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1、大豆化感物质的产生途径、分离、提取和纯化刘淑霞1,潘冬梅1,魏国江1,李振伟1,马志军1,左豫虎2（1.黑龙江省科学院大庆分院163319； 2.黑龙江省八一农垦大学农学院163319）摘要：简要概述了大豆的化感现象，化感物质的种类和产生途径，化感物质的提取、分离和纯化方法，指 出了大豆化感作用研究中存在的问题，并对以后大豆化感作用的发展方向提出了自己的建议。关键词：化感作用；化感物质；化感现象早在公元前的希腊，人类就了解并记载植物对周围其他植物的生长产生抑制作用的现 象。1937年奥地利科学家Molisch首次将这一现象定义为化感作用（又称他感作用、相生相 克作用）。1992年，国家科学名词
2、审定委员会把它正式定名为“化感作用”即植物之间（包 括微生物）相互的化学关系对植物的生长产生抑制或促进的作用；Rice后来把化感作用定义 为“一种植物通过向环境释放某些化学物质，在其周围形成一个微环境区域，从而抑制或促 进该区域内其它植物（包括其自身）生长的现象”。这一概念的出现表明人们已经认识到化感 作用是整个生态系统化学关系网的一部分，它在植物与植物之间、植物与其他生物之间起着 不可忽视的作用。在我国，农业生产中有关化感作用的研究起步较晚，真正对作物化感作用的研究直到 20世纪70年代才见报道，80年代初才提到化感作用和类似的概念，但目前它已引起广大农 业科技工作者和研究者的关注和重视。农
3、业生产中间、套作作物的选择、作物的连作障碍、 作物轮作问题以及秸秆残茬覆盖等问题都涉及化感作用。除大豆以外，许多作物如小麦、水 稻、玉米、高粱、大麦、苜蓿等都具有化感作用。加强化感作用的研究有利于提高作物产量， 对于农业的可持续性发展具有重要意义，因此，化感作用的研究在作物生产学和农业生态学 领域中占有重要地位。本文对大豆化感作用的情况加以概述，以期为增强大豆的抗逆性研究 和寻求提高大豆产量和品质的科学途径提供理论参考。1大豆的化感现象及化感物质产生途径1.1大豆的化感现象大豆的化感现象通常表现为大豆活体或残体向环境中释放次生代谢物质对自身或其他 生物产生作用，它既表现出有利的一面又表现出有害
4、的一面。1.2大豆化感物质产生途径化感物质存在于植物的各部分组织中，包括根、茎、叶、花、果实、种子等，其向环境 的释放途径为由植物地上部分（主要是叶）分泌，被雨水或雾滴溶解淋洗到土壤中；通过植物 根系分泌到土壤中；残体腐解物；地上部挥发物；花粉。1.2.1地上部淋洗液韩丽梅等的研究表明，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 及幼苗生长有化感作用，化感作用大小随浓度增加而增大；在相同浓度处理下，化感作用有 重茬大于正茬的趋势；鉴定出的化感物质有低分子量脂肪酸、芳香酸及其衍生物、醇、醛、 酮等1。1.2.2根系分泌物韩丽梅等的研究表明，水培2周的大豆根分泌物对胚根生长表现出极显
5、著的抑制作用， 对分泌物进行提取发现有一些化合物为报道的化感物质，培养时间2周与8周大豆根分泌物 的种类和数量有所不同，其中2周根分泌物对胚根生长表现出极显著的抑制作用2。1.2.3根茬腐解液和腐解物王光华等研究腐解液和大豆残茬在一定浓度下具有自毒作用。王树起等结果表明，营养作者简介：刘淑霞（1982-）,女，河南平顶山市人，硕士研究生，助理研究员，主要研究方向是植物保护 液残液和腐解液显著地抑制大豆种子的萌发、抑制大豆植株根系的生长，降低大豆植株生物 量，降低根系活力和根系活跃吸收面积，降低了大豆的抗逆性，破坏了细胞膜稳定性，腐解 根茬的综合效应使大豆产量和百粒重都较对照降低。韩晓增等研究表
6、明，大豆根系腐解物对 正茬大豆生长发育有显著影响。韩丽梅的结果表明，大豆根茬腐解物（含微生物菌源根际土 中的有机化合物）十分丰富，有酸类、酯类、醇类、醛类、酚类、酮类、烃类等物质，有的 曾被报道过的化感物质3。1. 2. 4根际土壤中有机化合物土壤是一个十分复杂的生态环境，特别是最具有活性的植物根际区。韩丽梅等研究结果 表明，重迎茬大豆根际土壤中主要含有有机酸类、酯类、醇类、酮类、醛类、苯类、酚类、 烃类及萘、呋喃类等有机化合物，其中多数化合物曾被报道过的化感物质。2化感物质的提取、分离和纯化2.1 化感物质的种类迄今为止所发现的大豆化感物质几乎都是大豆自身的次生代谢物质，一般分子量较小， 结
7、构较简单，大致分为：可溶性有机酸、直链醇、脂肪族醛和酮；简单不饱和内酯；长链脂 肪酸和多炔；苯醍、蒽醍和复醒；简单酚、苯甲酸及其衍生物；肉桂酸及其衍生物；香豆素 类；内黄酮类；单宁；内萜甾类化合物；氨基酸和多肽；生物碱和氰醇；硫化物和芥子油苷； 嘌吟和核苷等14类。其中，最常见的是低分子量有机酸、酚类和内萜类化合物4。2.2化感物质的提取方法大豆化感作用的研究方法同大多数植物化感作用的研究方法相同，其提取方法也与其他 植物一样。化感物质主要通过浸析、挥发、植物残体分解和根系分泌等方式进入环境中，通 常根据这些物质作用途径的特点，分别采用夹层法、常温吸附法、浸提法或腐解法、疏水性 根渗出液连续收
8、集法等方法提取5,6。2.3化感物质的分离、纯化和检测提取所得到的比较复杂的混合物，必需经过纯化才能进行仪器检测。一般通过萃取法、 树脂法、层析法等方法收集溶液。2.3.1萃取法 根据化感物质在两个不相溶或部分互溶的溶剂中的分配（溶解度）不同而 达到分离纯化的目的。此法虽操作繁琐，但不够精确，但由于所用器械简单方便，快速易行， 现在仍被广泛使用。由于化感物质在常用有机溶剂（如乙醚、乙酸乙酯和二氯甲烷等）中的 溶解状况不同，因此，很难将所有的化感物质全部提出来。2.3.2树脂法这是近年来发展起来的一种新方法，根据分离机理的不同，分为交换法和 吸附法。交换法是利用阳离子和阴离子树脂，吸附阴阳离子，
9、无极性或极性较弱的有机分子 通过，然后洗脱和提取目标组分，从而达到纯化的目的;吸附法则是使用吸附树脂（如XAD-4、 XAD-2或GDX-102树脂以及硅胶等），吸附和富集含化感物质在内的一些有机化合物，进 行分离和纯化。2.3.2层析法利用混合物中各组分在固定相和流动相中分配平衡常数的差异，在多次反 复平衡过程中，导致各组分在固定相中得到了分离。一般常用纸层析、柱层析、GC、HPLC 等方法分离和纯化化感物质。再经过减压蒸馏或冷冻干燥浓缩，最终通过化感物质的结构鉴定、化感物质的含量检测 等方法确定化感物质。3讨论与展望目前关于大豆连作障碍机理和连作大豆化感作用的研究很多，但病虫害对大豆造成的
10、化 感作用及化感物质的研究方面报道较少，连作大豆、病虫害发生时产生的化感物质在大豆品 质和质量上的作用和地位、种类和数量还没有弄清楚。另外，有关化感物质对大豆作用的分 子机制研究甚少，因而探索植物化感物质作用的分子基础及其作用模式是今后研究的重要方 向。已有研究表明，连作大豆根际土壤有机化合物中包含丰富的化感物质，且对大豆种子萌 发中的胚根生长有一定的化感抑制作用；并且有研究表明大豆根分泌物、残体腐解物、地上 部淋洗物产生的化感物质，是连作大豆土壤化感物质的主要来源。然而目前国内对于大豆的 化感作用的研究还未全面展开，有关文献报道较少。连作大豆化感作用的研究表明，化感物 质对大豆有抑制作用，但
11、是化感物质对大豆的影响应该是双面的。因此，要全面地分析生物 检测中化感作用的效应和强度，不仅要重视化感物质对大豆的抑制作用，还应注意其刺激效 应7。目前化感作用的研究方法尚缺乏标准化，今后应确立一个适宜于比较和通用的研究方 法。建立一套操作简单、检测快速、能够批量检测及检测结果可比性好的生物检测体系。此 外，化感物质分离和鉴定分析手段也亟需提高。已有研究表明利用小麦化感品种的抑草化学物质控制杂草，在减少了除草剂投入的同时 又达到了保护环境的目的。因此，研究出大豆强化感品种，利用其自身的防御能力来控制杂 草和防治病虫害发生，将为大豆病虫害的防治提供新的研究方向，给大豆育种者提出了新的 思路。参考
12、文献：1韩丽梅，王树起,鞠会艳，阎雪，阎飞，杨振明.大豆根茬腐解产物的鉴定及化感作用的初步研 究J.大豆科学,2000,19(2) :119125.2韩丽梅，沈其荣，等.大豆地上部水浸液的化感作用及化感物质的鉴定J.生态学报， 2002,22( 9):14251432.3周志红.植物化感作用的研究方法及影响因素J .生态科学,1999,18(1)3538 .4张奕.连作大豆化感作用及化感物质种类的鉴定D .东北师范大学,2003,518.5雷红梅.作物间套种中的化感作用研究进展J.湖南农业大学学报,1999,( 3)： 262266.6闫飞，杨振明,邹永久.大豆连作障碍中的生化互作效应J .大豆科学,1998,(2) : 5358.7张晓珂，姜勇，等.小麦化感作用研究进展J .应用生态学报,2004, 10(15):19681971
