半夏自毒作用研究

金文進(jìn)

摘要 將半夏葉和塊莖水浸提液分別配制成不同濃度，采用生物測定方法，對半夏連作障礙的自毒作用進(jìn)行初步研究。結(jié)果表明，低濃度的半夏葉和塊莖水浸提液有促進(jìn)種子萌發(fā)的作用，高濃度有抑制作用，同時，不同濃度葉和塊莖水浸提液對半夏發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)的自化感作用均為負(fù)值，表現(xiàn)為抑制種子的萌發(fā);當(dāng)濃度為80 mg/mL時，葉和塊莖水浸提液對種子萌發(fā)的自化感效應(yīng)值最大，其中，葉水浸提液對發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的自化感效應(yīng)分別為-0.29、-0.27和-0.37，塊莖水浸提液對發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的自化感效應(yīng)分別為-0.41、-0.24和-0.46。因此，半夏具有很強的自毒作用，而且自毒作用還存在部位差異，尤其以塊莖水浸液的抑制作用最強，且隨浸提液質(zhì)量濃度的升高，化感作用加強。

關(guān)鍵詞 半夏;連作障礙;自毒作用

Abstract The aqueous extracts of Pinellia ternate leaves and tubers were formulated to different concentrations，and the autotoxicity of Pinellia ternate continuous cropping obstacles was studied using bioassay methods.The results showed that the water extraction of leaf and tuber with the low concentration could promote seed germination and the high concentration inhibited seed germination.At the same time，the autoallelopathy of Pinellia ternate germination rate，germination potential and germination index was negative with different concentrations of leaf and tuber water extracts，which showed the inhibition of seed germination.When the concentration was 80 mg/mL，the leaf and tuber water extracts had the largest allelopathy effect on seed germination.Among them，the selfsensitization effects of leaf water extract on germination rate，germination potential and germination index were -0.29，-0.27 and -0.37，respectively.The selfsensitization effects of tuber water extract on germination rate，germination potential and germination index were -0.41，-0.24 and -0.46，respectively.Therefore，Pinellia ternate has a strong autotoxic effect，and there are also differences in the location of the autotoxic effect，especially the tuber water extract has the strongest inhibitory effect，and the allelopathic effect increases with the increase of the mass concentration of the extract.

Key words Pinellia ternate;Continuous cropping obstacle;Autotoxication

連作障礙是作物栽培中普遍出現(xiàn)的問題，且連作年限越長其連作障礙就越嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計，約占70%的根類藥材都存在不同程度的連作障礙[1]。半夏Pinellia ternate（Thunb）breit作為一種中藥臨床常用藥，也出現(xiàn)連作障礙現(xiàn)象，對其連作障礙機理的探討包括土壤微生態(tài)與連作的關(guān)系、病害對半夏的影響、半夏的自毒作用等。自毒作用在農(nóng)作物及中藥材的栽培中很普遍，如大豆、地黃及黃連等都有自毒作用[2-5]，這是一種特殊類型的化感作用，也被稱為自化感作用，或自體中毒，它是植株通過淋溶、殘體分解、根系分泌向環(huán)境中釋放一些化學(xué)物質(zhì)，對其自身產(chǎn)生直接或間接的毒害作用[6]。也有學(xué)者認(rèn)為自毒作用是自然界植物種內(nèi)生長關(guān)系的一部分，主要通過影響植物體細(xì)胞膜的透性、植物體酶的活性、植物細(xì)胞的分裂、伸長以及植物體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用，進(jìn)而導(dǎo)致作物連作障礙[7-8]。筆者通過研究半夏葉子和塊莖水浸提液對半夏種子萌發(fā)的自毒作用，了解半夏生長過程中的自化感效應(yīng)，為揭開半夏連作障礙的作用機理、消除半夏連作障礙、保持半夏種植業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 供試材料為半夏地上部葉子（含葉柄）和地下塊莖，由甘肅省西和縣草坪鄉(xiāng)村民提供。

1.2 方法

1.2.1 半夏水浸液的制備。

將成熟的半夏植株剪斷，自來水沖洗干凈，并將葉子切成大約1 cm長的小段，并在蒸餾水下沖洗20 s，用作浸提材料。塊莖自來水沖洗干凈自然晾干。將半夏葉子和塊莖分別進(jìn)行充分粉碎后過20 mm篩，后葉子取50 g、塊莖200 g各加入1 000 mL蒸餾水室溫浸泡48 h后離心2 min棄去沉淀，葉子上清液定容至500 mL，再用蒸餾水稀釋至濃度為50 mg/mL;塊莖上清液定容至1 000 mL，再用蒸餾水稀釋至80 mg/mL ，分別置于4 ℃冰箱中供后續(xù)化感自毒試驗使用。

1.2.2 種子萌發(fā)試驗。

在培養(yǎng)皿（直徑 12 cm）底部墊放2張濾紙，于105 ℃高溫滅菌;半夏種子半夏提前浸泡12 h，用3%次氯酸鈉溶液消毒后，于培養(yǎng)皿內(nèi)均勻擺放15粒，每皿分別加入30 mL不同濃度的半夏水浸液，以蒸餾水作為對照。每個處理4次重復(fù)， 25 ℃恒溫箱中黑暗培養(yǎng)，所有處理及時補充相應(yīng)濃度水浸提液，始終保持紙床濕潤。從種子萌發(fā)之日開始，每24 h調(diào)查一次，記錄萌發(fā)種子數(shù)，直至種子不再萌發(fā)。

1.3 數(shù)據(jù)處理 采用SPSS 15.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 半夏葉水浸提液對其種子萌發(fā)的影響 從表1可看出，半夏葉水浸提液對其種子萌發(fā)表現(xiàn)出不同的抑制趨勢。這種抑制作用具有濃度梯度效應(yīng)，隨著水浸液濃度的提高，半夏種子萌發(fā)及幼苗生長的抑制效應(yīng)漸趨顯著。50 mg/mL 時就對所有指標(biāo)顯示抑制作用，到80 mg/mL 濃度的葉子浸提液對半夏種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的抑制作用均達(dá)到顯著水平，與對照相比，發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)分別下降29.49%、26.82%和36.93%。

2.2 半夏塊莖水提液對其種子萌發(fā)的影響 從表2可看出，與對照相比，隨水浸液濃度的提高，半夏種子萌發(fā)及幼苗生長的抑制效應(yīng)漸趨顯著。就對所有指標(biāo)顯示抑制作用，80 mg/mL 的塊莖浸提液對其種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢的抑制作用均超過50 mg/mL，與對照相比，發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)分別下降41.46%、24.40%和45.84%。

2.3 半夏不同組織水浸提液自化感作用比較

半夏的自化感（自毒）作用存在部位差異，葉子和塊莖水浸提液處理對半夏種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)抑制的大小順序是地下部>地上部（以總平均RI值表示），并且水浸液的自毒效應(yīng)隨處理濃度的增加呈增強的趨勢。測定的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽勢這3項指標(biāo)對同一濃度水浸提液的敏感程度也有差異，分別為發(fā)芽指數(shù)>發(fā)芽率>發(fā)芽勢（表3）。

3 討論與結(jié)論

研究表明，化感效應(yīng)在連作障礙產(chǎn)生的機制中占一定的主導(dǎo)作用。半夏塊莖有毒，所以它屬于一類獨特的大宗藥用植物，塊莖在土壤中生長可能也會分泌出能夠抑制半夏生長或抑制土壤周圍有益微生物繁殖的次生代謝產(chǎn)物，進(jìn)而影響其根際微生物群落的分布，導(dǎo)致連作土壤后期病害嚴(yán)重。該研究結(jié)果表明，半夏葉和塊莖水浸提液對其種子萌發(fā)表現(xiàn)出明顯的抑制作用，在外觀上，自毒作用表現(xiàn)為種子萌發(fā)速度緩慢、發(fā)芽率低、發(fā)芽指數(shù)低，這種自毒表現(xiàn)出的抑制作用隨著水浸提液處理濃度的提高而增強，這與其他一些學(xué)者在地黃和當(dāng)歸等藥用植物上的研究結(jié)果大體一致[4，10-11]。半夏的自毒作用還存在部位差異，尤其以塊莖水浸液的抑制作用最強，可能是因為該試驗采集的半夏葉和塊莖均為近成熟期植株，所以自毒物質(zhì)主要集中在塊莖。這些不同組織的自毒物質(zhì)對半夏生長的影響很可能通過半夏輸導(dǎo)組織進(jìn)入半夏種植的土壤，進(jìn)而影響周圍土壤微生物種群的多樣性，反過來，土壤微生物種群的多樣性改變又影響著半夏的生長。另外該研究還發(fā)現(xiàn)，浸提液濃度為80 mg/mL時有些種子未發(fā)芽，甚至塊莖明顯褐化變軟，因此，可以認(rèn)為半夏連作障礙與自毒作用有關(guān)。甚至可以推斷連作半夏塊莖根腐病、病蟲害嚴(yán)重很可能是自毒物質(zhì)在土壤中長期積累的結(jié)果。

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