全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2009, 36 (6) : 873 - 878
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2008 - 12 - 01; 修回日期 : 2009 - 05 - 11
基金项目 : 国家 ‘十五’科技攻关重大专项课题 (2004BA516A09)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: chengzh@nwsuaf1edu1cn)
辣椒根系分泌物的化感作用及其化感物质分析
耿广东 1, 2 , 张素勤 1, 2 , 程智慧 23
(1贵州大学农学院 , 贵阳 550025; 2西北农林科技大学园艺学院 , 陕西杨凌 712100)
摘 　要 : 利用生物测定和 GC - MS分析的方法 , 研究了辣椒根系分泌物各组分的化感作用及其优势组
分的化感物质。结果表明 : 辣椒根系分泌物各组分对莴苣的化感作用不同 , 以乙醚洗脱组分的化感作用最
强 ; 对乙醚洗脱组分进行再分离 , 最后得出 80%乙醚 + 20%乙酸乙酯洗脱组分的化感作用最强 ; 对 80%乙
醚 + 20%乙酸乙酯洗脱组分进行 GC - MS分析鉴定 , 确定辣椒根系分泌的主要化感物质为邻苯二甲酸二丁
酯、邻苯二甲酸 - 丁基 - 环己烷基酯、邻苯二甲酸 - 丁基 - 异丁酯、邻苯二甲酸二叔丁酯、二苯胺、
4, 4pi-叔丁基二苯酚、苯萘胺、邻苯二甲酸 , 其中 , 邻苯二甲酸二丁酯的含量最高。
关键词 : 辣椒 ; 根系分泌物 ; 化感作用 ; 化感物质 ; 莴苣
中图分类号 : S 64113　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2009) 0620873206
A llelopa thy and A llelochem ica ls of Root Exuda tes in Hot Pepper
GENG Guang2dong1, 2 , ZHANG Su2qin1, 2 , and CHENG Zhi2hui23
(1A gricultural College, Guizhou U niversity, Guiyang 550025, China; 2 College of Horticulture, N orthw est A & F U niversity,
Yangling, Shaanxi 712100, China)
Abstract: The allelopathy and major allelochem icals in root exudates of hot pepper were studied by bio2
assay and GC - MS methods. The results showed that different components of root exudates of hot pepper had
different allelopathy on lettuce. The allelopathy of aether soluble component was the highest, which was fur2
ther separated and analyzed, and we found that 80% aether + 20% ethyl acetate component held the highest al2
lelopathy. Finally, the component of 80% aether + 20% ethyl acetate was analyzed by GC - MS, and the main
allelochem icals were identified as dibutyl phthalate, 1, 22benzenedicarboxylic acid, butyl cyclohexyl ester,
1, 22benzenedicarboxylic acid, butyl 22methylp ropyl ester, 1, 22benzenedicarboxylic acid, bis ( 22methyl2
p ropyl) ester, diphenylam ine, 4, 4pi2 (12methylethylidene) bis2phenol, 12naphthalenam ine, n2phenyl2, 1,
22benzenedicarboxylic acid, among which dibutyl phthalate held the highest level of chem ical content.
Key words: hot pepper; root exudate; allelopathy; allelochem ical; lettuce
化感作用是指一种植物或微生物 (供体 ) 向环境释放某些化学物质而影响其他有机体 (受体 )
的生长和发育的化学生态学现象 , 化感作用包括促进和抑制两方面作用 (R ice, 1984) , 其产生的化
学物质称为化感物质 (W ittacker & Feeny, 1971)。化感物质的释放途径有以下 4条 : 从植物表面溢
出 , 被雨水冲洗到下层植物上或渗入到土壤后表现出化感效应 (李绍文 , 1989) ; 从植物根部溢出直
接产生化感效应 (喻景权和松井佳久 , 1999; Hao et al. , 2007) ; 一些挥发性化感物质通过植物体表
挥发到环境中发生作用 (孔垂华 等 , 2001 ) ; 植物残株或凋落物分解产生化感物质 (高丹 等 ,
2008)。
自然界很多植物根系能够分泌化感物质 , 如水稻、小麦、大豆、豌豆、豚草、牛鞭草、三叶鬼针
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草、胜红蓟、杨树、苹果、黄瓜、辣椒、大蒜、茄子等 , 这些植物根系分泌的化感物质能够对周围其
它植物产生化感作用 , 有些情况下对自身也产生毒害 , 抑制其生长 ( Yu et al. , 2003; 何海斌 等 ,
2007; 杨广君 等 , 2008)。
对辣椒的化感作用研究的较多 (程智慧 等 , 2005; Morgan & Overholt, 2005; Siddiqui, 2007) , 但
都是通过生物鉴定的方法研究其化感作用 , 而对辣椒的化感物质进行分离及成分分析的报道较少。本
试验中从辣椒根系分泌的途径研究了辣椒的化感作用 , 并对化感物质进行逐级分离 , 寻找主要的化感
物质 , 以便为辣椒化感作用的进一步研究和应用奠定理论基础。
1　材料与方法
111　材料
供体材料为辣椒 ‘8819’; 受体材料为莴苣 (意大利耐抽薹莴苣 )。
试验于 2004年 3—6月在西北农林科技大学进行。
112　根系分泌物的收集和分离方法
用塑料桶、泡沫板和通气泵自制辣椒水培系统 , 用蒸馏水配制成 1 /2剂量的 Hoagland营养液 ,
每桶盛 4 L营养液。在泡沫板上小孔中定植辣椒幼苗 , 每桶定植第一片真叶展平的辣椒幼苗 34株 ,
室内人工光照下培养 , 15～30 d更换一次营养液 , 共培养 60 d。收集更换的营养液 , 通过 XAD24树
脂吸附柱 , 随后分别用乙醚、50%乙醚 + 50%乙酸乙酯、乙酸乙酯、50%乙酸乙酯 + 50%甲醇、甲醇
各 200 mL洗脱 , 各洗脱液依次简称为 B1、B2、B3、B4、B5组分 , 收集洗脱液 , 减压浓缩至干 , 溶于
10 mL甲醇中 , 放入 - 20 ℃冰箱中备用。
113　根系分泌物各组分化感作用的生物鉴定
准确吸取浓缩后甲醇溶解液 1 mL, 放入底部铺有滤纸的培养皿中 , 在 50 ℃烘箱中烘至甲醇完全
挥发 , 然后加 7 mL蒸馏水 , 在滤纸上均匀摆放 30粒莴苣种子 , 置 25 ℃、4 000 lx下 , 每天调查发芽
情况 , 4 d后测量地上部和根部的长度 , 3次重复。对照中先加入 1 mL甲醇 , 蒸发后再加蒸馏水。根
据生物检测结果 , 并结合隶属函数值确定水培营养液中化感优势组分。
发芽率 ( % ) =发芽终期全部正常发芽的种子数 /供试种子数 ×100。
发芽指数 (GI ) = ∑Gt /D t。
式中 Gt代表浸种后 t日的发芽数 , D t代表相应的发芽日数。
化感隶属函数值 X ( u) = (X - Xm in ) / (Xm ax - Xm in )。
114　化感优势组分的分离鉴定
取生物测定确定的化感优势组分 (B1 ) 甲醇溶液 5 mL, 转移到长 40 cm、直径 210 cm的 XAD24
吸附树脂柱上 , 使甲醇自然挥发 , 然后分别用 80%乙醚 + 20%乙酸乙酯、60%乙醚 + 40%乙酸乙酯、
40%乙醚 + 60%乙酸乙酯各 200 mL洗脱 , 洗脱液简称为 B1 - 1、B1 - 2、B1 - 3 , 收集洗脱液 , 减压浓缩
至干 , 溶于 5 mL甲醇中 , 放入 - 20 ℃冰箱中备用。对其组分进行生物检测 , 方法同 113。然后通过
GC - MS (气相色谱 —质谱联用仪 , GC为 Agilent 6890, MS为 HP5973) 分析鉴定生物活性较强组分
物质。
2　结果与分析
211　辣椒根系分泌物各组分对莴苣的化感作用
由表 1可知 , B1组分处理的发芽率比对照降低了 10% , 其它处理影响均不显著。各组分处理均
降低了莴苣的发芽指数 , 以 B1影响最大 , 其次依次为 B2、B4、B3、B5。B3和 B5均促进莴苣根的生
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　6期 耿广东等 : 辣椒根系分泌物的化感作用及其化感物质分析 　
长 , 根长分别比对照增加了 12162%和 2166% , 但其根却比对照细 , 并且没有根毛 , 其余各组分均降
低了根的长度 , 其中以 B1的抑制效应最为明显 , B2次之 , B4再次之。除 B5外 , 其余各组分均显著抑
制了莴苣地上部生长 , B1、B3、B2和 B4处理后的地上部长分别比对照降低了 37181%、28157%、
26105%和 23152%。
表 1　辣椒根系分泌物各组分对莴苣的化感作用
Table 1　A llelopa thy of the var ious fraction s of hot pepper root exuda tes on lettuce
洗脱液
Eluant
发芽率 /%
Germ ination rate
发芽指数
Germ ination index
根长 / cm
Root length
地上部长 / cm
Top length
对照 Control 100 aA 14142 aA 3101 abAB 1119 aA
B1 90 bB 8133 eD 1112 dD 0174 bB
B2 95 abAB 9171 dC 1193 cC 0188 bB
B3 100 aA 12158 bcB 3139 aA 0185 bB
B4 98 aA 12133 cB 2171 bB 0191 bB
B5 100 aA 13133 bAB 3109 abAB 1121 aA
　　注 : B1 : 乙醚 ; B2 : 50%乙醚 + 50%乙酸乙酯 ; B3 : 乙酸乙酯 ; B4 : 50%乙酸乙酯 + 50%甲醇 ; B5 : 甲醇。
Note: B1 : Aether; B2 : 50% aether + 50% ethyl acetate; B3 : Ethyl acetate; B4 : 50% ethyl acetate + 50% methanol; B5 : Methanol.
由表 2中各指标的隶属函数值的大小可得出 , B1的平均隶属函数值最小 , 即对莴苣的化感抑制作
用最大 , B2次之 , 其余依次为 B4、B3、B5。
因此 , 可得出 B1 (乙醚洗脱组分 ) 中含有较多的化感物质 , 为优势组分 , 研究辣椒根系分泌的
化感物质 , 应从 B1组分中寻找起主要作用的化感物质。
表 2　辣椒根系分泌物各组分化感作用的隶属函数值
Table 2　A llelopa thy subjection va lue of the var ious fraction s of hot pepper root exuda tes on lettuce
洗脱液
Eluant
各指标的隶属函数值 Subjection value of each index
发芽率
Germ ination rate
发芽指数
Germ ination index
地上部长
Top length
根长
Root length
平均
Average
对照 Control 11000 11000 01833 01957 01948
B1 01900 01000 01000 01000 01225
B2 01950 01226 01357 01298 01458
B3 11000 01699 11000 01234 01733
B4 01983 01657 01700 01362 01676
B5 11000 01822 01868 11000 01923
　　注 : B1 : 乙醚 ; B2 : 50%乙醚 + 50%乙酸乙酯 ; B3 : 乙酸乙酯 ; B4 : 50%乙酸乙酯 + 50%甲醇 ; B5 : 甲醇。
Note: B1 : Aether; B2 : 50% aether + 50% ethyl acetate; B3 : Ethyl acetate; B4 : 50% ethyl acetate + 50% methanol; B5 : Methanol.
由表 3可知 , B1 - 1组分处理的莴苣种子的发芽率比对照降低了 50个百分点 , B1 - 2、B1 - 3虽然也降
低莴苣种子发芽率 , 但与对照的差异未达到显著性水平。各组分对莴苣种子发芽指数也有不同程度的
抑制作用 , B1 - 1抑制作用最大 , B1 - 2次之 , B1 - 3最小。B1 - 1显著抑制了莴苣幼苗根和地上部的生长 ,
与对照相比 , 根长和地上部长分别降低了 78157%和 43172% ; B1 - 2也抑制了莴苣的根和地上部生长 ;
B1 - 3抑制莴苣的地上部生长 , 但对根长却产生了促进作用 , 这可能是由于莴苣不同器官对化感物质的
反应敏感程度不同的缘故。
由以上分析可知 , B1 - 1组分对莴苣的影响最大 , 化感作用最强。由此推出 , 辣椒根系分泌物中起
主要作用的化感物质在这个组分中。
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表 3　B1 各组分对莴苣的化感作用
Table 3　A llelopa thy of var ious fraction s in B1 on lettuce
洗脱液
Eluant
发芽率 /%
Germ ination rate
发芽指数
Germ ination index
根长 / cm
Root length
地上部长 / cm
Top length
对照 Control 100 a A 14171 a A 4162 b B 2115 a A
B1 - 1 50 b B 4151 c C 0199 d D 1121 d C
B1 - 2 78 a AB 8151 b BC 3166 c C 1169 b B
B1 - 3 97 a A 13154 a AB 5179 a A 1146 c BC
　　注 : B1 - 1 : 80%乙醚 + 20%乙酸乙酯 ; B1 - 2 : 60%乙醚 + 40%乙酸乙酯 ; B1 - 3 : 40%乙醚 + 60%乙酸乙酯。
Note: B1 - 1 : 80% aether + 20% ethyl acetate; B1 - 2 : 60% aether + 40% ethyl acetate; B1 - 3 : 40% aether + 60% ethyl acetate.
212　辣椒根系分泌的化感物质成分分析
将 B1 - 1组分通过微膜过滤 , 然后进行 GC - MS分析 , 结果见图 1。由图 1和标准图谱比较可知 ,
辣椒根系分泌物中的化感物质如表 4所示。
图 1　辣椒根系分泌物中 B1 - 1组分的 GC - M S鉴定图谱
F ig. 1　GC - M S spectrum of B1 - 1 com ponen ts of root exuda tes in hot pepper
表 4　辣椒根系分泌物中 B121组分的化感物质
Table 4　A llelochem ica ls of B121 com ponen ts of root exuda tion in hot pepper
化感物质
A llelochem icals
百分含量 /%
Percentage
相似度 /%
Sim ilar degree
保留时间 /m in
Time of apex
邻苯二甲酸二丁酯 D ibutyl phthalate 41149 91 241994
邻苯二甲酸 - 丁基 - 环己烷基酯 15160 86 22199
1, 22benzenedicarboxylic acid, butyl cyclohexyl ester
邻苯二甲酸 - 丁基 - 异丁酯 13108 78 25154
1, 22benzenedicarboxylic acid, butyl 22methylp ropyl ester
邻苯二甲酸二叔丁酯 10109 94 23177
1, 22benzenedicarboxylic acid, bis(22methylp ropyl) ester
二苯胺 D iphenylam ine 9103 87 18166
4, 4pi- 叔丁基二苯酚 4, 42(12methylethylidene) bis2phenol 4142 88 33108
苯萘胺 12naphthalenam ine, n2phenyl2 3176 93 28188
邻苯二甲酸 1, 22benzenedicarboxylic acid 2153 90 17164
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由表 4可知 , 辣椒营养液栽培 , 根系分泌物 B1 - 1组分中含量较高的物质有 8种 , 其中邻苯二甲酸
二丁酯含量最高 , 为 41149% ; 邻苯二甲酸 -丁基 -环己烷基酯次之 ; 再次之为二苯胺。
3　讨论
根系分泌物中含有化感物质已在牛鞭草 ( Tang et al. , 1995)、杉木 (陈龙池和汪思龙 , 2003)、
大豆 (张顺捷 等 , 2008)、水稻 (何海斌 等 , 2007)、花生 (胡飞和孔垂华 , 2003)、茄子 (刘娜
等 , 2008) 等作物上得以证实。豌豆根系分泌苯甲酸、对羟基苯甲酸、香草酸、肉桂酸、香豆酸、
3, 4 -二羟基苯甲酸、3, 5 -二甲羟基香豆酸等化感物质 (喻景权和松井佳久 , 1999)。茄子根系分
泌的主要化感物质为邻苯二甲酸的多种衍生物、2, 6 -二甲基乙基苯酚、十六烷酸甲酯、十七烷酸甲
酯 (王芳 , 2003)。侯永侠等 ( 2007) 对辣椒的根系分泌物进行了测定 , 其化感物质为烷烃、芳香
烃、醇、酮、烯酸酯、芳香酸酯和含 N的化合物 , 其中大量是芳香族和烷烃。本试验得出 , 辣椒根
系分泌的主要化感物质为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二叔丁酯、邻苯二甲酸 - 丁基 - 环己烷基
酯、邻苯二甲酸 -丁基 -异丁酯、二苯胺、4, 4’- 叔丁基二苯酚、苯萘胺、邻苯二甲酸 , 其中 , 邻
苯二甲酸二丁酯的含量最高。这与茄子 (王芳 , 2003) 分泌的化感物质有些相似 , 但与豌豆 (喻景
权和松井佳久 , 1999) 和辣椒 (侯永侠 等 , 2007) 的不尽相同。可能是因为茄子与辣椒统属茄科 ,
所含物质基本相同 , 与豌豆亲缘关系相差很远 , 其所含物质不同所致 ; 与侯永侠等 ( 2007) 研究的
结果不尽相同 , 可能是因为处理方法不同。侯永侠等是通过水培的方法收集辣椒根系分泌物后 , 直接
用 GC - MS分析 ; 本试验是首先从辣椒根系分泌物中分离出化感作用最强的化感组分 , 然后用 GC -
MS分析测定辣椒根系分泌的主要化感物质。辣椒根系分泌物不一定都是化感物质 , 本试验对辣椒化
感作用优势组分进行分析 , 获得的结果将更为准确可靠。
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