朱云娜 陆贵云 汤婉君 林甘雨 谢景 肖艳辉

摘 要：为探讨香茅纯露对蔬菜种子萌發和幼苗生长的影响，以菜心和番茄为试验材料，分别用0、0.5%、1%、5%、10%、20%香茅纯露处理，培养14d后，测定种子发芽势、发芽率、生物量、抗氧化酶活性等生理指标。结果表明：与对照组相比，对于番茄，浓度为0.5%香茅纯露对幼苗具有明显的促进效果，而对于菜心，香茅纯露浓度为1%时，其效果较好;此外，无论是番茄还是菜心，较高浓度（5%～20%）具有显著的抑制效果。GC-MS分析表明，香茅纯露含有β-蒎烯、2，3-脱氢-1，8-桉树脑、6-甲基-5-庚烯-2-酮等19种化合物。据此推测，香茅纯露影响番茄、菜心种子萌发和幼苗生长的主要物质为萜类物质。

关键词：香茅纯露;番茄;菜心;低促高抑效应;化感作用

中图分类号 S63 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）03-0094-06

Abstract： To investigate the effect of citronella hydrosol on vegetable seed germination and seedlings growth，this study took tomato and flowering Chinese cabbage as materials， the allelopathy effects of different concentrations of citronella hydrosol （0%， 0.5%，1%，5%，10% and 20%） on seed germination and seedling growth， were observed in flowering Chinese cabbage and tomato， in which were grown in a light incubator for 2 weeks. The germination potential， germination rate， biomass， antioxidant enzyme activity and other physiological indexes were measured， provide the theoretical reference for citronella hydrosol in vegetable production. The results showed that 0.5% citronella hydrosol had obvious promotion effect on tomato seedlings， while 1% citronella hydrosol was better for flowering Chinese cabbage; however， the higher concentration （5%～20%） had significant inhibition effect， whether tomato or flowering Chinese cabbage. By the GC-MS analysis， 19 kinds chemical composition were identified from citronella hydrosol， including β-pinene， 2，3-dehydro-1，8-cineole， 5-hepten-2-one， 6-methyl-， and so on. It indicated that the allelopathy effect of citronella hydrosol may be induced by terpenoid.

Key words： Citronella hydrosol; Tomato; Flowering Chinese cabbage; Low promotion and high inhibitory effect; Allelopathy

香茅（Cymbopogon citratus）为禾本科香茅属植物，因具有清新的柠檬香气，又名柠檬草、柠檬香茅，主要分布在我国的华南、西南等地。香茅草的主要用途为提取精油，香茅草精油具有抗菌、止痛、消炎、促进睡眠等功能，常用于配制香水、驱蚊剂、化妆品等工业日化用品，还可用于合成消毒制剂、抑菌剂等[1]。香茅纯露是香茅精油在水中最高浓度的溶解量的精华，是提取香茅精油过程的副产品。

前人研究表明，芳香植物对蔬菜或杂草存在化感作用[2-4]。徐芬芬等[4]研究报道，中、高浓度艾蒿浸提液（25g·L-1～50g·L-1）能够显著抑制小白菜种子的发芽率、发芽势、幼苗的株高、根长、侧根数以及幼苗鲜重等;黎华寿等[2]研究表明，香茅挥发性物质对玉米和稗草的种子萌发率的影响不显著，但对二者生物量、根长及株高有显著抑制作用。近年来的研究表明，香茅水浸提液对黄秋葵幼苗生长具有显著抑制作用[3]。前人在黄顶菊[5]、连翘[6]、紫茎泽兰[7]等多种植物提取液对植物种子萌发存在“低促高抑”效应，即低浓度下表现为促进作用而高浓度下表现为抑制作用。然而，香茅提取物对蔬菜作物是否也存在类似作用？为此，本研究以菜心、番茄为试材，探究不同浓度香茅纯露对蔬菜种子萌发、幼苗生长的影响，并利用GC-MS技术对香茅纯露挥发物质进行分析，以期为香茅纯露在蔬菜生产中的应用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 菜心品种为“油绿80天”，购自广州乾农农业科技发展有限公司;番茄品种为“白果强丰”，购自河北省青县兴运蔬菜良种繁育中心。香茅纯露为本实验室提取的柠檬香茅纯露原液，浓度为500g·L-1。

1.2 试验方法 用去离子水将香茅纯露原液进行稀释，制备成0、0.5%、1%、5%、10%、20%不同体积比的纯露稀释液，备用。选取无病虫害、饱满的菜心和番茄种子，用5% NaClO溶液浸泡10min，用蒸馏水清洗3～4次后，再用不同浓度香茅纯露处理液浸种12h。将种子均匀地放于铺有2层滤纸的培养皿（直径为9cm）中，每皿30粒种子，放入人工气候箱中进行培养（T：25℃、光照强度：5000lx、光暗周期：12h/12h、相对湿度：75%）。每天各培养皿加入相应香茅纯露处理液（2～5mL），并观察培养皿中种子的萌发情况。以胚根突破种皮2mm为种子发芽标准。以第3天的发芽率作为发芽势，7d后统计发芽率，培养14d后测量相关指标。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 種子发芽率、生长指标及抑制率 相关计算公式如下：

发芽率（GR%）=（7d内正常发芽的种子数/供试种子总数）×100;

发芽势（GE%）=（前3d内正常发芽的种子数/供试种子总数）×100;

抑制率（IR%）=（1−对照/处理）×100。

当IR<0时，表示具有抑制作用;当IR>0时，表示具有促进作用，IR的绝对值大小表示化感作用强弱[8]。

1.3.2 叶绿素含量 幼苗叶绿素含量测定方法采用乙醇浸提法，其含量用mg·g-1FW表示。

1.3.3 抗氧化酶活性 超氧化物歧化酶（SOD）活性测定方法为羟胺法[9]，采用南京建成生物工程研究所的T-SOD测试盒。在最适条件（25℃）下，1min内转化1微摩尔底物的酶量定义为1个酶活力单位（U）。过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚法[9]。

1.3.4 香茅纯露的化学成分 香茅纯露用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）Agilent 7890B-5977B进行挥发性成分测定。根据所得质谱信息，与NIST.17 Library标准图谱进行联机检索，对匹配度大于70%的鉴定结果予以确认，参考相关文献，鉴定出主要化学成分种类。用面积归一法确定各组分的相对含量。

1.4 数据处理 数据经Microsoft EXCEL 2010处理后，用软件SPSS 19.0进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 香茅纯露对番茄和菜心种子萌发的影响 由表1可知，与对照相比，0.5%香茅纯露显著提高了番茄种子的发芽势、发芽率，增加幅度分别为23.08%和17.19%;1%香茅纯露对番茄种子发芽无明显影响;而较高浓度（5%～20%）香茅纯露却明显抑制了番茄种子的发芽势和发芽率，二者降幅分别为7.69%～44.23%、4.69%～6.25%，呈现出较为明显抑制作用。进一步分析不同浓度香茅纯露处理对番茄种子抑制率，也呈现出类似规律，5%～20%香茅纯露处理对番茄种子发芽势和发芽率的抑制率分别为-8.34%～-79.33%和-4.91%～6.66%，其中，20%香茅纯露对番茄种子萌发的抑制效应最为明显。可见，低浓度香茅纯露促进番茄种子萌发，但高浓度却显著抑制了种子萌发，尤其对种子发芽势的影响更为明显。对于菜心而言，与对照相比，低浓度香茅纯露（0.5%～1%）对菜心种子萌发的影响不明显;但高浓度香茅纯露（5%～20%）却显著抑制了菜心种子萌发，表现出较强的化感效应，且对发芽势的抑制效果更为明显，其抑制率分别为-37.78%、

-87.86%、-148.70%。由此可见，无论是番茄还是菜心，香茅纯露对它们的种子发芽率和发芽势产生了“低促高抑”效果，抑制率随香茅纯露浓度增大而增大。

2.2 香茅纯露对番茄和菜心幼苗生物量的影响 从表2可以看出，各香茅纯露处理的番茄幼苗根系生物量与对照的相差不大，但地上部和全株鲜重却明显受到不同浓度香茅纯露的影响。与对照相比，0.5%香茅纯露处理提高了番茄幼苗地上部鲜重，增幅为14.94%;1%香茅纯露处理的与对照相差不大;而5%～20%香茅纯露处理却明显降低了番茄幼苗地上部重量，降幅分别为2.30%、17.90%和19.63%。与地上部重量的结果类似，与对照相比，0.5%香茅纯露处理显著增加了番茄幼苗全株重;但较高浓度的香茅纯露对番茄幼苗全株重的抑制效果明显增强，10%、20%纯露的抑制率高达-17.31%和-16.26%。

香茅纯露对菜心幼苗生物量的影响与对番茄幼苗的效果类似，但具体影响也有不同之处（表2）。与对照相比，0.5%～5%香茅纯露处理增加了菜心幼苗根系鲜重，增幅为4.38%～10.22%，其中，1%香茅纯露的促进效果最为明显;然而，10%～20%香茅纯露处理却明显降低了菜心根系鲜重。对于菜心地上部鲜重和全株重，随着香茅纯露浓度增加，地上部鲜重和全株重均呈现出先增加而后又下降的趋势。其中，0.5%～1%香茅纯露处理的促进效果较为明显，与对照及其他处理均达到差异显著水平（P<0.05，下同）;而20%处理表现出了明显的抑制效果，香茅纯露对菜心幼苗全株重的抑制率也呈现类似变化。

2.3 香茅纯露对番茄和菜心幼苗叶绿素含量的影响 由图1A可知，不同浓度香茅纯露对番茄叶片叶绿素含量的影响不同。在所有处理中，0.5%香茅纯露处理番茄叶片叶绿素含量最高，与对照相比，其叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量分别增加了18.30%、9.30%和15.87%;而其他浓度香茅纯露处理均降低番茄叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量。此外，不同浓度香茅纯露还明显影响番茄叶片叶绿素a/b比值，与对照相比，低浓度香茅纯露处理（0.5%～1%）与对照无显著影响;而较高浓度香茅纯露处理（5%～20%）显著提高叶绿素a/b比值，增加幅度为53.54%、21.76%、35.45%。

与番茄不同，香茅纯露对菜心叶片叶绿素含量呈现出明显不同变化规律（图1B）。与对照相比，不同香茅纯露处理均提高了菜心幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量，其增幅分别为11.05%～25.25%、14.96%～40.29%和10.97%～33.46%。各处理间菜心叶片叶绿素a/b比值无明显差异。香茅纯露对番茄、菜心叶片类胡萝卜素含量无明显影响（数据未列出）。

由此可见，香茅纯露对番茄、菜心叶片叶绿素含量呈现出不同的变化规律，推测其对叶片光合作用也具有不同影响。

2.4 香茅纯露对番茄和菜心幼苗SOD活性的影响 从图2A可看出，与对照相比，除0.5%香茅纯露处理显著增加了番茄幼苗根系SOD活性，增加幅度为43.36%，与其他浓度香茅纯露处理相比也达到了差异显著;其他香茅纯露处理的番茄根系SOD活性与对照的无明显差异。对于番茄叶片SOD活性，0.5%～10%香茅纯露处理与对照之间差异较小;而高浓度香茅纯露处理的最低，仅为对照的87.50%。

不同浓度香茅纯露处理下菜心根系SOD活性与对照的差异不显著;但不同浓度香茅纯露处理间对菜心根系SOD活性影响明显，表现为：低浓度（0.5%）香茅纯露下菜心根系SOD活性较高，而较高浓度（1%～20%）香茅纯露处理的菜心根系SOD活性较低，其中，1%、5%、20%香茅纯露处理的SOD活性显著低于0.5%的（图2B）。类似地，不同浓度香茅处理处理对菜心叶片SOD活性也呈现类似的规律：低浓度香茅纯露处理的SOD活性高于高浓度的，但与对照SOD活性相差不大。

2.5 香茅纯露对番茄和菜心幼苗POD活性的影响 与对照相比，不同浓度香茅纯露处理对番茄和菜心幼苗POD活性有明显影响（图3）。由图3A可知，与对照相比，香茅纯露各浓度处理均显著提高番茄根系POD活性，其中，0.5%香茅纯露处理的最高，为对照的1.79倍;类似地，香茅纯露处理也有增加番茄叶片POD活性的趋势，其中，0.5%和10%香茅纯露处理达到显著水平，分别为对照的2.14倍和1.55倍;20%香茅纯露处理的番茄叶片POD活性最低，但与对照无显著差异。

从图3B可以看出，低浓度香茅纯露处理明显影响菜心根系POD活性。随香茅纯露浓度增加，菜心根系POD活性呈现出先增加后降低趋势，其中，1%香茅纯露处理的菜心根系POD活性最高，显著高于对照和其他处理的，其POD活性是对照的1.35倍;高浓度香茅纯露处理下的菜心根系POD活性低于低浓度香茅纯露处理，但仍显著高于对照。类似地，随香茅纯露浓度的增加，菜心叶片POD活性也呈现出先增加后降低的趋势。其中，0.5%香茅纯露处理下最高，是对照的1.25倍，但高浓度（10%～20%）香茅纯露处理的菜心叶片POD活性显著低于对照，仅为对照的67.40%、82.90%。

可见，不同香茅纯露处理对番茄、菜心幼苗SOD、POD等抗氧化酶具有显著影响。

2.6 香茅纯露的成分分析 香茅提取液能干扰受体植物生长发育，主要是因为其含有次生代谢物，且具有较强的生理活性。为此，本文对香茅纯露中挥发性成分也进行了分析。通过GC-MS联用分析方法，从香茅纯露中鉴定出了酮、醇、烯、苯及其衍生物等共28种化合物，总离子流色谱图如图4所示。

去除峰面积比较小物质，在GC-MS联用仪标准质谱数据库NIST17.L数据库进行鉴定，根据其匹配度大于70%进行判断，本研究从香茅纯露中共鉴定出19种化合物，并采用面积归一法确定其相对含量（表3）。香茅纯露含有萜类物质（65.39%）、酮及其衍生物（21.81%）、芳香烃化合物（5.57%）、烯烃类化合物（5.02%）、烷烃类化合物（0.43%）、酯类（1.48%）、呋喃类化合物（0.31%）。其中，各类化合物中含量比较高的化合物分别为β-蒎烯、2，3-脱氢-1，8-桉树脑、6-甲基-5-庚烯-2-酮，其比重分别为23.75%、22.59%、21.81%。另外，香茅纯露中2，3-脱氢-1，8-桉树脑（C10H16O）的同分异构体多达6种，其相对含量之和占总物质含量的32.63%。

3 讨论

种子发芽是植物生长发育的起点，而蔬菜种子萌发和幼苗生长期易受到外界因素的影响，较高的发芽势和发芽率也是培育壮秧的基础，直接关系到后期产量。因此，发芽率和发芽势常作为评价物种间化感作用的重要指标[10]。

本研究结果表明，不同浓度香茅纯露处理对番茄和菜心种子的发芽率、发芽势有着明显的影响。较低浓度的香茅纯露处理可促进番茄、菜心种子萌发和幼苗生长，但是对于不同蔬菜种类，其最适宜浓度不同。对于番茄，浓度为0.5%香茅纯露对幼苗具有明显的促进效果;而对于菜心，当香茅纯露浓度为1%时，其促进效果较好;此外，无论是番茄还是菜心，较高浓度（5%～20%）均显著抑制了2种蔬菜种子发芽率和发芽势（表1），对2种蔬菜幼苗生长也具有一定的抑制作用（表2）。前人研究柠檬香茅叶水提液对黄秋葵也具有较强的化感效应[3]。黄顶菊[5]、连翘[6]、紫茎泽兰[7]等多种植物提取液对植物种子萌发存在相似效应，低浓度下表现为促进作用，而高浓度下表现为抑制作用。与前人报道类似，本研究表明，香茅纯露对菜心和番茄种子萌发也产生了“低促高抑”效果，并且化感抑制率随处理浓度的增大抑制强度逐渐增大。

光合色素主要包括叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素等，光合色素含量高低在很大程度上可反映出植物光合能力强弱[11]。本研究中，低浓度（0.5%）香茅纯露处理下番茄叶片的叶绿素含量最高;高浓度（5%～20%）处理下番茄叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量表现为显著下降（图1A）。可见，香茅纯露对番茄叶绿素含量的作用表现为“低促高抑”。然而，对菜心而言，无论是叶绿素a、叶绿素b还是总叶绿素含量，香茅纯露处理均提高其含量（图1B）。前人也有类似报道，紫茎泽兰叶片水提液对杉木、板栗等植物叶绿素含量表现为“低促高抑”，但对马尾松叶绿素a、叶绿素b均表现为促进作用[12]。可见，香茅纯露对不同植物叶绿素的作用不同，香茅纯露对植物光合作用的影响还有待于进一步研究。

前人研究表明，植物代謝物的化感作用不仅表现在种子萌发和幼苗生长方面，而且影响植物抗氧化系统[13]。SOD、POD作为重要抗氧化酶，可清除植物代谢过程中产生的活性氧，保护细胞免受过氧化损伤，从而保证植物正常生长。本试验中，较低浓度（0.5%～1%）的香茅纯露显著增加番茄和菜心幼苗根系SOD活性，较高浓度处理（5%～20%）对其活性的影响不大或有降低趋势;而叶片SOD活性在各处理间相差不大（图2A、B）。不同浓度的香茅纯露提高了番茄根系POD活性，菜心根系POD活性呈现出先增加后降低的趋势，而番茄、菜心叶片POD活性呈现出相反的变化规律（图3A、B）。陈向阳等[14]报道适宜浓度的山核桃外果皮提取液能提高小麦、绿豆幼苗叶片SOD、POD活性，增强细胞膜结果的稳定性，从而促使幼苗生长。李翔等[15]报道低浓度黄花棘豆水提取液可提高燕麦幼苗POD活性，高浓度降低其活性，但抑制燕麦幼苗SOD活性。

植物提取液之所以会干扰受体植物生长发育，主要是因为其含有较高生理活性的次生代谢物。前人研究报道，脂肪酸类和酚酸类物质是主要的化感物质，通过抑制土壤酶活性或种子萌发所需酶活性而影响受体作物的生长。本研究中，在香茅纯露并未鉴定到这两类化感物质（图4、表4）。萜类物质是除酚酸类物质的第二大化感物质，而具有挥发性的单萜、倍半萜，易被氧化形成活性较强的醛类物质[16]。本文中，香茅纯露中萜类物质的相对含量高达65.39%，主要为β-蒎烯和2，3-脱氢-1，8-桉树脑（表4）。前人报道β-蒎烯、1，8-桉树素等萜类物质是鼠尾草提取液的主要化感物质[17]。林霜霜等[3]报道香茅水提取液的主要化感物质也为萜类物质，但主要成分为香叶醛、香叶酸、橙叶醛等物质，这可能与香茅品种、提取方法等因素有关。

综上所述，香茅纯露对番茄、菜心种子萌发和幼苗生长均存在“低促高抑”效应，但其适宜的浓度范围不同。通过文献和试验结果对比分析，推测本次试验中香茅纯露对番茄和菜心种子萌发和幼苗生长的化感作用主要是萜类物质导致的。

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（責编：张宏民）

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