白三叶草潜在化感物质的初步分离与鉴定

【摘要】：化感作用研究是一门新兴的交叉学科,该领域的理论研究和实践成果能为实现农林持续发展和自然资源的保护等提供重要的理论依据和现实意义。作为重要牧草和草坪植物的白三叶草,其自然生长特征反映出其具有化感潜势。本文从地上部淋溶、根系分泌和自然挥发三个途径出发,采用室内生物测定方法,研究白三叶草茎叶分泌物、根系分泌物和自然挥发物对苘麻和稗草的化感作用;采用柱层析和气相色谱-质谱联用技术等方法分别对根茎叶分泌物有机相物质组分和自然挥发物成分进行了初步鉴定。主要研究结果如下: 1.运用室内培养皿生物测定法,分别研究了白三叶草茎叶分泌物、根系分泌物和挥发物对苘麻和稗草的化感作用,生物测定结果表明,三部分对受试植物植物苘麻和稗草的种子萌发和幼苗生长均产生了化感效应,其中茎叶分泌物的化感作用最强。在试验所设浓度下,白三叶草茎叶分泌物和根系分泌物对受试植物植物表现为低浓度促进,高浓度抑制的双重效应。如茎叶分泌物120 g/L、30 g/L和7.5 g/L处理下,稗草根长的化感效应指数分别为-0.81、-0.28和+0.10;根系分泌物270 g/L、90 g/L和30 g/L处理下,苘麻萌发率的化感效应指数分别为-0.19、-0.07和+0.04。 2.运用GC-MS对白三叶草茎叶分泌物和根系分泌物有机相化感物质组分及挥发物成分的鉴定结果显示:茎叶分泌物的有机相中含有酚、酸、酯、酮、烃和醇类物质,其中含量较高的物质有:2-亚丙烯基-环丁烯、2,3-二甲基苯酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、香豆酮、棕榈酸、花生酸乙酯、高香草酸和8-甲基十七烷等,根系分泌物中包含的物质有酯、烃、醇、酚、酮酸和醛类,其主要成分有:邻苯二甲酸二丁酯、[1,4,7]-三氧九环、3-苯基-2-丁醇、辛烷、2-丁氧基乙醇、5-(亚异丙基)-1,3-环戊烯、对二甲苯和苯甲酸苄酯等;挥发物中的物质主要是烯、酯、醚、低分子烷烃、酸和醇等,其含量较大的成分有:乙酸叶醇酯、4-甲基-1,3戊二烯、乙烯基乙醚、丙酮、叶醇、甲基环氧丙烷、5-羟基-4-甲基-6-庚烯-3-酮和2,2-二羟基丙二酸等。在这些鉴定的物质中,棕榈酸、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸二异辛酯等一些物质被报道具有化感作用,其他一些物质,如2,3-二甲基苯酚、香豆酮、3-苯基-2-丁醇和乙酸叶醇酯等是否具有化感效应未见证实。 3.对四种潜在化感物质2,3-二甲基苯酚、香芹烯、β-石竹烯和乙酸叶醇酯进行了化感活性测定。试验结果表明,2,3-二甲基苯酚对受试植物具有较强的化感作用,在高浓度5×10-3mol/L处理下,稗草芽长和鲜重的化感效应指数分别是-1和-0.99,抑制作用非常显著;随着浓度的降低,抑制作用减弱,在最低浓度时甚至表现为促进作用,如5×10-5 mol/L的2,3-二甲基苯酚对苘麻的芽长产生了微弱的促进效应,其化感效应指数为0.04。乙酸叶醇酯、香芹烯和β-石竹烯的挥发物及饱和水溶液均有化感效应,其中乙酸叶醇酯的抑制作用最明显,乙酸叶醇酯对苘麻的各项测试指标的抑制率均为100%;而香芹烯和β-石竹烯对受试植物的化感效应较为复杂,如香芹烯对稗草芽长的抑制率为28.2%,对稗草根长的抑制率却为-10.1%;β-石竹烯对苘麻根长的抑制率为30.6%,对苘麻萌发率的抑制率却为-9.8%。 4.此外,作者还做了香芹烯、β-石竹烯和乙酸叶醇酯三种挥发物两两混合的综合化感效应。结果显示,不同的混合物对不同受试植物、同一受试植物的不同指标表现出了不一致的作用,总起来看,三者两两混合的综合化感效应类型主要表现为相加或拮抗,增效作用不明显。