葡萄根系分泌物的化感效应及化感物质的分离鉴定_郭修武

园艺学报 2010，37（6）：861–868Acta Horticulturae Sinica葡萄根系分泌物的化感效应及化感物质的分离鉴定郭修武1，李坤1,3,*，孙英妮1，张立恒1，胡禧熙2，谢洪刚3（1沈阳农业大学园艺学院，沈阳 110866；2黑龙省农业科学院大庆分院，黑龙江大庆 163316；3辽宁农业职业技术学院，辽宁营口 115009）摘 要：采用室内组培苗（‘晚红’葡萄，Vitis vinifera L.‘Red Globe’）和室外盆栽苗（‘贝达’葡萄， V. riparia × V. labrusca‘Beta’），研究了葡萄根系分泌物的化感效应，并利用LC-MS技术对根系分泌物中的化感物质进行了分离鉴定。

室内试验表明：0.01、0.10、0.50 g · mL-1（根系干质量/培养基体积）浓度的根系分泌物显著抑制葡萄组培苗的生长，浓度越高抑制作用越强。

盆栽试验显示葡萄根系分泌物在低浓度的情况下促进植株生长，叶片可溶性糖、淀粉及蛋白质含量增加，苯丙氨酸解氨酸（PAL）和超氧化物歧化酶（SOD）活性与对照差异不显著，丙二醛（MDA）含量减少；而在高浓度的情况下植株生长抑制显著，PAL和SOD活性被激活，分别比对照提高了69.16%和10.35%，MDA含量增加。

LC-MS检测结果确定葡萄根系分泌物中含有对羟基苯甲酸和水杨酸两种酚酸类物质，推断含有软脂酸、1–二十一醇、柠檬酸、乌头酸、β–谷甾醇、邻苯二甲酸和没食子酸。

采用‘山河二号’葡萄（V. amurensis × V. riparia‘Shanhe 2’）组培苗检测证明对羟基苯甲酸和水杨酸对葡萄具有显著的化感抑制作用。

关键词：葡萄；根系分泌物；化感作用；化感物质中图分类号：S 663.1 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2010）06-0861-08 Allelopathic Effects and Identification of Allelochemicals in Grape Root ExudatesGUO Xiu-wu1，LI Kun1,3,*，SUN Ying-ni1，ZHANG Li-heng1，HU Xi-xi2，and XIE Hong-gang3（1College of Horticulture，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110866，China；2The Daqing Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences，Daqing，Heilongjiang 163316，China；3Liaoning Agricultural Vocation-Technical College，Yingkou，Liaoning 115009，China）Abstract: In order to explore the allelopathy of grape root exudates，tissue cultured plantlets of Red Globe（Vitis vinifera L.）in laboratory and cutting seedlings of Beta（V. riparia × V. labrusca）by pot experiment were used to examine the effects of grape exudates on plant growth. Laboratory tests showed 0.01，0.10，0.50 g · mL-1（root dry weight/root exudates volume）grape root exudates significantly inhibited growth of grape plantlets，the inhibition being stronger at higher root exudate concentrations. Pot experiment indicated that low-concentration root exudates promoted plant growth，and increased soluble sugar content，starch content and protein content of leaves. The difference of PAL and SOD activities between收稿日期：2009–12–01；修回日期：2010–05–04基金项目：国家现代农业产业技术体系建设专项基金项目（nycytx-30-zp-08）；辽宁省科技厅重大科技攻关项目（2008204003）* 通信作者Author for correspondence（E-mail：xhgbox@）862 园艺学报37卷the treatments and the control were not significant，and MDA content decreased under low concentration. High-concentration root exudates inhibited plant growth significantly，and PAL and SOD activity were higher than the control by 69.16% and 10.35% respectively，and MDA content increased. p-Hydroxybenzoic acid and salicylic acid were determined by LC-MS in grape root exudates，which had significant allelopathy effect on tissue culture plantlets. Other compounds in root exudates of grape were inferred as palmitic acid，1-heneicosanol，citric acid，aconitic acid，β-sitosterol，phthalic acid and gallic acid.Key words：grape；root exudates；allelopathy；allelochemicals化感作用（Allelopathy）作为连作障碍产生的重要因素之一，是指植物（含微生物）通过向环境中释放化学物质而产生对其它植物或微生物有益或有害的作用（Rice，1974）。

其产生的化学物质称为化感物质（Wittacker & Feeny，1971），其中植物种内的化感作用称为自毒作用（Singh et al.，1999）。

化感物质的释放途径包括植株地上茎叶的淋溶、挥发及根系的分泌和腐解等，其中根系分泌物为化感物质产生的重要途径之一。

现在果树上已报道桃（杨健和李秀根，2001）、苹果（张江红，2005）、草莓（甄文超，2003）和樱桃（秦嗣军，2006）的根系能分泌化感物质，这些物质对植株生长具有明显的抑制作用，是连作障碍产生的重要因素，因此对根系分泌物的自毒作用进行深入研究，将对揭示连作障碍产生机理具有重要的意义（喻景权和松井佳久，1999；甄文超等，2004；韩雪等，2006）。

目前，葡萄连作障碍现象普遍，严重制约着葡萄产业的发展，但至今仍缺少有关葡萄化感作用方面的研究，更未能从中分离鉴定出化感物质。

本研究中以葡萄组培苗和盆栽苗作为生物检测材料，从根系分泌物的途径研究了葡萄的化感作用，并对化感物质进行了分离鉴定，以明确葡萄根系分泌物的化感效应，为揭示葡萄连作障碍产生的机理奠定理论基础。

1 材料与方法1.1 组培苗试验根系分泌物收集：取20株1年生‘贝达’葡萄（Vitis riparia × V. labrusca‘Beta’）扦插苗，将其小心从土壤中挖出，洗净根系，分别放入装有1 L蒸馏水的小桶中，每桶5株，根部避光培养，利用增氧机隔30 min通气15 min，每隔5 h将含有根系分泌物的蒸馏水倒入塑料瓶中，放在4 ℃冰箱中保存，然后再在小桶中加入1 L蒸馏水继续收集，共收集10次。

将10次收集的根系分泌物混合定容，过滤，在40℃下减压浓缩至10 mL，同时将‘贝达’葡萄根系烘干称质量，最后将根系分泌物配制成0.4 g · mL-1（根系干质量/分泌物体积，下同）、4.0 g · mL-1、20.0 g · mL-1 3个浓度。

自毒作用的检测品种为‘晚红’葡萄（Vitis vinifera L.‘Red Globe’）组培苗，在39 mL MS培养基中加入1 mL（过0.22 μm的滤膜）不同浓度的根系分泌物，使其最终在培养基中的浓度分别为：0.01 g · mL-1（根系干质量/培养基体积，下同)、0.10 g · mL-1、0.50 g · mL-1，对照加入1 mL蒸馏水。

2009年6月21日接苗，每处理6瓶，每瓶3株，4周后测定各项生长指标。

1.2 盆栽苗试验试验于2009年5—7月在沈阳农业大学葡萄试验园进行。

根系分泌物收集方法：取20株2年生盆栽‘晚红’葡萄嫁接苗，将其小心从土壤中取出，洗净根系，分别放入装有1 L Hoagland营养液的小桶中，每桶2株，根部避光培养，利用增氧机隔306期郭修武等：葡萄根系分泌物的化感效应及化感物质的分离鉴定 863min通气15 min，每2 d收集1次，根系分泌物收集液混合。

根系分泌物处理：供试品种为‘贝达’葡萄扦插苗。

对照：营养液300 mL；E100：100 mL根系分泌物 + 200 mL营养液；E200：200 mL根系分泌物+ 100 mL营养液；E300：根系分泌物300 mL。

5月初定植，每盆装土2 kg，避雨栽培，棚下设有遮阳网。

6月1日开始每2 d浇灌不同处理的收集液300 mL，使其浇透，但不渗出，每处理10盆。

7月3日开始进行各项生长及生理指标调查。

株高、茎粗、地上及地下部分鲜样质量采用常规方法测量。

净光合速率用CIRAS-1型便携式光合系统测定，根系呼吸速率采用英国HANSATECH 公司生产的液相Oxy-Lab型氧电极（毛志泉等，2004）进行测定。