小麥、蠶豆和油菜根系分泌物對(duì)麻花艽種子萌發(fā)的影響

摘要：分別用去離子水和乙酸乙酯萃取小麥、蠶豆和油菜根系分泌物刺激麻花艽（Gentiana straminea Maxim）種子，再進(jìn)行麻花艽種子的發(fā)芽試驗(yàn)，考察小麥、蠶豆和油菜的根系分泌物對(duì)麻花艽種子萌發(fā)及胚根生長的影響。結(jié)果表明，小麥的根系分泌物水相浸提液對(duì)麻花艽種子萌發(fā)及胚根生長有輕微的促進(jìn)作用，且隨著水相浸提次數(shù)的增多，促進(jìn)作用減弱。小麥的根系分泌物酯相浸提液對(duì)麻花艽種子萌發(fā)的影響不明顯；蠶豆根系分泌物水相和酯相浸提液對(duì)麻花艽種子萌發(fā)及胚根生長抑制作用較弱；油菜根系分泌物水相和酯相浸提液對(duì)麻花艽種子萌發(fā)及胚根生長有明顯的抑制作用，且隨著水相和酯相浸提液濃度的降低，抑制作用減弱；油菜根系分泌物對(duì)麻花艽種子萌發(fā)及胚根生長的抑制作用最強(qiáng)，蠶豆根系分泌物對(duì)麻花艽種子萌發(fā)及胚根生長抑制作用較弱，小麥根系分泌物對(duì)麻花艽種子發(fā)芽有一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：農(nóng)作物；根系分泌物；麻花艽（Gentiana straminea Maxim）；萌發(fā)率；胚根長

中圖分類號(hào)：S567.23；S154.36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）14-3631-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.14.022

Abstract： In order to study the effect of wheat， broad bean， oilseed rape root extracts on germination and radical length of Gentiana straminea seeds， wheat， broad beans and oilseed rape root were extracted and partitioned by distilled water and ethyl acetate and arrange G. straminea seeds germinate text. Then the extract was subject to G. straminea seeds germination and radical growth. The results showed that wheat root aqueous phase extracts extracted by ethyl acetate had weak positive effect on G. straminea seeds germination and ridicle growth， with the increase of extraction times， the positive effect became weaken. Wheat root ester phase extracts extracted by ethyl acetate had unconspicuous effect. Broad bean root extracts had weak inhibitory effect； Oilseed rape had stronger inhibitory effect， with the increase of aqueous phase and ester phase extraction times， the positive effect became weaken； Oilseed root extracts had stronger inhibitory effect on germination and radical length of G. straminea seeds. Broad bean root extracts had weak inhibitory effect. Wheat root extracts had positive effect.

Key words： crops； root exudates； Gentiana straminea Maxim； germination rate； radicle length

麻花艽（Gentiana straminea Maxim）屬龍膽科龍膽屬麻花艽組植物[1，2]，為《中華人民共和國藥典》[3]記載的麻花艽主要品種之一，是一種常用的中藏藥[1，4]，廣泛分布于青海的大部分地區(qū)，四川的西北地區(qū)，甘肅、西藏、寧夏的部分地區(qū)[5]。由于制藥需求，大量采集野生麻花艽，藥源日漸耗竭，導(dǎo)致商品藥材價(jià)格不斷上漲，進(jìn)一步加劇了野生種質(zhì)資源的破壞[6，7]。人工種植技術(shù)成為既保護(hù)野生資源又保證市場供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)藥材可持續(xù)利用的主要方法[6]。

植物的化感作用是植物通過向環(huán)境釋放次生代謝產(chǎn)物即化感物質(zhì)而實(shí)現(xiàn)的[8]。植物根系在其生長過程中向土壤釋放的滲出物、分泌物、植物粘液、膠質(zhì)和裂解物等被許多學(xué)者統(tǒng)稱為根系分泌物。近年來，化感作用研究也得到了迅速發(fā)展并在生產(chǎn)實(shí)踐中加以應(yīng)用[9]，有些植物其分泌物中生物活性物質(zhì)有利于其他某些植物對(duì)營養(yǎng)元素的吸收，從而促進(jìn)其生長[10]。前人對(duì)油菜、蠶豆和小麥的根系分泌物有一定的研究，得出了相應(yīng)的結(jié)果，如油菜根系分泌物其化感效應(yīng)對(duì)小麥的影響程度最弱，對(duì)小麥的種子發(fā)芽率、幼苗根長均表現(xiàn)出促進(jìn)作用，而對(duì)小麥幼苗其他生長特性以及油菜、蠶豆和玉米幼苗的所有生長特性均表現(xiàn)為抑制作用[11]。根系分泌物中氨基酸總量隨著蠶豆枯萎病抗性的降低而升高[12]。小麥根系分泌物及伴生小麥改變了土壤真菌群落結(jié)構(gòu)[13]。將麻花艽套種于農(nóng)作物中，農(nóng)作物發(fā)芽生長快，形成麻花艽發(fā)芽所需要的陰濕的仿生條件[14]，有利于人工栽培麻花艽種子的萌發(fā)。在麻花艽與不同農(nóng)作物套種的實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)小麥套種田的麻花艽出苗率高，而蠶豆、油菜田的麻花艽出苗率極低，甚至為零[15]。小麥、蠶豆、油菜的根系分泌物對(duì)麻花艽種子的萌發(fā)是否有化感作用，目前尚未發(fā)現(xiàn)這方面的報(bào)道。研究小麥、油菜及蠶豆的根系分泌物對(duì)麻花艽的化感作用，可以豐富禾本科、十字花科、豆科作物與龍膽科植物的化感理論，優(yōu)選適宜與麻花艽套種的農(nóng)作物，指導(dǎo)麻花艽的人工栽培技術(shù)，對(duì)提高麻花艽產(chǎn)量、品質(zhì)，增加藥農(nóng)收入及保護(hù)高原的生態(tài)環(huán)境有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗(yàn)采用小麥、蠶豆和油菜作為供體植物，麻花艽為受體植物。小麥品種為阿勃，蠶豆品種為青蠶11號(hào)，油菜品種為青雜3號(hào)，麻花艽種子為2011年采取的野生麻花艽種子種植后2013年采收的種子，以上品種均由青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院農(nóng)場提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)。因素A為A1小麥、A2蠶豆、A3油菜。因素B為B1清水對(duì)照、B2原液、B3原液稀釋10倍液、B4原液稀釋100倍液。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 麻花艽種子表面消毒 將麻花艽種子用1%（v/v）次氯酸鈉溶液在超聲波清洗器中處理3 min，用去離子水清洗后再用75%（v/v）乙醇超聲1 min，然后用去離子水沖洗至無色，晾干備用。在培養(yǎng)皿內(nèi)（直徑90 mm，高20 mm）鋪雙層濾紙，加入適量去離子水，然后在濾紙上均勻鋪直徑10 mm的玻璃纖維濾紙（Whatman GF/A）約60片，將表面消毒晾干后的麻花艽種子均勻撒到玻璃纖維濾紙片上，每皿25～45粒，在25 ℃的黑暗條件下備用。

1.3.2 乙酸乙酯萃取水培農(nóng)作物根系分泌物 根系分泌物的收集：將供試的小麥、蠶豆和油菜種子采用和麻花艽相同的方法進(jìn)行表面消毒，晾干分別放置小麥400粒、蠶豆200粒、油菜400粒，在豆芽機(jī)（康源牌自動(dòng)豆芽苗菜機(jī)）中進(jìn)行培養(yǎng)，待各種子發(fā)芽長根時(shí)開始，每隔3 d放入等量的活性炭（100 g用紗布包裹），共收集3次。

農(nóng)作物根系分泌物的萃取分離參考賀鋒等[16]方法。具體如下：將活性炭取出，過濾除去水分，放入燒杯中，加入丙酮（丙酮的量需淹沒活性炭頂部），將燒杯放入超聲清洗機(jī)中超聲3 min，取出后用布氏漏斗進(jìn)行抽濾1～2次。將濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（ER-52A型，上海亞榮生化儀器廠）減壓濃縮，濃縮物先用去離子水溶解，得到50 mL根系分泌物水溶液，倒入分液漏斗中，少量不溶于水的物質(zhì)用乙酸乙酯溶解后倒入分液漏斗中。按乙酸乙酯與去離子水1∶1的比例萃取根系分泌物水溶液，得到第一次的乙酸乙酯相與水相的根系分泌物溶液，再在乙酸乙酯相溶液中重復(fù)以上萃取過程，得到第二次、第三次3次的乙酸乙酯相與水相的根系分泌物溶液。對(duì)每次乙酸乙酯相與水相的根系分泌物溶液以清水為對(duì)照，原液、稀釋10倍和100倍液為基液進(jìn)行麻花艽種子的發(fā)芽試驗(yàn)。

1.3.3 發(fā)芽試驗(yàn) 在直徑90 mm的玻璃培養(yǎng)皿中，邊緣擺放含麻花艽種子的玻璃纖維濾片，中間放置一個(gè)保濕的三角濾紙片，用移液槍吸取以上3種濃度100 μL浸提液加到種子上，每個(gè)濃度4次重復(fù)。用Parafilm封口膜將培養(yǎng)皿密封，在25 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)黑暗培養(yǎng)13 d，在顯微鏡下觀察麻花艽種子發(fā)芽率和胚根長，以去離子水處理作為對(duì)照。

1.4 指標(biāo)測定和數(shù)據(jù)處理

1.4.1 發(fā)芽指標(biāo)測定 麻花艽種子培養(yǎng)13 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。發(fā)芽率（GR）=（萌發(fā)的種子數(shù)/播種數(shù)）×100%。

1.4.2 生長指標(biāo) 發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束后，采用常規(guī)測量方法測量每皿萌發(fā)的麻花艽種子的根長。

然后將發(fā)芽率和根長轉(zhuǎn)化為RI值后進(jìn)行比較。RI值的計(jì)算公式如下：

RI=1-C/T （T≥C）

T/C-1 （T

式中，C為對(duì)照值，T為處理值，RI>0表示促進(jìn)作用，RI<0表示抑制作用，其絕對(duì)值的大小與作用強(qiáng)度呈正比例關(guān)系[13]。所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)以X±S表示，應(yīng)用Excel 2007及DPS 7.05軟件對(duì)其進(jìn)行處理分析。對(duì)根系分泌物的不同稀釋濃度進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 根系分泌物乙酸乙酯萃取物的水相對(duì)麻花艽種子發(fā)芽率RI值的影響

對(duì)3種作物根系分泌物乙酸乙酯萃取物水相對(duì)麻花艽種子發(fā)芽率RI值進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表1。由表1可知，小麥B1處理的麻花艽種子發(fā)芽率RI值與B2、B3、B4處理均無顯著差異；蠶豆和油菜B1處理的麻花艽種子發(fā)芽率RI值與B2、B3處理均有顯著差異，表現(xiàn)出隨著不同萃取物水相濃度的降低，其根系分泌物處理的麻花艽種子的發(fā)芽率降低，RI的絕對(duì)值減小，其抑制強(qiáng)度逐漸變?nèi)?。小麥根系分泌物水相浸提液不同稀釋濃度處理的麻花艽種子發(fā)芽率的RI值均大于零，高于蠶豆處理和油菜處理，說明與清水對(duì)照相比，小麥根系分泌物對(duì)麻花艽種子的發(fā)芽有促進(jìn)作用，而油菜根系分泌物對(duì)麻花艽種子發(fā)芽的抑制作用最強(qiáng)，蠶豆的抑制作用較弱。

2.2 根系分泌物乙酸乙酯萃取物的酯相對(duì)麻花艽種子發(fā)芽率RI值的影響

對(duì)3種作物根系分泌物乙酸乙酯萃取物的酯相對(duì)麻花艽種子發(fā)芽率RI值進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表2。由表2可知，小麥B1處理的麻花艽種子發(fā)芽率RI值與B2、B3、B4處理均無顯著差異。蠶豆和油菜B1處理的麻花艽種子發(fā)芽率RI值與B2、B3處理均有顯著差異，表現(xiàn)出隨著不同萃取物酯相濃度的降低，其根系分泌物處理的麻花艽種子的發(fā)芽率降低，RI絕對(duì)值降低，其抑制強(qiáng)度逐漸變?nèi)酢Ｐ←湼捣置谖秕ハ嘟嵋禾幚砺榛ㄜ捶N子萌發(fā)率的RI值高于蠶豆處理和油菜處理，說明小麥根系分泌物對(duì)麻花艽種子發(fā)芽的抑制作用最小，蠶豆次之，油菜的抑制作用最強(qiáng)。

小麥根系分泌物的酯相浸提液處理的麻花艽種子萌發(fā)率的RI值有正有負(fù)，其絕對(duì)值均小于0.12。蠶豆和油菜處理的麻花艽種子萌發(fā)率的RI值均為負(fù)值，其中，蠶豆處理的麻花艽種子萌發(fā)率的RI絕對(duì)值在0.06～0.33之間，油菜處理的麻花艽種子發(fā)芽率的RI絕對(duì)值在0.13～0.69之間。說明小麥根系分泌物酯相浸提液對(duì)麻花艽種子萌發(fā)影響最小，蠶豆有輕微的抑制作用，油菜有強(qiáng)烈的抑制作用。

2.3 根系分泌物乙酸乙酯萃取物的水相對(duì)麻花艽種子胚根長RI值的影響

對(duì)3種作物根系分泌物乙酸乙酯萃取物的水相對(duì)麻花艽種子胚根長RI值進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3。由表3可知，小麥和蠶豆B1處理的麻花艽種子的胚根長RI值與B2處理有顯著差異，油菜B1處理的麻花艽種子的胚根長RI值與B2、B3處理均有顯著差異。表現(xiàn)出隨著不同根系分泌物乙酸乙酯萃取物的水相濃度的降低，其根系分泌物處理的麻花艽種子的胚根長增長，RI值的抑制強(qiáng)度逐漸變?nèi)?。小麥根系分泌物水相浸提液處理麻花艽種子胚根長的RI值高于蠶豆處理和油菜處理，說明小麥根系分泌物對(duì)麻花艽種子的胚根長的抑制作用最小，蠶豆次之，油菜的抑制作用最強(qiáng)。

小麥根系分泌物的水相浸提液處理的麻花艽種子胚根長的RI值均為正值，蠶豆和油菜處理的麻花艽種子發(fā)芽率的RI值除B4處理為零外均為負(fù)值，蠶豆處理的麻花艽種子胚根長的平均RI絕對(duì)值大于油菜處理，表明根系分泌物水相浸提液的高濃度抑制麻花艽種子胚根的生長作用強(qiáng)，低濃度抑制作用弱。說明小麥根系分泌物水相浸提液對(duì)麻花艽種子胚根長的生長有輕微的促進(jìn)作用，蠶豆有輕微的抑制作用，油菜有強(qiáng)烈的抑制作用。

2.4 根系分泌物乙酸乙酯萃取物的酯相對(duì)麻花艽胚根長RI值的影響

對(duì)3種作物根系分泌物乙酸乙酯萃取物酯相對(duì)麻花艽胚根長RI值進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。由表4可知，3種農(nóng)作物B1處理的麻花艽的胚根長的RI值最高，小麥和蠶豆B1處理的麻花艽胚根長RI值與B2、B3處理有顯著差異，油菜B1處理的麻花艽胚根長RI值與B2、B3、B4處理均有顯著差異。表現(xiàn)出隨著不同農(nóng)作物乙酸乙酯萃取物酯相濃度的降低，其根系分泌物處理的麻花艽種子的胚根長變長，RI值的抑制強(qiáng)度逐漸變?nèi)酢Ｐ←湼捣置谖镆宜嵋阴ポ腿∥秕ハ嘟嵋禾幚砺榛ㄜ捶N子胚根長平均RI值高于蠶豆處理和油菜處理，說明小麥根系分泌物對(duì)麻花艽種子發(fā)芽的抑制作用最小，蠶豆次之，油菜的抑制作用最強(qiáng)。

小麥、蠶豆、油菜根系分泌物的酯相浸提液處理的麻花艽種子胚根長的RI值均為負(fù)值。說明根系分泌物酯相浸提液的高濃度抑制麻花艽種子胚根的生長作用強(qiáng)，低濃度抑制作用弱。同種稀釋濃度下，小麥處理的麻花艽種子胚根長的RI大于蠶豆處理，蠶豆處理的麻花艽種子胚根長的RI大于油菜處理，表明油菜根系分泌物酯相浸提液對(duì)麻花艽種子胚根長的生長的抑制作用最強(qiáng)，其次是蠶豆，小麥的抑制作用最弱。

3 小結(jié)與討論

對(duì)小麥、蠶豆和油菜種子進(jìn)行水培，用活性炭吸附獲取根系分泌物，再用丙酮萃取出根系分泌物濃縮，分別用去離子水和乙酸乙酯再萃取小麥、蠶豆和油菜根系分泌物，得到水相根系分泌物浸提液和酯相根系分泌物浸提液。然后用水相和酯相根系分泌物浸提液刺激麻花艽種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，測定不同處理麻花艽種子萌發(fā)率和胚根長。分別分析3種作物根系分泌物水相浸提液和酯相浸提液刺激下，不同稀釋濃度的麻花艽的發(fā)芽率和胚根長。結(jié)果表明，無論是根系分泌物水相浸提液還是酯相浸提液，油菜根系分泌物對(duì)麻花艽種子萌發(fā)、胚根生長的抑制作用最強(qiáng)，蠶豆根系分泌物對(duì)麻花艽種子萌發(fā)及胚根生長抑制作用較弱，小麥的根系分泌物水相浸提液對(duì)麻花艽種子萌發(fā)及胚根生長有輕微的促進(jìn)作用，小麥的根系分泌物酯相浸提液對(duì)麻花艽種子萌發(fā)的影響不明顯。

3種農(nóng)作物根系分泌物萃取相的濃度越低，對(duì)麻花艽種子萌發(fā)及胚根生長抑制作用越弱。油菜根系分泌物萃取相的濃度越低對(duì)麻花艽種子萌發(fā)和胚根生長抑制作用越弱；小麥根系分泌物萃取相的濃度越低對(duì)麻花艽種子萌發(fā)及胚根生長促進(jìn)作用越弱。這可能是造成小麥套種田的麻花艽出苗率高，而蠶豆、油菜田的麻花艽出苗率極低[10]的重要原因之一。

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，同一農(nóng)作物的根系分泌物，其水相浸提液和酯相浸提液對(duì)種子萌發(fā)和胚根生長的影響存在差異。初步推斷根系分泌物水相浸提液主要含有一些水溶性物質(zhì)，酯相浸提液主要含有酯溶性物質(zhì)，化感物質(zhì)有差異。其次種子萌發(fā)和胚根生長所需的化學(xué)物質(zhì)不同。這些化學(xué)物質(zhì)的具體成分及其對(duì)種子萌發(fā)及胚根生長的作用機(jī)理等問題有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉尚武.青海植物志[M]. 第三版.西寧：青海人民出版社，1996.

[2] HO T N，LIU S W. A Worldwide Monograph of Gentiana[M].Beijing：Science Press，2001.

[3] 國家藥典委員會(huì).中華人民共和國藥典[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[4] 楊永昌.藏藥志[M].西寧：青海人民出版社，1991.

[5] 中國科學(xué)院中國植物志編輯委員會(huì).中國植物志[6].第62卷.北京：科學(xué)出版社，1988.

[6] 李永平，李向陽，田 豐，等.青海境內(nèi)麻花艽野生種質(zhì)資源調(diào)查研究[J].甘肅中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，30（3）：71-75.

[7] 王 笠，許 亮.麻花艽的研究進(jìn)展[J].中國民族民間醫(yī)藥，2015（6）：17-19.

[8] 張愛華，郜玉鋼，許永華，等.我國藥用植物化感作用研究進(jìn)展[J].中草藥，2011，42（10）：1885-1890.

[9] 王玉彥，吳鳳芝.間混套作間套混作中的化感作用及其研究方法[J].北方園藝，2009（8）：136-139.

[10] 王延鵬.植物間化感作用研究概況[J].山東林業(yè)科技，2008（3）：84-88.

[11] 楊瑞吉.油菜根系分泌物對(duì)不同作物幼苗生長的化感效應(yīng)[J].生態(tài)環(huán)境，2006，15（5）：1062-1066.

[12] 董 艷，董 坤，湯 利，等.蠶豆根系分泌物中氨基酸含量與枯萎病的關(guān)系[J].土壤學(xué)報(bào)，2015，52（4）：919-925.

[13] 吳鳳芝，李 敏，曹 鵬，等.小麥根系分泌物對(duì)黃瓜生長及土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，25（10）：2861-2867.

[14] 田 豐，李永平，俞科賢，等.青藏高原麻花艽仿生栽培技術(shù)研究[M].作物雜志，2012，32（2）：122-124.

[15] 李永平，田 豐，李福安，等.不同套種作物對(duì)麻花艽生長的影響[J].北方園藝，2014（1）：156-158.

[16] 賀 鋒，陳輝蓉，吳振斌.植物間的相生相克效應(yīng)[J].植物學(xué)通報(bào)，1999，16（1）：19-27.