属的菊科植物大都生产较多的他感物质[ 4] .蒿草为多年生草本植物 ,种类繁多 ,
本实验选用的是主要生长于沙土海岸带的猪毛蒿(Artimisia Scoparia ,简称 A.Scoparia 或
供体).A.Scoparia 往往形成群落 ,并与其他植物共生 ,但不难发现 , A.Scoparia 总是占优
势 ,有时在集中群落中 ,其他植物生长受到很大抑制;且由于其带有极浓的气味 ,很容易与其
他植物区别.
本研究在分析 A.Scoparia 所含天然化合物的同时 ,测定了这些物质对其他植物的他
感作用 ,从而对具有较强他感作用植物在植物生态中占优势的现象提出必要的依据.
1　材料与方法
1.1　材料
① 收稿日期:2001-02-20
基金项目:韩国教育部基金资助项目(EDF_97_1321).
作者简介:金海洙(1956-),男(朝鲜族),吉林磐石人 ,副教授 ,博士 ,主要从事生物活性物质研究.
第 14卷第 3期 烟台大学学报(自然科学与工程版) Vol.14 No.3
2001年 7月 Journal o f Yantai University(Natural Science and Engineering Edition)　 Jul.2001　
DOI :10.13951/j.cnki.37-1213/n.2001.03.006
供体植物为猪毛蒿(A .Scoparia),受体分为非共生的圈外受体 ,即日本牛藤(Achyran-
thes japonica ,简称 A.japonica)和车前(Plantago asiatica ,简称 P.asiatica),以及与供体
共生的圈内受体北滨藜(Atriplex gmelini ,简称 A.gmelini)两类.
1.2　方法
水溶性化合物的制备将鲜供体 200 g ,投到 1000 mL 蒸馏水中 , 30 ℃, 24 h水提取液作
为原液 ,定义其相对浓度为 100%, 依次用蒸馏水稀释为 75%, 50%, 30%, 10%,供实验
用[ 5] .
挥发性物质的制备:将供体鲜叶 5 ,10 , 15 , 20 , 25 , 30 g 置于经改造的 Baker[ 6] 装置中进
行制备.
种子发芽和生长:依照 Yun和 Kil[ 7]的方法 ,结果处理采用相对发芽率(relative germi-
nat ion ratio , RGR)和相对伸长率(relative elongation rat io , RER).
他感物质的分析 、测定 、借助于气相色谱和色_质联用仪 ,参照 Kil和 Yim[ 8]及 Kim[ 9]的
方法.挥发性物质是将 3 g 鲜叶用 pantane萃取 ,用 0.1% tet radecane 做内标 ,萃取物用无水
Na2SO3过滤 ,氮气浓缩 ,浓缩液进行气相色谱及质谱分析.水溶性化合物是将 300 mL 水提
取物 ,用 HCl和 NaOH 调节 pH ,同时用乙醚反复萃取 ,在超声波振荡下加入 BSTFA〔N .O_
Bis(t rimethy l)t rifluprozcetamide〕,溶解后进行气相色谱及质谱分析.本文所有数据均采用了
5次平行实验结果的平均值.
2　结果与讨论
2.1　供体他感物质测定
2.1.1　挥发性物质　共检测出 34种物质 ,其中 15种得到确认.这些物质包括辛烯 、柠酮 、
蒎烯 、莰烯 、桧萜 、柠檬烯 、环己烯 、萘 、二烯萜等.从这些物质中不难看出 ,主要是萜烯类 ,这
也是造成本实验供体有较强气味的主要原因.
2.1.2　水溶性化合物　检测出 20种化合物 ,其中有 7种化合物得到确认 ,它们是肉桂酸 ,
4_羟基_(3)_甲氧基桂皮酸 、邻羟基苯甲酸 、香草酸 、2 、5_二羟基苯甲酸 、咖啡酸和 3 , 4_二羟基
苯甲酸.
2.2　供体鲜叶挥发性物质对受体发芽_生长的影响
供体挥发性物质对受体植物种子发芽及幼根伸长的影响见图 1.
图 1　供体挥发性物质对受体种子发芽的抑制作用(相对发芽率%)
·181·　第 3 期　　　　　金海洙 ,等:猪毛蒿对其他植物生长的他感作用
　　从图 1中可以看出 A .Scoparia 对圈外受体均表现出较高的发芽抑制性 ,尤其是 25 g
以上时 , RGR低于 10%;但是对于圈内的受体 ,在整个实验范围内 RGR值均高于 90%.
供体挥发性物质对受体幼苗伸长的影响见图 2.
图 2　猪毛蒿挥发性物质对受体幼苗伸长的抑制作用(相对伸长率%)
图2表明 ,对幼根伸长的影响的基本趋势与种子发芽类似.一方面随供体鲜叶量的增
加 ,所有受体的 RER减小 ,这种程度圈外受体比圈内受体更明显.其中 ,最明显的是圈外受
体 P .asiatica.另一方面 ,即使是圈内受体其幼根伸长也受到很大的抑制.这表明供体挥发
性物质对种子发芽和幼根生长实验是连续性的 ,所以两者的结果具有相同的趋势.被鉴定的
挥发性物质主要是单萜烯类化合物 ,亦有很多研究报告证明单萜烯类具有较强的抑制其他
植物种子发芽和幼苗生长的他感作用[ 10 ,11] .本研究实验结果进一步证实了这种结论.
2.3　供体水溶性提取液对受体发芽和生长的影响
　　不同浓度的供体水溶性提取液 ,对受体植物种子发芽的影响结果见表 1.
由表 1可见 ,与供体共生的圈内受体 ,其发芽率较高 ,种子发芽并未受多大抑制 , 但是
与供体非共生的圈外受体的发芽率则较低 ,并随提取液浓度的提高其发芽率明显降低.这表
明供体所含水溶性他感物质对种子发芽有抑制作用 ,抑制程度随受体种的不同而异 ,且随浓
度的增加而增大 ,这与Hazebroek[ 12]所报道 asparagus根水提取物对西红柿 、生菜的种子发
芽有抑制 ,而对角瓜发芽无影响的结果一致.
采用与前述相同的实验方法测定受体幼根的伸长率 ,其结果见表 2.
　表 1　猪毛蒿草水溶性提取物对受体种子发芽
的影响
水提取物
相对浓度/ %
相对发芽率/ %
日本牛藤 车　前 北滨藜
10 98.0 75.5 98.0
30 86.3 76.0 97.1
50 80.0 58.5 93.5
70 60.1 48.0 93.0
100 50.2 30.0 85.5
　表 2　猪毛蒿草水溶性提取物对受体幼苗深长
的影响
水提取物
相对浓度/ %
相对发芽率/ %
日本牛藤 车　前 北滨藜
10 51.0 68.3 86.5
30 48.9 34.1 86.0
50 44.8 29.3 82.1
70 28.6 12.2 81.0
100 25.5 4.9 75.5
·182· 烟台大学学报(自然科学与工程版) 第 14 卷　
　　从表 2中可以看出 ,受抑制最大的是圈外受体 A .asiatica ,水溶性提取物浓度为 30%
时 , RER为 34.1%;相对浓度高于 50%时 ,受抑制程度相当高;相对浓度 100%时 , RER只
有4.9%.另一圈外受体日本牛藤虽比前述的抑制程度小一点 ,但也受到相当的抑制.而圈
内受体北滨藜受抑制程度很小.
从发芽实验和幼根伸长实验可以看出 ,与供体群落共生的圈内受体 ,受供体水溶性他感
物质的影响较小 ,而与供体非共生的圈外受体 ,则受较大的影响.这与 Kil和 Yim[ 8]所报道
的松树水溶性提取物对圈外受体的种子发芽和生长的抑制远远高于圈内受体的研究结果是
吻合的.从所分析鉴定出的水溶性化合物的组成来看 ,主要是酚类化合物 , Kil和 Yun[ 13]报
道过这些化合物对其他植物的种子发芽.幼苗生长有较强的抑制作用 ,本实验结果与前述报
告是一致的.
从以上结果可看出 ,供体 A.Scoparia 中无论是挥发性还是水溶性化合物都具有较多
的种类和较高的含量 ,并具有较普遍的他感作用 ,这可能也是该供体在自然界中与其他植物
竞争中占据优势的原因之一.
3　结　论
他感物质供体猪毛蒿(A.scoparia)含有大量挥发性物质 ,用气相色谱共检测出 34 种
物质 ,其中 15种得到确认.其主要物质是单萜烯类化合物 ,水溶性化合物检测出 20种化合
物 ,其中有 7种化合物得到确认 ,主要是百分类化合物 , 其中肉桂酸的含量最高.
对选择的受体物质的种子发芽和幼苗生长的他感作用实验表明 ,无论是水溶性化合物
还是挥发性物质都具有较强的抑制作用.这种抑制作用随水溶液提取浓度或供体鲜叶量的
增加而增大.另一方面 ,与供体共生的圈内受体所受的他感作用 ,无论是种子发芽还是幼苗
伸长都比与供体非共生的圈外受体小得多.
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Allelopathic Effects of Artimisia Scoparia on
the Germination and Elongation of Selected Species
JIN Hai_zhu1 , JONG_hee Kim2
(1.Depar tment of Biochemistry , Yantai University , Yantai , 264005 , China;2.Depar tment of Biology ,
Kyungnam University , Masan , 630-721 Korea)
Abstract:The total amount and composition of volatile compounds in Artemisiascoparia are
analy sed.The 34 compounds are founds and 15 compounds are affirmed in A .Scoparia
leaves.The majo r volatile compounds are monoterpenoids.The 20 compounds are detected and
7 compounds are aff irmed in aqueous ex tracts of A.scoparia and the major compounds are
phenolic compounds , especially cinnamic acid has highest content.The aqueous ex tract and
volatile compounds have much high inhibitation on seed germination and radicle elongation of
selected receptors.In bo th cases the inhibiting ef fect are very different w ith different plants and
the ef fects are increased signif icantly w hen the concentration of aqueous ext racts and the quanti-
ty of leaves of A .scoparia rises.The receptors w hich grow ing out of A.Scoparia community
are suffered much higher inhibi ting ef fect than the receptor w hich grow ing in A.scoparia
communi ty.
Key words:Artemisia scoparia;allelopathic effect;allelochemicals;terpenoids
(责任编辑　周雪莹)
·184· 烟台大学学报(自然科学与工程版) 第 14 卷