苧麻根際土壤浸提物的氣相色譜—質(zhì)譜（GC－MS）檢測分析

白玉超，楊瑞芳，劉楠楠，李雪玲，李林林，佘瑋，崔國賢*

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)苧麻研究所長沙410128；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所長沙410205）

苧麻根際土壤浸提物的氣相色譜—質(zhì)譜（GC－MS）檢測分析

白玉超1，2，楊瑞芳1，劉楠楠1，李雪玲1，李林林1，佘瑋1，崔國賢1，2*

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)苧麻研究所長沙410128；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所長沙410205）

對苧麻根際土壤浸提液進(jìn)行了檢測分析，以對苧麻根系分泌物的組成進(jìn)行初步探索。以乙酸乙酯和正己烷為浸提劑浸提“湘苧3號”、“多倍體1號”、“中苧1號”、“湘苧7號”和“R057”根際土壤，浸提液通過過濾、濃縮，用氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC－MS）進(jìn)行了組分分析?！跋嫫r3號”、“多倍體1號”、“中苧1號”、“湘苧7號”和“R057”根際土壤乙酸乙酯浸提液中物質(zhì)相對含量分別為4.77%、3.94%、3.48%、3.86%和4.19%，正己烷浸提液中物質(zhì)相對含量分別為6.93%、5.58%、5.54%、7.11%和6.29%。苧麻根際土壤乙酸乙酯和正己烷浸提液中分別檢測并鑒定了20、12種物質(zhì)，主要包括烷烴類、酯類、酸類等，含量相對較高的有棕櫚酸、油酸酰胺、2－甲基二十烷、正二十七烷等。其中棕櫚酸是典型的化感物質(zhì)，其對苧麻生長產(chǎn)生的影響及作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

苧麻；根際土；氣相色譜—質(zhì)譜

苧麻（Boehmeria nivea L.）屬蕁麻科（Urticaceae）苧麻屬（Boehmeria），是一種多年生宿根性草本纖維植物［1］。苧麻地下部分俗稱“麻蔸”，包括根系和地下莖。通常情況下，麻蔸能夠自我更新，可宿根種植10～20年，甚至可達(dá)100年之久［2］。然而，在生產(chǎn)上常出現(xiàn)苧麻種植3～5年后，發(fā)生爛蔸或者缺蔸的現(xiàn)象，表現(xiàn)為地上部植株矮小，葉色發(fā)黃，生長參差不齊，地下莖和根系腐爛，嚴(yán)重的甚至引起整株死亡而缺蔸，麻農(nóng)稱這種現(xiàn)象為“敗蔸”。敗蔸是苧麻老化或?qū)δ婢抄h(huán)境不適應(yīng)而產(chǎn)生的一種衰老反應(yīng)，不但影響苧麻的纖維產(chǎn)量，對纖維質(zhì)量也有很大的影響［3］。一些研究者對苧麻敗蔸發(fā)生的原因進(jìn)行了初步分析，主要集中于栽培管理粗放、病蟲為害嚴(yán)重、化肥和除草劑施用不當(dāng)?shù)确矫?，但研究尚未深入?］。

苧麻在多年的生長過程中，必定會向周圍土壤釋放分泌物，這些物質(zhì)同樣也會在苧麻根際營養(yǎng)過程中起到重要的作用。加之苧麻的自身分泌物，莖、葉的淋溶物以及殘體分解產(chǎn)物所產(chǎn)生的有毒物質(zhì)經(jīng)過長時間的積累，對自身生長也會產(chǎn)生一定的影響。植物種內(nèi)的自毒作用存在較為廣泛，如大豆、草莓、黃瓜等作物連作均會造成減產(chǎn)［5－7］。因此，分析苧麻根系分泌物的物質(zhì)組成，對于探究苧麻敗蔸機(jī)理具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用苧麻種植在湖南省瀏陽市澄潭江鎮(zhèn)苧麻高產(chǎn)創(chuàng)建與高效施肥研究與示范基地（北緯27°59′，東經(jīng)113°46′），2015年為5齡麻。試驗品種為“湘苧3號”、“多倍體1號”、“中苧1號”、“湘苧7號”和“R057”。于2015年8月取樣，根際土壤的采集采用剝落法收集。首先選取生長正常的植株，整蔸取出，用手抖落較容易抖動下來的土壤，然后收集附著在根上0～4 mm內(nèi)的土壤作為根際土［8］。將土壤樣品在陰涼處風(fēng)干，研磨過40目篩，備用。

1.2 根際土壤樣品浸提液制備

分別稱取20.00 g土壤樣品各2份，置于具塞玻璃瓶中，分別加入乙酸乙酯和正己烷500 mL，30℃下振蕩1 h，靜止24 h，然后放入超聲清洗器中超聲提取60 min，抽濾，用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀35℃下濃縮至10 mL。取2 mL浸提液，過0.45 m濾膜后，進(jìn)行GC－MS分析［9］。

1.3 GC－MS分析條件［10－11］

氣相色譜儀：島津GC－MSQP2010型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀。色譜柱：Rtx－5ms（30 m×0.25 mm，0.25 m）；載氣：氦氣；流速：1.0 mL／min；進(jìn)樣口溫度：250℃；程序升溫：60℃保持3 min，以5℃／min升溫到150℃，3℃／min升溫到240℃，保持10 min；進(jìn)樣量：1 L，不分流。離子源溫度：230℃；轟擊電壓：70 eV；溶劑延遲時間：2.5 min；質(zhì)量掃描范圍：40～500 amu；采集方式：SCAN掃描。質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫：NIST質(zhì)譜檢索數(shù)據(jù)庫。

對乙酸乙酯和正己烷浸提取物的總離子流圖用面積歸一化法計算各組分的相對含量（%），再對各成分的質(zhì)譜圖進(jìn)行質(zhì)譜譜庫檢索、人工圖譜解析。

2 結(jié)果與分析

2.1 苧麻根際土壤乙酸乙酯浸提液的GC－MS分析

從GC－MS圖譜（圖1～圖5）可見，不同苧麻品種根際土壤乙酸乙酯浸提液中所含物質(zhì)有所差異。苧麻根際土壤乙酸乙酯浸提液中共分離鑒定了20種物質(zhì)，它們是庚酸、正十一烷、2，6，11－三甲基十二烷、正十五烷、正十六烷、正十七烷、2－甲基二十烷、正十八烷、十八醛、植酮、3，5，5－三甲基環(huán)己烷水楊酸酯、棕櫚酸、十六酸乙酯、二十一烷、十八酸乙酯、乙酸十八酯、油酸酰胺、正二十七烷、N－癸?；鶈岱冗驼煌椋饕ㄍ闊N類、酯類、酸類、酮類等（表1）?！跋嫫r3號”、“多倍體1號”、“中苧1號”、“湘苧7號”和“R057”根際土壤乙酸乙酯浸提液中物質(zhì)相對含量分別為4.77%、3.94%、3.48%、3.86%和4.19%，共有的物質(zhì)包括正十一烷、2，6，11－三甲基十二烷、正十七烷、2－甲基二十烷、棕櫚酸、油酸酰胺和正三十一烷。不同時間出現(xiàn)相同物質(zhì)系同種物質(zhì)的同分異構(gòu)體。

表1 苧麻根際土壤乙酸乙酯浸提液的GC－MS分析結(jié)果Tab.1 GC－MS analysis of the organic ingredients in ethyl acetate extracts of ramie rhizosphere soil

圖1 湘苧3號根際土壤乙酸乙酯浸提液中有機(jī)成分GC－MS圖譜Fig.1 GC－MS spectrum of the organic ingredients in ethyl acetate extracts of Xiangzhu－3 rhizosphere soil

圖2 多倍體1號根際土壤乙酸乙酯浸提液中有機(jī)成分GC－MS圖譜Fig.2 GC－MS spectrum of the organic ingredients in ethyl acetate extracts of Tri－1 rhizosphere soil

圖3 中苧1號根際土壤乙酸乙酯浸提液中有機(jī)成分GC－MS圖譜Fig.3 GC－MS spectrum of the organic ingredients in ethyl acetate extracts of Zhongzhu－1 rhizosphere soil

圖4 湘苧7號根際土壤乙酸乙酯浸提液中有機(jī)成分GC－MS圖譜Fig.4 GC－MS spectrum of the organic ingredients in ethyl acetate extracts of Xiangzhu－7 rhizosphere soil

圖5 R057根際土壤乙酸乙酯浸提液中有機(jī)成分GC－MS圖譜Fig.5 GC－MS spectrum of the organic ingredients in ethyl acetate extracts of R057 rhizosphere soil

2.2 苧麻根際土壤正己烷浸提液的GC－MS分析

不同苧麻品種根際土壤正己烷浸提液中所含物質(zhì)如圖6～圖10所示。苧麻根際土壤正己烷浸提液中共分離鑒定了12種物質(zhì)，它們是正十一烷、2，6，11－三甲基十二烷、2，6，10，14－四甲基十五烷、2，4－二酮十五烷、2－甲基二十烷、棕櫚酸、正二十一烷、乙酸十八酯、1－二十二烯、正二十八烷、正二十七烷和正三十一烷，主要分為烷烴類、酯類、酸類、烯烴類等。“湘苧3號”、“多倍體1號”、“中苧1號”、“湘苧7號”和“R057”根際土壤正己烷浸提液中物質(zhì)相對含量分別為6.93%、5.58%、5.54%、7.11%和6.29%，共有的物質(zhì)主要有2，6，11－三甲基十二烷、2－甲基二十烷、正二十一烷、正二十七烷和正三十一烷。不同時間出現(xiàn)相同物質(zhì)系同種物質(zhì)的同分異構(gòu)體。

表2 苧麻根際土壤正己烷浸提液的GC－MS分析結(jié)果Tab.2 GC－MS analysis of the organic ingredients in n－h(huán)exane extracts of ramie rhizosphere soil

湘苧3號多倍體1號中苧1號湘苧7號化合物名稱化學(xué)式R057H保留時間相對含量（%）保留時間相對含量（%）保留時間相對含量（%）保留時間相對含量（%）保留時間相對含量（%）2，6，10，14－四甲基十五烷C19H4030.64＋33.40＋34.02 1.1430.63＋33.400.7733.410.5033.410.69－－2，4－二酮十五烷C15H28O236.250.3136.250.2836.260.3336.260.42－－2－甲基二十烷C21H4436.88＋41.24＋43.21＋43.57 1.67 36.88＋41.24＋43.21 1.09 36.89＋41.26＋43.59 1.0336.89＋41.261.0043.600.43棕櫚酸C16H32O238.140.30－－38.170.30－－－－正二十一烷C21H4434.70＋38.58＋40.68＋42.06 1.36 40.68＋42.06＋44.27 1.11 40.70＋42.08＋44.29 1.23 42.08＋44.29＋44.77 1.55 42.09＋44.31＋44.79 1.47乙酸十八酯C20H40O2－－－－－－42.230.4442.250.44 1－二十二烯C22H46O－－－－－－－－44.140.45正二十八烷C28H58－－45.820.40－－45.840.5645.870.76正二十七烷C27H5647.04＋51.530.9345.54＋47.051.3145.56＋47.071.1647.071.02 46.51＋47.10＋47.17 1.58正三十一烷CH3（CH2）2948.500.4348.500.3448.530.3748.550.3748.570.37

圖6 湘苧3號根際土壤正己烷浸提液中有機(jī)成分GC－MS圖譜Fig.6 GC－MS spectrum of the organic ingredients in n－h(huán)exane extracts of Xiangzhu－3 rhizosphere soil

圖7 多倍體1號根際土壤正己烷浸提液中有機(jī)成分GC－MS圖譜Fig.7 GC－MS spectrum of the organic ingredients in n－h(huán)exane extracts of Tri－1 rhizosphere soil

圖8 中苧1號根際土壤正己烷浸提液中有機(jī)成分GC－MS圖譜Fig.8 GC－MS spectrum of the organic ingredients in n－h(huán)exane extracts of Zhongzhu－1 rhizosphere soil

圖9 湘苧7號根際土壤正己烷浸提液中有機(jī)成分GC－MS圖譜Fig.9 GC－MS spectrum of the organic ingredients in n－h(huán)exane extracts of Xiangzhu－7 rhizosphere soil

圖10 R057根際土壤正己烷浸提液中有機(jī)成分GC－MS圖譜Fig.10 GC－MS spectrum of the organic ingredients in n－h(huán)exane extracts of R057 rhizosphere soil

3 結(jié)論與討論

植物根分泌的化學(xué)物質(zhì)種類很多，常見的可以分為3大類：一類為大分子有機(jī)物，包括糖、蛋白質(zhì)、酶和凝膠；第二類為小分子酸、酚和酮等；第三類為生長激素、黃酮和甾類等［12］，但其中具有化感作用或其他功能的物質(zhì)種類是有限的［13］。若植物釋放出來的化感物質(zhì)對同茬或下茬同種或同科植物的生長產(chǎn)生抑制作用，則這種作用被稱為自毒作用［14］。自毒作用已成為作物生產(chǎn)連作障礙的主要因子之一［15－18］。目前對苧麻化感自毒作用的研究相對較少，這將是苧麻敗蔸機(jī)理研究中的一個重要方向。

在本試驗中，從苧麻根際土壤乙酸乙酯和正己烷浸提液中所含物質(zhì)主要包括烷烴類、酯類、酸類等，含量相對較高的有棕櫚酸、油酸酰胺、2－甲基二十烷、正二十七烷等。其中，棕櫚酸是典型的化感物質(zhì)［19－20］。張文明等［21］研究指出，棕櫚酸是引起馬鈴薯連作障礙的主要化感物質(zhì)之一，其對馬鈴薯的生長具有顯著的抑制作用。張海燕等［22］也研究表明，棕櫚酸甲酯、棕櫚酸乙酯是入侵植物小飛蓬的主要化感物質(zhì)之一，其對剪股穎、萵苣種子萌發(fā)和幼苗生長具有顯著的抑制作用。苧麻作為多年生作物，其根系分泌物對苧麻的自毒作用尚不清楚。因此，研究苧麻的化感自毒作用對探究苧麻敗蔸機(jī)理具有一定的指導(dǎo)意義。

本試驗采用乙酸乙酯和正己烷為浸提劑對苧麻根際土壤進(jìn)行浸提，通過GC－MS對苧麻根際化合物種類進(jìn)行了分析，初步獲得了一些化合物。然而，受提取方法和分析方法的影響，獲得的化合物種類有很大的差異。比較乙酸乙酯和正己烷作為浸提劑的提取效果，乙酸乙酯獲得的物質(zhì)種類較多，而正己烷作為浸提劑獲得的物質(zhì)的量較大。因此，在下一步研究中，將著重于提取方法和分析方法，旨在獲得更多的、有研究意義的化感物質(zhì)。

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GC－MS Analysis of Rhizosphere－Soil Extract of Ramie

BAI Yuchao1，2，YANG Ruifang1，LIU Nannan1，LI Xueling1，LI Lingling1，SHE Wei1，CUI Guoxian1，2*
（1.Ramie Research Institute of Hunan Agricultural University，Changsha，410128，China；2.Institute of Bast Fiber Crops，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Changsha，410205，China）

Rhizosphere soil extract was analyzed to acquire primary information about ramie root exudates in this paper.Ethyl acetate and n－h(huán)exane were used to extract rhizoshpere soil of Xiangzhu－3，Tri－1，Zhongzhu－1，Xiangzhu－7 and R057.The extract was filtrated and concentrated，then analyzed by GC－MS.The relative content of the organic ingredients in ethyl acetate extracts of Xiangzhu－3，Tri－1，Zhongzhu－1，Xiangzhu－7 and R057 was 4.77%，3.94%，3.48%，3.86%and 4.19%，and in n－h(huán)exane extracts was 6.93%，5.58%，5.54%，7.11%and 6.29%，respectively.About 20 peaks were observed and identified from ethyl acetate and 12 from n－h(huán)exane extracts，which consisted of hydrocarbon，ester，organic acid，and so on.The comparatively higher proportions with relative components were palmitic acid，oleamide，2－methyleicosane，heptacosane，and so on.The palmitic acid wasa kind of allelochemical，and its impact on ramie growth and action mechanism needs to be further studied.

ramie；rhizosphere soil；GC－MS

2016年9月麻類纖維及麻制品進(jìn)出口情況統(tǒng)計資料

2016年10月麻類纖維及麻制品進(jìn)出口情況統(tǒng)計資料

S563.1

A

1671－3532（2016）06－0296－07

2016－06－27

國家麻類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS－19－E20）；國家自然科學(xué)基金（31471543）；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程（ASTIPIBFC07）；湖南省研究生科研創(chuàng)新項目（CX2015B232）

白玉超（1989－），男，博士研究生，從事苧麻高效栽培與生理生態(tài)研究。E－mail：453441449＠qq.com

*通訊作者：崔國賢（1963－），男，教授，博士生導(dǎo)師，從事麻類栽培育種、生理生態(tài)及植物營養(yǎng)生理研究。E－mail：gx－cui＠163.com