全 文 ：中国生态农业学报 2010年 9月 第 18卷 第 5期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sept. 2010, 18(5): 1148−1150
* 青岛农业大学博士基金项目资助
罗小勇(1963~), 男, 博士, 副教授, 研究方向为除草剂毒理学与植物源除草活性物质。E-mail: luo_xiaoyong@yahoo.com.cn
收稿日期: 2010-01-15 接受日期: 2010-04-20
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.01148
芍药不同器官除草活性的研究*
罗小勇 张英杰
(青岛农业大学农学与植物保护学院 青岛 266109)
中图分类号: S154.3 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)05-1148-03
Herbicidal activities of Paeonia lactiflora Pall. organs
LUO Xiao-Yong, ZHANG Ying-Jie
(College of Agronomy and Plant Protection, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China)
(Received Jan. 15, 2010; accepted April 20, 2010)
除草剂等农用化合物在保持粮食稳产和高产方
面起着非常重要的作用, 但随着有机合成化学除草
剂的大量使用, 环境污染及抗性杂草等问题不断出
现, 寻找高效、低毒、环境友好的除草活性化合物
变得越来越重要。植物作为地球上重要的生物资源,
在其生长过程中会产生许多的次生代谢产物, 当这
些物质通过淋溶、渗透、挥发等途径进入环境中后,
将会抑制或促进其周围其他生物如植物、微生物等
的生长, 这就是植物的化感作用[1]。研究植物化感作
用不仅可了解自然界中植物间的相互作用, 而且能
为从自然界中寻找具有除草活性的天然物质, 进而
为环境友好型除草剂的开发提供重要依据。据报道,
植物的化感作用是一个普遍现象, 几乎所有的植物
均具有这一作用。但不同植物间, 同一植物的不同
器官间, 甚至同一种植物生长在不同地区时化感作
用的程度会存在较大差异[1]。因而, 探索植物源除草
活性物质的前提是首先找到具有高活性的植物及其
器官。芍药(Paeonia lactiflora Pall.)属芍药科芍药属,
原产于中国以及亚洲北部, 被列为中国六大名花之
一, 它不仅有极高的观赏价值, 更有相当重要的药
用价值。其根为白芍, 具有镇痉、镇痛和通经的作
用 , 研究表明 , 这些作用与其根中所含有的芍药
苷等物质有关 [1−4]。目前 , 有关芍药植株中活性物
质的研究均集中于中医药上 , 除草活性的研究尚
少见报道。本研究利用琼脂混粉法[5−8]测定了芍药不
同器官的除草活性, 为植物源除草活性物质的开发
提供依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
芍药的根、茎、叶、花和果实等材料于 2009年
的开花~果实成熟期采集于青岛农业大学校园。将各
器官置阴凉处干燥后, 用电动万能粉碎机(FW100型,
转速 24 000 r·min－1, 天津市泰斯特仪器有限公司)
粉碎 2 min左右, 取过 40目铁筛的粉末备用。
1.2 受体植物
受体植物包括生菜 (Lactuca sativa Linn. var.
ramosa Hort, 抗热绿湖黑核西特选种“388”, 蔡兴
利国际有限公司, 美国)、黄瓜(Cucumis sativus L.,
“青研 85F12”)、小麦(Triticum aestivum L., “烟农
24 号”)、反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)、稗
[Echinochloa crusgalli (L.) Beauv]、苘麻 (Abutilon
theophrasti Medicus Malv.), 3 种杂草的种子均采自
青岛农业大学校内。
1.3 试验方法
本研究参照罗小勇等 [8]提出的琼脂混粉法进
行。将受体植物种子经 0.2%次氯酸钠溶液浸泡 15
min后, 用自来水冲洗数次并置流水下浸泡吸水 3~5
h左右, 而后用蒸馏水洗涤数次, 均匀摆放在带盖方
盘内的吸水纸上, 滴加蒸馏水至种子不漂浮, 遮光
置于全智能人工气候箱(HP1000GS-B 型, 武汉瑞华
仪器设备有限责任公司)内发芽, 待胚根达 3~5 mm
第 5期 罗小勇等: 芍药不同器官除草活性的研究 1149
时移植至混有 10 g·L−1芍药不同器官粉末的 0.5%
琼脂凝胶上(事先配制 100 mL, 并均匀分注至 3个小
烧杯中), 以不含植物粉末为空白对照。移植时先用
尖嘴镊子在已凝固的琼脂表面 21插 5个小孔, 而后
分别夹取胚根长度基本一致的预萌发受体植物种子,
将胚根垂直由小口轻轻植入琼脂凝胶中。每烧杯 5
粒, 重复 3 次。为防止光照对化合物及植物幼根生
长的影响, 将各烧杯放入人工气候箱遮光培养 3~4
d。人工气候箱条件为: 14 h (25 ℃)和 10 h (20 ℃)的
自动循环, 箱内相对湿度为 60%。待处理结束后, 用
电子游标卡尺分别测量受体植物幼苗胚根(或种子
根)和胚轴(或胚芽鞘)的长度。
按式(1)计算胚根(种子根)和胚轴(胚芽鞘)的实
际生长量, 应用 EXCEL 软件, 以生长量为基数, 分
别计算每种芍药器官处理对受体植物胚根(种子根)
和胚轴(胚芽鞘)生长的抑制率以及样本误差。同时应
用 SPSS 软件以 LSD 法对获得的抑制率进行差异显
著性分析。
生长量=处理后的胚根(胚轴)长－处理前的胚
根(胚轴)长 (1)
100%−= ×对照生长量 处理生长量抑制率 对照生长量 (2)
2 结果与分析
由表 1可知芍药的 5种器官在 10 g·L−1粉末添
加浓度下对 6 种受体植物幼苗的生长均显示一定的
抑制作用, 且对胚根(种子根)生长的抑制作用明显
高于对胚轴(胚芽鞘)的抑制。
芍药 5 种器官对生菜幼苗生长的抑制作用均非
常明显, 不仅对其胚根的生长具有很高的抑制活性,
抑制率达 87.9%~97.0%, 而且对胚轴的生长也显示
了高活性, 抑制率达 69.6%~88.1%。其中, 以叶和果
实对二者的抑制效果最高, 茎的效果最低, 而根和
花的效果介于它们之间。
芍药的果实、叶和花对黄瓜幼苗胚根的生长显
示了较强抑制作用, 抑制率分别达到 91.0%、87.2%
和 80.4%, 而茎和根的抑制效果则相对较低, 分别
只有 30.0%和 3.7%, 后者与空白对照差异不显著。
除果实对胚轴的生长具有轻微抑制作用外, 其他器
官均表现出一定的刺激生长活性, 且尤以茎的刺激
作用最大。
芍药各器官对反枝苋幼苗生长的抑制作用除茎
对胚轴较低外, 其余与生菜基本相当, 其中, 叶、果
实和花对胚根的抑制率达 96.4%~99.8%, 三者间差
异不显著, 其次为根, 抑制率为 89.6%, 而茎的抑制
率最低, 为 69.5%。5种器官中果实和花对胚轴的生
表 1 芍药不同器官对 6种受体植物幼苗生长的影响
Tab. 1 Effects of different organs of P. lactiflora on growth of
6 receptor plants seedlings
抑制率 Inhibitory rate (%)
受体植物
Receptor
植物器官
Plant organ
胚根或种子根
Radicle or
seminal root
胚轴或胚芽鞘
Hypocotyl or
coleoptile
根 Root 93.0±1.21abAB 82.4±3.54aA
茎 Shoot 87.9±2.76cB 69.6±5.69bB
叶 Leaf 96.0±1.11abA 88.1±2.58aA
花 Flower 92.2±0.28bAB 80.9±1.71aA
果实 Fruit 97.0±0.60aA 85.8±3.64aA
生菜
L. sativa
对照 Control 0dC 0cC
根 Root 3.7±0.15eD −9.5±2.23cC
茎 Shoot 30.0±1.85dC −27.1±2.52dD
叶 Leaf 87.2±0.47bA −10.0±1.65cC
花 Flower 80.4±1.58cB −1.4±2.04bB
果实 Fruit 91.0±1.38aA 15.1±1.65aA
黄瓜
C. sativus
对照 Control 0eE 0bB
根 Root 89.6±3.33bB 76.0±1.40bA
茎 Shoot 69.5±3.76cC 28.8±2.57dC
叶 Leaf 99.8±0.14aA 60.8±2.72cB
花 Flower 96.4±2.14abAB 80.5±2.67abA
果实 Fruit 98.5±0.90aAB 81.8±1.13aA
反枝苋
A. retroflexus
对照 Control 0dD 0eD
根 Root 74.6±0.96cC −1.1±0.46dC
茎 Shoot 72.5±2.02cC 5.5±1.88cC
叶 Leaf 87.1±1.83bB 12.3±1.52bBC
花 Flower 86.4±0.94bB 13.8±1.27bB
果实 Fruit 94.1±0.38aA 40.5±3.40aA
苘麻
A. theo-
phrasti
对照 Control 0dD 0dC
根 Root 78.2±0.27bB 53.0±4.20cB
茎 Shoot 76.3±2.15bB 66.4±1.72bB
叶 Leaf 86.1±1.80aA 81.4±1.05aA
花 Flower 88.7±1.56aA 87.5±6.81aA
果实 Fruit 91.8±0.66aA 78.7±1.70aAB
小麦
T. aestivum
对照 Control 0cC 0dC
根 Root −1.7±1.24cC 22.7±0.91cC
茎 Shoot 65.7±0.55bB 39.9±2.70bB
叶 Leaf 99.0±0.53aA 39.7±2.11bB
花 Flower 97.9±0.85aA 40.8±3.41bB
果实 Fruit 98.4±0.20aA 58.4±5.79aA
稗
E. crusgalli
对照 Control 0cC 0dD
同列不同小写字母和大写字母分别表示在 0.05 和 0.01 水平上
差异显著。Different lowercase and capital letters in a column mean
significant differences at 0.05 and 0.01 level, respectively. n=3.
长也显示了较高的抑制活性, 抑制率分别达 81.8%
和 80.5%; 其次为根和叶, 抑制率分别为 76.0%和
60.8%; 而茎的抑制率只有 28.8%。
芍药各器官对苘麻幼苗胚根的生长也具有明显
抑制作用 , 且以果实的抑制效果最高 , 抑制率达
94.1%, 叶和花次之, 分别为 87.1%和 86.4%, 而根
和茎的抑制率虽然相对较低, 但也分别达到 74.6%
和 72.5%。5 种器官中除果实对胚轴的生长显示
40.5%的抑制效果外 , 其余器官的抑制效果均低于
14.0%, 根则显示了轻微的刺激生长作用。
芍药各器官对小麦幼苗种子根和胚芽鞘生长的
抑制效果不仅明显而且比较接近。其中, 以果实、
1150 中国生态农业学报 2010 第 18卷
花和叶的抑制效果最好, 三者对种子根(或胚芽鞘)
的抑制率分别达 91.8%(78.7%)、88.7%(87.5%)和
86.1%(81.4%), 且各器官间差异不显著。其次为根
和茎 , 对二者的抑制率分别为 78.2%(53.0%)和
76.3%(66.4%)。
芍药的叶、果实和花对稗幼苗种子根的生长也
具有明显抑制作用, 抑制率达 97.0%以上, 茎的抑
制活性相对较低, 只有 65.7%, 而根则显示了轻微
的刺激生长作用。尽管 5种器官对稗草的胚芽鞘生长
均显示了一定的抑制作用, 但抑制率除果实达 58.4%
外, 其余器官均低于 41.0%, 且以根最低, 为 22.7%。
3 讨论
研究结果表明, 芍药不同器官粉末在 10 g·L−1
的添加浓度下对各受体植物幼苗的生长均具有不同
程度的抑制作用。其中, 果实、叶和花的抑制活性
最强, 而根和茎的抑制效果则相对较低。各受体植
物中, 生菜、反枝苋和小麦幼苗胚根(种子根)和胚轴
(胚芽鞘)均表现出较高的敏感性, 而其他植物仅胚
根(种子根)的敏感性较强, 胚轴(胚芽鞘)则显示一定
的耐性, 特别是黄瓜和苘麻, 说明芍药各器官中所
含有的除草活性物质不仅在种类上或数量上有一定
的差异, 而且在受体植物间具有一定的选择性。由
于本试验采用琼脂混粉法进行, 只有受体植物的根
与活性物质相接触, 因此, 芍药各器官对受体植物
胚根(种子根)所表现出的高活性以及对胚轴(胚芽鞘)
所表现出的相对低活性可能与器官中所含有的活性
物质被吸收后向上的传导性有关。芍药不仅是常见
的观赏植物, 而且是重要的中药材。本研究在芍药
的医药活性物质之外证实了其不同器官的除草活性
及大小, 不仅丰富了芍药的应用价值, 还将为进一
步从活性最强的果实、叶和花中提取和分离除草活
性物质, 并以其为先导化合物开发植物源除草剂奠
定了基础。目前研究人员已从多种植物中分离得到
了具有除草活性的化感物质, 它们主要归属于 14类:
水溶性有机酸、直链醇、脂肪族醛和酮; 简单不饱
和内酯; 长链脂肪族和多炔; 萘醌、蒽醌和复合醌;
简单酚、苯甲酸及其衍生物; 肉桂酸及其衍生物; 香
豆素类; 类黄酮; 单宁; 类萜和甾类化合物; 氨基酸
和多肽; 生物碱和氰醇, 硫化物和芥子油苷; 嘌呤
和核苷[9]。许多研究者已从芍药根中分离出芍药苷、
氧化芍药苷、苯甲酰芍药苷、白芍苷、苯甲酰氧化
芍药苷、氧化苯甲酰芍药苷、paeoniflorigenone、
gallotannin、(Z)-(1S ,5R)-β-蒎烯-10基-β-巢菜糖苷、
芍药新苷、paeonilactone-A(B,C)、palbinone、
6-O-β-D-glucopyranosyl-lactinolide、lactinolide、
paeoni lactinone、1-O-β-D-glucopyranosyl- paeonisuff
rone 等 16 种单萜 ; 11α,12α-epoxy-3β,23- dihy-
droxyolean-28,13β-olide、23-hydroxybetulinic acid、
3 0 - n o r h e d e r a g e n i n、 3 β - h y d r o x y - 1 1 α , 1 2 α -
epoxyolean-28-13β-olide、3β-hydroxy-11-oxo-olean-
12-en-28-oic acid、oleanolic aeid、11α,12α-epoxy-3β,
23-dihydroxy-30-norolean-20 (29)-en-28,13β-olide、
oleanolic aeid、常春藤皂甙元、11α,12α-e-poxy-3β,23-
dihydroxyolean-28,13β-olide、30-norhederagenin、
3β-hydroxyolean-12-en-28-al、桦木酸等 13 种三萜;
kaempferol-3-O-β-D-glucoside 和 kaempferol-3,7-di-
O-β-D-glucoside 2种黄酮; 以及 β-谷甾醇、棕榈酸、
没食子酸、pentagal-loylglucose、倍酸甲酯、d-儿茶
素、myoinxitol、没食子酸吡喃葡萄糖和 32 种挥发
性物质[10]。Kim等[11]从芍药种子中提取出对络氨酸
酶及脂肪氧合酶具有抑制活性的白藜芦醇及其衍生
物。Jachymczyk[12]从芍药叶片中分离得到 1种五倍子
鞣质。Al-Rawi[13]从芍药花瓣中分离得到山奈酚糖甙。
这些物质多具有一定的医药作用, 但它们是否与芍
药各器官所具有的除草活性有关尚待进一步研究。
参考文献
[1] 于津 , 肖培根 . 牡丹与芍药中活性成分的动态研究[J]. 药
学学报, 1985, 20(10): 782–784
[2] 梁士民. 芍药中相关单萜的分离及其组合物免疫活性的研
究[D]. 沈阳: 沈阳药科大学, 2004
[3] Kim N, Park K R, Park I S, et al. Application of novel HPLC
method to the analysis of regional and seasonal variation of
the active compounds in Paeonia lactiflora[J]. Food Chemis-
try, 2006, 96: 496–502
[4] Yang H O, Ko W K, Kim J Y, et al. Paeoniflorin: An anti-
hyperlipidemic agent from Paeonia lactiflora[J]. Fitoterapia,
2004, 75: 45–49
[5] 罗小勇 , 付艳红 , 周世军 . 琼脂混粉法的建立及其在植物
叶片化感活性测定中的应用[J]. 青岛农业大学学报, 2007,
24(4): 267–270
[6] 罗小勇, 苗荣荣, 周世军. 16 种园林植物不同器官的化感
活性研究[J]. 中国农学通报, 2009, 25(21): 266–271
[7] 罗小勇, 孙启涛, 周世军. 20 种菊科植物不同器官的化感
活性[J]. 安徽农业科学, 2009, 37(30): 14672–14677
[8] 罗小勇, 任贻晓, 周世军. 一些松、柏、杉科植物的化感活
性[J]. 杂草科学, 2008(4): 22–25
[9] Rice E L. Allelopathy[M]. New York: Academic Press, 1984
[10] 张晓燕 , 李铣 . 白芍的化学研究进展[J]. 沈阳药科大学学
报, 2002, 19(1): 70–73
[11] Kim H J, Ha S C, Choi S W. Inhibition of tyrosinase and li-
poxygenase activities by resveratrol and its derivatives from
seeds of Paeonia lactiflora[J]. Nutraceuticals and Food, 2002,
7(4): 447–450
[12] Jachymczyk W. Gallotannin in leaves of Paeonia lactiflora[J].
Bulletin de lAcademie Polonaise des Sciences Serie des Sci-
ences Biologiques, 1963, 11(7): 337–339
[13] Al-Rawi S. Constituents of peony flowers: Kaempferol glu-
cosides of Paeonia lactiflora var festiva maxima[J]. Bulletin
de lAcademie Polonaise des Sciences Serie des Sciences
Biologiques, 1963, 11(7): 315–316