马尾松根化感物质对马尾松种子发芽的影响

马尾松根化感物质对马尾松种子发芽的影响 马尾松根化感物质对马尾松种子发芽的影 响 21O安徽农学通报,AnhuiAgri.Sci.Bul1.2007,13(18):210—211 马尾松根化感物质对马尾松种子发芽的影响 胡宗庆 (福建林业职业技术学院,福建南平353000) 摘要:通过超临界流体萃取技术提取和分离马尾松根化感物质,应用种子发芽试验 研究马尾松根化感物质对马尾 松的化感作用.研究结果表明:在非夹带剂萃取条件下,萃取参数1,萃取参数2条件 萃取的马尾松根化感物质对马 尾松种子发芽高峰均表现为抑制作用;在夹带剂萃取条件下,萃取参数1分离?的 三个浓度处理,萃取参数2的所有 处理,萃取参数3分离I的三个处理马尾松种子的发芽高峰表现为换制作用. 关键词:马尾松根;化感物质;发芽试验;超临界萃取 中图分类号S688文献标识码B文章编号1007—773l(2007Jl8一 TheEffectofAllelochemicalsofPinusmassonianarootonitsseedgermination HuZongqing(FujianForestryProfessionalandTechnologicalCollege,Nanping353000) Abstract:AllelochemicalsofPinusmzl,$8oniallarootWasextractedandis0latedbysupercriticalfluidextractiontechnologyand seedgerminationwasdoneinthispaper.Theresultsshowedthat:Ontheextractionconditionofnon—entrainer.thealldo. chemicalsofPmzl,$sonia,rootextractedbythecondition1andcondition2hadinhibitotyeffectongemlinationofPinus massoniarmseed:Thatontheextractionconditionofentrainer,theallelochemicalsofPmz1.$$onia船rootextractedbythe condition1asolationIIandcondition2hadinhibitotyeffectongerminationofPmz/,$$on/armseed. Keys:Pinusmzl,$soniarmroot;Allelopathy;Seedgermination;Supercriticalfluidextr action 马尾松[Pinusrno~soniaftl'lzlLamb.]是我国特产的乡土 速生,丰产树种,是我国东部湿润亚热带地区分布最广,资 源最丰富的针叶树种,栽培面积居全国针叶林前茅.尽管 马尾松具有菌根,它在一定程度上仍能缓解林木对N素的 消耗,然而长期的林业生产实践表明,大面积马尾松纯林 连栽也会引起生产力下降[1—4].本文应用超临界萃取 技术对马尾松根化感物质进行萃取和分离,并应用种子发 芽试验对马尾松的自毒作用进行研究,从而从生化关系上 揭示马尾松连栽导致地力衰退的原因. 1材料与方法 1.1材料来源与处理从马尾松纯林中收集马尾松叶及 挖取马尾松根作为试验材料,置于阴凉处自然干燥一段时 间后置于烘箱中(4o?)烘至恒重,经粉碎机粉碎后将其 分成等量的4份(?2oog/份),置于事先准备好的干净塑 料袋内封装待用.乙醇和乙酸乙酯为纯,CO:(纯度 I>99%)由福建省三明市液化气厂提供.马尾松种子为福 建省林业厅提供的优良种子. 1.2马尾松叶和根化感物质的萃取,分离及浓缩马尾 松叶和根化感物质采用超l临界CO:流体萃取技术来进行 萃取,试验采用正交试验设计L8(2),因素及水平见表1. 为了充分利用超临界萃取装置的分离特点,在萃取过程中 采用非夹带剂与夹带剂,分离压差(2MPa)分别进行分 离,夹带剂为无水乙醇和乙酸乙酯(V.V=2:1).在每一 萃取参数条件下,设置分离压差后,先用纯CO:萃取完全 后(以下简称非夹带剂),放人夹带剂继续萃取(以下简称 夹带剂).萃取物所得的化感物质经真空浓缩后,置于冰 箱(4?)中保存备用. 表1马尾松和根化感物质SFE—CO2提取正交表 1.3添加液的配制从浓缩所得的每一组分中分别称取 0.化感物质,用2ml的无水乙醇溶解后,加入198ml的 蒸馏水配制成浓度为500mg/kg的待用母液,然后分别稀 释成浓度为200mg/kg和100mg/kg的试验添加液,对照为 1×104mg/kg的乙醇溶液. 1.4生物检测整个发芽试验在人工气候箱中进行,温 度27?,湿度60%,芽床由直径为9cm的定量滤纸和培养 皿构成;发芽前进行培养皿消毒(温度180oC,2h);种子消 毒用0.15%的福尔马林溶液浸30min,闷30min灭菌;将 消毒后的种子清洗后置于45?蒸馏水中自然冷却浸种24 h.每个培养皿中放置100粒种子,对照用乙醇(1× 104mg/kg),每个处理4次重复.在每个培养皿中每天加 入等量的对应实验号的添加液,第3d开始统计发芽粒数, 第15d测其发芽率,发芽势,根长,鲜物质重量与干物质重 量. 2结果与分析 2.1非夹带剂马尾松根化感物质对马尾松种子发芽的影 基金项目:福建省自然科学基金资助项目(B0510034) 作者简介:胡宗庆(1956一),男,福建尤溪人,副教授,硕士,主要从事森林经理及化学 生态等领域研究.收稿日期:2007—09—04 晌从表2可以看出,在非夹带剂条件下,不同萃取参数 条件超临界CO,提取下的马尾松根化感物质对马尾松种 子发芽过程存在不同程度的影响.与乙醇对照相比,就最 终发芽结果而言,萃取参数1分离I500mg/kg,分离? 100mg/kg,萃取参数2分离I100mg/kg,分离11200mg/kg 和500mg/kg处理,萃取参数3分离I200mg/kg,萃取参数 4分离I100mg/kg及200mg/kg处理对马尾松种子有不同 程度的抑制作用,其余处理对马尾松种子发芽有不同程度 的促进作用,其中萃取参数3分离II200mg/kg处理的促 进作用最强.就发芽高峰期而言,蒸馏水对照和乙醇对照 处理的马尾松种子的发芽高峰分别出现在第9d和第5d. 与乙醇对照相比:除萃取参数3分离?lOOmg/kg及 200mg/kg处理,萃取参数4分离11200mg/kg处理外,萃取 参数1,萃取参数2条件萃取的马尾松根化感物质对马尾 松种子发芽高峰均表现出比较明显的滞后现象.同一萃 取参数不同浓度处理之间相比,萃取参数1,萃取参数2分 离11200mg/kg及500mg/kg处理的马尾松种子的发芽高 峰明显滞后于100mg/kg处理;萃取参数2,3分离I 200mg/kg处理的马尾松种子发芽高峰明显滞后于另外两 个处理;萃取参数3分离?,萃取参数4分离I500mg/kg 处理马尾松种子的发芽高峰明显滞后于100mg/kg及 200mg/kg处理. 表2非夹带剂马尾松根化感物质对马尾松种子整个发芽过程的影响 注:蒸馏水和乙醇为两个对照处理,表中每个处理的值均为4个重复的平均值; A,B,C代表三个不同的处理浓度,其中A一100rag/kg,B,200rag/kg,C一500rag/kg, 如处理"1非1A"代表萃取参数1,非带剂,分离I,浓度为100mg/kg的处理,表示 发芽高峰期. 2.2夹带剂马尾松根化感物质对马尾松种子发芽的影响 从表3可以看出,在加入夹带剂条件下,不同萃取参数 2ll 条件超临界CO,提取的马尾松根化感物质对马尾松种子 发芽过程具有不同的影响.与乙醇对照相比,就最终发 芽结果而言,各萃取参数条件提取的马尾松根化感物质 对马尾松种子存在不同程度的促进作用,其中萃取参数 3分离11200mg/kg处理的促进作用最强.对于发芽高峰 期来说,与乙醇对照相比,萃取参数1分离?的三个浓 度处理,萃取参数2的所有处理,萃取参数3分离I的 三个处理马尾松种子的发芽高峰具有明显的滞后现象, 萃取参数2对马尾松种子发芽高峰的抑制作用总体上来 说比较明显.同一萃取参数不同浓度处理之间相比,萃 取参数1分离?,萃取参数3分离I500mg/kg浓度处理 对马尾松种子发芽高峰期明显滞后于200mg/kg和 100mg/kg浓度处理. 表3夹带剂马尾松根化感物质对马尾松种子整个发芽过程的影响 注:以上数据为夹带剂部分,其余表注同表2. 3结论 在林业上,自毒作用是一常见现象.Lill(1975), Tubbs(1973),邓桂兰(1996),林思祖(1999)等研究报道 辐射松,糖枫,木麻黄及杉木等具有自毒作用,这些自毒物 质在林地积累到一定程度后,会抑制自身的天然更 新.本研究结果表明:不同萃取参数条件萃取的马尾 松根化感物质对马尾松种子的发芽影响表现不一,这主要 是由于在不同萃取参数条件下萃取出的马尾松根化感物 质种类不一样所导致;马尾松种子发芽速度对马尾松根化 感物质的敏感性反应不一,这主要是因为马尾松根化感物 质种类繁多,部分化感物质对马尾松种子发芽会产生正面 效应,而部分化感物质则对马尾松种子发芽产生负面效 应.(下转206页) 206 显变化.于6月1日观察无明显变化.又于7月1日观察无明显变化,直至9月16日观察野菜有少许变黄,无杂 菌生长.其中1袋未密封好的在缺口出长出一个灰白色 菌斑;(3)未密封的野菜:未密封的野菜比密封好放于烈 日下的野菜变黄的更快.且一月左右开始长菌. 2.2用酸度计测得酸菜酸度第一次为3.34;第二次为 3.O1;第三次为3.25. 2.3维生素C含量测定样品重量20g;样品液总体积 67g;滴定时用样品液的量5ml;滴定样品所用KIO量均为 0.2ml;维生素c含量为1.18mg/lOOg. 2.4亚硝酸盐含量的测定 表1亚硝酸盐含量 薯耋鬈鎏JlI蠢Tt兰!~I1名称重量总体积,吸光度亚硝酸.2.551.152025样品(野 菜10g14OrallOmlO.000O.0510.0990.197O.2940.386O.83100191.3 2.5野菜反季节种植反季节种植的野菜生长缓慢.虫 害特别严重,且有早熟现象发生. 3讨论 (1)野菜加热很重要,尤其要把握好加热时间.加热 时间短则野菜熟化不够,口感差.若时间过长,野菜组织 被破坏严重,盐渍时发现野菜粘成一块且迅速腐烂,加热 适中的野菜盐渍时散落而不粘结成块. (2)由于加热对野菜组织有一定的破坏,因此野菜的 抗氧化能力会减弱.因此加工后对野菜的抗氧化保鲜处 理直接关系到野菜食品储藏的持久性.本试验采用D异 一 抗坏血酸对野菜防腐保鲜J. (3)试验测得野菜食品的维生素c的含量偏低.主 要是由于长时间的盐渍使得维生素c破坏严重. (4)实验测得野菜食品中亚硝酸盐含量1.3mg/kg< 2mg/kg(国家卫生为?2mg/kg)符合标准…. (5)反季节种植的野菜虫害非常严重,并且出现早熟 现象.野菜出现早熟说明野菜的生命周期缩短,其原因是 因为温度过高使得野菜正常生理被打乱,新陈代谢加快, 所以在其植株还没有充分发育成熟时就出现了开花结果 而提前衰老.夏日的高温也促使了虫害的发生. 参考文献 [1]谈谈野菜的营养价值.北京工商大学(社会科学版),1990 (3):80 [2]黄维善.蕨菜加工.农业工程技术,1988(2):1 [3]于红卫,曲青,罗萍.酸度计法测定面粉中的味精.职业与健康 . 2001(9):38 ,秦淑嫒,高天慧,等.基础生物化学实验(第二版).高 [4]王秀奇 等教育出版社,1997,12(23):195—199 [5]王春林,于炎湖,齐德生.饲料及食品中亚硝酸盐的危害和预防 . 饲料研究,2000(10):22—25 [6]黄业传,曾凡坤.酸菜护色剂研究.食品工业,2004(2):7—48 [7]孟良玉,兰桃芳,何余堂.酸菜中亚硝酸盐含量变化规律及降低 措施的研究.中国酿造,2005(11):9—10 [8]李西,罗承德,廖心北.周公山岩石边坡绿化植物生长观察及病 虫害防治.2003(3):6O (张琪琪编,周寒校) (上接2l1页)提取物可以通过各种途径分离与纯 化.超临界流体萃取技术是近2O年来国际上取得 迅速发展的化工分离高新技术,在食品,香料,药物和化工 等有效成分萃取中有着广泛的应用.利用超临界装置的 特点,通过非夹带剂和夹带剂,分离压差进行马尾松根化 感物质的初步分离.本试验结果显示:非夹带剂萃取的马 尾松根化感物质与夹带剂萃取的不同分离出口的马尾松 根化感物质对马尾松种子发芽具有不同的化感效应,但总 体说来,非夹带剂萃取的化感物质对马尾松的种子发芽的 抑抑效应强于夹带剂萃取的化感物质. 参考文献 [1]黄光霖,周志春.马尾松纸浆林培育中存在的问题及基对策[J] . 福建林学院,1999,19(2):185—188 [2]莫江明,SandraBrown,彭少麟等.林下层植物在退化马尾松林恢 复初期养分循环中的作用[J].生态,2002,22(9):1407— 1413 [3]曹光球,林思祖,王爱萍等.马尾松根化感物质的生物活性评价 与物质鉴定[J].应用与环境生物,2005,11(6):686—689 [4]曹光球,林思祖,胡宗庆等.马尾松叶化感物质的生物检测与物 质鉴定(英文)[J].西北植物,2006,26(4):811—818 [5]胡宗庆,林思祖,曹光球.几个植物种叶片生化物质对杉木种子 的发芽效应.中南林学院,2004,24(4):66—69 [6]Lill,RE,WaidJS.Volatilephytotoxicsubstancesformedbylitterof pinusradiota[J].For,Sci,1975(5):165—170 [7]TubbsCH.Effectofsugarmaplerootexudateonseedlingofno.hem coniferspecies[J].ForestScience.1973(19):139 [8]林思祖,黄世国,曹光球等.杉木自毒作用的研究[J].应用生态 ,1999,10(6):661—664 [9]曹光球,林思祖,刘雁等.几个植物种化感物质的初步分离与生 物鉴定[J].中国农业生态,2002,10(2):22—25 [1O]杜玲,曹光球,林思祖等.杉木根际土壤提取物对杉木种子的化 感效应[J].西北植物,2003,23(2):323—327 [11]林思祖,曹光球,黄世国等.杉木经几种源植物水浸液处理后叶 绿素,质膜透性及气孔的变化研究[J].中国生态农业, 2003,11(3):29—31 [12]曹光球,林思祖,杜玲.肉桂酸和阿魏酸对杉木化感作用的生物 评价[J].中国生态农业,2003,11(2):8—10 [13]曹光球,林思祖,杜玲.杉木水浸液处理杉木6年后杉木生物量 及其分配[J].西北植物,2002,22(4):894—899 [14]曹光球,林思祖,黄世国.阿魏酸,肉桂酸对杉木种子发芽的效 应[J].植物资源与环境,2001,10(2):63—64 [15]TangCH,TongCC.CollectionandIdentificationofallelopathic compandsfromtheundisturbedrootsystemofBigahalimpopress (Hemarthriaahissima)[J].PlantPhysio1,1982,69:458—459 [16]ThomasSW,Dodson,CH.Soilphenolicacidsplantinhibitors [J].SoilSci,1967,103(4):239—246 [17]LawongsaP,Thompson,GK|Identificationoforganicacidsby HPLCinsoil[J]SoilSci.PlantNutr,,1987,33(2):299—302 (李小丽编,于明惠校)