1、3/3大豆化感物質(zhì)的產(chǎn)生途徑、分離、提取和純化劉淑霞作者簡(jiǎn)介：劉淑霞（1982-），女，河南平頂山市人，碩士研究生，助理研究員，主要研究方向是植物保護(hù),潘冬梅，魏國江1，李振偉，馬志軍1，左豫虎2作者簡(jiǎn)介：劉淑霞（1982-），女，河南平頂山市人，碩士研究生，助理研究員，主要研究方向是植物保護(hù)（1. 黑龍江省科學(xué)院大慶分院 16331;2黑龍江省八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院131）摘要：簡(jiǎn)要概述了大豆的化感現(xiàn)象,化感物質(zhì)的種類和產(chǎn)生途徑,化感物質(zhì)的提取、分離和純化方法,指出了大豆化感作用研究中存在的問題,并對(duì)以后大豆化感作用的發(fā)展方向提出了自己的建議。關(guān)鍵詞:化感作用;化感物質(zhì)；化感現(xiàn)象早在公元前的希臘

2、，人類就了解并記載植物對(duì)周圍其他植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用的現(xiàn)象。1937年奧地利科學(xué)家Misc首次將這一現(xiàn)象定義為化感作用(又稱他感作用、相生相克作用) 。992年，國家科學(xué)名詞審定委員會(huì)把它正式定名為“化感作用”,即植物之間(包括微生物）相互的化學(xué)關(guān)系對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制或促進(jìn)的作用;Rce后來把化感作用定義為“一種植物通過向環(huán)境釋放某些化學(xué)物質(zhì),在其周圍形成一個(gè)微環(huán)境區(qū)域，從而抑制或促進(jìn)該區(qū)域內(nèi)其它植物（包括其自身)生長(zhǎng)的現(xiàn)象”。這一概念的出現(xiàn)表明人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到化感作用是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)化學(xué)關(guān)系網(wǎng)的一部分，它在植物與植物之間、植物與其他生物之間起著不可忽視的作用.在我國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有關(guān)化感作用的

3、研究起步較晚,真正對(duì)作物化感作用的研究直到20世紀(jì)70年代才見報(bào)道，8年代初才提到化感作用和類似的概念，但目前它已引起廣大農(nóng)業(yè)科技工作者和研究者的關(guān)注和重視。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中間、套作作物的選擇、作物的連作障礙、作物輪作問題以及秸稈殘茬覆蓋等問題都涉及化感作用。除大豆以外，許多作物如小麥、水稻、玉米、高粱、大麥、苜蓿等都具有化感作用。加強(qiáng)化感作用的研究有利于提高作物產(chǎn)量，對(duì)于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展具有重要意義,因此，化感作用的研究在作物生產(chǎn)學(xué)和農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)領(lǐng)域中占有重要地位。本文對(duì)大豆化感作用的情況加以概述，以期為增強(qiáng)大豆的抗逆性研究和尋求提高大豆產(chǎn)量和品質(zhì)的科學(xué)途徑提供理論參考。1大豆的化感現(xiàn)象及化感物質(zhì)

4、產(chǎn)生途徑.1 大豆的化感現(xiàn)象大豆的化感現(xiàn)象通常表現(xiàn)為大豆活體或殘?bào)w向環(huán)境中釋放次生代謝物質(zhì)對(duì)自身或其他生物產(chǎn)生作用,它既表現(xiàn)出有利的一面又表現(xiàn)出有害的一面.2大豆化感物質(zhì)產(chǎn)生途徑 化感物質(zhì)存在于植物的各部分組織中，包括根、莖、葉、花、果實(shí)、種子等，其向環(huán)境的釋放途徑為由植物地上部分（主要是葉）分泌,被雨水或霧滴溶解淋洗到土壤中;通過植物根系分泌到土壤中;殘?bào)w腐解物;地上部揮發(fā)物；花粉.1地上部淋洗液韓麗梅等的研究表明，重迎茬大豆花莢期植株地上部水浸液及其提取物對(duì)大豆種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)有化感作用，化感作用大小隨濃度增加而增大;在相同濃度處理下，化感作用有重茬大于正茬的趨勢(shì);鑒定出的化感物質(zhì)有低分

5、子量脂肪酸、芳香酸及其衍生物、醇、醛、酮等。1.2 根系分泌物韓麗梅等的研究表明，水培2周的大豆根分泌物對(duì)胚根生長(zhǎng)表現(xiàn)出極顯著的抑制作用,對(duì)分泌物進(jìn)行提取發(fā)現(xiàn)有一些化合物為報(bào)道的化感物質(zhì),培養(yǎng)時(shí)間2周與8周大豆根分泌物的種類和數(shù)量有所不同，其中2周根分泌物對(duì)胚根生長(zhǎng)表現(xiàn)出極顯著的抑制作用2。12。3王光華等研究腐解液和大豆殘茬在一定濃度下具有自毒作用。王樹起等結(jié)果表明，營養(yǎng)液殘液和腐解液顯著地抑制大豆種子的萌發(fā)、抑制大豆植株根系的生長(zhǎng)，降低大豆植株生物量，降低根系活力和根系活躍吸收面積，降低了大豆的抗逆性,破壞了細(xì)胞膜穩(wěn)定性,腐解根茬的綜合效應(yīng)使大豆產(chǎn)量和百粒重都較對(duì)照降低。韓曉增等研究表明，

6、大豆根系腐解物對(duì)正茬大豆生長(zhǎng)發(fā)育有顯著影響。韓麗梅的結(jié)果表明,大豆根茬腐解物( 含微生物菌源根際土中的有機(jī)化合物） 十分豐富,有酸類、酯類、醇類、醛類、酚類、酮類、烴類等物質(zhì)，有的曾被報(bào)道過的化感物質(zhì)3。12。 根際土壤中有機(jī)化合物土壤是一個(gè)十分復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境，特別是最具有活性的植物根際區(qū).韓麗梅等研究結(jié)果表明,重迎茬大豆根際土壤中主要含有有機(jī)酸類、酯類、醇類、酮類、醛類、苯類、酚類、烴類及萘、呋喃類等有機(jī)化合物，其中多數(shù)化合物曾被報(bào)道過的化感物質(zhì)。2 化感物質(zhì)的提取、分離和純化2。1 化感物質(zhì)的種類迄今為止所發(fā)現(xiàn)的大豆化感物質(zhì)幾乎都是大豆自身的次生代謝物質(zhì)，一般分子量較小，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，大致分

7、為：可溶性有機(jī)酸、直鏈醇、脂肪族醛和酮；簡(jiǎn)單不飽和內(nèi)酯；長(zhǎng)鏈脂肪酸和多炔；苯醌、蒽醌和復(fù)醒；簡(jiǎn)單酚、苯甲酸及其衍生物；肉桂酸及其衍生物;香豆素類；內(nèi)黃酮類；單寧；內(nèi)萜甾類化合物；氨基酸和多肽;生物堿和氰醇；硫化物和芥子油苷；嘌呤和核苷等14類.其中,最常見的是低分子量有機(jī)酸、酚類和內(nèi)萜類化合物。2.2 化感物質(zhì)的提取方法大豆化感作用的研究方法同大多數(shù)植物化感作用的研究方法相同,其提取方法也與其他植物一樣.化感物質(zhì)主要通過浸析、揮發(fā)、植物殘?bào)w分解和根系分泌等方式進(jìn)入環(huán)境中,通常根據(jù)這些物質(zhì)作用途徑的特點(diǎn)，分別采用夾層法、常溫吸附法、浸提法或腐解法、疏水性根滲出液連續(xù)收集法等方法提取5，6.3 化

8、感物質(zhì)的分離、純化和檢測(cè)提取所得到的比較復(fù)雜的混合物，必需經(jīng)過純化才能進(jìn)行儀器檢測(cè)。一般通過萃取法、樹脂法、層析法等方法收集溶液.2。1萃取法根據(jù)化感物質(zhì)在兩個(gè)不相溶或部分互溶的溶劑中的分配(溶解度）不同而達(dá)到分離純化的目的.此法雖操作繁瑣，但不夠精確，但由于所用器械簡(jiǎn)單方便，快速易行, 現(xiàn)在仍被廣泛使用。由于化感物質(zhì)在常用有機(jī)溶劑（如乙醚、乙酸乙酯和二氯甲烷等）中的溶解狀況不同2。3。2 樹脂法 這是近年來發(fā)展起來的一種新方法,根據(jù)分離機(jī)理的不同，分為交換法和吸附法。交換法是利用陽離子和陰離子樹脂，吸附陰陽離子，無極性或極性較弱的有機(jī)分子通過,然后洗脫和提取目標(biāo)組分,從而達(dá)到純化的目的;吸附

9、法則是使用吸附樹脂（如XAD-4、XAD2 或GDX0 樹脂以及硅膠等），2.32 層析法 利用混合物中各組分在固定相和流動(dòng)相中分配平衡常數(shù)的差異，在多次反復(fù)平衡過程中，導(dǎo)致各組分在固定相中得到了分離。一般常用紙層析、柱層析、GC再經(jīng)過減壓蒸餾或冷凍干燥濃縮，最終通過化感物質(zhì)的結(jié)構(gòu)鑒定、化感物質(zhì)的含量檢測(cè)等方法確定化感物質(zhì).討論與展望目前關(guān)于大豆連作障礙機(jī)理和連作大豆化感作用的研究很多，但病蟲害對(duì)大豆造成的化感作用及化感物質(zhì)的研究方面報(bào)道較少,連作大豆、病蟲害發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的化感物質(zhì)在大豆品質(zhì)和質(zhì)量上的作用和地位、種類和數(shù)量還沒有弄清楚。另外，有關(guān)化感物質(zhì)對(duì)大豆作用的分子機(jī)制研究甚少，因而探索植物

10、化感物質(zhì)作用的分子基礎(chǔ)及其作用模式是今后研究的重要方向。已有研究表明,連作大豆根際土壤有機(jī)化合物中包含豐富的化感物質(zhì)，且對(duì)大豆種子萌發(fā)中的胚根生長(zhǎng)有一定的化感抑制作用；并且有研究表明大豆根分泌物、殘?bào)w腐解物、地上部淋洗物產(chǎn)生的化感物質(zhì),是連作大豆土壤化感物質(zhì)的主要來源。然而目前國內(nèi)對(duì)于大豆的化感作用的研究還未全面展開,有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道較少。連作大豆化感作用的研究表明,化感物質(zhì)對(duì)大豆有抑制作用，但是化感物質(zhì)對(duì)大豆的影響應(yīng)該是雙面的。因此，要全面地分析生物檢測(cè)中化感作用的效應(yīng)和強(qiáng)度，不僅要重視化感物質(zhì)對(duì)大豆的抑制作用，還應(yīng)注意其刺激效應(yīng)7。目前化感作用的研究方法尚缺乏標(biāo)準(zhǔn)化，今后應(yīng)確立一個(gè)適宜于比較和

11、通用的研究方法。建立一套操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)快速、能夠批量檢測(cè)及檢測(cè)結(jié)果可比性好的生物檢測(cè)體系.此外，化感物質(zhì)分離和鑒定分析手段也亟需提高。已有研究表明利用小麥化感品種的抑草化學(xué)物質(zhì)控制雜草，在減少了除草劑投入的同時(shí)又達(dá)到了保護(hù)環(huán)境的目的。因此，研究出大豆強(qiáng)化感品種,利用其自身的防御能力來控制雜草和防治病蟲害發(fā)生,將為大豆病蟲害的防治提供新的研究方向,給大豆育種者提出了新的思路.參考文獻(xiàn)：1韓麗梅,王樹起，鞠會(huì)艷，閻雪，閻飛,楊振明。大豆根茬腐解產(chǎn)物的鑒定及化感作用的初步研究.大豆科學(xué)，200,19（2) ：1915.2 韓麗梅,沈其榮,等大豆地上部水浸液的化感作用及化感物質(zhì)的鑒定.生態(tài)學(xué)報(bào)， 20

12、02,22（ 9):4251323周志紅.植物化感作用的研究方法及影響因素J。生態(tài)科學(xué)， 1999,18（）58 .4張奕HPERLINK ”連作大豆化感作用及化感物質(zhì)種類的鑒定 相似度 80% b連作大豆化感作用及化感物質(zhì)種類的鑒定D。東北師范大學(xué)， 03,518.5雷紅梅。 YPELINK ”t_top 作物間套種中的化感作用研究進(jìn)展 YPELIN ”t _blank 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), HYPRLNK ”eiueableame=CJFDYEARNFOValue=HNND*99*03&Nviik%e6%b%96e8%7e5%86%e4%b89aea4%a7e5%a%a6e%aae68aat”_ba” 9，（ ）：262266。 閆飛,楊振明，鄒永久。 YELINK ” top 大豆連作障礙中的生化互作效應(yīng)J. HYPERIN ” _bla 大豆科學(xué)， YRLINK ”a*isueTalNmeCJF