全 文 ：广 西 植 物 Guihaia　Jan．２０１４,３４(１):８４－８８　　　　　　　　　　 http://journal．gxzw．gxib．cn　
DOI:１０．３９６９/j．issn．１０００Ｇ３１４２．２０１４．０１．０１６
丁兰,张丽,李静,等．８Ｇ甲氧基二氢血根碱化感潜能的评估[J]．广西植物,２０１４,３４(１):８４－８８
DingL,ZhangL,LiJ,etal．Alelopathicpotentialof８Ｇmethoxydihydrosanguinarine[J]．Guihaia,２０１４,３４(１):８４－８８
８Ｇ甲氧基二氢血根碱化感潜能的评估
丁　兰１∗,张　丽１,李　静２,杨　玲１,令利军１,杨　宁１,刘国安１
(１．西北师范大学 生命科学学院,兰州７３００７０;２．武威市第八中学,甘肃 武威７３３０００)
摘　要:以莴苣幼苗为材料,检测了分离自细果角茴香的生物碱对莴苣幼苗根生长及根毛发育的影响.结果
表明:５０~２００μmol􀅰LＧ１浓度范围内,８Ｇ甲氧基二氢血根碱对莴苣幼苗根长显著抑制;１０、２０和３０μmol􀅰LＧ１
８Ｇ甲氧基二氢血根碱对莴苣幼苗根毛的长度和数量有显著的抑制作用,且抑制作用均表现了浓度依赖性.通
过对莴苣根尖细胞有丝分裂研究发现,５０μmol􀅰LＧ１的８Ｇ甲氧基二氢血根碱能显著抑制根尖细胞的有丝分裂,
而且莴苣幼苗净增值率与根尖细胞的有丝分裂之间呈正相关,证明８Ｇ甲氧基二氢血根碱主要通过抑制根尖细
胞有丝分裂对莴苣根的生长产生影响.
关键词:８Ｇ甲氧基二氢血根碱;莴苣;生物碱;化感作用
中图分类号:Q９４５．７　　文献标识码:A　　文章编号:１０００Ｇ３１４２(２０１４)０１Ｇ００８４Ｇ０５
Alelopathicpotentialof８Ｇmethoxydihydrosanguinarine
DINGLan１∗,ZHANGLi１,LIJing２,YANGLing１,
LINGLiＧJun１,YANGNing１,LIUGuoＧAn１
(１．CollegeofLifeSciences,NorthwestNormalUniversity,Lanzhou７３００７０,China;
２．WuweiNo．８SeniorHighSchool,Wuwei７３３０００,China)
Abstract:Efectsof８ＧmethoxydihydrosanguinarineisolatedfromHypecoumleptocapumontherootgrowthand
roothairdevelopmentofLactucasativaseedlingswerestudied．TheresultsshowedthattherootgrowthwassignifiＧ
cantlyinhibitedby８Ｇmethoxydihydrosanguinarineattheconcentrationof５０－２００μmol􀅰LＧ１;theinhibitoryefecton
roothairsincreasedwithconcentrationrangingfrom１０to３０μmol􀅰LＧ１．Theinhibitoryefectsoftestedcompound
onthelengthandnumberofroothairsshowedadoseＧdependentmanner．Moreover,themitosisofapicalcelscould
beinhibitedby８Ｇmethoxydihydrosanguinarineattheconcentrationsabove５０μmol􀅰LＧ１andrevealedapositivelinear
regressionwithrootNGR．Thus,theefectof８ＧmethoxydihydrosanguinarineonLactucasativaseedlingsmainlyexＧ
ploredontheinhibitionofthemitoticactivity．
Keywords:８Ｇmethoxydihydrosanguinarine;Lactucasativa;alkaloids;alelopathy
　　化感作用是指植物在生长过程中分解产生的次
级代谢产物对自身或邻近植物(包括微生物)的生长
发育产生直接或间接、有利或有害的影响.植物具
有大量的次生代谢产物,如酚类、萜类及生物碱类
等.这些物质通过雨水淋溶、挥发、根分泌和植株分
解等途径释放到环境中,并对其生境中的生物产生
影响(Weiretal．,２００４;Lietal．,２０１２),它们是生
态环境的参与者和构建者(Maetal．,２００８).化感
物质依其结构可分为１４类(Rice,１９８４),生物碱就
是其中最为重要的一种.
收稿日期:２０１３Ｇ０８Ｇ２９　　修回日期:２０１３Ｇ１０Ｇ０４
基金项目:西北师范大学知识与科技创新工程项目(NWNUＧKJCXGCＧ０３Ｇ６５);国家自然科学基金(３０９６０４６４);生物学省级重点学科项目.
作者简介:丁兰(１９６４Ｇ),女,四川德阳人,博士,教授,主要研究方向为植物细胞工程和分子药理学,(EＧmail)dinglan＠nwnu．edu．cn.
∗通讯作者
细果角茴香(Hypecoumleptocarpum)为罂粟
科角茴香属一年生草本植物,主要分布于四川、西
藏、青海及华北地区.该属植物含有丰富的生物碱
和糖苷类,目前有２０余种生物碱(隐品碱、原阿片碱
和茴香碱等)从该属植物中分离得到(中华本草编委
会,１９９９).生物碱是重要的化感物质之一,但有关
角茴香中生物碱的化感潜能的评估目前鲜有文献报
道(Dingetal．,２０１１),该类化合物的生态学贡献还
不清楚.本研究以青海细果角茴香中的８Ｇ甲氧基
二氢血根碱为测试化合物,以经典化感测试植
物———莴苣为受试对象,研究８Ｇ甲氧基二氢血根碱
对莴苣幼苗根及根毛生长发育的影响,评估其化感
潜能.
１　材料与方法
１．１研究材料
莴苣(Lactucasativa);８Ｇ甲氧基二氢血根碱分
离于青海西宁产细果角茴香(HypecoumleptoＧ
carpum),并通过现代波谱学方法对其分子结构进
行了鉴定,纯度达９９．８％.二甲基亚砜(DMSO)和
乙醇等均为分析纯.
１．２研究方法
１．２．１莴苣幼苗培养及药物处理　莴苣种子经流水
冲洗１０min,无菌水冲洗３~４次后均匀排列在铺
有３层经水浸润的滤纸的培养皿中,每皿４０粒种
子.置于(２０±２)℃,昼/夜周期１６h/８h条件下培
养４８h后,将生长整齐一致的幼苗转入不同浓度的
８Ｇ甲氧基二氢血根碱处理液当中,继续培养４８h,统
计数据.８Ｇ甲氧基二氢血根碱用DMSO溶解,配制
成２００mmol􀅰LＧ１母液,置冰箱内保存,使用时按量
加入培养皿中.两个实验组的处理液中８Ｇ甲氧基
二氢血根碱浓度分别为０、１０、２０、３０μmol􀅰LＧ１和
０、５０、１００、１５０和２００μmol􀅰LＧ１.对照组和处理组
中的DMSO含量均一致,其终浓度不超过０．２％,预
实验结果表明,该浓度对莴苣幼苗根的生长发育没
有显著性影响.
１．２．２根长、苗高净增值率的测定　莴苣幼苗经８Ｇ甲
氧基二氢血根碱处理４８h后,参照 Panetal．
(２００１)的方法测定其根和苗的净增值率NGR(Net
growthrate).各处理组均设３个平行,每个平行组
测定１８株幼苗的根长和下胚轴长度,用下胚轴长度
的变化反映苗高的变化,并进行３次独立重复实验.
苗净增值率计算公式为SeedlingNGR＝(处理后下
胚轴长－处理前下胚轴长)/处理前苗高×１００％;根
的净增值率公式为RootNGR＝(处理后根长－处
理前根长)/处理前根长×１００％.
１．２．３根毛的观察测定　距根尖０．５cm 处切取约
１cm长的根段,于７５％的乙醇中固定备用.压片后
在光学显微镜(NikonEclipseE４００)上用目镜测微
尺观察,测定幼苗根毛１３００μm根段内的根毛密度
和平均长度.取测量根段的两端和中间的值的平均
值,每处理组随机选取１８株幼苗.
１．２．４有丝分裂指数测定　根据 Akinboroetal．
(２００７)的根尖压片法(略有修动)测定莴苣幼苗根尖
细胞的有丝分裂指数.莴苣幼苗经一定浓度的８Ｇ
甲氧基二氢血根碱处理４８h后,切取根尖(长约
１cm),用卡诺固定液(冰醋酸∶乙醇＝１∶３,V/V)
固定２４h后将材料转入７０％的乙醇中备用;取固定
后的根尖在１．０mol/LHCl中６０℃水解８min,小
心切取幼苗根尖(长约１mm),用刀片小心挑至滴
有改良石碳酸品红染液的载玻片上,染色８min,常
规压片后置于光学显微镜(NikonEclipseE４００)下
观察、拍照(CanonXIUS８０IS数码相机),并统计
有丝分裂指数(即每１０００个细胞中分裂期细胞所
占比率).
１．３数据统计与分析
对照组和实验组差异采用SPSS１７．０统计软件
进行单因素方差分析(P＜０．０５表示显著性差异,P
＜０．０１表示极显著性差异).各药物处理后数据之
间的相关性用统计学软件进行线性回归分析,并评
价其显著性(P)和决定系数(R２).所有实验数据均
以平均值±标准差的形式表示.
２　结果与分析
２．１８Ｇ甲氧基二氢血根碱对莴苣幼苗生长的抑制作用
莴苣幼苗经８Ｇ甲氧基二氢血根碱处理４８h后,
根生长表现出被抑制现象(图１),但苗高不受影响.
实验表明,８Ｇ甲氧基二氢血根碱对莴苣幼苗根生长
具有显著性的抑制作用(P＜０．０１),并与药物浓度
呈正相关,幼苗经５０、１００、１５０和２００μmol􀅰LＧ１该
化合物处理４８h后,幼苗根的平均NGR均低于对
照组(１３５．９３％),分别为１０８．７９％、９２．７％、８３％和
７７．３４％(图２:A);幼苗经以上４种浓度８Ｇ甲氧基二
氢血根碱处理４８h后,胚上部分的平均NGR分别
５８１期　　　　　　　　　　丁兰等:８Ｇ甲氧基二氢血根碱化感潜能的评估
图１　８Ｇ甲氧基二氢血根碱对莴苣幼苗根长、苗高的影响
Fig．１　Effectsof８ＧmethoxydihydrosanguinarineontherootandhypocotylsgrowthofLactucasativaseedlings
图２　８Ｇ甲氧基二氢血根碱对莴苣幼苗生长的抑制作用　A．对莴苣幼苗根净增值率的影响;B．对莴苣幼苗胚上部分净增值率
的影响.∗和∗∗分别表示处理组和对照组在０．０５、０．０１水平差异显著,下同.
Fig．２　Inhibitionof８ＧmethoxydihydrosanguinarineontheseedlinggrowthofLactucasativa　A．Efectsonnetgrowthrate
(NGR)ofL．sativaseedlings;B．Efectsonhypocotylsnetgrowthrate(NGR)ofLactucasativaseedlings;∗and∗∗respectivelyindicatesignifiＧ
cantdiferencesbetweentreatmentsandcontrolat０．０５and０．０１level,thesamebelow．
为５７０．９７％、５９０．３２％、４７７．７２％和４９５．１６％,与对
照组(５４３．５５％)无显著性差异(P＞０．０５)(图２:B),
即上述浓度的８Ｇ甲氧基二氢血根碱并未对莴苣幼
苗胚上部分的生长发育产生影响.
２．２８Ｇ甲氧基二氢血根碱对莴苣幼苗根毛生长的抑
制作用
图３显示,分别用１０、２０和３０μmol􀅰LＧ１８Ｇ甲
氧基二氢血根碱处理莴苣幼苗４８h后,其根毛发育
受到了明显的抑制,在３０μmol􀅰LＧ１浓度下,幼苗有
少量极短的根毛,说明抑制作用与药物浓度呈正相
关.图３结果显示,在１０、２０和３０μmol􀅰LＧ１的８Ｇ
甲氧基二氢血根碱浓度下,处理组根毛平均长度分
别为１８７．３、１００．６１和６３．８４μm,与对照组１９０．８７
μm相比呈明显的下降趋势,其中１０μmol􀅰LＧ１组
平均根毛长度与对照组相比无显著性差异(P＞
０．０５);２０和３０μmol􀅰LＧ１８Ｇ甲氧基二氢血根碱均能
不同程度地抑制根毛的生长,具有显著性水平(P＜
０．０１)且呈浓度依赖性(图４:A);相同浓度梯度下,
处理组根毛密度分别为９０．３、４８和２３个,相对对照
组的９７．９个,差异显著(１０μmol􀅰LＧ１,P＜０．０５;２０
和３０μmol􀅰LＧ１,P＜０．０１)(图４:B).
２．３８Ｇ甲氧基二氢血根碱对莴苣幼苗根尖分生区细
胞有丝分裂的抑制作用
应用根尖压片技术观察有丝分裂不同时期染色
体的形态特征(图５),并以该特征为标准,统计实验
组根尖细胞的有丝分裂指数,以此评估受试化合物
对莴苣幼苗根尖分生区细胞有丝分裂活力的影响,
阐释该化合物对莴苣幼苗根生长的影响.如图６所
６８ 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　３４卷
图３　８Ｇ甲氧基二氢血根碱处理莴苣幼苗４８h后对根毛发育抑制作用的光学显微图　A．对照组;BＧD．分别表示经１０,２０,
３０μmol􀅰LＧ１８Ｇ甲氧基二氢血根碱处理后的莴苣幼苗根毛图片.
Fig．３　Lightmicrographsshowingtheinhibitionof８ＧmethoxydihydrosanguinarineonroothairdevelopmentofLactucasatiＧ
vaseedlingsaftertreatmentfor４８h　A．Control;BＧD．Seedlingsoflettuceweretreatedwith８Ｇmethoxydihydrosanguinarine(１０,２０,３０μmol
􀅰LＧ１respectively)．
图４　８Ｇ甲氧基二氢血根碱处理莴苣幼苗４８h后对根毛发育的影响　根毛密度表示为每１３００μm根段内观察到的根毛数目
Fig．４　Efectsof８ＧmethoxydihydrosanguinarineontheroothairdevelopmentofLactucasativaseedlingsaftertreatmentfor
４８h　Thedensityofroothairwasroothairnumberwithinper１３００μmrootsegment．
图５　有丝分裂期的不同时相　A．前期;B．中期;C．后期;D．末期.
Fig．５　Diferentphasesofmitosis　A．Prophase;B．Metaphase;C．Anaphase;D．Telophase．
示,莴苣幼苗生长４８h后,对照组根尖细胞有丝分
裂指数为７７．１‰,而５０、１００、１５０和２００μmol􀅰LＧ１
８Ｇ甲氧基二氢血根碱处理组根尖细胞的有丝分裂指
数分别为６４．４、４９．４、４７．１和４２．４‰,与对照组相比
呈极显著差异(P＜０．０１).表明８Ｇ甲氧基二氢血根
碱在处理浓度下能显著抑制莴苣幼苗根尖细胞的有
丝分裂,且抑制作用随浓度的升高而增强.
莴苣幼苗根净增值率与根尖分生区细胞有丝分
７８１期　　　　　　　　　　丁兰等:８Ｇ甲氧基二氢血根碱化感潜能的评估
裂指数经线性回归分析结果表明存在显著的正相关
关系(r＝０．９９,P＝０．００１)(图７).这表明在５０~
２００μmol􀅰LＧ１浓度范围内,８Ｇ甲氧基二氢血根碱可
以通过降低根尖细胞有丝分裂活性对莴苣幼苗根的
生长产生抑制.
图６　８Ｇ甲氧基二氢血根碱对莴苣幼苗
根尖细胞有丝分裂的抑制作用　
Fig．６　Inhibitionof８Ｇmethoxydihydrosanguinarineonthe
mitoticofapicalcelsofLactucasativaseedlings　
图７　莴苣幼苗经８Ｇ甲氧基二氢血根碱处理后根
NGR和根尖细胞有丝分裂指数间的回归直线图
Fig．７　RegressionlinebetweenrootNGRandmitotic
indexoflettuceseedlingsaftertreatmentfor４８h
with８Ｇmethoxydihydrosanguinarine．
３　结论与讨论
植物根是化感物质作用的重要靶器官,由于根
的生长主要源于根尖伸长区细胞的伸长生长和分生
区的细胞分裂(Woltersetal．,２００９),同时根毛的生
长发育对外界环境的变化也很敏感,因此,在实验室
条件下对植物次生代谢产物的化感作用潜能的评估
主要选取根及根毛为研究对象.生物碱是一类化感
作用较强的次生代谢产物,本研究显示,５０~２００
μmol􀅰LＧ１８Ｇ甲氧基二氢血根碱能明显地抑制莴苣
幼苗根的生长,这与其显著抑制根尖分生区细胞有
丝分裂活力密切相关.
植物次生代谢产物不仅可通过抑制纺锤丝的形
成而抑制细胞分裂,还能通过抑制植物细胞壁多糖
类物质的合成而抑制细胞伸长,使根直径加粗(IlＧ
liamsonetal．,１９８８).丁兰等(２０１１)使用高浓度二
氢血根碱处理莴苣幼苗根尖后发现根分生区细胞
DNA有明显的损伤,认为根尖细胞有丝分裂活力的
下降与细胞DNA受损有关.Coolsetal．(２００８)认
为当植物根尖DNA被损伤时植物细胞运行周期阻
滞和DNA损伤修复机制是为了保持基因组的完整
性.８Ｇ甲氧基二氢血根碱导致莴苣幼苗根尖细胞有
丝分裂指数显著下降是有丝分裂过程中纺锤体组装
受到了影响,还是根尖细胞的DNA被损伤而引起
周期阻滞使分裂细胞数目减少所致,尚需进一步研
究求证.
植物根毛的主要功能是增大根对水分、营养物
质的有效吸收面积以及可利用的土壤体积(Wang
etal．,２００４;李扬汉,１９８４;Bibikovaetal．,２００２).
丁兰等(２００８)研究表明,对映Ｇ贝壳杉烷型二萜化合
物LeukameninE对莴苣幼苗根毛生长发育的抑制
很可能是通过拮抗乙烯信号途径发挥作用的,
Francketal．(２００３)研究发现,刺桐碱可通过诱导
桉树根毛的细胞骨架重建使根毛生长停止和变形.
那么８Ｇ甲氧基二氢血根碱抑制莴苣幼苗根毛发育
是否是通过乙烯信号通路或细胞骨架的改变而施加
影响,还需进一步深入研究.
综上所述,细果角茴香中的８Ｇ甲氧基二氢血根
碱对经典化感测试植物莴苣幼苗的根和根毛的生长
发育均表现出显著的抑制效应,显示了一定的化感
潜能,但该化合物是否在其生态环境中发挥了生态
作用还需要进一步深入研究.
参考文献:
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李扬汉．１９８４．植物学[M]．上海:上海科技出版社:４１７
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BibikovaT,GilroyS．２００２．Roothairdevelopment[J]．JPlant
GrowthRegul,２１:３８３－４１５
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