李轩+卢海博+黄智鸿
摘要：为了利用入侵植物资源的化感作用开发植物源除草剂，以刺果瓜的根、茎为试验材料，研究其甲醇提取物（提取率分别是1.85%、1.73%）对苹果芥菜、白菜、谷子、亚麻的芽前、芽后抑制率。芽前试验结果表明：在10 mg/mL浓度下，得到发芽抑制率，苹果芥菜是24.01%、22.22%；白菜是30.80%、19.26%；谷子是20.68%、13.86%；亚麻均为10.00%。可以看出其甲醇提取物对种子萌发有一定影响。芽后试验结果表明：在 10 000 μg/mL 浓度下，得到根长、茎长抑制率，苹果芥菜是38.01%、35.47%，52.69%、74.71%；亚麻是3765%、35.90%，68.81%、20.14%；白菜是32.61%、36.85%，4.36%、53.34%；谷子是8.23%、10.96%，3562%、32.12%。可以看出其甲醇提取物對幼苗生长有明显影响。芽前和芽后试验结果表明，刺果瓜根、茎甲醇提取物对苹果芥菜、亚麻、白菜和谷子有一定的抑制活性。
关键词：刺果瓜；植物源除草剂；化感作用；抑制率
中图分类号：S451文献标志码：A文章编号：1003-935X（2016）04-0023-05[KH+7mmD]
Allelopathy of a Sicyos angulatus Methanol Extract to Plants
[KH+7mmD][WT5BZ][JZ（]LI Xuan，LU Haibo，HUANG Zhihong
[WT5”BZ]（Hebei North University，Zhangjiakou 075000，China）
[JZ）][KH+7mmD][WT5”HZ]Abstract：
[WT5”BZ]To explore the possibility of developing a botanical herbicide using the allelopathic invasive plant，Sicyos angulatus，root and stem methanol extracts at extraction rates of 1.73%，1.85%，respectively were tested as pre-emergence and post-emergence treatments on several plants：apple mustard，Chinese cabbage，millet，and flax . The pre-emergence treatment at 10 000 μg/mL concentration of two extracts inhibited seed germination at the following rates：apple mustard，24.01% and 22.22%；Chinese cabbage，30.80% and19.26%；millet 13.86% and 20.68% and flax 10% and 10%. This indicates that the methanol extracts had potential inhibition of plant seed germination. The post-emergence treatment showed，at the same concentration，inhibition of root and stem growth at the following rates：apple mustard 38.01% and 35.47%，52.69% and 74.71%；flax 37.65% and 35.90%，68.81% and 20.14%；cabbage 32.61% and 36.85%，4.36% and 53.34%；millet 23% and 10.96%，35.62% and 32.12% respectively. It indicates that the methanol extract had a significant allelopathic effect on seedling growth of those four species.
刺果瓜（Sicyos angulatus）为葫芦科刺果瓜属一年生藤本双子叶植物[1-2]，原产美国，攀援生长，迅速成景，曾被用作藩篱植物[3]。但由于其根系发达，茎叶茂盛，能够覆盖包裹植物，竞争光照、水分和养分，致使植物失去光源无法进行光合作用而大片死亡，是有害的外来入侵物种，但是其本身并没有毒，而且可以食用[4-6]。
在我国对农业生产造成危害的主要农田杂草有60多种，危害面积约4 000万hm2，每年造成粮食产量损失10%左右。虽然化学除草剂可以防治多种有害杂草，提高作物抗逆性，调节作物生长，改善作物品质，提高产量[7]。但是化学除草剂不易降解，残留期长，对自然生态有破坏作用，也危及到人类健康[8-9]。目前世界上已在30多个科的植物中发现上百种具有杀草活性的天然化合物，近些年人们发现植物是生物活性化合物的天然宝库，其产生的次生代谢产物超过100 000种[10-12]，一部分已被开发成天然除草剂。
植物的化感作用（异株克生）对农业上杂草的综合治理及天然植物源除草剂的开发有重要意义[13-16]。本试验以刺果瓜为试验材料，研究入侵植物刺果瓜根、茎的甲醇提取物对苹果芥菜、白菜、亚麻、谷子等植物种子萌发和幼苗生长影响，并进行生物活性的测定，为利用入侵植物资源开发生物源除草剂、有效治理草地退化、发展可持续农业提供理论依据[17]。
1材料与方法
1.1试验材料
刺果瓜（根、茎）；甲醇（分析纯），N，N-二甲基甲酰胺（分析纯），吐温-80；苹果芥菜、亚麻、白菜、谷子等种子。
1.2试验方法
1.2.1刺果瓜粗提物的获得在张家口宣化区屈家庄采集刺果瓜完整植株的根和茎，在通风背光处阴干。阴干后用粉碎机粉碎并用80目筛过筛，然后在棕色瓶中采用浸泡方式对刺果瓜（根、茎）进行浸提，溶剂为甲醇，并放在黑暗处，每隔 3 d 搅拌1次，共搅拌2次，提取2次后合并提取液。用高压旋转蒸发仪将提取液放入烧瓶内（不超过烧瓶容积的2/3），使烧瓶在70 r/min下，恒速旋转，通过真空泵使蒸发烧瓶处于负压状态，蒸发烧瓶在旋转同时置于水浴锅中于恒温40 ℃加热，在高效冷却下，收集膏状粗提物，用于进行异株克生试验。
1.2.2种子萌发试验（1）芽前试验：在小烧杯中浸泡多粒种子，1 d后放置于培养皿中，每皿加10粒大小饱满度一致的种子，再加入2mL药液（10 mg/mL）或对照水溶液，于25 ℃光照培养箱中进行暗培养，及时补充水分。待对照发芽生长后进行发芽抑制率统计。（2）芽后试验：将种子浸泡1 d后，进行催芽（将大小合适的潮湿纱布盖在皿上，及时加水，保持湿润），待发芽后采用小杯法，将发芽且大小相同的8粒种子用镊子放到50 mL小烧杯中，加 4 mL 配制好的药液，在烧杯口处盖上湿润的纱布，放在25 ℃光照培养箱中恒温培养，光—暗周期为14 h—10 h，及时补充水分，待对照植株长至3～5 cm时进行测量，记录根长、茎长，并计算茎长抑制率和根长抑制率。
1.3测定指标及方法
1.3.1发芽抑制率发芽抑制率=（对照组发芽平均数-试验组发芽平均数）/对照组发芽平均数×100%。
1.3.2幼苗茎长试验第7天左右用格尺测量培养皿中所有幼苗茎的长度。
1.3.3幼苗根长试验第7天左右用格尺测量培养皿中所有幼苗根的长度。
1.3.4根长抑制率根长抑制率=（对照组根长平均值-试验组根长平均值）/对照组根长平均值×100%。
1.3.5茎长抑制率茎长抑制率=（对照组茎长平均值-试验组茎长平均值）/对照组茎长平均值×100%。
1.4统计分析
应用Microsoft Excel 2010统计软件进行数据分析。
2结果与分析
2.1刺果瓜根、茎的甲醇提取物的提取率
分别称取刺果瓜的根粉末480 g、茎粉末 500 g，分别用甲醇浸提2次，进行减压浓缩提取，得到刺果瓜根的甲醇提取物的提取率是1.85%，茎的甲醇提取物的提取率是1.73%（表1）。刺果瓜根的甲醇提取物的提取率高于茎的甲醇提取物的提取率。
2.2芽前试验
2.2.1刺果瓜根的甲醇提取物对种子发芽率的影响从表2中可以看出，对照组在条件基本一致的情况下发芽数不同，苹果芥菜的发芽数是833粒，白菜的是8.67粒，谷子的是9.67粒，亚麻的是10.00粒。各试验组的发芽数也不同，苹果芥菜的发芽数是6.33粒，白菜的是6.00粒，谷子的是7.67粒，亚麻的是9.00粒；刺果瓜根的甲醇提取物对各种子的发芽抑制率各不相同，对苹果芥菜的发芽抑制率是24.01%，对白菜的是3080%，对谷子的是20.68%，对亚麻的是1000%。可以看出，刺果瓜根的甲醇提取物对十字花科白菜的发芽抑制率最高，对十字花科的苹果芥菜和禾本科的谷子的发芽抑制率次之，对亚麻科的亚麻抑制率最低。[FL）]
.2.2刺果瓜茎的甲醇提取物对种子发芽率的影响从表3中可以看出，各对照组在条件基本一致的情况下发芽数不同，苹果芥菜的发芽数是9.00粒，白菜的发芽数是8.67粒，谷子的发芽数是967粒，亚麻的发芽数是10.00粒；各试验组的发芽数也不同，苹果芥菜的发芽数是7.00粒，白菜的发芽数是7.00粒，谷子的发芽数是8.33粒，亚麻的发芽数是9.00粒；刺果瓜茎的甲醇提取物对各种子的发芽抑制率各不相同，对苹果芥菜的发芽抑制率是22.22%，对白菜的是1926%，对谷子的是13.86%，对亚麻的是1000%。可以看出刺果瓜茎的甲醇提取物对十字花科的苹果芥菜的发芽抑制率最高，对十字花科的白菜和禾本科的谷子的发芽抑制率次之，对亚麻科的亚麻抑制率最低。[FL）]
2.3芽后试验
2.3.1刺果瓜根的甲醇提取物对种子根长、茎长抑制率的影响从表4中可以看出各对照组在条件基本一致的情况下根长、茎长均不同，苹果芥菜的根长、茎长分别是2.42、2.03 cm；白菜的根长、茎长分别是1.64、2.77 cm；谷子的根长、茎长分别是4.14、3.05 cm；亚麻的根长、茎长分别是1.06、2.06 cm。各试验组的根长、茎长平均值也不同，苹果芥菜的根长、茎长分别是115、1.26 cm；白菜的根长、茎长分别是157、1.87 cm；谷子的根长、茎长分别是 2.67、2.80 cm；亚麻的根长、茎长分别是 0.33、1.29 cm。
刺果瓜根的甲醇提取物对各种子的根长、茎长抑制率也不一样。对苹果芥菜的根长抑制率、茎长抑制率分别是52.26%、38.01%；对白菜的根长抑制率、茎长抑制率分别是4.36%、32.61%；对谷子的根长抑制率、茎长抑制率分别是3562%、8.23%；对亚麻的根长抑制率、茎长抑制率分别是68.81%、37.65%（表4）。
可以得出亚麻和苹果芥菜的根长受刺果瓜根的甲醇提取物抑制最明显，根长较短；谷子次之；白菜的根长受刺果瓜根的甲醇提取物抑制最弱，相对长势最好。苹果芥菜的茎长受刺果瓜根的甲醇提取物抑制最明显，茎长最短；亚麻和白菜的茎长抑制次之；谷子的茎长受刺果瓜根的甲醇提取物抑制最弱，茎长最长，长势最好。
2.3.2刺果瓜茎的甲醇提取物对种子根长、茎长抑制率的影响从表5中可以看出各种对照组在条件基本一致的情况下根长、茎长平均值各不同，苹果芥菜的根长、茎长分别是4.65、1.92 cm；白菜的根长、茎长分别是3.32、3.00 cm；谷子的根长、茎长分别是4.17、2.97 cm；亚麻的根长、茎长分别是1.08、2.12 cm。各试验组的根长、茎长平均值也不同。苹果芥菜的根长、茎长分别是1.18、1.23 cm；白菜的根長、茎长分别是1.55、1.89 cm；谷子的根长、茎长分别是2.83、2.64 cm；亚麻的根长、茎长分别是 0.86、1.39 cm。
刺果瓜茎的甲醇提取物对各种子的根长、茎长抑制率也不一样。对苹果芥菜的根长抑制率、茎长抑制率分别是74.71%、35.47%；对白菜的根长抑制率、茎长抑制率分别是53.34%、3685%；对谷子的根长抑制率、茎长抑制率分别是3212%、10.96%；对亚麻的根长抑制率、茎长抑制率分别是20.14%、35.90%。
可以得出苹果芥菜的根长受刺果瓜茎的甲醇提取物抑制最明显；白菜次之；亚麻和谷子的根长受刺果瓜茎的甲醇提取物抑制较弱，长势较好。十字花科的白菜的茎长受刺果瓜茎的提取物抑制最明显，茎长较短；苹果芥菜和亚麻的茎长抑制率次之；谷子的茎长受刺果瓜茎的甲醇提取物抑制最弱，茎长最长。[FL）]
3结论与讨论
通过刺果瓜根茎的甲醇提取物对这3个科的4种作物的芽前芽后试验得出，刺果瓜根茎的甲醇提取物的化感作用对十字花科的苹果芥菜最强，其次是亚麻科的亚麻，再次是十字花科的白菜，对禾本科的谷子最弱。表明刺果瓜的根茎甲醇提取物有一定生物活性，可以作为入侵植物资源来开发植物源除草剂。
植物化感作用是指植物通过向环境释放特定的次生物质而对邻近其他植物（含微生物及其自身）生长发育产生的有益和有害的影响。利用杂草相互间及杂草与作物间化感作用和竞争，可对杂草进行控制，在生产中积极利用化感作用防除杂草，不但可减少农业投入，节约成本，同时不会产生由于人工合成化合物的使用而带来污染环境问题，可有效利用资源，保护生态环境。生产中广泛开展利用化感作用的克生效应，直接利用化感植物套种或地面覆盖，化感物质的人工提取直接作为除草剂等措施是有效防除杂草的途径。
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