胜红蓟化感作用研究I.水溶物的化感作用及其化感物质分离鉴定

研究了胜红蓟水溶物对植物的化感作用,结果表明,胜红蓟水溶物溶液浓度在０．２５ｇＦＷ．ｍｌ＾－１时对所有供试植物的萌发和幼苗生长均有显著的抑制作用,浓度降至０．１０ｇＦＷ．ｍｌ＾－１时其抑制作用基本消失,胜红蓟不同器官,不同生育期水溶物的化感作用是有差异的,特别是不同生境条件下生长的胜红蓟水物化感作用有显著差异,表明在恶劣生境下胜红蓟的化感作用更为强烈,对胜红蓟水溶物中的化感活性物质进行了分离和分子     

胜红蓟化感作用研究Ⅱ.主要化感物质的释放途径和活性

研究了南方重要杂草胜红蓟（Ａｇｅｒａｔｕｍｃｏｎｙｚｏｉｄｅｓ）挥发物质的化感作用．结果表明,胜红蓟鲜叶的挥发物质和挥发油对所有受试植物的幼苗生长有显著的抑制作用．用色谱法鉴定并分离了胜红蓟挥发油的主要成分早熟素Ⅰ和早熟素Ⅱ,两者分别占总量的３０．９３％和５１．６１％．胜红蓟水溶物中的早熟素Ⅰ和Ⅱ是从挥发物中而来,挥发是胜红蓟释放化感物质的主要途径．分离纯化的早熟素Ⅰ和Ⅱ的饱和水溶液对萝卜、番茄和黑麦草的幼苗生长均有显著的抑制作用,特别是早熟素Ⅱ具有强烈的化感作用,在２５μｇ·ｍｌ－１低浓度下,仍能抑制植物幼苗的生长,但早熟素Ⅰ和Ⅱ的混合溶液对植物的抑制作用并无显著增强,两者之间不存在协同作用．     

胜红蓟化感作用研究 Ⅱ.主要化感物质的释放途径和活性

研究了南方重要杂草胜红蓟(Ageratumconyzoides)挥发物质的化感作用。结果表明,胜红蓟鲜叶的挥发物质和挥发油对所有受试植物的幼苗生长有显着的抑制作用。用色谱法鉴定并分离了胜红蓟挥发油的主要成分早熟素Ⅰ和早熟素Ⅱ,两者分别占总量的30.93%和51.61%.胜红蓟水溶物中的早熟素Ⅰ和Ⅱ是从挥发物中而来,挥发是胜红蓟释放化感物质的主要途径。分离纯化的早熟素Ⅰ和Ⅱ的饱和水溶液对萝卜、番茄和黑麦草的幼苗生长均有显着的抑制作用,特别是早熟素Ⅱ具有强烈的化感作用,在25μg·ml^-1低浓度下,仍能抑制植物幼苗的生长,但早熟素Ⅰ和Ⅱ的混合溶液对植物的抑制作用并无显着增强,两者之间不存在协同作用。     

胜红蓟化感作用研究Ⅵ.气象条件对胜红蓟化感作用的影响

在田间条件下 ,胜红蓟化感作用与光、温、水等气象要素显著相关 ,有利的光、温、水生长条件使得其化感作用减弱 ,反之增强 .春夏季温度和降水有利胜红蓟的生长 ,其化感作用减弱 ,而秋冬季温度和降水不利胜红蓟生长 ,其化感作用增强 .实验表明 ,30 0 μg·ml-1高浓度胜红蓟挥发油使受试植物不能生长 ,而6 0 μg·ml-1低浓度影响较小 ,在高温、低温和遮光等不利植物生长的条件下 ,低浓度的胜红蓟化感物质对受试植物的抑制效应显著增强 ,显示在不利的生长条件下 ,受试植物对胜红蓟化感物质的抵御能力减弱 .研究表明 ,在不利于胜红蓟及受试植物生长的气象条件下 ,胜红蓟化感作用增强 ,受试植物抵御化感物质的能力降低 ,使得胜红蓟群落中其它植物难以正常生长 ,相应地提高了胜红蓟在自然群落中的竞争优势 .化感作用和光、温、水、气象条件的共同作用是胜红蓟在自然群落中成为优势种群的重要原因之一 .     

胜红蓟地上部化感作用物的分离与鉴定

 胜红蓟(Ageratum conyzoides)是华南地区的重要杂草,具有显著的化感作用。本文利用色谱和波谱技术对胜红蓟地上部化感活性成分进行分离和化学结构鉴定,得到两个化感作用物质：胜红蓟素(6,7—二甲氧基—2,2—二甲基色烯)和5,22—二烯—3β—豆甾醇。对这两个作用物的化感作用研究表明：胜红蓟素对受体幼苗生长有抑制作用,500×10-6处理对稗草生长达到完全抑制,对萝卜的抑制率也高达90％。浓度降到25×10-6对稗草和萝卜幼苗生长仍具有显著的抑制作用。     

胜红蓟化感作用研究 Ⅷ.植株对花生和相关杂草的田间化感效应

在田间条件下,胜红蓟化感效应与处理植株的方式和时间显相关。覆盖处理对花生出苗和生长不产生化感抑制效应,而是显示一定的促进效应,翻埋处理对花生出苗和生长都产生显的化感抑制效应,然而覆盖处理30d,翻埋处理10d后再播种花生,花生出苗均受显抑制,两种处理都能减少许多杂草的萌发,但对不同种属杂草萌发的抑制作用有差异。进一步用高效液相色谱（HPLC）技术研究证实;覆盖处理条件下,胜红蓟植株直到第14天才向土壤中缓慢释放化感物质胜红蓟素,第30天达到最大值后逐渐减少,而翻埋处理的第2天,植株就向土壤中释放胜红蓟素,第10天达到最大值后缓慢减少,但第26天后土壤中胜红蓟素含量又上升,然后再逐步下降。这些结果显示不同处理条件下,胜红蓟植株对花生和相关杂草的田间化感效应是与胜红蓟植株在不同时间释放的化感物质在土壤中的存在状态和有效作用浓度显相关的。     

胜红蓟化感作用研究Ⅲ.挥发油对不同营养水平下植物的化感作用

研究了胜红蓟挥发油对不同营养水平下植物的化感作用．结果表明,随着营养水平的降低,胜红蓟挥发油对受试植物的化感作用明显增强．在胜红蓟挥发油的作用下,受试植物叶绿素和可溶性蛋白含量明显降低,过氧化物酶（ＰＯＤ） 活性降低,而质膜相对透性增加,丙二醛（ ＭＤＡ） 含量升高．利用ＧＣ／ ＭＳ对胜红蓟挥发油的组成和含量进行了分析,共鉴定１６ 种物质,其中早熟素Ⅱ、早熟素Ⅰ和子丁香烯为主要成分,相对含量分别为３６ ．８５ ％ 、２６ ．４１ ％ 和１９ ．８４ ％ ．     

胜红蓟化感作用研究 Ⅸ.主要化感物质在土壤中的转化

在田间条件下,胜红蓟挥发油能抑制花生的出苗和生长发育,进一步用高效液相色谱（HPLC）研究证实;胜红蓟挥发油中的主要化感物质胜红蓟素在土壤中的转化与土壤的有机质和营养元素水平显著相关,在高有机质和营养元素水平的土壤中,胜红蓟素先聚合形成二聚体,26d后又解聚成胜红蓟素,然后逐步降解成苯甲酸类,2-甲基丙酸和乙酸等小分子,而在低有机质和营养元素水平的土壤中,胜红蓟素不经过二聚化过程,而是直接降解成小分子,经液质（LC/MS）和核磁共振（NMR）等技术分离鉴定了胜红蓟素二聚体的结构,生物测定表明：胜红蓟素二聚体对花生和黑牧草的生长没有抑制活性。     

阔叶丰花草与2种菊科植物之间的化感作用

阔叶丰花草是一种适用于华南果园生草控草的一年生植物。为了揭示阔叶丰花草与果园常见杂草之间的竞争关系,研究了阔叶丰花草与两种菊科植物(胜红蓟和白花鬼针草)之间的化感作用。结果表明: 10～50 mg·mL^-1的阔叶丰花草水浸液处理显著抑制胜红蓟和白花鬼针草种子萌发和幼苗生长,胜红蓟和白花鬼针草的胚根长分别比对照降低57.4%～90.2%和57.3%～62.3%。胜红蓟和白花鬼针草水浸液对阔叶丰花草种子萌发也有较强的化感效应,在50 mg·mL^-1的浓度处理下,阔叶丰花草种子几乎不能萌发。经10 mg·mL^-1阔叶丰花草水浸液处理30 d后,胜红蓟播种苗的净光合作用、株高和生物量分别比对照降低15.2%、20.6%和41.5%,白花鬼针草播种苗的生物量也出现下降趋势;但胜红蓟和白花鬼针草水浸液处理对阔叶丰花草播种苗生长的影响均不显著。在混种条件下,阔叶丰花草的生物量与单种的水平相当,胜红蓟和白花鬼针草的生物量则分别比单种降低86.0%和27.1%。与胜红蓟和白花鬼针草相比,阔叶丰花草的化感优势在于除了能抑制对方的种子萌发,也能抑制其植株生长。     

外来杂草加拿大一枝黄花对入侵地植物的化感效应

采用人工气候箱培养试验,初步研究了入侵杂草加拿大一枝黄花对本地植物的化感作用.测定了根系和根状茎的不同浓度浸提液对白三叶发芽率和幼苗生长的影响;不同播种密度下根系1:60提取浓度对白三叶种子萌发和幼苗生长的影响;根状茎1:60提取浓度对白三叶、红三叶、天蓝苜蓿、黑麦草、北美车前、鸡眼草、苇状羊茅、胜红蓟、马齿苋、碱蓬和刺苋的种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明,加拿大一枝黄花根系和根状茎的化感抑制作用均随浓度的升高而增强,且根状茎提取物的抑制效应高于根系提取物的效应;在1:60低浓度根系浸提液作用下,不同密度的白三叶幼苗萌发率和幼根、幼芽长度差异不显著;1:60低浓度根状茎提取物对11个物种的种子萌发均有显著抑制作用,但对不同物种的抑制程度有差异,对禾本科植物的抑制作用大于非禾本科和豆科;1:60低浓度根状茎提取物对10个物种的幼根影响与对萌发率的影响相似,但在对幼芽的影响上,仅对鸡眼草、刺苋和苇状羊茅起抑制作用,而对其他植物无显著抑制(黑麦草、北美车前、胜红蓟、马齿苋和刺苋)或起促进作用(白三叶、红三叶、天蓝苜蓿).     

胜红蓟化感物质之间相互作用的研究

 通过柱层析从胜红蓟挥发油中分离出早熟素Ⅰ、早熟素Ⅱ、子丁香烯、3,3-二甲基-5-特丁基茚酮、红没药烯、乙酸葑醇酯等6种主要化感物质(占挥发油总量的97％),并研究了这些化感物质在挥发、淋溶(饱和水溶液)和土壤降解途径下对萝卜,番茄和绿豆幼苗的化感作用。结果表明：早熟素Ⅰ、早熟素Ⅱ、3,3-二甲基-5-特丁基茚酮及子丁香烯(挥发途径)虽有较强的化感活性,但均弱于挥发油的化感活性,而子丁香烯(淋溶途径),红没药烯和乙酸葑醇酯则基本无化感活性。但是,早熟素n和无活性的三个化感物质结合,则表现出强烈的化感活性,说明胜红蓟各化感物质之间存在着明显的协同作用。     

华南农区典型植物的他感作用研究

研究华南农业区典型植物的他感作用,结果表明,用萝卜作生测受体时地上部水浸出物表明有他感作用的植物有拧檬按、隆缘按、赤按、木麻黄、茶、蟛蜞菊、胜红蓟、三叶鬼针草、香芳、马唐、马占相思、马尾松、蕃茄等,但无明显他感作用的有白茅、铺地木兰、凤尾竹、大叶桉、糖蜜草。研究表明柠檬桉、蟛蜞菊、胜红蓟的地上部挥发物和地部分泌物都有他感作用。木麻黄、茶、蟛蜞菊地上部水浸出物有自毒作用,花生、大豆、绿豆发芽中分泌出的物质也有自毒作用。三叶鬼针革、胜红蓟、香芳、蟛蜞菊、柠蒙桉和木麻黄地上部水浸物他感作用强度一般随着浓度而加剧,但低浓度下常表现有促进作用。三叶鬼针草水提物及柠檬桉地上部挥发物的他感效应强度与采集前一个月降雨量呈显著负相关。木麻黄小枝他感作用物浓度与温度有交互效应。柠檬桉的水浸提物在土壤中易随水流失而挥发物却易被土壤吸附。在土壤中柠檬棕叶的他感作用效应随时间成负指数减少,蟛蜞菊在土壤分解后的残留率与残留物的他感效应指数绝对值显著正相关。他感成份的分离鉴定结果表明,茶叶他感作用的主要成份为茶多酚与咖啡因,木麻黄小枝他感物中分离出五种黄酮类化合物和一种阿魏酸,胜红蓟地上部分离出胜红蓟素和一种豆甾醇。     

葡萄根系浸提液的化感作用

以晚红(Red Globe)葡萄组培苗为材料,研究了葡萄根系浸提液对葡萄幼苗生长的影响,并采用LC-MS技术对其中的主要化感物质进行鉴定.结果表明:0.02g.ml-1(风干根质量/浸提液体积,下同)、0.1g.ml-1、0.2g.ml-1的葡萄根系浸提液显著抑制了葡萄幼苗的生长,且浓度越高,抑制作用越强.葡萄根系浸提液中含有对羟基苯甲酸、水杨酸、苯丙酸和香豆酸4种酚酸类物质.盆栽模拟试验表明,不同浓度的(0.1、1、10mmol.L-1)水杨酸和苯丙酸显著抑制了葡萄植株的生长,随着作用浓度的升高,葡萄的株高、茎粗、地上和地下鲜质量、叶片净光合速率和根系活力降低,叶片可溶性糖、MDA含量升高,淀粉含量降低,而叶片蛋白质含量无明显变化规律.     

菊科植物化感作用研究进展

对菊科植物化感作用的研究进展进行了综述。菊科植物中至少有 39个属存在化感作用 ,特别是一枝黄花属、向日葵属、胜红蓟属、银胶菊属、蒿属植物等有较多的研究报道。鉴定出的化感物质多为萜类、聚乙炔类、酚类、有机酸类等 ,这些化感物质对多种受体植物表现出程度不同的抑制或促进的效应。其化感作用机理表现在破坏受体膜系统的稳定性及水分平衡关系、抑制氧化磷酸化、促进或阻滞叶绿素的合成、影响矿质元素的吸收利用等。并对菊科植物化感物质在植物生长调节剂、天然除草剂和生物杀虫剂 ,或人工合成除草剂和杀虫剂上应用的前景进行了探讨。本文显示菊科植物的化感作用将在控制外来恶性杂草及维护生态平衡上扮演重要的角色。在当前菊科植物化感作用研究的基础上 ,提出了进一步研究的 6个方向 :(1)化感物质的生物合成途径与关键酶的特性研究 ;(2 )具化感潜势物种资源的调查评价及利用研究 ;(3)化感作用在自然生态系统中的演变规律 ;(4 )菊科重要作物自毒的生化机制及克服途径 ;(5 )具应用前景的菊科植物化感关键酶的基因克隆和转基因 ,并对受体植物基因的表达与调控进行研究 ;(6 )化感作用在可持续发展农业应用上的研究与开发 ,特别是作为天然除草剂及杀虫剂     

胜红蓟化感作用研究Ⅶ.胜红蓟素类似物的合成及其对植物与微生物的抑制作用

合成了5种胜红蓟素的结构类似物,将它们与胜红蓟素在对植物和微生物的抑制活性上进行了比较。结果表明,在100mg/l浓度时,对于萝卜和黑麦草两种受体,类似物6－甲酰基－7－甲氧基2,2－二甲基－2H－苯并吡喃和7－羟基－6－甲酰基－3,4－二氢－2,2－二甲基－2H－苯并吡喃较胜红蓟素有更强的抑制作用,尤其是对受体 根长的抑制作用达到显著,这两种类似物同时也具有较强的抗菌活性,在400mg/l浓度下,它们对两种真菌：水稻纹枯病菌和辣椒疫霉病菌的抑制率达到100％;在2000mg/l浓度下,7－羟基－6－甲酰基－3,4－二氢－2,2－二甲基－2H－苯并吡喃还对两种细菌：水稻白叶枯病菌和水稻基腐病菌有较强的抑制作用。研究揭示了构成胜红蓟素基本结构的2,2－二甲基－2H－苯并吡喃对植物无明显抑制作用,对微生物的抑制作用也不强,但当其6位或7位带有活性取代基后,对植物和微生物抑制作用都显著增强。     

发育时期对紫茎泽兰化感作用的影响

为探讨紫茎泽兰化感作用与其入侵性的关系,利用生物检测法研究了不同发育时期紫茎泽兰叶片水提液对4种本地草本植物种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,高浓度时紫茎泽兰叶片水提液能显著抑制4种本地植物种子发芽率、发芽速度,但低浓度时有时抑制作用不显著,甚至有促进作用;除狗肝菜胚轴生长外,不同浓度下紫茎泽兰叶水提液均能抑制4种本地植物胚轴和胚根生长,但有时对胚轴生长的抑制作用不显著,甚至有促进作用。不同植物和同种植物的不同参数对紫茎泽兰化感作用的敏感程度不同,拔毒散和狗肝菜的种子萌发参数较敏感,莎草砖子苗的生长参数较敏感,种子发芽速度和胚根生长较敏感。总的看,随发育时间的增加,紫茎泽兰抑制本地植物种子萌发和幼苗生长的最低叶片提取液浓度减小,相同浓度下叶片水提液对本地植物的抑制作用增强,表明紫茎泽兰化感作用增强。化感作用在紫茎泽兰入侵的不同阶段所起的作用可能不同。     

大豆地上部水浸液的化感作用及化感物质的鉴定

研究了重迎茬大豆花荚期植株地上部水浸液及其提取物对大豆种子萌发及幼苗生长的化感作用 ,并鉴定了有明显化感作用组分的物质。结果表明 :与对照组比 ,0 .1 0 g DW/ ml重茬大豆水浸液显著地抑制了大豆胚根生长 ;3 .75× 1 0 - 2g DW/ ml、7.5 0× 1 0 - 2 g DW/ ml正茬、重茬、迎茬大豆水浸液对砂培大豆苗的生长有显著的化感抑制作用 ;重茬、正茬大豆水浸液乙酸乙酯提取的酸性组分、XAD-4树脂提取组分 ,在 0 .6～ 1 .2 g DW/ ml浓度下 ,对大豆种子萌发初期的萌发率及萌发过程中的胚根生长亦表现出显著的化感抑制作用 ;重茬水浸液乙酸乙酯提取的中性、碱性组分在 1 .2 g DW/ ml浓度下 ,对大豆胚根生长有显著抑制作用。上述各组分化感作用大小随组分浓度增加而增加。在相同浓度处理下水浸液及其提取物的化感抑制作用有重茬大于正茬的趋势 ,统计检验差异均不显著。 GC-MS鉴定结果显示 ,正茬、重茬乙酸乙酯酸性组分、XAD-4树脂提取组分中的有机化合物主要是 :丁二酸、苯甲酸、邻羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、对羟基肉桂酸、2 -甲基苯酚、2 -甲氧基 -4-乙烯基苯酚、间苯三酚、2 -甲基苯甲醛、3 -甲基苯甲醛、5 ,6,7,7a-四氢 -4,4,7a-三甲基 -2 (4 H) -苯并呋喃酮、2 ,4-戊二烯腈等。     

小蓬草精油化感作用的生物测定

采用水蒸气蒸馏法从小蓬草[Conyza canadensis (L.)Cronq.]地上部分分离出精油,利用GC-MS技术对该精油的主要化学成分进行了鉴定,结果显示:精油提取率为0.07%;该精油主要含有2,3-二甲基-4(3H)-喹唑啉酮、α-佛手柑油烯、柠檬烯二醇、反式-β-金合欢烯和α-姜黄烯等成分,其中,2,3-二甲基-4(3H)-喹唑啉酮的相对含量最高,达到54.41%.以青菜(Brassica chinensis L.)、白菜[B. pekinensis (Lour.)Rupr.]、小麦(Triticum aestivum L.)和高粱[Sorghum bicolor (L.)Moench]为供试植物,采用培养皿法对不同质量浓度(0.75、1.5、3.0和6.0 g·L-1)小蓬草精油的化感效应进行了生物测定,结果显示:经不同质量浓度小蓬草精油处理后4种供试植物的种子最终发芽率和发芽指数以及幼苗的根长和株高等4个生物测定指标总体上均低于对照,且随精油质量浓度的提高不断降低,其中,0.75 g·L-1 精油处理组的4个生物测定指标均与对照无显著或极显著差异,而6.0 g·L-1精油处理组的4个指标与对照则有显著或极显著的差异.4种供试植物的4个生物测定指标的化感效应敏感指数几乎均为负值,且随精油质量浓度的提高敏感指数的绝对值逐渐增大,说明小蓬草精油对供试植物的化感作用为抑制作用,且抑制作用的强度与精油质量浓度有关.在4种供试植物中,小蓬草精油对青菜种子的最终发芽率的抑制作用最明显,其半抑制浓度(IC50)约为3.0 g·L-1;在4个生物测定指标中,种子最终发芽率以及幼苗根长对小蓬草精油的化感作用较敏感.研究结果表明,小蓬草精油具有一定的化感活性,可将其作为植物源除草剂原料进行开发利用.     

马缨丹叶片水提物与挥发油的生物活性及化学成分研究

研究了马缨丹 ( Lantana camara L.)叶片水提物和挥发油水溶液的化感作用。结果表明 ,马缨丹叶片水溶物浓度在 0 .2 5 g FW m L- 1时 ,对所有受试植物的幼苗生长均有一定的抑制作用 ,浓度降至 0 .1 0 g FWm L- 1时 ,其抑制作用显著降低 ;马缨丹叶片挥发油水溶液在浓度为 1 0 0、2 0 0、30 0 μg m L- 1时 ,对受试植物均有很强的抑制作用 ,且具有明显的浓度效应。采用 GC/MS分析了马缨丹叶片挥发油的化学成分 ,鉴定了 1 9种化感物质 ,其中α-子丁香烯和β-子丁香烯为主要物质 ,分别占挥发油含量的 1 6 .2 9%、2 2 .2 9%。     

胜红蓟化感作用研究V.挥发油对真菌、昆虫和植物的生物活性及其化学成份

胜红蓟挥发油对真菌、昆虫和植物均具有生物活性,对植物致病真菌和害虫的抑制活性尤其显著。挥发油及其主要成分胜红蓟素不仅具有杀虫活性,而且引起昆虫拒食和延迟蜕皮。用GC/MS详细分析了胜红蓟挥发油的化学成分,共鉴定了27个化合物,胜红蓟素及其衍生物,单萜和倍半萜类化合物是其主要成分。