日本菟丝子对薇甘菊的化感作用

1、日 本 菟 丝 子 对 薇 甘 菊 的 化 感 作 用李秋玲1，张峰1, 2，肖辉林3, 4*，黄美艳3，彭少麟4, 5，詹振寿3，郑磊31. 山西大学黄土高原研究所，山西 太原 030006；2. 山西大学生命科学与技术学院，山西 太原 030006; 3. 广东省生态环境与土壤研究所，广东 广州 510650；4. 中国科学院华南植物园，广东 广州 510650; 5. 中山大学生命科学学院/有害生物控制与资源利用国家重点实验室, 广东 广州 510275摘要：以薇甘菊（Mikania micrantha H. B. K.）和萝卜（Raphanus sativus L.）种子为受体，采用生

2、物检测的方法研究了菟丝子属（Cuscuta L.）植物日本菟丝子（Cuscuta japonica Choisy）鲜茎的水浸提液及其有机萃取物的化感效应。结果表明，日本菟丝子鲜茎的水浸提液对萝卜种子的萌发表现出“低促高抑”的现象，且质量浓度越高，抑制作用越强；对薇甘菊根长的抑制作用达到了极显著水平（p0.01） ，综合抑制效应指数亦达到-0.32。日本菟丝子鲜茎水浸提液的有机萃取物在折算为干茎质量浓度为 10 mgmL-1（即折算为每毫升溶液曾经用 10 mg 干茎浸泡）时就对萝卜和薇甘菊种子的萌发表现出极显著的抑制作用（p0.01） ，且对两种受体的抑制趋势较一致。可见供体植物日本菟丝子具有

3、较强的化感作用，这为利用它来控制薇甘菊的入侵提供了参考依据。关键词：化感作用；薇甘菊；日本菟丝子；水浸提液；有机萃取物中图分类号：Q948.1文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）01-0317-06薇甘菊（Mikania micrantha H. B. K.）隶属于菊科假泽兰属（Mikania Willd） ，又名小花假泽兰，是一种多年生草质藤本或稍木质藤本， 原产中、 南美洲， 现广泛分布于南亚、 东南亚及中国华南沿海地区， 是世界上最具危害的热带亚热带恶性杂草之一1-5。薇甘菊喜光、好湿，可攀缘、缠绕或覆盖其它乔灌木植物，阻碍附主植物的生长甚至导致附主死亡6-7。 薇甘菊

4、营有性或无性生殖， 且种子轻、 小，扩散蔓延迅速，目前主要采用人工防除8、化学防除9-11和生物防治12-14等多种方法，但并没有从根本上控制住薇甘菊的蔓延和危害。而日本菟丝子（ Cuscuta japonica Choisy ） 隶 属 于 旋 花 科（Convolvulaceae）菟丝子属（Cuscuta L.） ，又名金灯藤，为一年生寄生植物，具有很高的药用价值。日本菟丝子对蟛蜞菊、五爪金龙等入侵植物的危害较大，且寄主较多15。对菟丝子的研究多集中在药用及化学成分提取鉴定方面16，近几年，发现菟丝子属植物寄生在薇甘菊上，并能通过吸器吸收养分而致薇甘菊死亡的现象17-20，但菟丝子属植物是

5、否具有化感作用，能否通过释放的化感物质来抑制薇甘菊的生长，目前还未见报道。评价一植物种对另一植物种化感效应的生物评价方法很多，其中种子发芽试验是常采用的一种方法。本文选取菟丝子属植物日本菟丝子，利用生物测定的方法研究其茎的水浸提液及其有机萃取物对薇甘菊种子生长的化感作用，以期提取对薇甘菊的生长有显著抑制作用的化感物质，为防治薇甘菊的入侵提供参考依据。1材料与方法1.1实验材料受体植物：长合短叶十三早萝卜种子购买于广州长合种子有限公司；薇甘菊种子采自珠海淇澳岛，于 4 保存备用。供体植物：日本菟丝子新鲜茎于 2007 年 8 月采自湛江市遂溪县。1.2实验方法日本菟丝子水浸提液的制备及生物测定水

6、浸液的制备：采集新鲜供体植株的茎，立即带回实验室，称其鲜质量 8 kg，先用适量的去离子水冲洗，再用等量的双蒸水冲洗，沥干表面附着的水分后， 放入 40 cm45 cm 的不锈钢桶中， 以鲜茎双蒸水为 19 的质量比例浸泡 48 h，连续浸泡两次，合并浸提液，于 4 保存备用。同时称取 500 g鲜茎于 105 下杀青 30 min 后，60 下烘至恒质量，计算每毫升浸提液所用的干茎质量，依此将部分原液加双蒸水配成不同质量浓度：1 mgmL-1、5mgmL-1、10 mgmL-1，4 冷藏用于生测。生物测定：在直径 9 cm 的培养皿中放一层定量滤纸，先用 0.4 mL 的双蒸水润湿，再放入

7、50 粒大小均匀、饱满的萝卜种子，摆放均匀，加入适量的处理液，使滤纸保持湿润；以双蒸水为对照，每个处理设置 5 个重复，实验室内自然光培养，用加热器控制室温在 2529 ，加湿器控制湿度在65%左右。每天加入适量的处理液并记录萌发（突破种皮 2 mm）数，培养 4 d 后测量根长、苗高，并统计发芽率、发芽指数、发芽势及化感综合效应。薇甘菊种子的生测方法与萝卜种子的相同，但置于 6 cm 培养皿中，用 0.3 mL 润湿定量滤纸，培养 8 d 后测量各指标。日本菟丝子水浸提液的有机萃取物制备及生物活性测定取 “1.2.1” 部分水浸液的上清液， 采用 Sep-PakC18（填料 1 g）和 Su

8、pelcleanTMENVITM-Chrom PSPE（填料 0.5 g）两种固相萃取小柱用串联的方式提取有机物，之后依次用乙醚、乙酸乙酯、丙酮、乙醇进行洗脱，混合收集，用旋转蒸发仪浓缩、氮气吹干仪吹干，得所需要的有机萃取物，将其加双蒸水配成质量浓度为 10 mgmL-1、25 mgmL-1、50mgmL-1（即分别表示每毫升溶液曾经用 10 mg、25mg、50 mg 干茎浸泡） ，以双蒸水为对照，每种质量浓度 5 个重复，冷藏备用。水浸液有机萃取物的化感活性物质生物测定，方法同“1.2.1” 。化感指标的计算方法萝卜种子加溶液后， 第 4 天测量根长 l、 苗高 h、并统计发芽率 GR、发

9、芽指数 GI 等指标，薇甘菊则于第 8 天测量。具体如下。发芽率：GR=(发芽种子数/供试种子总数)100%发芽指数：GI=（Gt/t）Gt：在时间t（d）的发芽数；t：培养天数（d）21。化感效应指数 （RI） 采用 Williamson22的方法：RI=1-C/T（当 TC 时）或 RI=T/C-1（当 T0 时，表示促进作用；当 RI RIGI RIhRIGR。当质量浓度从 1 mgmL-1增加到 10 mgmL-1时，综合抑制效应 RISE值降低了 26 倍，可见对萝卜种子的抑制作用达到极显著水平。水浸液对薇甘菊均表现出明显的抑制作用，各指标抑制强弱为：RIlRIGIRIGR RIh。

10、从总体上说，随着质量浓度的增加，抑制作用逐渐增强，综合抑制效应也增加，达到了-0.32。可见，日本菟丝子水浸液具有较强的化感作用，能显著地抑制根系的生长，对苗高的生长也表现出一定的抑制作用。2.2日本菟丝子水浸提液的有机萃取物对萝卜、 薇甘菊种子萌发的影响由图 4（下页）可知，日本菟丝子水浸液的有机萃取物对萝卜、薇甘菊的根长均表现出明显的抑制作用，趋势较一致。随着质量浓度的增加，抑制作用显著增强，与各自对照相比，均达到极显著的水平。可见水浸液的有机萃取物中极有可能含有显著地抑制萝卜、薇甘菊根系生长的化感物质。日本菟丝子水浸液的有机萃取物对萝卜、薇甘菊苗高的影响也表现出不同程度的抑制作用（如图5

11、 所示） 。对萝卜苗高的影响：质量浓度升高，抑制作用明显增强，各质量浓度与对照相比均达到了极显著的水平。薇甘菊的苗高亦呈现出逐渐增强的趋势，只在 1 mgmL-1时与对照无明显差异，其余均达极显著水平。可见，水浸液的有机萃取物中所含有的化感物质随着浓度的升高，抑制作用增强。R.sativusM.micranthaGR /%0204060801000 mg/mL 1 mg/mL 5 mg/mL 10 mg/mL bbbacbcaabR.sativust /d1234GR/%020406080100120 0 mg/mL 1 mg/mL 5 mg/mL 10 mg/mL M.micranthat

12、/d12345678GR/%0204060800 mg/mL 1 mg/mL 5 mg/mL 10 mg/mL 图 3日本菟丝子水浸液对萝卜、薇甘菊种子萌发的影响Fig. 3Effect of aqueous extracts of C. japonica on germination of R.sativus and M.micrantha表 1日本菟丝子水浸液对萝卜、薇甘菊化感效应指数的影响Table 1Effect of aqueous extracts of C. japonicaon RI of R.sativus and M.micrantha受体植物种子CS DM/(mgmL-1

13、)RIlRIhRIGRRIGIRISER. sativus10.15-0.010.01-0.010.035-0.69-0.49-0.05-0.37-0.4010-0.94-0.67-0.57-0.83-0.75M. micrantha1-0.05-0.15-0.08-0.26-0.145-0.24-0.03-0.25-0.42-0.2410-0.53-0.07-0.21-0.48-0.32cbaaccbaR.sativusM.micranthah /cm0.0.51.01.52.02.50 mg/mL 10 mg/mL 25 mg/mL 50 mg/mL 图 5日本菟丝子水浸液的有机萃取物对萝

14、卜、薇甘菊苗高的影响Fig. 5Effect of organic extracts of C. japonica on shootsof R.sativus and M.micrantha图 6 反映了两种受体种子萌发速度的快慢和发芽情况。可见对萝卜种子萌发表现出一定的抑制，低质量浓度时发芽率高（99.6%） ，发芽势大，出芽较整齐，2 d 后趋于稳定，随着质量浓度的增高，发芽率和发芽势逐渐下降，最低为 46%；对薇甘菊种子萌发则表现出低促高抑的现象，低质量浓度下，第 4 天与对照相等，4 d 后表现出一定的促进作用，但无显著差异，随着培养天数的增加，各质量浓度均表现出发芽势逐渐增大的趋势，

15、67 d 趋于稳定，高质量浓度下发芽率与对照相比达到极显著的水平。结合表 2 中各指标，可以看出日本菟丝子水浸液的有机萃取物对各指标均表现出明显的抑制作用，其中，对根长的抑制最强，对苗高和发芽指数次之，发芽率的抑制也达到了-0.54；随着质量浓度的增加，抑制增强的趋势非常明显，RISE的值达-0.68；对薇甘菊来说，除 RIGR表现出低促高抑外，其余指标均表现出了不同的抑制作用，在 50mgmL-1时 RIl值已经达到-0.93，RIh达-0.52，RISE为-0.52，而同质量浓度下萝卜的相应化感效应指数依次为-0.90、-0.63、-0.68，与敏感的受体植物萝卜的抑制程度基本一致。由此可

16、见，日本菟丝子水浸R.sativusM.micranthaGR /%0204060801000 mg/mL 10 mg/mL 25 mg/mL 50 mg/mL bbbabbabaR. sativust /d1234GR/%0204060801001200 mg/mL 10 mg/mL 25 mg/mL 50 mg/mL M.micranthat /d12345678GR/%0204060801000 mg/mL 10 mg/mL 25 mg/mL 50 mg/mL 图 6日本菟丝子水浸液的有机萃取物对萝卜、薇甘菊种子萌发的影响Fig. 6Effect of organic extracts

17、of C. japonica on germination of R.sativus and M.micranthaR.sativusM.micranthal /cm012340 mg/mL 10 mg/mL25 mg/mL50 mg/mL dcbadcba图 4日本菟丝子水浸液的有机萃取物对萝卜、薇甘菊根长的影响Fig. 4Effect of organic extracts of C. japonica on rootsof R.sativus and M.micrantha液的有机萃取物中所含的化感物质具有很强的化感作用，对根系的抑制略强于地上部分。可见，所含的化感物质主要是通过破坏根部

18、细胞结构，来抑制种子生长24。3结论日本菟丝子水浸液具有很强的化感作用，对萝卜的根长和发芽率表现出低促高抑的现象，对其它化感指标则表现出明显的抑制作用；随着质量浓度的升高，对种子萌发的抑制作用均达到极显著的水平。对薇甘菊种子来说，不论根长、苗高还是发芽率、发芽指数和发芽势，日本菟丝子均有不同程度的抑制作用，且随着质量浓度的增加，抑制作用明显增强，综合抑制效应达到了-0.32。日本菟丝子茎的水浸液的有机萃取物对萝卜和薇甘菊种子的萌发均表现出不同程度的抑制作用，抑制趋势基本一致，抑制程度根长略高于苗高和发芽率。综上所述，日本菟丝子中所含的化感物质能显著地抑制入侵植物薇甘菊种子的萌发，有望通过进一步

19、的分离、鉴定，从中开发出新型、无污染、专一性强的生物源除草剂，对防治薇甘菊的入侵有较好的应用前景。参考文献：1WATERHOUSE D F. Biological Control of Weeds: Southeast AsianProspectsM. Canberra, Australia: ACIAR, 1994: 124-125.2CRONK Q C B, FULLER J L. Plant Invaders: The Threat to NaturalEcosystemsM. London, UK: Chapman and Hall, 1995: 241.3HOLM L G, PLUC

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30、ngparasiticCuscutacampestrisJ. Journal of Tropical and Subtropical Botany, 2003, 11(2):117-122.表 2日本菟丝子水浸液的有机萃取物对萝卜、薇甘菊化感效应指数的影响Table 2Effect of organic extracts of C. japonicaon RI of R.sativus and M.micrantha受体植物种子 CS DM/(mgmL-1)RIlRIhRIGRRIGIRISER. sativus10-0.44-0.390.00-0.03-0.2225-0.76-0.57-0.

31、06-0.17-0.3950-0.90-0.63-0.54-0.65-0.68M. micrantha10-0.38-0.010.02-0.04-0.1025-0.70-0.21-0.05-0.21-0.2950-0.93-0.52-0.17-0.45-0.5218 昝启杰, 王伯荪, 王勇军, 等. 田野菟丝子控制薇甘菊的生态评价J. 中山大学学报: 自然科学版, 2002, 4l(6): 60-63.Zan Qijie, Wang Bosun, Wang Yongjun, et al. The ecologicalevaluationonthecontrollingMikaniamicra

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37、 Feng1, 2, Xiao Huilin3, 4, Huang Meiyan3, Peng Shaolin4, 5, Zhan Zhenshou3, Zheng Lei31. Institute of Loess Plateau, Shanxi University, Taiyuan 030006, China;2. School of Life Science and Technology, Shanxi University, Taiyuan 030006, China;3. Guangdong Institute of Ecology and Environmental and So

38、il Sciences, Guangzhou 510650, China;4. South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510650, China;5. School of Life Science/State Key Laboratory of Biocontrol, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, ChinaAbstract: The allelopathic effects of aqueous extracts and its organic extracts of stems of Cuscuta japonica Choisy were studiedusing the seeds of