扁蓿豆（Medicago ruthenica (L.) Trautv.）是青藏高原及其周邊寒旱地區(qū)的優(yōu)勢鄉(xiāng)土豆科植物，具有耐寒、耐旱、抗鹽堿、適應(yīng)貧瘠土壤等優(yōu)良生態(tài)適應(yīng)性，在高寒草地生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵的生態(tài)功能和飼用價值。隨著天然草地退化問題日益嚴(yán)重，扁蓿豆作為重要的鄉(xiāng)土豆科植物，在天然草地群落重建、生物多樣性恢復(fù)與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性提升中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所天然藥物與化學(xué)測量研究中心植物化感與良性生態(tài)研究組在扁蓿豆化感作用及應(yīng)用前景研究方面取得階段性進(jìn)展。研究人員系統(tǒng)探究了扁蓿豆植物甲醇提取物、根際土壤水提取物和甲醇提取物的化感作用效應(yīng)，采用植物生物測定結(jié)合非靶向代謝組學(xué)技術(shù)，揭示了其對草地植物的影響及潛在化感物質(zhì)種類與分布特征。

圖1.植物活性測定與非靶向代謝組學(xué)揭示扁蓿豆的化感作用特性

研究表明，三種提取物在所有測試濃度下均顯著抑制萵苣(Lactuca sativa L.)種子的萌發(fā)。對扁蓿豆自身幼苗生長的抑制效應(yīng)提示其可能具有一定的自毒性。在三種伴生草地植物中，優(yōu)質(zhì)牧草青海冷地早熟禾（Poa crymophila Keng cv. Qinghai）對三種提取物均表現(xiàn)出正響應(yīng)，而毒草鐵棒錘（Aconitum pendulum Busch）表現(xiàn)為負(fù)響應(yīng)。雜草甘肅馬先蒿（Pedicularis kansuensis Maxim.）對植株和土壤甲醇提取物處理產(chǎn)生負(fù)響應(yīng)，但在土壤水提物處理下表現(xiàn)為正響應(yīng)。

圖2.扁蓿豆提取物化感作用活性評價

非靶向代謝組學(xué)分析共鑒定出1242種代謝物。在扁蓿豆植株甲醇提取物中，短鏈有機(jī)酸及其衍生物的相對豐度較高；根際土壤水提物中富含生物堿和黃酮類化合物；而根際土壤甲醇提取物則以長鏈有機(jī)酸及其衍生物為主。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，短鏈有機(jī)酸、其衍生物以及黃酮類化合物可能為與扁蓿豆化感作用相關(guān)的關(guān)鍵候選化感物質(zhì)。

圖3.扁蓿豆不同提取物非靶向代謝組的差異特征代謝物篩選

研究人員通過對扁蓿豆化感作用的系統(tǒng)研究，明確了扁蓿豆釋放的化感物質(zhì)對伴生植物具有種間選擇性調(diào)控效應(yīng)，揭示了扁蓿豆在草地植物群落構(gòu)建中的“生態(tài)調(diào)控因子”作用，為扁蓿豆在退化草地中的精準(zhǔn)利用提供了理論支撐和技術(shù)路徑。同時，通過合理利用扁蓿豆化感效應(yīng)，可定向促進(jìn)優(yōu)質(zhì)牧草生長、抑制有害雜草擴(kuò)張，優(yōu)化天然草地植物群落結(jié)構(gòu)，減少退化草地生態(tài)治理的外源投入，降低治理成本，推動退化草地生態(tài)修復(fù)和保育技術(shù)向綠色可持續(xù)方向轉(zhuǎn)型，有利于構(gòu)建穩(wěn)定、高效的天然草地生態(tài)系統(tǒng)。

相關(guān)研究以“Unraveling allelopathic potential of Medicago ruthenica (L.) Trautv.:insights from allelopathic effects and untargeted metabolomics”為題發(fā)表在Phytochemistry(2025，DOI: 10.1016/j.phytochem.2025.114587)上。華翠平博士后為該論文第一作者，秦波研究員和金輝副研究員為通訊作者。

該研究工作得到了中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金項目、戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A類）和甘肅省科技計劃等項目的支持。