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Contents of two coumarins in Ipomoea cairica and their effects on Pomacea canaliculata, Orzya sativa, and Echinochloa crusgalli

五爪金龙中香豆素类物质含量及其对福寿螺、水稻和稗草的影响



全 文 :
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿源卷 第 苑期摇 摇 圆园员源年 源月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
青藏高原东北部 缘园园园 年来气候变化与若尔盖湿地历史生态学研究进展
何奕忻袁吴摇 宁袁朱求安袁等 渊员远员缘冤
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天山云杉森林土壤有机碳沿海拔的分布规律及其影响因素 阿米娜木窑艾力袁常顺利袁张毓涛袁等 渊员远圆远冤噎噎
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专家观点
关于野生态保护和建设冶名称和内涵的探讨 沈国舫 渊员愿怨员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆愿圆鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢圆怨鄢圆园员源鄄园源
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 红豆杉人工林要要要红豆杉为常绿针叶乔木袁树高可达 圆缘皂袁属国家一级保护植物遥 红豆杉中含有的紫杉醇袁具有独
特的抗癌机制和较高的抗癌活性袁能阻止癌细胞的繁殖尧抑制肿瘤细胞的迁移袁是世界公认的抗癌药遥 红豆杉在我
国共有 源个种和 员个变种袁即云南红豆杉尧西藏红豆杉尧东北红豆杉尧中国红豆杉和南方红豆杉渊变种冤遥 由于天然红
豆杉稀缺袁国家严禁采伐利用袁因而我国南方很多地方都采取人工种植的方法生产利用遥 人工种植的南方红豆杉在
南方山区多呈斑块状分布袁斑块生境中鸟类对红豆杉种子的传播有重要的影响遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 7 期
2014年 4月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.7
Apr.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:广东省农业厅标准化项目(粤农函[2008]32号)
收稿日期:2013鄄08鄄15; 摇 摇 修订日期:2013鄄11鄄25
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: hufei@ scau.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201308152090
犹昌艳,杨宇,胡飞,陈建军,唐湘如.五爪金龙中香豆素类物质含量及其对福寿螺、水稻和稗草的影响.生态学报,2014,34(7):1716鄄1724.
You C Y, Yang Y,Hu F,Chen J J,Tang X R.Contents of two coumarins in Ipomoea cairica and their effects on Pomacea canaliculata, Orzya sativa, and
Echinochloa crusgalli.Acta Ecologica Sinica,2014,34(7):1716鄄1724.
五爪金龙中香豆素类物质含量及其
对福寿螺、水稻和稗草的影响
犹昌艳1,杨摇 宇1,胡摇 飞1,*,陈建军2,唐湘如1
(1. 华南农业大学农学院,广州摇 510642; 2. 广东省农业厅, 广州摇 510500)
摘要:在不同季节采集并测定了入侵植物五爪金龙不同器官中伞形花内酯(Umbelliferone (UMB))和东莨菪亭内酯(Scopoletin
(SCO))的含量、同时室内分析了这两种物质的杀螺效果及其对水稻和稗草生长的影响、并研究了这两种物质在土壤中的降解
情况。 结果表明:五爪金龙植株中 SCO含量高于 UMB含量,两物质均是夏季含量最高,春季次之,秋冬季低,SCO 夏季在茎中
含量最大,秋冬季幼茎和幼叶中含量较高;UMB对福寿螺的毒杀力强于 SCO,UMB浓度为 C2(200 滋g / mL)时处理 24 h 对福寿
螺的致死率达 100%,而 SCO浓度为 C2时处理 24 h对福寿螺的致死率仅为 8%;SCO对水稻和稗草苗生长的影响较 UMB强,在
C0 (50 滋g / mL),C1 (100 滋g / mL)、C2浓度下均促进水稻及稗草苗的生长,而 C3 (400 滋g / mL)浓度下则抑制水稻和稗草苗的生
长。 UMB和 SCO混合溶液比单一物质在相同浓度的杀螺效果及对水稻和稗草的生长影响要强;UMB和 SCO在土壤中 10 d内
完全降解。 入侵植物五爪金龙中的次生物质 UMB和 SCO在稻田中的生态效应值得进一步研究。
关键词:五爪金龙;福寿螺;伞形花内酯;东莨菪亭内酯;水稻;稗草
Contents of two coumarins in Ipomoea cairica and their effects on Pomacea
canaliculata, Orzya sativa, and Echinochloa crusgalli
YOU Changyan1, YANG Yu1,HU Fei1,*,CHEN Jianjun2,TANG Xiangru1
1 College ofAgriculture, South China AgriculturalUniversity, Guangzhou 510642, China
2 AgriculturalDepartment of Guangdong Province, Guangzhou 510500, China
Abstract: Ipomoea cairica and Pomacea canaliculata are invasive species that are very harmful to natural and artificial
ecosystems and rice production in Southern China. Ipomoea cairica, a perennial herbaceous liana, is a highly invasive
climbing plant. Pomacea canaliculata is a common freshwater snail that is especially abundant in water irrigation systems of
paddy fields and in local wetlands. This snail feeds on the young stems and leaves of paddy, causing extensive damage.
Therefore, it threatens the integrity of the rice bowl and the security of farmers and workers that rely on rice as their main
staple food and source of income. Because of its extensive reproductive capacity and the substantial damage it causes to rice
fields, P. canaliculata is classified as one of the 100 worst invasive pest species worldwide. Many methods have been
developed and used to control P. canaliculata, the most common of which are chemical control methods. However, because
of the long鄄term use of chemical molluscicides in some areas, snails have developed resistance to these chemicals.
Therefore, new methods of biological control should be explored to control this pest. The aim of the present study was to
investigate the toxic effects of substances produced by I. cairica on this pest, and on its host crops. The ethanol extract from
I. cairica showed toxic effects against P. canaliculata. Previous studies have shown that coumarins are substances that are
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toxic to schistosome host snails. The aerial parts of I. cairica contain the coumarins umbelliferone (UMB) and scopoletin
(SCO). Previous studies have shown that UMB has toxic effects against the fifth instar larva of Pierisrapae linne, and that
SCO functions as a neurotoxin. We evaluated the UMB and SCO contents in different organs of I. cairica and in samples of I.
cairica collected in different seasons by HPLC analysis. The highest concentrations of both UMB and SCO in I. cairica were
in samples collected in summer, followed by those collected in spring, autumn, and winter. In each season, the
concentration of SCO was higher than that of UMB. In summer, there were higher SCO concentrations in stems, but in
autumn and winter, SCO was distributed in young leaves and stems. We evaluated the toxic effects of UMB and SCO against
P. canaliculata, and found that at the same concentrations, UMB had a stronger toxic effect than SCO. At a concentration of
200 滋g / mL, UMB killed 100% of P. canaliculata in 24 h, but SCO killed only 8% of P. canaliculata in the same time
period. We evaluated the effects of UMB and SCO on growth of rice and barnyard grass seedlings in a pot experiment. The
effects of SCO on growth of rice and barnyard grass were stronger than those of UMB at the same concentration. Both UMB
and SCO promoted seedling growth when applied at concentrations of 50 and 100 滋g / mL, but inhibited seedling growth
when applied at concentrations of 200 and 400 滋g / mL. When applied in combination, UMB and SCO had stronger effects
on the growth of rice and barnyard grass and on P. canaliculata than either compound applied singly at the same
concentration. Both UMB and SCO were well鄄degraded within 10 days in soil. The ecological functions of UMB and SCO in
I. cairica plants deserve further investigation.
Key Words: Ipomoea cairica;Pomacea canaliculata;umbeliferone(UMB);scopoletin(SCO); Rice; Barnyard grass
摇 摇 福寿螺(Pomacea canaliculata Lamarck) 是对农
业生产造成严重危害的入侵水生动物,嗜食水稻幼
茎、叶和有效分蘖,造成缺株少苗,给水稻生产造成
重大损失[1鄄3]。 目前,福寿螺防治主要采用化学措
施,对稻田生态环境危害严重,由于化学杀螺剂的长
期使用,在一些地区福寿螺已产生了抗药性,防治难
度和成本加大[4鄄5]。 为了克服化学防治福寿螺的不
足,国内外对非化学方法防治福寿螺进行了一些研
究[4,6鄄12]。 五爪金龙( Ipomoea cairica)是华南地区危
害自然和人工生态系统较严重的入侵植物[13]。 前
期研究表明五爪金龙植株对福寿螺具有毒杀作
用[ 4,14],文献报道五爪金龙植株含有香豆素类次生
物质伞形花内酯(UMB)和东莨菪亭内酯(SCO) [15],
同时也有研究表明香豆素类物质对血吸虫寄主钉螺
有毒杀作用[16]。 本研究在前期研究的基础上,研究
五爪金龙植株中伞形花内酯和东莨菪亭内酯含量的
变化规律,分析这两种次生物质对福寿螺的毒杀效
果,并对这两种物质在土壤中的降解速度,以及这两
种物质对水稻和稗草苗可能的影响做了研究。 旨在
为利用五爪金龙植株在稻田防治福寿螺提供依据,
也为其资源化利用提供参考。
1摇 材料与方法
1.1摇 试验材料
1.1.1摇 福寿螺的收集
摇 摇 福寿螺 (Pomacea canaliculata,英文名:Golden
Apple Snail,本文简称:GAS)采集于华南农业大学农
场水沟中,分选出厣高为 12—24 mm福寿螺(前期实
验表明,这种大小的福寿螺对抗五爪金龙的毒性的
能力最强)。 用自来水将收集的福寿螺冲净泥土后,
放入盛有去离子水的容器中,禁食 24 h 挑选出活动
正常的福寿螺供试验使用。 收集区域经咨询农场管
理人员,在收集前 30天内没有采用化学防控措施。
1.1.2摇 五爪金龙的收集
在华南农业大学校园路边采集生长良好的五爪
金龙。 选取 5 m伊5 m的样地,分别于 2011年 4月 15
日(春季)、 2011年 7月 13 日(夏季)、2011 年 10 月
20日 (秋季)和 2012年 1月 22日(冬季) 采集株样
本,室内将样品整理为花、幼茎(茎浅黄色段,约 6—
10 cm)、茎(幼茎以下至木质化段,深绿色段,约 8—
25 cm)、幼叶(茎尖段叶片)、成叶(茎上叶片)五部
分。 样品于室内通风阴凉处风干 12 h 后经 80 益恒
温干燥至恒重备用。
7171摇 7期 摇 摇 摇 犹昌艳摇 等:五爪金龙中香豆素类物质含量及其对福寿螺、水稻和稗草的影响 摇
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1.2摇 试验方法
1.2.1摇 五爪金龙中 UMB和 SCO的含量测定
摇 摇 (1)色谱条件
高效液相色谱 (岛津 HPLC鄄 20A)。 色谱柱:
Zorbas SB鄄C18;流动相为甲醇颐水(60颐40),检测波长
姿= 345 nm;流速为 0.6 mL / min。
(2)标准曲线
UMB和 SCO纯品均配成 5、10、20、40、80 和 160
滋g / mL的标准溶液系列,0.45 滋m 膜过滤,10 滋L 进
样 3次,测定。 UMB出峰时间为 13.4 min,SCO出峰
时间为 12.34 min。 以分 3次峰面积的平均值对浓度
得标准曲线。 UMB标准曲线 Aumb = 1.96伊104+1.29伊
104C,r2 = 0.9999;SCO标准曲线 ASCO = 4.22伊104+1.5
伊104C,r2 = 0.9999。 A 为峰面积积分值,C 为进样浓
度(滋g / 10滋L)。 UMB 和 SCO 均购自 Alfa Aesar,纯
度逸98%。
(3) 五爪金龙 UMB 和 SCO 含量分析溶液的制
备和测定
将干燥的五爪金龙不同器官样品分别研磨成粉
末,称取 1.00 g 置于 100 mL 三角瓶中,加入石油醚
40 mL,提取 6次,每次 4 h(55 益水浴)。 过滤,在 65
益下将石油醚蒸干,残渣用色谱纯(甲醇)溶解并定
容于 5 mL 容量瓶中,摇匀,过夜。 次日取上清液过
0.45 滋m 滤膜入样品瓶,按 1.2.1.1 条件进行测定。
根据标准曲线和样品浓度体积比计算五爪金龙不同
器官单位干物质中 UMB和 SCO的含量。
1.2.2摇 不同浓度的 UMB 和 SCO 溶液对福寿螺毒杀
试验
在 800 mL 烧杯中分别加入 600 mL 浓度为 C0
为 50 滋g / mL,C1 100 滋g / mL,C2 200 滋g / mL,C3 400
滋g / mL的 UMB和 SCO溶液(UMB 和 SCO 均为微溶
于水的化合物,C3浓度时已悬浮状态),以及相同浓
度的 UMB和 SCO混合溶液,放入 15 只 1郾 1郾 1 处理
的福寿螺,3个重复,观察福寿螺死亡时间和死亡数
量,去离子水中放入福寿螺为对照。
福寿螺死亡鉴定标准:按文献方法[17],每隔12 h
后取出疑似死螺,放入蒸馏水中,浮于水面或悬浮于
水中对接触刺激无反应,或者 30 min 内不能开厣活
动的为死螺,沉于水底壳肉分离的也为死螺;沉于水
底开厣活动的为活螺。
1.2.3摇 UMB和 SCO对水稻及稗草苗生长的影响
挑选颗粒饱满,大小一致的水稻种子(为杂交组
合天优 998)和稗草(Echinochloa crusgalli)种子(收
集于稻田)用去离子水浸泡 12 h,培养箱内 30 益下
催芽 48 h。 然后将种子置于垫有 3 层滤纸的培养皿
(椎 15 mm)中。 每个培养皿放置水稻种子 30 粒,放
置 100粒稗草种子,分别加入 C0,C1,C2,C3的 UMB
溶液、SCO溶液以及 UMB+SCO的溶液 5 mL,保持湿
润,去离子水处理为对照,每处理 3 个重复。 光照培
养箱(25依1 益)培养 10 d(12 h光照,12 h黑暗,光强
为 400 滋mol·m-2·s-1)分别测量水稻和稗草的株高、
根长、鲜重、干重。
1.2.4摇 UMB和 SCO在土壤中的降解
取 24个 50 mL烧杯,每个烧杯中分别加入 10 g
风干水稻土并加 10 mL 去离子水,再分别加入浓度
为 200 滋g / mL的 UMB 和 SCO 溶液 1 mL,相当于初
始土壤中 UMB和 SCO的含量均为 20 滋g / g土壤,放
置于室内,温度变幅为 25—30 益下降解。 分别于 1、
3、5、10d后分别随机选取加有 UMB和 SCO溶液的 3
个烧杯中的土壤。 参照文献[18]方法,每个烧杯中的
水稻土分别加入甲醇 50 mL提取,反复 5 次,合并提
取液,过滤后浓缩至干,加 1 mL 液相色谱纯(甲醇)
定量溶解,过 0.45 滋m 过滤膜。 按(3)中方法测定
UMB和 SCO在土壤中的残存量。
1.3摇 数据分析
数据整理、绘图采用 EXCEL 2010,数据分析采
用 Origin 7.5进行显著性分析。
2摇 结果分析
图 1摇 不同季节五爪金龙不同器官中 UMB和 SCO的含量
Fig.1 摇 Contents of UMB and SCO in different organs of I.
cairica in different seasons
2.1摇 五爪金龙植株中 UMB和 SCO含量
图 1 显示五爪金龙植株中 UMB 和 SCO 含量因
季节、器官不同有差异。 其中 SCO 的含量高于
UMB,两者含量均是夏季最高,春季次之,秋冬季含
8171 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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量较低。 SCO 在夏季和春季所测器官中均能检测
到,夏季是茎中含量高,达 6 滋g / g,春季则成熟叶片
中含量较高,达 1.6 滋g / g;SCO 秋季在幼茎中有较低
的含量,为 0.035 滋g / g,冬季在幼叶中含量较高,达
2.6 滋g / g。
UMB在春季幼叶、夏季花中、秋季茎和冬季幼
茎中含量较多,但这些器官的生物量占五爪金龙植
株总生物量的比例较低,而 SCO 在茎和成熟叶片中
含量较多,这些器官在五爪金龙的植株中占总生物
量的比例较高,因此,UMB 在五爪金龙中含量低
于 SCO。
2.2摇 UMB和 SCO溶液对福寿螺毒杀效果
图 2表明,UMB和 SCO对福寿螺的毒杀效果与
浓度有关,浓度大毒杀福寿螺效果强。 C0 浓度 60 h
内 UMB和 SCO对福寿螺均没有毒杀效果。 C1 浓度
下两物质在 60 h内虽对福寿螺致死率仍为零,但在
实验中发现,部分福寿螺在此浓度下表现出逃逸的
倾向,部分闭厣并减少活动。 C2,C3 浓度下 12 h 内
均有福寿螺出现死亡,随着时间的增加死亡率也随
之增加。 C3 浓度下 60 h 时,UMB 和 SCO 毒杀福寿
螺的死亡率分别为 89%和 82%,这也表明相同浓度
SCO溶液对福寿螺的毒杀效果小于 UMB溶液。
UMB和 SCO混合后毒杀福寿螺的效果比任一
单个物质的效果要强。 在 C1 浓度下虽然 UMB 和
SCO任一物质均对福寿螺没有致死效果,但在两者
的混合溶液处理 24 h 后,福寿螺的死亡率为 5%,60
h后,可达 40%。 C2 浓度下处理 48 h 后,福寿螺的
死亡率达 100%,而 C2 浓度下 UMB 和 SCO 分别处
理后的死亡率分别为 63%和 25%,显示两个物质混
合后的毒杀福寿螺的效果不是简单的加和效应,而
是比任一单独溶液的效果好。
图 2摇 UMB和 SCO对福寿螺毒杀效果
Fig.2摇 Toxic effects of UMB and SCO on GAS
图中直线代表平均值依标准差,不同字母表示相同处理间差异达 0.05 显著水平; CK: 0 滋g / mL, C0:50 滋g / mL,C1:100 滋g / mL,C2:200 滋g /
mL,C3:400 滋g / mL
2.3摇 UMB和 SCO对水稻苗生长的影响
图 3表明:UMB和 SCO浓度不同对水稻的苗高
和根长的影响也有差异。 UMB在 C0、C1、C2 浓度时
对水稻苗高均有促进作用,C1 时促进作用最强,C2
促进作用开始减弱,C3 时对水稻苗高有显著的抑制
作用(P<0.05),与对照相比相差 15.9 mm。 SCO 在
C0,C1,和 C2 浓度时对水稻苗高有促进,并且随着
浓度的增加,促进作用增强,但 C3 浓度时的促进作
用下降,因此,在相同浓度下 SCO 的促进作用较
UMB要强。 UMB和 SCO混合溶液在 C0,C1 浓度时
对水稻苗高的促进作用比单一物质相同浓度时的促
进作用要强,但 C2浓度时已较单一物质相同浓度下
的促进作用要弱,C3浓度时表现出抑制作用。
UMB在 C0和 C1 浓度时对水稻苗根长表现为
促进作用,C2时与对照相近,C3 时有显著的抑制作
用(P<0.05),比对照根长短 41.3 mm。 SCO 促进作
9171摇 7期 摇 摇 摇 犹昌艳摇 等:五爪金龙中香豆素类物质含量及其对福寿螺、水稻和稗草的影响 摇
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用较 UMB略强,在 C2 时仍有显著的促进作用(P<
0郾 05),比对照长了 13.7 mm,但 C3 浓度下却有一定
的抑制作用,比对照短了 4.87 mm。 UMB 和 SCO 混
合溶液在 C0,C1,C2 浓度时对水稻苗的根长促进作
用和单一物质相同浓度时的促进作用相近,C3 浓度
时表现出抑制作用。 UMB 和 SCO 混合溶解的作用
效果及其随浓度变化的规律与 SCO溶液相近。
图 3摇 UMB和 SCO对水稻苗高和根长的影响
Fig.3摇 Effects of UMB and SCO on the growth of rice seedling
A:UMB 对水稻苗高的影响, B:SCO 对水稻苗高的影响, C:
UMB和 SCO混合液对水稻苗高的影响, D: UMB对水稻根长的
影响, E:SCO对水稻根长的影响,F:UMB和 SCO混合液对水稻
根长的影响
图 4显示,UMB和 SCO对水稻苗鲜重和干重的
影响与其对苗高和根长的影响相似。 UMB 在 C0、
C1、C2浓度时对水稻苗鲜重有促进作用,C3 浓度时
有抑制作用,SCO 的促进作用较 UMB 要强。 UMB
和 SCO 混合后,C0,C1 时较单一物质相同浓度时的
促进作用要强,但 C2,C3 时促进作用下降。 UMB 和
SCO对水稻苗干重的影响与其对水稻苗鲜重的影响
相似。
2.4摇 UMB和 SCO对稗草苗生长的影响
图 5显示 UMB 在 C0 和 C1 浓度时对稗草苗高
的促进作用较大,C2 时促进作用减弱,C3 浓度时表
图 4摇 UMB和 SCO对水稻苗鲜重和干重的影响
Fig.4摇 Effects of UMB and SCO on fresh weight and dry weight
of rice seedling
A:UMB 对水稻鲜重的影响, B:SCO 对水稻鲜重的影响, C:
UMB和 SCO混合液对水稻鲜重的影响, D: UMB对水稻干重的
影响, E:SCO对水稻干重的影响,F:UMB和 SCO混合液对水稻
干重的影响
图 5摇 UMB和 SCO溶液对稗草苗高根长的影响
Fig. 5 摇 Effects of UMB and SCO on seedling growth of
barnyard grass
A:UMB 对稗草苗高的影响, B:SCO 对稗草苗高的影响, C:
UMB和 SCO混合液对稗草苗高的影响, D:UMB 对稗草根长的
影响,E:SCO对稗草根长的影响,F:UMB 和 SCO 混合液对稗草
根长的影响
现为显著的抑制作用(P<0.05),比对照短 30.0 mm。
SCO则均表现为促进作用,且促进苗高的幅度较相
同浓度的 UMB 为大,在 C2 时促进效果最强 (P <
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0郾 05),比对照高出 118 mm,C3 浓度时促进作用下
降,但仍比对照高 75.5 mm。 UMB 和 SCO 混合溶液
在 C0,C1浓度时比任一单一物质相同浓度下的促进
作用要大,但在 C2,C3 浓度时,比 SCO 相同浓度的
促进作用要小,这可能与 UMB 在 C3 浓度下的抑制
作用有关。 UMB 和 SCO 对稗草根长的影响与其对
稗草苗高的影响趋势一致。
图 6显示, UMB 在 C0 浓度时对稗草鲜重有促
进作用,C1,C2,C3浓度时抑制作用随浓度增加而增
加。 SCO的促进作用较强,C2 时促进作用最大,C3
促进作用有所下降。 UMB和 SCO混合后,C0,C1,C2
较 SCO促进作用相同浓度时要强,C3 时较 SCO 同
浓度下要弱。 UMB 和 SCO 对稗草干重的影响与其
对稗草鲜重的影响相似。
图 6摇 UMB和 SCO溶液对稗草苗鲜重和干重的影响
Fig.6摇 Effects of UMB and SCO on seedling growth of
barnyard grass
A:UMB 对稗草苗鲜重的影响, B:SCO 对稗草苗鲜重的影响,
C: UMB和 SCO混合液对稗草苗鲜重的影响, D: UMB 对稗草
苗干重的影响, E:SCO对稗草苗干重的影响,F:UMB 和 SCO混
合液对稗草苗干重的影响
2.5摇 UMB和 SCO在土壤中的降解
图 7表明,UMB和 SCO常温下在土壤中降解较
快。 SCO降解的速度比 UMB要快。 1 d 后两物质均
降解超过一半。 10 d后在土壤中基本检测不到。
2摇 结论与讨论
前期研究证实,五爪金龙对入侵动物福寿螺有
图 7摇 UMB和 SCO在土壤中含量随时间的变化
Fig.7摇 Concentrations of UMB and SCO in the soil with time
毒杀作用[4,14 ]。 因此,采集五爪金龙植株施放到稻
田防治福寿螺取食水稻苗,以害治害,既可降低五爪
金龙对生态环境的破坏,亦可防治福寿螺对水稻生
长的影响,亦可以减少稻田杀螺化学农药的使用。
本研究表明:五爪金龙植株中香豆素类次生物质
UMB和 SCO具有毒杀福寿螺的活性(图 2)。 五爪
金龙中 UMB 和 SCO 在不同器官中含量有差异,叶
片、茎、花等器官中均有分布,且这些器官组织均没
有木质化,施入田间易于分解,因此,可直接施放到
田间不会对田间管理带来不利的影响。 一方面五爪
金龙植株中的次生物质 UMB和 SCO在夏季含量高,
生物量大,资源丰富;另一方面,由于福寿螺来源于
热带,夏季温度高,水分多,福寿螺生长快、取食能力
强,对华南晚季稻苗的破坏也严重。 因此,五爪金龙
生物量高峰期,UMB和 SCO高含量期与福寿螺危害
严重发生期具有同步性,这对利用五爪金龙防治稻
田福寿螺危害水稻苗是有利的。
香豆素类化合物,在植物体内是次生代谢产物,
主要存在于伞形科、菊科、蝶形花科、莤微科、芸香
科、虎耳草科和茄科植物中[19]。 它们的功能大多和
防御有关,例如抗微生物、阻食、紫外线屏蔽、抑制种
子的发芽等[20]。 图 1 表明,夏季五爪金龙植株中
UMB和 SCO的含量较最高,这可能与夏季光热条件
充足,植株生长旺盛有关。 夏季含量高,在植株中分
布广也可能与夏季微生物、取食昆虫等种类多,数量
大,需要防御的物质较多有关。 而秋冬季,温度低,
生长慢,光合产物相对较少,另一方面,病原微生物
和取食昆虫也相对较少。 因此,秋冬季作为防御物
质的 UMB和 SCO主要分布在易受伤害的幼叶和幼
茎等器官中。
1271摇 7期 摇 摇 摇 犹昌艳摇 等:五爪金龙中香豆素类物质含量及其对福寿螺、水稻和稗草的影响 摇
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研究表明香豆素类化合物具有杀虫、抑菌、抗病
等功能[21鄄23]。 例如张国洲等报道 UMB 对菜粉蝶 5
龄幼虫具有较强的拒食和致死的生物活性[24];SCO
在较高浓度下引起细胞膜完整性缺失和细胞凋
亡[25];SCO有神经毒性[26]。 但对水生动物的影响没
有报道,本研究首次确定了五爪金龙中含有的香豆
素 UMB和 SCO对水生入侵动物福寿螺也有较强的
毒杀活性(图 2)。
报道显示香豆素类化合物还具有化感功能[27],
对青藏高原主要杂草箭叶橐吾种子[28]、水稻苗[29]、
大麦[30]、胡萝卜[31]等植物均具有化感作用。 已有研
究结果表明,五爪金龙提取物对植物的化感作用均
表现出低浓度促进,高浓度抑制植物生长的特征。
这与本研究结果吻合(图 3—图 6)。 另外,由于含有
香豆素的植物资源较丰富,表明有较多植物资源可
以有于控制福寿螺。
本研究进一步表明:五爪金龙中对水稻和稗草
起作用的化感物质包括 UMB和 SCO两种香豆素,在
对水稻和稗草起促进作用的 C2 浓度时,即可对福寿
螺产生致死的效果。 因此,在稻田施用五爪金龙植
物控制福寿螺,只要施用量得当,会起到控螺,促进
水稻生长的良好效果。 虽然,较高浓度的 UMB 和
SCO对稗草有抑制作用,但由于在此浓度下对水稻
苗的生长也有抑制作用,而稗草和水稻总是伴生生
长的,因此,稻田施放较大量的五爪金龙,发挥 UMB
和 SCO控制稗草的作用也会影响水稻的生长,可见
利用五爪金龙的化感作用控制稻田稗草在生产上是
不可取的。
虽然 UMB和 SCO都对福寿螺、水稻和稗草具有
活性,但本研究表明,UMB 对福寿螺的毒杀活性比
SCO强,而 SCO 对水稻和稗草的化感活性强,UMB
和 SCO的主要生态功能是有差异的。 五爪金龙同时
含有 UMB和 SCO,这显示,在五爪金龙植株中既可
同时获取具有控制福寿螺的植物源农药和促进作物
生长的化感物质,也可以将五爪金龙植株中 UMB 和
SCO分离出来,分别获取控制福寿螺和促进作物生
长的物质,因此,入侵植物五爪金龙是可以资源化利
用的。 又由于夏季五爪金龙植株中 UMB 和 SCO 含
量高,实际上夏季其生物量也很大(图 1),生长快,
因此资源是丰富的,不会出现资源不足。 由于 UMB
和 SCO 在土壤中降解速度快,在 10 d 内 UMB 和
SCO基本降解完全(图 7),因此,不会在土壤中发生
富积,不会对农田土壤环境产生不利影响。
以上分析表明:入侵植物五爪金龙中的香豆素
类化合物 UMB和 SCO在 C2浓度下具有毒杀福寿螺
和促进水稻生长的效果;UMB 和 SCO在土壤中降解
快,不会形成富积,所以不会对环境产生危害;同时,
入侵植物五爪金龙分布广泛,危害严重,其资源化利
用对减轻其对环境的危害也有贡献。 进一步,可以
通过田间试验构建 UMB 和 SCO 对福寿螺、水稻、稗
草的致死、抑制作用的最优方程,找出对福寿螺致死
率高、对水稻有促进、对稗草有抑制作用的最佳
浓度。
UMB和 SCO合成并不困难,表明对香豆素的结
构改造有可获得高效、无残留或低残留的杀螺剂的
潜力,值得进一步的探讨。 应当指出,本研究报道了
五爪金龙植株中 UMB 和 SCO 两种次生物质对福寿
螺、水稻和稗草的效应,但五爪金龙中的次生物质种
类远不只这两种,各种次生物质的生物活性也是多
种多样的,五爪金龙中次生物质的种类、生态功能值
得进一步深入研究。
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粤悦栽粤 耘悦韵蕴韵郧陨悦粤 杂陨晕陨悦粤 灾燥造援猿源袁晕燥援苑 粤责则援袁圆园员源渊杂藻皂蚤皂燥灶贼澡造赠冤
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韵哉 郧怎葬灶早造燥灶早袁 载陨粤韵 再蚤枣葬袁 宰粤晕郧 允怎灶枣藻灶早袁 藻贼 葬造 渊员远远猿冤
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蕴陨晕郧 蕴蚤造蚤袁 匀哉粤晕郧 再蚤袁 孕耘晕郧 蕴蚤葬灶早扎澡蚤袁 藻贼 葬造 渊员远苑圆冤
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杂藻藻凿 枣燥则葬早蚤灶早 葬灶凿 凿蚤泽责藻则泽葬造 燥枣 悦澡蚤灶藻泽藻 赠藻憎 渊栽葬曾怎泽 糟澡蚤灶藻灶泽蚤泽 增葬则援 皂葬蚤则藻蚤冤 遭赠 枣则怎早蚤增燥则燥怎泽 遭蚤则凿泽 憎蚤贼澡蚤灶 责葬贼糟澡赠 澡葬遭蚤贼葬贼泽
蕴陨 晕蚤灶早袁 宰粤晕郧 在澡藻灶早袁 蕴哉 悦澡葬灶早澡怎袁 藻贼 葬造早 渊员远愿员冤
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粤灶灶怎葬造 增葬则蚤葬贼蚤燥灶泽 燥枣 贼澡藻 责则蚤皂葬则赠 责则燥凿怎糟贼蚤增蚤贼赠 葬灶凿 蚤贼泽 泽蚤扎藻鄄枣则葬糟贼蚤燥灶藻凿 泽贼则怎糟贼怎则藻 蚤灶 糟怎造贼怎则藻 责燥灶凿泽 燥枣 粤责燥泽贼蚤糟澡燥责怎泽 躁葬责燥灶蚤糟怎泽 杂藻造藻灶噪葬
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再韵哉 悦澡葬灶早赠葬灶袁 再粤晕郧 再怎袁匀哉 云藻蚤袁藻贼 葬造 渊员苑员远冤

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孕燥责怎造葬贼蚤燥灶袁 悦燥皂皂怎灶蚤贼赠 葬灶凿 耘糟燥泽赠泽贼藻皂
孕燥责怎造葬贼蚤燥灶 葬灶凿 澡葬遭蚤贼葬贼 泽贼葬贼怎泽 燥枣 粤泽蚤葬灶 藻造藻责澡葬灶贼泽 渊耘造藻责澡葬泽 皂葬曾蚤皂怎泽冤 蚤灶 酝藻灶早造葬 杂怎遭鄄则藻泽藻则增藻 燥枣 载蚤泽澡怎葬灶早遭葬灶灶葬 晕葬贼蚤燥灶葬造 晕葬贼怎则藻
砸藻泽藻则增藻袁 再怎灶灶葬灶 燥枣 悦澡蚤灶葬 蕴陨晕 蕴蚤怎袁 允陨晕 再葬灶枣藻蚤袁 悦匀耘晕 阅藻噪怎灶袁 藻贼 葬造蚤 渊员苑圆缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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蕴陨 云葬灶袁 载哉 月蚤灶早择蚤灶早袁酝粤 再怎葬灶择蚤灶早袁 藻贼 葬造 渊员苑猿远冤
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允陨粤晕郧 酝蚤灶袁 杂匀耘晕 酝蚤灶早曾蚤灶早袁 杂匀耘晕 载蚤灶责蚤灶早袁 藻贼 葬造 渊员苑源远冤
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蕴陨晕 月蚤灶早择蚤灶早袁 悦匀耘晕 载蚤灶早憎藻蚤袁 悦匀耘晕 再蚤灶早袁藻贼 葬造 渊员苑苑圆冤
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宰粤晕郧 悦澡葬燥袁 蕴陨 载蚤灶澡怎蚤袁 蕴粤陨 在蚤灶蚤袁 藻贼 葬造 渊员愿园园冤
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远怨愿员 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿源卷摇
叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁圆愿园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
国内邮发代号院愿圆鄄苑袁国外邮发代号院酝远苑园
标准刊号院陨杂杂晕 员园园园鄄园怨猿猿摇 摇 悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝
全国各地邮局均可订阅袁也可直接与编辑部联系购买遥 欢迎广大科技工作者尧科研单位尧高等院校尧图书
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通讯地址院 员园园园愿缘 北京海淀区双清路 员愿号摇 电摇 摇 话院 渊园员园冤远圆怨源员园怨怨曰 远圆愿源猿猿远圆
耘鄄皂葬蚤造院 泽澡藻灶早贼葬蚤曾怎藻遭葬燥岳 则糟藻藻泽援葬糟援糟灶摇 网摇 摇 址院 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
本期责任副主编摇 魏辅文摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报渊杂匀耘晕郧栽粤陨摇 载哉耘月粤韵冤渊半月刊摇 员怨愿员年 猿月创刊冤
第 猿源卷摇 第 苑期摇 渊圆园员源年 源月冤
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编摇 摇 辑摇 叶生态学报曳编辑部
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主摇 摇 编摇 王如松
主摇 摇 管摇 中国科学技术协会
主摇 摇 办摇 中国生态学学会
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