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近年来,速生树种桉树的广泛种植引起了越来越多的争议,其对生态环境的负面影响不容忽视,而这一影响与桉树的化感作用有很大关系。本文以尾叶桉(Eucalyptus urophylla)为研究对象,首次使用固相微萃取法提取其完整叶片的自然挥发物,并用气相色谱—质谱联用技术进行分析鉴定。对两种相对含量较高的成分桉树脑和α—松油醇,以双子叶植物莴苣(Lactuca Sativa)和三叶鬼针草(Bidens pilosa)、单子叶植物狼尾草(Pennisetum alopecuroides)和一年生黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)为受体,在室内测定两种物质的化感作用,并比较了二者作用的强弱,以及受体植物之间和测试指标之间的敏感性高低。结果表明:
(1)尾叶桉叶片含27种挥发性化学成分,以单萜和倍半萜为主要类别,占94%。结合标准品的保留时间及质谱解析,准确鉴定的物质为桉树脑和α—松油醇,相对含量分别是58%(最高)和3%;
(2)桉树脑和α—松油醇均显著抑制了四种受体植物的种子萌发速率。随着化感物质浓度的增加,种子发芽越来越慢。两种物质对种子的影响主要有延迟萌发和致死两种作用形式。
(3)桉树脑和α—松油醇均对四种植物的最终发芽率和幼苗生长表现出显著抑制。通过化感物质浓度与受体种子发芽率、根长和茎长的线性回归分析发现,两种物质的化感作用表现出浓度效应,即浓度越高,抑制作用越强烈。
(4)比较化感物质对受体植物相对根长的半抑制浓度(IC50)可知,桉树脑和α—松油醇的化感活性有所不同。对任一受体植物而言,α—松油醇的半抑制浓度都较低,其化感抑制活性比桉树脑要强。此外,不论是用桉树脑还是α—松油醇处理,三叶鬼针草IC50值在四种受体中均属最小,对化感物质的敏感性最强。IC50值最高的是莴苣,表明它的敏感性最低。狼尾草和黑麦草的敏感性介于其间,两者对化感物质的敏感性相差不大。可见化感物质具有选择性,同一种化感物质,对不同受体植物的作用效果存在差别。
(5)分析化感效应指数(RI)可知,同一受体植物的三个指标(发芽率、根生长和茎生长)对化感物质的敏感程度各不相同。综合四种受体的情况来看,发芽率的敏感性最低,说明桉树脑和α—松油醇对幼苗生长的抑制要强于对种子萌发率的抑制。
综上所述,尾叶桉叶片挥发物中所含的桉树脑和α—松油醇均表现出化感活性,显著抑制了四种受体植物的种子萌发和幼苗生长。这一结果在一定程度上阐释了尾叶桉人工林生物多样性下降的现象,为今后深入进行桉树人工林的化学生态学研究打下一定基础,并为桉树人工林的持续经营及客观、科学评价其生态环境问题提供理论指导。此外,本研究所采用的固相微萃取—气相色谱—质谱联用法适于分析桉树挥发性化感物质,可在桉树化感作用研究中得到更广泛的应用。