植物挥发性单萜经土壤载体的化感作用——以三裂叶豚草(Ambrosia trifida L.)为例

植物释放的挥发性单萜在生态系统中起着重要的作用,这些单萜不仅能以空气为载体对其他植物显示直接的化感作用,而且也能以土壤为载体进行间接的化感作用.通过对三裂叶豚草挥发物对植物种子萌发和土壤微生物种群影响及其化学成分的鉴定研究,验证了以单萜类物质为主的三裂叶豚草挥发物可以经土壤载体对其他植物及土壤微生物显示化感效应.还对植物挥发物化学成分鉴定的GC(气相色谱)和GC-MS(气相色谱-质谱联用)方法存在的一些误区进行了澄清,这将有助于对生态系统中植物挥发物化感作用的研究和认识.     

三裂叶豚草的化感作用研究

 本文研究了在我国东北地区广泛蔓延的菊科杂草—三裂叶豚草(Ambrosia trifida)对大豆、玉米、小麦、水稻的化感作用(Allelopathy)。通过对三裂叶豚草的不同部位(挥发物、茎叶、根、根区土壤)的化感活性的研究,发现三裂叶豚草的挥发物和根区土壤对作物无明显的作用;茎叶部分的水浸液对实验作物的种子萌发和幼苗的幼根伸长有明显的抑制作用,同时使根系形态发生较大的变化;根的水浸液对作物的幼芽伸长有一定的促进作用。在上述的研究基础上,对不同的活性组分进行了GC、GC/MS分析．结果表明主要的化感成分可能为α-蒎烯、β-蒎烯、2-冰片烯、里那醇、冰片、4-萜品醇、樟脑、α-萜品醇、马鞭烯酮、橙花叔醇、法尼烯、勺叶桉醇等。由此我们分析三裂叶豚草主要是通过雨水淋溶的方式向周围环境释放化感物质,从而对其它植物产生影响,加强自身在自然界的竞争力。     

华北落叶松枝叶挥发性物质的化学成分及其化感作用

采用气相色谱-质谱联用技术,分析了华北落叶松枝叶挥发物的化学成分及其对自身种子萌发、胚根和胚轴生长的化感作用.结果表明：华北落叶松挥发物中含量较大的化合物有20种,其中萜烯类及其含氧衍生物占较大比例,有5个单萜、12个倍半萜.华北落叶松枝叶挥发物对自身种子的萌发率、萌发速度指数、胚根和胚轴伸长量、鲜质量均具有显著抑制作用,表明华北落叶松挥发物中存在潜在的化感物质,并可能与挥发物中较高含量的萜类化合物有关.华北落叶松枝叶挥发物的化感作用影响自身的更新,是华北落叶松人工纯林退化的一个主要原因.     

外来入侵植物三裂叶豚草凋落叶分解对土壤线虫群落结构的影响

为了解入侵植物凋落叶对土壤线虫群落结构和多样性的改变,揭示外来植物入侵对土壤生态系统的影响,收集沈阳地区入侵严重的外来植物三裂叶豚草(Ambrosia trifida)和共生的本地植物水蒿(Artemisia selengensis)的凋落叶,通过微生态箱法,在土壤中分别添加这2种植物的凋落叶,对照土壤不添加任何凋落物,之后测定土壤线虫数量和群落结构的变化。结果表明,与本地种水蒿相比,入侵植物三裂叶豚草凋落物分解更快,可能与其具有较高氮含量有关。随着分解时间的延长,2种凋落叶处理的土壤中食细菌线虫密度、食真菌线虫密度和土壤总线虫密度的差异程度增大。分解45天时,添加三裂叶豚草凋落叶的土壤中线虫总密度、食真菌线虫密度显著高于添加水蒿凋落叶的土壤;分解90天时,三裂叶豚草处理土壤中食细菌线虫密度和食真菌线虫密度均显著高于水蒿处理土壤。土壤线虫富集指数随时间虽有上升的趋势,但90天时2种凋落叶添加的处理间并没有显著差异;同时,土壤线虫结构指数有下降趋势,90天时该指数在三裂叶豚草处理的土壤中显著高于水蒿处理的土壤。土壤线虫的多样性指数在分解90天后处理间差异不显著。本研究表明,入侵植物三裂叶豚草通过凋落物分解途径能够显著刺激土壤线虫的增殖,改变土壤线虫的群落结构,但对土壤线虫的多样性影响不显著。     

不同处理的豚草残留物对小麦的化感作用

豚草是一种危害性恶性入侵杂草,对农业生态系统造成了严重危害。本实验主要研究了燃烧及未燃烧的豚草残留物及其水浸提液对小麦的化感作用,探讨了是否可用燃烧的方法来消除或减弱豚草残留物的化感作用。结果表明:豚草的残留物及其水浸提液均对小麦的早期生长有抑制作用,且残留物水浸提液对苗长的影响较残留物大,说明豚草残留物的化感物质可能是一些水溶性的物质,水的浸提使植物体中的一些化感物质得到了较完全的释放;混有豚草残留物的土壤的理化性质也发生变化,且随着土壤中豚草残留物浓度的增加,土壤的pH、电导率、有机碳含量及酚酸含量均有不同程度的升高,这些因素的综合作用抑制了小麦幼苗的生长,其中酚酸是其主要化感组分之一;通过对燃烧和未燃烧的豚草残留物的化感作用比较研究发现,燃烧过的残留物与未燃烧的残留物对苗长均有显著的抑制作用,但二者之间的差异不显著,因此不能用燃烧的方法消除豚草残留物对本地植物的影响。     

豚草的化感作用研究

本文研究了在我国东北地区广泛蔓延的菊科杂草－－豚草对大豆、玉米、小麦、水稻的化感作用,实验针对豚草的挥发物、茎叶和根的淋溶物、根区土壤水浸液等的化感活性进行了研究,研究发现豚草的挥发物对大豆和玉米的种子萌发有一定抑制作用,根区土壤对农作物无明显的作用;茎叶部分的水浸液对几种农作物的种子萌发和幼苗的幼根伸长有明显的抑制作用,同时使根系形态发生较大的变化,根系的水浸液对作物的幼芽伸长有一定的促进作用。     

中国东北样带羊草群落C3和C4植物功能群生物量及其对环境变化的响应

在全球动态植被模型的发展中, 受限于人力、物力和财力使得在物种水平上的研究变得既不可能也无必要。 植物功能群的划分是从生态学的, 而不是系统发育的角度来相互比较地对待不同地区的植物, 从而削减了植被变化研究中植物分类群的数量, 已成为研究植被变化及生物多样性对生态系统功能作用的重要单位。 植物的不同光合途径(C₃、C₄和CAM)从叶片组织结构到生理功能, 从生态适应到地理分布均表现出对不同水、热、光环境的响应, 是理想的植物功能群分类。 为此,分析了中国东北样带以羊草(Leymus chinensis)为建群种或共建种的草原群落植物光合类型功能群生物量及其与群落初级生产力和环境变化的关系。 结果表明:  (1)C₄植物生物量具有明显的变化规律, 且对环境变化的响应显著, 其变异性较高, 更能反映样地间环境变化的差异; (2)C₄与C₃植物变化具有明显的互补性, 并且多数C4植物常在逆境中起到更大作用, 如干旱化、盐碱化和放牧干扰; (3)C₄植物种类少,在所有调查样方中仅出现7种,占总出现种类的9.72%。这些特点说明C₄植物可以考虑作为评估和预测我国温带草原植被及其生态系统变化的重要植物功能群。     

小黄皮叶挥发油的化学成分

利用水蒸气蒸馏法提取小黄皮叶挥发油,运用毛细管气相色谱-质谱联用法对挥发油进行了分析,分离出40个峰,鉴定了其中的37种成分,所鉴定成分占挥发油总量的99.87%,其主要化学成分为单萜及倍半萜类化合物。     

香茅天然挥发物的化感作用及其化学成分分析

在野外香茅草丛地表和密闭容器中进行了香茅天然挥发物对玉米和稗草种子萌发和幼苗生长影响的试验,并采用固相微萃取和气相色谱质谱联用技术,对香茅挥发物的化学成分进行了分析.生物测定表明,野外香茅草丛和密闭容器中香茅挥发物对玉米和稗草种子萌发率影响不显著,但对玉米和稗草幼苗的生物量、根长及苗高均产生显著抑制影响,表明香茅挥发物中存在潜在的化感物质.对挥发物的分析结果表明,根挥发物有10种成分,主要成分是长叶松烯,含量为56.67%,其次为芹子烯内酯(20.03%),其余成分含量都在10%以下.茎叶挥发物有12种成分,主要成分是柠檬醛,含量达53.98%,其次是z柠檬醛,含量为34.40%,其余成分含量都在4%以下.研究表明,在香茅挥发物中存在较多的萜类化合物,茎叶挥发物中有2个单萜,9个倍半萜,根挥发物全部为倍半萜.因此,种植香茅时不应忽视它的化感作用.     

Distribution patterns of alien invasive plants and their influences on native plants of Hainan Island

 以国家农业部指定的20种恶性入侵植物为目的种, 在海南岛开展其分布特征与入侵强度的调查研究, 重点研究了陆域环境中6种广布入侵植物——飞机草(Chromolaena odorata)、假臭草(Praxelis clematidea)、含羞草(Mimosa pudica)、苏门白酒草(Conyza sumatrensis)、三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)、马缨丹(Lantana camara)在7种生态系统(天然次生林、农田、村落、种植园、林缘、弃耕地、草地)中的入侵频率及入侵植物对本地植物的影响。结果表明: 1)海南岛有恶性入侵植物11种, 占调查目的种总数的55.0%。2)海南岛的东北、西南部分布的入侵植物种数较多, 东南部次之, 中部地区最少。3) 6种入侵植物的整体入侵强度为: 假臭草>飞机草>含羞草>三裂叶蟛蜞菊>马缨丹>苏门白酒草; 苏门白酒草、马缨丹在不同生态系统中的入侵频率无显著差异; 而假臭草在种植园及弃耕地, 含羞草在农田, 三裂叶蟛蜞菊在种植园生态系统中的入侵频率均显著高于其他生境。4)种植园、弃耕地和农田生态系统是植物入侵的主要生境类型, 而林缘和天然次生林生态系统均对植物入侵表现出抵御作用。5)植物入侵对当地植物多样性的影响存在正、负及无关联效应, 并主要影响群落中的草本植物功能群; 样地中入侵植物盖度总值与本地植物平均种数在种植园、农田和村落生态系统中无相关性, 在林缘和弃耕地生态系统中, 两者呈显著负相关关系; 而在草地生态系统中, 在一定盖度范围内, 入侵植物盖度总值与本地植物平均种数呈显著正相关关系。     

外来入侵植物薇甘菊(Mikania micrantha)对温度升高的响应

为探讨全球变化温度升高对外来入侵植物薇甘菊(Mikania micrantha)化感作用和入侵能力的影响,研究不同温度(22、26和30℃)处理对其种子萌发、幼苗生长、生物量分配、挥发物成分和化感作用的影响。结果表明,薇甘菊种子在温度为22、26和30℃时的萌发率分别为29.2%、52.4%和75.2%。30℃条件下薇甘菊种子萌发率最高,萌发速度快。温度升高显著增加薇甘菊茎的生长、增加对茎的生物量分配。GC-MS和GC测定显示,温度升高改变了薇甘菊挥发物的化学成分。同时,生物测定表明,温度升高增强薇甘菊挥发物对萝卜(Raphanus sativus)和油菜(Brassica campestris)的化感作用。说明温度升高促进了薇甘菊种子的萌发和生长,同时增强了该植物的化感作用,温度升高可能加速薇甘菊的生物入侵。     

巴戟天挥发性成分研究

目的：研究巴戟天中的挥发性成分。方法：利用水蒸气蒸馏法提取巴戟天（Radix morindae offtcinalis）挥发油,用GC—MS进行测定,结合计算机检索技术对分离的化合物进行结构鉴定,应用色谱峰面积归一化法计算各成分的相对百分含量。结果：鉴定出34个化学成分,其中相对百分含量大于2％的分别确定为L-龙脑（Bomeol L）29．28％,α-姜烯（Alpha—Zingiberene）4．88％,2-甲基-6-对甲基苯基-2-庚烯（Ar-Cureumene）4．49％,1-己醇（1-Hexanol）3．40％,β-倍半水芹烯（beta—sesquiphellandrene）3．34％,2-戊基呋喃（2-Amylfuran）3．32％,正壬醛（n—nonanal）2．17％,樟脑（L—camphor）2．07％,β-没药烯（bete—Bisabolene）2．06％。结论：34个挥发性成分均为首次从该植物中得到。     

阿魏属挥发油成分及其分类学意义

利用ＧＣＭＳ计算机联用方法从我国阿魏属（ＦｅｒｕｌａＬ．）１５种１变种根部挥发油中分离鉴定出２１４种成分,其中广布成分有２２种。挥发油成分中８０％是萜类,其次是多硫化合物。萜类中主要有单萜和倍半萜两大类,均以环化结构成分为主。通过全成分和萜类成分的多种聚类分析,对样品进行归类,结合形态特征、核型、黄酮成分等已有资料以及地理分布,讨论了挥发油成分在阿魏属分类中的意义,同时对所分析种类进行了类群划分和调整     

Volatiles from soil‐borne fungi affect directional growth of roots

Volatiles play major roles in mediating ecological interactions between soil (micro)organisms and plants. It is well‐established that microbial volatiles can increase root biomass and lateral root formation. To date, however, it is unknown whether microbial volatiles can affect directional root growth. Here, we present a novel method to study belowground volatile‐mediated interactions. As proof‐of‐concept, we designed a root Y‐tube olfactometer, and tested the effects of volatiles from four different soil‐borne fungi on directional growth of Brassica rapa roots in soil. Subsequently, we compared the fungal volatile organic compounds (VOCs) previously profiled with Gas Chromatography–Mass Spectrometry (GC–MS). Using our newly designed setup, we show that directional root growth in soil is differentially affected by fungal volatiles. Roots grew more frequently toward volatiles from the root pathogen Rhizoctonia solani, whereas volatiles from the other three saprophytic fungi did not impact directional root growth. GC–MS profiling showed that six VOCs were exclusively emitted by R. solani. These findings verify that this novel method is suitable to unravel the intriguing chemical cross‐talk between roots and soil‐borne fungi and its impact on root growth.     

钝叶榕榕果挥发物成分及其构成特征分析

为揭示钝叶榕与其传粉榕小蜂及两种协同进果的非传粉榕小蜂Diaziella yangi和Lipothymus sp.间的化学联系与分配机制,采用顶空动态法提取钝叶榕(Ficus curtipes Corner)雌花期和传粉后的榕果挥发物,用定性和定量的方法鉴定、分析了挥发物的成分和变化动态。结果表明:从钝叶榕榕果中共鉴定出45种挥发物成分,主要是单萜类和倍半萜类化合物。6-甲基-5-庚烯-2-酮、β-罗勒烯、反-β-金合欢烯、α-金合欢烯、α-派烯、香桧烯、顺-β-罗勒烯、顺-β-香柠檬烯、大香叶烯D和4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯可能是构建钝叶榕特异性化学信息的基础。雌花期榕果挥发物释放量明显高于传粉后挥发物的释放量,且两者在时间和空间上存在异质性。这说明榕蜂育幼繁殖系统间存在着化学信息的联系。     

多裂翅果菊的挥发油成分

用GC/MS联用技术分离鉴定河南桐柏产多裂翅果菊 (Pterocypselalaciniata)挥发油的化学成分 ,应用峰面积归一化法测定各组分的相对含量 ,共鉴定出 3 5种化合物 ,占挥发油总量的 79.0 3 % ,主要为长链脂肪烃和萜烯类及其含氧衍生物等。     

诱茶尺蠖天敌寄生蜂的茶树挥发物的分离与鉴定

采用Tenax GC动态吸附法对茶树-茶尺蠖Ectropis obliqua (Prout)-单白绵绒茧蜂Apanteles sp.三重营养关系中茶树的新梢挥发性化合物进行了捕集,经GC、GC-MS鉴定结果表明,不同来源的挥发物的组成和数量是不同的,完整茶树新梢(IS)的挥发物有11种组份;机械损伤新梢(MDS)的挥发物有13种组份;茶树-茶尺蠖取食复合体(PHC)的挥发物有15种组份,而用经典的SDE法获得的新梢精油有13种组份,4种挥发物数量的大小顺序为SDE>MDS>PHC>IS。生物测定结果表明,无气味经历的雌单白绵绒茧蜂对IS和MDS的气味的选择作用无统计上的显著性,对机械损伤新梢+幼虫口腔分泌物(MDS+Reg), 幼虫取食损伤(LDS)和PHC的气味有较强的偏好选择性。     

Comprehensive two‐dimensional gas chromatography–mass spectrometry analysis of volatile constituents in Thai vetiver root oils obtained by using different extraction methods

Introduction – Vetiver root oil is known as one of the finest fixatives used in perfumery. This highly complex oil contains more than 200 components, which are mainly sesquiterpene hydrocarbons and their oxygenated derivatives. Since conventional GC‐MS has limitation in terms of separation efficiency, the comprehensive two‐dimensional GC‐MS (GC × GC‐MS) was proposed in this study as an alternative technique for the analysis of vetiver oil constituents. Objective – To evaluate efficiency of the hyphenated GC × GC‐MS technique in terms of separation power and sensitivity prior to identification and quantitation of the volatile constituents in a variety of vetiver root oil samples. Methodology – Dried roots of Vetiveria zizanioides were subjected to extraction using various conditions of four different methods; simultaneous steam distillation, supercritical fluid, microwave‐assisted, and Soxhlet extraction. Volatile components in all vetiver root oil samples were separated and identified by GC‐MS and GC × GC‐MS. The relative contents of volatile constituents in each vetiver oil sample were calculated using the peak volume normalization method. Results – Different techniques of extraction had diverse effects on yield, physical and chemical properties of the vetiver root oils obtained. Overall, 64 volatile constituents were identified by GC‐MS. Among the 245 well‐resolved individual components obtained by GC × GC‐MS, the additional identification of 43 more volatiles was achieved. Conclusion – In comparison with GC‐MS, GC × GC‐MS showed greater ability to differentiate the quality of essential oils obtained from diverse extraction conditions in terms of their volatile compositions and contents. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

兰州油松松皮挥发性成分分析

采用水蒸气蒸馏法对兰州产油松松皮的挥发性成分进行提取,采用GC／MS方法分离、鉴定了其中42个化学成分。