黃蒿化感作用的研究.pdf

1、化感作用的研究是一門新興的交叉學科，近年來受到生態(tài)學家和化學家的共同重視。該領域的研究成果將成為研究植物群落結構、群落演替的機理和擬定植被恢復的措施等提供重要的理論依據(jù)。一些研究成果在生物農藥的創(chuàng)制方面還具有重要的現(xiàn)實意義。 黃蒿(Artemisia scoparia)為菊科蒿屬植物，一年或二年生草本，在我國各地廣泛分布在農田、路旁、荒地等。可以觀察到在黃蒿與其他植物共生的群落中，有時在以黃蒿為優(yōu)勢種的群落中，其它植物的生長明顯

2、受到抑制，對自然植被、農業(yè)生產形成較大的危害。 本文首次較全面地對黃蒿可能產生的化感物質及其化感作用進行了研究，探討了化感作用在植被恢復演替過程的作用機理，并進行了化感物質人工合成和化感緩釋載體材料合成的研究，為黃蒿群落的化學生態(tài)學研究及其在生產實踐中的利用提供科學依據(jù)。 本研究主要結論如下： 1．黃蒿富含大量揮發(fā)性物質，本研究采用水蒸汽蒸餾法從黃蒿中提取揮發(fā)油，試驗其對受體植物籮卜(Raphanus sativ

3、us)、苜蓿(Medicago sativa)、白菜(Brassia pekinensis)、玉米(Zea mays)的種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，實驗結果表明黃蒿揮發(fā)油對蘿卜、苜蓿、白菜、玉米種子萌發(fā)和幼苗生長具有不同程度的抑制作用。抑制種子萌發(fā)最明顯的是蘿卜種子，抑制幼苗生長最明顯的是苜蓿。而對玉米種子萌發(fā)和幼苗生長的抑制作用不明顯，說明不同科的植物對化感物質的耐受性不同。黃蒿的化感作用與揮發(fā)油中含量較高的萜烯類化合物有關，萜烯類化合

4、物通常是重要的化感物質，黃蒿中萜烯類物質共檢出12種，占45.04％。在天然植物群落中，黃蒿廣泛蔓延的原因，除了其本身具有較強的繁殖能力和耐旱性、根系發(fā)達外，并通過釋放體內所含有的化學成分對其他植物產生抑制作用，是其中重要原因之一。試驗黃蒿揮發(fā)油對植物的化感作用的同時，也研究了其對昆蟲的毒殺活性，為開發(fā)無公害的植物性殺蟲劑，合理利用黃蒿資源提供了科學依據(jù)。 2．黃蒿可以通過淋洗釋放化感物質，其水溶物對不同科屬的受體植物紫花苜蓿、

5、地膚(Kochia scoparia)、野稗(Echinochloa crusgali)、莧(Amaranthus tricolor)、羊草(LeymusChinese)的種子萌發(fā)和幼苗生長產生一定的影響。黃蒿水溶物對不同受體植物或對同一受體植物的不同部位(幼苗或幼根)有不同的化感效應(促進、抑制)。抑制作用在紫花苜蓿、地膚、莧的發(fā)芽實驗中較羊草、野稗更敏感，且幼根比幼苗更敏感。關于化感物質的濃度效應，莧和羊草的根長生長隨水溶物濃度的增

6、高抑制作用增強。黃蒿水溶物對受體植物表現(xiàn)為低濃度促進，高濃度抑制的雙重效應，當水溶物濃度為0.002g·ml<'-1>時，促進效應較一致，而大于0.05g·ml<'-1>時，抑制效應極其顯著。 3．本研究通過用0.15 g·ml<'-1>，0.10 g·ml<'-1>，0.05 g·ml<'-1>，0.01 g·ml<'-1>(DW/V)四種不同濃度和不同器官的黃蒿水溶物對羊草的幼苗生長、光合速率和SOD、cAT、POD 3種保

7、護酶進行了化感活性的測定，實驗證明，不同濃度的黃蒿水溶物對羊草幼苗生長均有抑制作用，濃度越高抑制作用越強。黃蒿不同器官水溶物對羊草幼苗的生長也有不同的抑制作用，其中葉的抑制作用最強。黃蒿對羊草的抑制作用主要是通過影響三種保護酶和光合作用來實現(xiàn)。黃蒿水溶物處理使羊草體內活性氧代謝系統(tǒng)失衡，破壞或降低活性氧清除劑，增加活性氧的產量，從而破壞了膜結構，影響羊草的生長發(fā)育?；形镔|能顯著地降低受體植物的葉綠素含量、或葉綠素合成的酶系統(tǒng)，黃蒿對羊

8、草幼苗葉片光合效能的限制，使羊草正常的生長發(fā)育缺少物質基礎，發(fā)育遲緩。 4．試驗不同生長期、不同器官的黃蒿水溶物對紫花苜蓿種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，檢驗黃蒿對苜蓿的化感作用；同時用0.1g·m<'-1>，0.05g·ml<'-1>，0.01g·ml<'-1>，0.002g·ml<'-1>4個不同濃度的黃蒿水溶物來檢驗對苜蓿體內SOD、POD、CAT活性的影響，研究其化感作用的機理。實驗證明，不同生長期、不同器官的黃蒿水溶物對紫花

9、苜蓿乃至其不同部位(幼苗或幼根)有不同的化感效應(促進、抑制)；紫花苜蓿體內的SOD、POD、CAT可以通過提升酶活力來抵御黃蒿水溶物中化感物質對其產生的脅迫，隨著黃蒿水溶物濃度的增加，CAT、SOD、POD的酶活力有先升高后下降的趨勢，這可能是由于黃蒿水溶物的化感作用脅迫強度超過了二者的調節(jié)能力。黃蒿水溶物中的化感物質影響了受體植物體內保護酶的活性，造成了膜脂過氧化程度的加劇，破壞了膜的結構和功能，這可能是黃蒿化感作用的機制之一，且有

10、可能是多種化感效應的起始點。 5．為了研究黃蒿的化感物質，我們對揮發(fā)油和水溶物的成分進行了分離、分析，采用水蒸汽蒸餾法從黃蒿中提取揮發(fā)油，利用氣相色譜-質譜聯(lián)用(GC/MS)技術對黃蒿揮發(fā)油進行測定，共鑒定出38種化合物，檢出物占總質量87.53％，其中重要的化感物質萜烯類化合物12種，占45.04％；用石油醚、乙酸乙酯和正丁醇對黃蒿的水溶物進行分步多次萃取，并試驗每一萃取組分對不同受體植物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，檢驗其是否具

11、有化感活性，結果證明正丁醇萃取組分有較強的化感作用，對其進一步分離純化，利用生物活性檢測實驗、GC/MS技術和核磁共振技術對得到的三個樣品進行了分析測試，通過GC/MS的分析，A樣品的主要成分為酚類、烯烴類、醇類、有機酸類、酯類等，均為化感類物質。通過核磁共振確定了兩種具有化感活性的單體成分B為6，7-二甲氧基香豆素，C為鄰苯二甲酸二異辛酯。二者都有報道證明為化感物質。 6．化感物質在植物體內一般含量較少，提取費時費力，收率較低

12、，極大地限制了對其進行深入的研究和在農林業(yè)上的應用?；形镔|的人工合成是深入化感作用研究的重要方向，因此，以鄰苯二甲酸酐、異辛醇為原料用對甲苯磺酸作為酯化反應的催化劑，化學合成了黃蒿中的化感物質鄰苯二甲酸二異辛酯，并通過其對受體植物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響實驗，證明了化學合成的鄰苯二甲酸二異辛酯具有較強的化感作用。探索了一條化學合成化感物質的途徑，使化感物質的深入研究與實際應用成為可能。 7．緩釋載體材料為延長化感物質作用持效期

13、、提高藥劑的穩(wěn)定性等提供了可能，是節(jié)約藥劑用量、減少污染的重要途徑之一，可以達到釋放數(shù)量可控、釋放時間可控和釋放空間可控的目的。目前關于化感物質緩釋載體材料的研究還未見報道。為研究化感物質的緩釋載體材料，本研究首次分別以含有兩種化感物質阿魏酸、沒食子酸的聚丙烯酰胺(PAM)纖維為模板，采用化學氧化聚合法，分別合成了阿魏酸、沒食子酸摻雜的聚苯胺(PANI)納米緩釋載體材料。并通過紅外光譜(IR)、X-射線粉末衍射(XRD)以及電子掃描電鏡