潞黨參根系水提液對(duì)大豆種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

李　莉，金　山，鐵　軍

(長(zhǎng)治學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)系，山西 長(zhǎng)治 046011)

黨參[Codonopsispilosula(Franch.) Nannf.]屬桔?？泣h參屬，多年生草本植物，是我國(guó)傳統(tǒng)的中藥材，具補(bǔ)中益氣、生津止咳的功效[1-5]。潞黨參主產(chǎn)于晉東南地區(qū)，品質(zhì)優(yōu)良，為山西省著名道地藥材之一[6]。目前，有關(guān)潞黨參的研究主要集中于化學(xué)成分、藥理活性、人工栽培等方面[1-6]。近年來，隨著其藥用價(jià)值的不斷發(fā)掘，需求量逐漸增大，但由于野生資源匱乏，為保證藥材的道地性，當(dāng)?shù)亟⒘舜笠?guī)模的潞黨參種植基地。而實(shí)際生產(chǎn)中，連年大面積的單一種植，導(dǎo)致潞黨參連作障礙日益嚴(yán)重[5-6]。研究表明，化感作用是絕大多數(shù)根類藥用植物如人參、三七、黨參、丹參等在栽培過程中出現(xiàn)連作障礙的重要因素之一[7-19]。目前，選擇親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的植物進(jìn)行輪作是解決連作障礙最簡(jiǎn)單有效的途徑[14,20]。趙楊景等[20]研究表明，西洋參與紫蘇輪作，可減輕西洋參的連作障礙。王慶玲等[16]研究發(fā)現(xiàn)，小麥與三七輪作可消減三七連作障礙。丁春發(fā)等[21]通過研究麻花秦艽對(duì)豆科牧草的化感作用，試圖通過建立相應(yīng)的輪作體系來緩解麻花秦艽栽培過程中的連作障礙。目前，有關(guān)黨參連作障礙方面的研究也有報(bào)道。葉文斌等[22]研究發(fā)現(xiàn)，黨參根系提取液對(duì)蠶豆種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)也存在低促高抑的化感作用。趙慶芳等[23]研究顯示，黨參水提液對(duì)小麥、玉米等農(nóng)作物具有顯著的化感抑制作用。而潞黨參作為晉東南地區(qū)的道地藥材，其化感作用研究甚少，同時(shí)大豆自身也存在一定的連作障礙[24]。為緩解種植過程中出現(xiàn)的連作障礙和提高土地資源利用率，本試驗(yàn)以潞黨參根為原料，通過研究其水提液對(duì)大豆種子萌發(fā)及幼苗的生長(zhǎng)、生理特性的影響，旨在為合理選擇潞黨參下茬植物和優(yōu)化其種植制度提供參考。

1　材料和方法

1.1　材料

潞黨參購(gòu)自山西振東道地藥材開發(fā)有限公司，大豆品種為長(zhǎng)豆33(購(gòu)自山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所)。

1.2　方法

1.2.1潞黨參根系水提物的制備將干燥的潞黨參切塊粉碎，稱取粉末50 g，加入5倍體積的蒸餾水，室溫浸泡48 h(期間不定期攪拌)，過濾后定容至0.200 0 g/mL(以粉末質(zhì)量計(jì)算)。取部分母液稀釋至0.012 5、0.025 0、0.050 0、0.100 0 g/mL(以粉末質(zhì)量計(jì)算)等不同的質(zhì)量濃度，低溫保存?zhèn)溆?。蒸餾水作為對(duì)照。

1.2.2種子發(fā)芽指標(biāo)的測(cè)定選取預(yù)試驗(yàn)萌發(fā)良好的大豆種子，以3%的NaClO溶液消毒15 min，蒸餾水沖洗3～4次。分別用不同濃度的潞黨參根系水提物浸泡12 h，然后將浸泡好的大豆種子整齊的放于鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，蒸餾水對(duì)照(CK)，每皿中30粒，每個(gè)質(zhì)量濃度3個(gè)重復(fù)。于恒溫箱中培養(yǎng)，適時(shí)補(bǔ)充相應(yīng)質(zhì)量濃度的水提物(蒸餾水)，24 h后每天觀察并記錄發(fā)芽情況，直至種子不再發(fā)芽。統(tǒng)計(jì)并計(jì)算種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和化感效應(yīng)指數(shù)(RI)[25]。

發(fā)芽率=最終萌發(fā)的種子數(shù)/總萌發(fā)的種子數(shù)×

100%,

發(fā)芽勢(shì)=第3天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×

100%,

RI=1-C/T(T≥C)或RI=T/C-1(T

當(dāng)RI≥0時(shí)，為促進(jìn)作用；當(dāng)RI<0時(shí)，為抑制作用，RI絕對(duì)值的大小表示化感作用強(qiáng)度。

1.2.3幼苗生長(zhǎng)生理指標(biāo)的測(cè)定參照鮑紅春等[26]的方法略作改進(jìn)，將預(yù)先催芽的均一大豆種子播種于裝有河砂的花盆中，定期給其施以等量相應(yīng)質(zhì)量濃度的潞黨參根系水提液，10 d后隨機(jī)取樣分別測(cè)量大豆幼苗的根長(zhǎng)、苗高(游標(biāo)卡尺)和鮮質(zhì)量(稱量法)及其他生理指標(biāo)。

氨基酸含量測(cè)定采用茚三酮顯色法[27]；根系活力測(cè)定采用氯化三苯基四氮唑法比色法；丙二醛含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸比色法；葉綠素含量測(cè)定采用丙酮乙醇混合法。

幼苗葉片的抗氧化酶活性測(cè)定參照李合生[28]的方法。

1.2.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理采用Excel 2007和SPSS 16.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

2　結(jié)果與分析

2.1　不同質(zhì)量濃度的潞黨參根系水提物對(duì)大豆種子萌發(fā)的影響

由表1可知，不同質(zhì)量濃度的潞黨參根系水提物對(duì)大豆種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)呈現(xiàn)低促進(jìn)、高抑制的雙重作用模式。0.012 5 g/mL時(shí)大豆種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)分別為90.67%和75.33%，表現(xiàn)出輕微的促進(jìn)作用，且與對(duì)照相比差異不顯著(P>0.05)，質(zhì)量濃度達(dá)0.025 0 g/mL時(shí)促進(jìn)作用顯著增強(qiáng)，分別為98.00%和88.00%，化感效應(yīng)值分別為0.075和0.151。質(zhì)量濃度為0.050 0 g/mL時(shí)，化感效應(yīng)值為負(fù)，表現(xiàn)為抑制作用，且隨質(zhì)量濃度的增大，抑制率逐漸增強(qiáng)，與對(duì)照相比，差異顯著(P<0.05)。

表1　潞黨參根系水提物對(duì)大豆種子萌發(fā)的影響

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

2.2　不同質(zhì)量濃度的潞黨參根系水提物對(duì)大豆幼苗生長(zhǎng)的影響

由表2可知，不同質(zhì)量濃度的潞黨參根系水提物對(duì)大豆幼苗生長(zhǎng)表現(xiàn)出一定的化感作用。濃度為0.025 0 g/mL時(shí)，化感效應(yīng)值均為正值，表明對(duì)受體作物的根長(zhǎng)、苗高和鮮質(zhì)量均有促進(jìn)作用，且與對(duì)照相比差異顯著(P<0.05)。隨著質(zhì)量濃度的增加，所測(cè)各項(xiàng)形態(tài)學(xué)指標(biāo)參數(shù)顯著低于對(duì)照組，化感效應(yīng)值分別為-0.315、-0.341、-0.090，說明高質(zhì)量濃度的潞黨參水提液對(duì)大豆具抑制作用。質(zhì)量濃度為0.100 0 g/mL時(shí)，受體作物的根長(zhǎng)顯著短于對(duì)照組，僅為對(duì)照的42.28%。

表2　不同質(zhì)量濃度的潞黨參根系水提物對(duì)大豆幼苗生長(zhǎng)的影響

2.3　不同質(zhì)量濃度的潞黨參根系水提液對(duì)大豆幼苗生理生化的影響

2.3.1氨基酸含量由圖1可知，低質(zhì)量濃度的潞黨參根系水提物促使大豆種子中氨基酸含量增加，0.012 5 g/mL時(shí)增幅較小，與對(duì)照相比差異不顯著(P>0.05)，質(zhì)量濃度為0.025 0 g/mL時(shí)，氨基酸含量約為對(duì)照組的1.5倍。隨著質(zhì)量濃度的增加，氨基酸含量顯著降低(P<0.05)，表現(xiàn)為抑制作用。

不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著，下同圖1　潞黨參根系水提液對(duì)大豆種子氨基酸含量的影響

2.3.2根系活力由圖2可知，隨著潞黨參根系水提取物質(zhì)量濃度的升高而根系活力先增加后減小，質(zhì)量濃度為0.025 0 g/mL時(shí)，根系活力為對(duì)照組的1.45倍，質(zhì)量濃度為0.100 0 g/mL時(shí)，根系活力顯著降低(P<0.05)，僅為對(duì)照組46.90%的。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明，除質(zhì)量濃度0.012 5 g/mL，其余各處理組之間與對(duì)照相比差異顯著(P<0.05)。

圖2　潞黨參根系水提液對(duì)萌發(fā)大豆幼苗根系活力的影響

2.3.3葉綠素含量由圖3可知，隨著潞黨參根系水提物質(zhì)量濃度的增加，大豆幼苗葉綠素含量先增加后減小。質(zhì)量濃度為0.025 0 g/mL時(shí)，葉綠素含量與對(duì)照相比顯著增加(P<0.05)。隨著質(zhì)量濃度的進(jìn)一步增加，葉綠素含量逐漸降低，0.100 0 g/mL時(shí)的葉綠素含量?jī)H為對(duì)照的36.30%。

圖3　潞黨參根系水提物對(duì)大豆幼苗葉綠素含量的影響

2.3.4丙二醛含量由圖4可知，低質(zhì)量濃度的潞黨參根系水提物對(duì)大豆幼苗中丙二醛含量的影響不大，各處理之間差異不顯著(P>0.05)。當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)0.100 0 g/mL時(shí)，丙二醛的含量顯著升高(P<0.05)，約為對(duì)照組的1.6倍。

圖4　潞黨參根系水提物對(duì)大豆幼苗丙二醛含量的影響

2.3.5抗氧化酶活性如圖5—7所示，潞黨參根系水提液質(zhì)量濃度為0.012 5 g/mL時(shí)，大豆幼苗葉片抗氧化酶活性變化不大，各處理組與對(duì)照相比差異均不顯著(P>0.05)。質(zhì)量濃度為0.025 0 g/mL時(shí)，SOD活性降低，而POD活性增強(qiáng)，但變化均不顯著(P>0.05)，CAT活性則顯著降低(P<0.05)。隨著質(zhì)量濃度的增大，抗氧化酶活性均出現(xiàn)一定的增強(qiáng)，0.100 0 g/mL質(zhì)量濃度下，三者分別比對(duì)照增強(qiáng)5.77%、9.84%、47.08%。

圖5　潞黨參根系提物對(duì)大豆幼苗SOD活性的影響

圖6　潞黨參根系水提物對(duì)大豆幼苗POD活性的影響

圖7　潞黨參根系水提物對(duì)大豆幼苗CAT活性的影響

3　結(jié)論與討論

研究結(jié)果顯示，低質(zhì)量濃度的潞黨參根系水提液對(duì)大豆的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)呈有一定的促進(jìn)作用，而高質(zhì)量濃度的水提液對(duì)其有明顯的抑制作用，整體表現(xiàn)出低促進(jìn)高抑制的雙重化感作用。與種子萌發(fā)相類似，水提液對(duì)大豆幼苗的生長(zhǎng)(根長(zhǎng)、苗高、鮮質(zhì)量)也表現(xiàn)出低促高抑現(xiàn)象。潞黨參根系水提液質(zhì)量濃度為0.025 0 g/mL時(shí)，大豆種子發(fā)芽率及幼苗生長(zhǎng)明顯高于對(duì)照組，幼苗氨基酸含量顯著增大，表明此質(zhì)量濃度下蛋白水解酶作用增強(qiáng)，種子的萌發(fā)活力增強(qiáng)。根系活力測(cè)定顯示，該質(zhì)量濃度下，受體作物的根系活力為對(duì)照組的1.45倍，而根系活力是根系內(nèi)多種呼吸酶活性的綜合體現(xiàn)，且與養(yǎng)分吸收密切相關(guān)。葉綠素含量也明顯高于對(duì)照組，表明其光合作用較強(qiáng)。隨著質(zhì)量濃度的升高，種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)受到一定的抑制，可能原因是，大量的次生代謝物導(dǎo)致種子及幼苗體內(nèi)酶活性的降低，根系活力減弱，葉綠素含量降低，光合能力減弱，從而進(jìn)一步抑制幼苗的生長(zhǎng)。從丙二醛含量和抗氧化酶活性的變化可知，低質(zhì)量濃度的潞黨參根系水提物對(duì)大豆幼苗幾乎無(wú)毒害作用，相反對(duì)幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育具有一定的促進(jìn)作用，幼苗體內(nèi)細(xì)胞的氧化程度較弱，對(duì)逆境條件的反應(yīng)較遲鈍。質(zhì)量濃度達(dá)0.100 0 g/mL時(shí)，丙二醛含量顯著增加，細(xì)胞膜透性增大，功能結(jié)構(gòu)受到一定的損傷，為清除氧自由基，維持機(jī)體的正常新陳代謝，抗氧化酶活性增強(qiáng)。趙慶芳等[23]研究表明，黨參水提液對(duì)小麥、玉米具有顯著的抑制作用，不適合與黨參輪作。而葉文斌等[22]研究則顯示，黨參根系提取液對(duì)蠶豆種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)也存在低促高抑的化感作用。本研究結(jié)果與之相似，表明潞黨參根系分泌物對(duì)豆科植物影響較小，具體原因有待進(jìn)一步研究。同時(shí)由于本試驗(yàn)材料較少，為進(jìn)一步驗(yàn)證潞黨參與大豆輪作的可行性，試驗(yàn)將選取不同品種的大豆，篩選適宜的輪作品種，為潞黨參產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。