摘要 为探明石蝉草是否具有除草活性，本研究采用小杯法和盆栽试验法测定石蝉草乙醇提取物对13种植物的除草活性。结果表明，石蝉草乙醇提取物对13种植物的根茎生长均有抑制作用，对苘麻和稗草根长的抑制中浓度IC50分别为0.73和0.80 mg/mL，对茎长的IC50分别为0.77和0.89 mg/mL；盆栽试验表明，5 mg/mL浓度对稗草和苘麻7 d的防治效果分别为90.73%和82.02%，与对照药剂癸酸无显著性差异。研究结果为研发新型除草剂提供了新思路。
关键词 石蝉草； 乙醇提取物； 除草活性
中图分类号： S 451
文献标识码： A
DOI： 10.16688/j.zwbh.2017275
Abstract The herbicidal activities of the ethanol extracts from Peperomia dindygulensis were evaluated on 13 species of weed plants. The results showed that the extracts had a strong inhibition effect to the roots and the stems of all the plants. The IC50 values of ethanol extracts on roots length were 0.73 and 0.80 mg/mL against Abutilon theophrasti and Echinochloa crusgalli， and the IC50 values on stems length were 0.77 and 0.89 mg/mL， respectively. Pot experiments indicated that the inhibition rates were 82.02% and 90.73%， respectively， after 7 days at a concentration of 5 mg/mL against A.theophrasti and E.crusgalli， which has no significant difference with the control herbicide decanoic acid. The results provide a new way for further research on the development of new herbicides.
Key words Peperomia dindygulensis； ethanol extracts； herbicidal activity
采用化学除草剂除草是农田杂草管理中的主要手段。由于少耕农业技术在种植时对除草剂高度依赖，除草剂品种呈现单一化，目前全世界已有188种杂草的324个生物型对19类化学除草剂产生了抗药性，导致药效降低、用药量增加[14]。在利用化学除草剂防除杂草的同时，除草剂也对环境和人类健康产生了严重威胁[57]。因此，研制高效、低毒的新型除草剂已成为市场急需，发展绿色除草剂特别是生物除草剂是缓解这一矛盾的重要途径之一。
石蝉草Peperomia dindygulensis Miq.系胡椒科草胡椒属植物，分布于我国南方各省区，具有清热解毒、祛瘀散结、利水消肿的功效[8]。石蝉草的化学成分主要为断链木脂素类、四氢呋喃木脂素类、黄酮苷及其苷元等[914]。目前国内外对石蝉草的活性研究多集中在医学方面[9， 1520]，而有关石蝉草的除草活性未见报道。项目组前期筛选发现石蝉草提取物具有较强的除草活性，为进一步明确其作用谱，本研究以石蝉草为研究对象，以13种植物为供试材料，通过植株根茎生长抑制和鲜重抑制试验对石蝉草乙醇提取物的除草活性进行了筛选评价，现将研究结果报道如下。
1 材料和方法
1.1 供试植物
石蝉草Peperomia dindygulensis Miq.整株采自广西壮族自治区百色市靖西县，东经105°56′～106°48′，北纬22°51′～23°34′。经中国热带农业科学院环境与植物保护研究所程汉亭助理研究员鉴定。
供试种子：藜Chenopodium album L.、千金子Leptochloa chinensis （L.） Nees、马唐Digitaria sanguinalis （L.）Scop.、水田稗Echinochloa oryzoides（Ard.） Fritsch.和牛筋草Eleusine indica （L.） Gaertn.由山东农业大学杂草实验室馈赠，小麦Triticum aestivum L.、高粱Sorghum bicolor （L.） Moench、樱桃萝卜Raphanus sativus L.var. radculus、稗Echinochloa crusgalli（L.）P. Beauv.、红满堂萝卜Raphanus sativus L.、生菜Lactuca sativaL.、苘麻Abutilon theophrasti Medicus、苋菜Amaranthus tricolor均购自海口种子市场。
1.2 主要仪器及供试药剂
RE-2000B型旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂；GXZ型智能光照培养箱，宁波江南仪器厂；AL204 型精密电子天平，梅特勒托利多，瑞士生产；数控超声波提取机，济宁天华超声电子仪器有限公司；HHS（0-100）型水浴锅，郑州长城科工贸有限公司；DFY400A型微型植物粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司；BBGZ-70型电热恒温鼓风干燥箱，上海博讯医用光学器械厂；乙醇和癸酸購自上海麦克林生化科技有限公司。
1.3 石蝉草乙醇提取物的制备
采集新鲜的石蝉草植株，阴干后在50℃电热恒温鼓风干燥箱中烘干，粉碎机粉碎后过40～60目筛，得植物干粉，密封保存，备用。称取100 g石蝉草干粉，用250 mL浓度为99%的乙醇浸泡48 h后超声提取20 min，重复3～5次，直至溶剂无色。收集提取物，用旋转蒸发仪在（45±1）℃下浓缩至干，得石蝉草乙醇提取物浸膏6.58 g，加入相应量的乙醇配制成100 mg/mL母液，4℃冰箱中保存。
1.4 石蝉草乙醇提取物对植物根茎生长的抑制作用
采用小杯法[21]。分别取10 μL和100 μL 1.3小节制备的石蝉草乙醇提取物母液用99%乙醇稀释成1、10 mg/mL的供试药液。在50 mL小烧杯底部放一张圆形滤纸片，放入直径为1 mm的玻璃球，选取20粒籽粒饱满、大小均一、刚露白的受体植物种子，分别加入3 mL浓度为1和10 mg/mL的供试药液（供试药液是以99%乙醇为溶剂，待乙醇充分挥发后补充3 mL蒸馏水）；以蒸馏水为对照，在（27±2）℃、80%±5%湿度、避光条件下培养，每处理设3个重复。每天记录发芽种子的数量，直到种子不再萌发时测量根茎长度。
根长或茎长抑制率=[对照根长（或茎长）-处理根长（或茎长）]/对照根长（或茎长）×100%。
1.5 石蝉草乙醇提取物对稗草和苘麻的毒力测定
方法同1.4。供试植物为稗和苘麻，石蝉草乙醇提取物浓度分别配制为0.5、1、2、5、10 mg/mL，以蒸馏水为对照。
1.6 石蝉草乙醇提取物对稗草和苘麻植株鲜重的抑制作用
参照付磊磊[22]的方法测定石蝉草乙醇提取物对稗草和苘麻植株鲜重的抑制作用。在长×宽×高为9 cm×9 cm×9 cm的花盆中按照1∶1的比例装入蛭石和腐殖土，将已露白的稗草和苘麻种子播种于花盆，每盆20粒，其上覆土0.5 cm，用清水均匀浇灌至底部有水珠渗出，之后每4 d浇灌1次。生长环境为室温（27±2）℃，光照强度为3 800 lx，湿度为80%±5%。将石蝉草乙醇提取物浸膏用适量乙醇溶解，用0.1%吐温80水溶液稀释成1、5、10 mg/mL 3个剂量，待植株生长至2～3叶时，用喷瓶喷洒，喷液量为3 mL/盆，7 d后用称重法计算石蝉草乙醇提取物对稗草和苘麻鲜重的抑制作用。每处理设3个重复，以0.1%吐温80水溶液为空白对照，以癸酸为药剂对照（5 mg癸酸溶解于1 mL 99%乙醇中）。
抑制率=（对照草的整株鲜重-处理草的整株鲜重）/对照草的整株鲜重×100%。
1.7 统计分析
用Excel进行数据的预处理和部分数据的计算，采用SPSS 13.0进行差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 石蝉草乙醇提取物对植物根茎生长的抑制作用
石蝉草乙醇提取物对13种植物根茎生长均有不同程度的抑制作用（图1～2）。浓度为10 mg/mL的石蝉草乙醇提取物对苘麻、稗、小麦和樱桃萝卜4种植物根茎生长的抑制作用较强，其中对根长的抑制率分别为100.00%、89.76%、87.54%和85.23%，对茎长的抑制率分别为86.23%、85.82%、82.35%和57.62%。低浓度下（1 mg/mL）的石蝉草乙醇提取物对苘麻、稗、樱桃萝卜、小麦等9种植物的根长和茎长也表现出一定的抑制作用，其中对苘麻幼苗根长和茎长的抑制率分别为70.71%和63.63%。
2.2 石蝉草乙醇提取物对稗草和苘麻的毒力测定
根据2.1的结果，设置石蝉草提取物浓度分别为0.5、1、2、5和10 mg/mL，测定其对稗和苘麻的毒力。结果表明，随着处理浓度的增高除草活性随之增强，其中以10 mg/mL处理组的抑制率最高，对苘麻根、茎的抑制率分别为89.76%和85.82%，对稗草根、茎的抑制率分别为95.23%和85.26%。以几率值分析法分別对上述结果进行拟合，得石蝉草乙醇提取物对苘麻根长和茎长的IC50分别为0.73和0.77 mg/mL，对稗草根长和茎长的IC50分别为0.80和0.89 mg/mL。
2.3 石蝉草乙醇提取物对稗和苘麻植株鲜重的抑制作用
石蝉草乙醇提取物对稗和苘麻的盆栽试验结果如表2。石蝉草乙醇提取物对稗和苘麻植株有较强的抑制作用，其中10 mg/mL的石蝉草乙醇提取物处理7 d后，稗和苘麻的单株重仅为4.21 mg和12.52 mg，防治效果高达90.73%和82.02%。药后7 d，10、5 mg/mL的石蝉草乙醇提取物的作用效果与癸酸均无显著性差异。
3 小结与讨论
本研究以稗和苘麻等13种植物作为供试植物，研究石蝉草乙醇提取物的除草活性。结果表明，石蝉草乙醇提取物对稗草等13种植株根茎生长均有一定的抑制作用，毒力测定和鲜重抑制试验中，5 mg/mL的石蝉草乙醇提取物对苘麻和稗具有较好的除草效果，与5 mg/mL的对照药剂癸酸无显著性差异，说明石蝉草具有较强的除草活性，具备开发为新型植物源除草剂的潜力。
与合成除草剂相比，植物源除草剂不仅对环境友好，而且往往具有新颖的靶标和作用机制。目前，已经有2 000多种涉及30个科的植物被报道含有除草活性的次生代谢物质[1]，其中有些已被成功开发为除草剂，如环庚草醚、假蒟亭碱等[2325]。这些天然物质能够影响植物的萌发、生长发育及密度和分布，是研发植物源除草剂的重要库源之一[26]。石蝉草属胡椒科植物，目前已分离得到多种化合物，主要分为断联木脂素类、黄酮类和聚酮类等，活性成分主要为断联木脂素类化合物，国内外对石蝉草的研究多集中在医用活性。
Wu等[19，27]用乙酸乙酯从石蝉草中分离得到四氢呋喃木脂素和断联木脂素等成分，活性测试结果表明部分化合物对HepG2、VA-13细胞的增殖有一定的抑制作用；于大永等[15]的研究表明，石蝉草乙醇提取物对黑色素瘤A375细胞有明显的抑制作用；陈立[9]研究发现，石蝉草乙醇提取物对A549和Lovo细胞的增殖也显示了一定的抑制作用，其活性成分集中在氯仿馏分段；从石蝉草中分离获取的化合物草胡椒素A/E具有抗肿瘤活性[1618]。而有关石蝉草的农用除草活性经文献检索鲜有报道。
Dayan等从胡椒科植物荜拔Piper longum L.中分离而来的假蒟亭碱（sarmentine）[23]，作为新生物除草剂活性成分已获批美国专利和商标局授予专利[28]。石蝉草与荜拔同属胡椒科植物，本研究发现石蝉草乙醇提取物对稗草和苘麻有较好的除草活性，其活性部位及有效活性成分有待进一步追踪，因此可以将其作为生物除草剂的备选植物进行深入研究，该结果为丰富新型植物源除草剂奠定了基础。
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（责任编辑：杨明丽）
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