异喹啉类生物碱（Isoquinoline alkaloids）存在于多种植物中,广泛应用于医药和农药领域。异喹啉类生物碱分类中最重要的一类是原小檗碱类生物碱,最常见的有小檗碱（Berberine）、药根碱（Jatrorrhizine）、巴马汀（Palmatine）和延胡索乙素（Tetrahydropalmatine）等。本文以小檗碱及其结构类似物为研究对象,研究其对薇甘菊（Mikania micrantha Kunth）和胜红蓟（Ageratum conyzoides L.）的除草活性,并初步研究了其除草活性机理,为异喹啉类生物碱作为新的植物源除草剂的应用以及对薇甘菊和胜红蓟的控制提供理论基础和科学依据。采用小杯法,用浓度为10 mg·L^-1的供试化合物处理薇甘菊和胜红蓟7 d,甲基黄连碱（Worenine chloride）、四氢小檗碱（Tetrahydroberberine）、盐酸黄连碱（Coptisine chloride）、脱氢紫堇碱（Dehydrocorydaline）、右旋四氢巴马汀（D-Tetrahydropalmatine）、岩黄连碱（Dehydrocavidine）、罗通定（Rotundine）、四氢黄连碱（Tetrahydrocoptisine）、小檗碱、二氢小檗碱（Dihydroberberine）、巴马汀、延胡索甲素（Corydaline）和延胡索乙素对薇甘菊表现出良好的除草活性,根长抑制率分别为89.19%、88.65%、88.27%、84.36%、76.21%、75.38%、71.24%、71.07%、70.20%、67.20%、66.15%、65.02%和62.52%,鲜重抑制率分别为87.93%、84.00%、85.92%、84.38%、75.78%、78.01%、70.97%、77.41%、74.90%、78.16%、74.48%、70.52%和63.89%;甲基黄连碱、盐酸黄连碱、二氢小檗碱、岩黄连碱、小檗碱、巴马汀、罗通定、脱氢紫堇碱、四氢小檗碱、非洲防己碱（Columbamine）、四氢黄连碱和盐酸白屈菜红碱（Chelerythrine chloride）对胜红蓟表现出较好的除草活性,根长抑制率分别为96.70%、94.45%、92.74%、91.18%、89.38%、87.8%、85.51%、83.97%、83.19%、77.86%、77.23%和71.01%,鲜重抑制率分别为85.88%、84.87%、78.35%、78.86%、76.25%、83.85%、78.93%、73.43%、68.86%、66.11%、71.33%和61.69%。供试化合物处理薇甘菊和胜红蓟7 d后,甲基黄连碱、四氢小檗碱、盐酸黄连碱、脱氢紫堇碱、右旋四氢巴马汀、岩黄连碱、罗通定、四氢黄连碱、小檗碱、二氢小檗碱、巴马汀、延胡索甲素和延胡索乙素对薇甘菊根长的抑制中浓度(IC₅₀)分别为2.03、2.42、2.36、6.64、5.84、3.84、5.30、2.57、5.73、4.50、3.78、6.52和5.36 mg·L^-1,鲜重的IC₅₀值分别为2.39、3.56、2.34、4.96、6.21、3.08、5.76、2.80、5.72、3.85、4.48、4.80和8.74 mg·L^-1;甲基黄连碱、盐酸黄连碱、二氢小檗碱、岩黄连碱、小檗碱、巴马汀、罗通定、脱氢紫堇碱、四氢小檗碱、非洲防己碱、四氢黄连碱和盐酸白屈菜红碱对胜红蓟根长的IC₅₀值分别为0.37、0.50、0.88、0.39、0.89、2.98、5.54、1.25、2.67、12.02、2.40和12.37 mg·L^-1,鲜重的IC₅₀值分别为1.33、1.63、1.27、0.46、1.70、2.08、7.83、2.63、1.77、8.00、1.55和11.39mg·L^-1。几种除草效果良好的供试化合物处理拟南芥突变体DR5:GFP,结果显示供试化合物能够影响生长素在拟南芥根部的分布。上述化合物处理拟南芥PIN1:GFP、PIN2:GFP和AUX1:YFP幼苗,结果显示供试化合物均能影响生长素转运载体在拟南芥根中的定位。采用竖直平皿法,用10 mg·L^-1小檗碱处理生长7 d的拟南芥幼苗4 h后,其根部细胞表面出现空洞化现象,表明小檗碱在10 mg·L^-1时会破坏拟南芥根部细胞壁组织。转录组测序结果显示,0.25 mg·L^-1小檗碱处理3 h和6 mg·L^-1小檗碱处理1 h的拟南芥幼苗根部基因表达量与对照相比,与细胞壁组成成分木质素合成相关的苯丙氨酸解氨酶基因（PAL4）和4-香豆酸辅酶A连接酶基因（4CL3）表达量明显下调。10 mg·L^-1小檗碱处理拟南芥0、0.5、1、2、4、6 h后,利用实时荧光定量PCR（qPCR）技术检测其根部木质素生物合成途径中关键酶基因PAL4、肉桂酸4-羟基化酶基因（C4H）和4CL3的表达量,结果显示,随处理时间的增加,4CL3基因表达量显著降低,PAL4基因表达量到第6 h时显著降低,C4H基因表达量没有显著降低。延长小檗碱作用时间,发现4CL3基因在处理6 h时表达量最低。qPCR结果显示,10 mg·L^-1小檗碱处理拟南芥6 h后,木质素合成相关基因表达量与对照相比均显著下调,纤维素合成相关基因部分表达量下调,部分没有显著性差异。供试化合物对薇甘菊和胜红蓟酶活性影响实验结果表明,多数供试化合物处理薇甘菊和胜红蓟后,其PAL酶活性均高于对照组,说明供试化合物对植物造成胁迫作用,促使酶活性升高;而4CL酶活性则显著低于对照组,说明供试化合物初始作用靶标可能是4CL酶,这是一个新颖的除草剂作用靶标酶,目前作用于这个靶标的商业除草剂尚未见报道,很有研究意义。