黨參提取液對(duì)玉米種子萌發(fā)及根系形態(tài)的影響

李莉

摘 要：為解決黨參連作障礙，優(yōu)化黨參產(chǎn)業(yè)種植模式，尋找適合與黨參輪作的玉米品種，以晉單56，晉單78，鄭單958和鄭單1002為材料，通過(guò)室內(nèi)培養(yǎng)法，研究了黨參提取液對(duì)玉米種子萌發(fā)和幼苗根系生長(zhǎng)的影響，探討黨參提取液對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，黨參提取液對(duì)4種玉米均具有不同程度影響，其中，對(duì)晉單56號(hào)具有雙重化感作用，即低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度抑制生長(zhǎng)。對(duì)晉單78和鄭單1002的種子萌發(fā)具有抑制作用，對(duì)幼苗生長(zhǎng)具有低促高抑的作用。對(duì)鄭單958玉米種子和幼苗均具有較顯著的抑制作用，且隨著濃度的升高抑制作用增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：黨參提取液;玉米;種子萌發(fā);根系生長(zhǎng)

中圖分類號(hào)：S565.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Effects of Codonopsis pilosula Extract on Seed Germination and Root Growth of Maize

LI Li

（Department of Biological Sciences and Technology， Changzhi University，

Changzhi， Shanxi 046011， China）

Abstract：To tackle the monocropping obstacle and optimize the planting pattern of Codonopsis Pilosula， an experiment was conducted to find out the suitable maize variety for rotation with Codonopsis Pilosula. The effect of Codonopsis Pilosula extract on the seed germination and root growth of maize was studied by indoor incubation method， and the maize varieties： Jindan56， Jindan78， Zhengdan958 and Zhengdan1002 were used as tested materials. The results showed that Codonopsis pilosum extract had different effects on 4 kinds of maize. It promoted the seed germination and root growth of Jindan 56 at low concentration， but turned out contrary at high concentration. It inhibited the seed germination of Jindan 78 and Zhengdan 1002， and promoted the root growth at low concentration， while had inhibitory effects at high concentration. It significantly inhibited the seed germination and root growth of Zhengdan 958， and the inhibition strengthened with the increase of concentration.

Key words： Codonopsis pilosum extract; maize; seeding germination; root growth

黨參（CodonoPsis pilosula）屬桔?？泣h參屬，多年生草本植物，傳統(tǒng)的補(bǔ)益藥，具有提高免疫力，改善微循環(huán)，增強(qiáng)造血功能等作用[1-3]。趙慶芳[4]等研究顯示，經(jīng)黨參植株水提液處理后的黨參種子萌發(fā)速度緩慢，萌發(fā)率顯著降低，幼苗生長(zhǎng)受到明顯的抑制，甚至停止生長(zhǎng)。研究表明[5，6]，化感自毒作用是造成藥用植物連作障礙的重要原因之一。目前輪作、間作、套種是減輕連作障礙，改善土壤環(huán)境，實(shí)現(xiàn)土地資源綜合利用最簡(jiǎn)單有效的途徑[7]。根系不僅起著固著、支撐的作用，同時(shí)也是植物吸收水分和養(yǎng)料的重要器官。根系的生長(zhǎng)及形態(tài)建成對(duì)化感物質(zhì)更為敏感[8]。受試植物根系響應(yīng)是化感作用研究的重要指標(biāo)，研究黨參提取液對(duì)4種玉米的種子萌發(fā)及根系生長(zhǎng)的影響，尋找適合與黨參輪作的玉米品種，為優(yōu)化黨參種植模式，提高黨參品質(zhì)提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

黨參購(gòu)自山西長(zhǎng)治市武鄉(xiāng)縣。

玉米種子（晉單56，晉單78，鄭單958，鄭單1002）購(gòu)自山西長(zhǎng)治市山西長(zhǎng)玉種業(yè)。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

粉碎機(jī)LX-02，電子天平WT2002N，分析天平B5A124S-CW，萬(wàn)深LA-S植物根系分析系統(tǒng)，生化培養(yǎng)箱。

1.1.3 實(shí)驗(yàn)用具和試劑

培養(yǎng)皿，廣口瓶，玻璃棒，紗布，漏斗，濾紙，錐形瓶，燒杯，剪刀，卷尺，花盆，3 %NaClO溶液。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 藥用植物黨參提取液制備

將干燥的黨參剪成2 cm左右的小段，放入粉碎機(jī)內(nèi)進(jìn)行粉碎，取50 g黨參粉末加500 mL蒸餾水浸泡48 h后過(guò)濾，得到第一次母液，回收黨參粉末，再次加500 mL蒸餾水浸泡48 h后過(guò)濾，將兩次濾液混合，得到1000 mL黨參提取液母液，4 ℃冰箱備用。母液配置成10 %，20 %，30 %，40 %的濃度梯度提取液，備用。

1.2.2 玉米種子的消毒和催芽

每個(gè)品種選取顆粒飽滿的種子分別放在燒杯中，倒入等量3 %的NaClO溶液沒(méi)過(guò)所有種子，浸泡5 min后用蒸餾水沖洗3次。每個(gè)培養(yǎng)皿放置種子30粒，倒入等量提取液至沒(méi)過(guò)全部種子，置于恒溫25 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)催芽2 h。每個(gè)濃度設(shè)置3次重復(fù)，對(duì)照組為蒸餾水。

1.2.3 種子萌發(fā)速率測(cè)定

將每皿催芽后的種子整齊擺放于鋪有2層濾紙的干凈培養(yǎng)皿中，分別添加等量蒸餾水和不同濃度的提取液潤(rùn)濕濾紙，保證濾紙始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)，放入恒溫培養(yǎng)箱25 ℃進(jìn)行玉米種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)，每天設(shè)置光照12 h和黑暗12 h循環(huán)。每個(gè)處理重復(fù)3次，每次間隔24 h計(jì)數(shù)發(fā)芽種子數(shù)（以胚根突破種皮1mm為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)[9]）。

參照薛啟等的方法測(cè)定玉米種子的發(fā)芽率，發(fā)芽勢(shì)[10]。

參照Willianson[11]的方法計(jì)算化感指數(shù)。

化感指數(shù)RI=1-C/T（T≥C）或RI=T/C-1（T<C）;

式中：C為對(duì)照值，T為處理值。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。

綜合化感指數(shù)為發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、根系平均長(zhǎng)度、直徑、表面積、體積、根鮮重的化感效應(yīng)指數(shù)的算術(shù)平均值。

1.2.4 幼苗根系測(cè)定

幼苗長(zhǎng)至第21 d，每個(gè)濃度隨機(jī)挑選幼苗6株，整株取出并清洗干凈泥土，用濾紙吸干表面水分。用分析天平分別稱量地下部分。根部形態(tài)指標(biāo)包括：根系平均長(zhǎng)度、直徑、表面積、體積，采用ScanwizardEZ掃描儀掃描后，用萬(wàn)深LA-S根系分析系統(tǒng)進(jìn)行分析。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理采用方差分析軟件和Excel? 2003軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 黨參提取液對(duì)玉米種子萌發(fā)的影響

由圖1、2可以看出，黨參提取液對(duì)4種玉米種子的萌發(fā)均有不同程度的影響。濃度為10 %時(shí)，提取液對(duì)晉單56表現(xiàn)為促進(jìn)作用，發(fā)芽率為82.22%，與對(duì)照組相比差異不顯著（P>0.05），發(fā)芽勢(shì)為65.56%，與對(duì)照組相比差異顯著（P<0.05）。隨著濃度的升高發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)均表現(xiàn)出抑制作用，濃度為40%時(shí)，分別較對(duì)照組降低了28.99 %和34.05 %。晉單78、鄭單958和鄭單1002各濃度種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)均低于對(duì)照組，抑制作用隨著濃度的升高而增強(qiáng)。表明提取液濃度越高，抑制作用越強(qiáng)，種子生活力越低。同一濃度不同品種之間發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)也存在明顯的差異，表明不同品種的玉米種子對(duì)黨參提取液敏感程度不同。

2.1.1 黨參提取液對(duì)玉米幼苗根系平均長(zhǎng)度的影響

從圖3可以看出，晉單56、晉單78和鄭單1002在處理濃度為10%時(shí)，分別比CK增加了31.37%、51.45%、30.99%，鄭單958無(wú)顯著變化。說(shuō)明低濃度的黨參提取液可促進(jìn)玉米幼苗根系長(zhǎng)度的增加。但不同濃度的提取液對(duì)不同品種的響應(yīng)不同，40%的提取液可使4個(gè)品種的根系長(zhǎng)度分別比對(duì)照降低了5.37%、9.52%、29.52%、4.61%。

2.2 黨參提取液對(duì)玉米幼苗根系平均直徑的影響

從圖4可以看出，黨參提取液濃度為10%～20%時(shí)，對(duì)晉單56和晉單78幼苗根系平均直徑具促進(jìn)作用，隨著濃度的增大，表現(xiàn)為抑制作用。對(duì)鄭單958表現(xiàn)為持續(xù)抑制作用，對(duì)鄭單1002的作用不明顯（P>0.05）。濃度為10 %時(shí)，晉單56和晉單78根系平均直徑較對(duì)照組分別增加了2.44%，7.50%，隨著濃度的升高促進(jìn)作用增強(qiáng)，濃度為20%時(shí)均較對(duì)照組均達(dá)到顯著水平（P<0.05）。濃度達(dá)40%時(shí)，表現(xiàn)為顯著抑制作用（P<0.05）。

2.2.1 黨參提取液對(duì)玉米幼苗根系平均表面積的影響

從圖5可以看出，不同濃度的黨參提取液對(duì)晉單56、晉單78和鄭單1002幼苗根系平均表面積具低促高抑作用，對(duì)鄭單958表現(xiàn)為持續(xù)抑制作用。濃度為20 %時(shí)，晉單56和晉單78幼苗根系平均表面積較對(duì)照組均有不同程度的增加，分別為27.81%，21.74%。鄭單958和鄭單1002則表現(xiàn)抑制作用，抑制率為35.37%，2.32%。同一濃度，對(duì)比不同品種之間存在一定的差異，濃度40 %時(shí)，4種品種均表現(xiàn)為抑制作用，抑制率分別為1.43%，24.10%，53.75%，49.91%，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析種間差異顯著（P<0.05）。

2.2.2 黨參提取液對(duì)玉米幼苗根系平均體積的影響

由圖6可知，不同濃度的黨參提取液對(duì)晉單56、晉單78和鄭單1002幼苗根系平均表體積具低促高抑作用，對(duì)鄭單958表現(xiàn)為持續(xù)抑制作用。濃度為20 %時(shí)，晉單56、晉單78和鄭單1002較對(duì)照組分別增加了3.00 %，20.47 %和26.84%，鄭單1002則表現(xiàn)為抑制作用，抑制率為39.69%。

2.2.3 黨參提取液對(duì)玉米幼苗根重的影響

由圖7可知，濃度為10 %時(shí)，不同品種玉米幼苗根重變化情況不同，晉單56增重最明顯，比對(duì)照增加了34.16%，晉單78次之，鄭單1002增重最小，但與對(duì)照相比差異顯著（P<0.05），鄭單958則表現(xiàn)出顯著的抑制作用（P<0.05），表明不同品種的玉米根系物質(zhì)積累對(duì)黨參提取液敏感度不同。

2.2.4 黨參提取液對(duì)玉米種子萌發(fā)和幼苗根系生長(zhǎng)的化感指數(shù)

由表1可知，黨參提取液對(duì)晉單56種子萌發(fā)表現(xiàn)出低促高抑作用，對(duì)其他供試玉米種子萌發(fā)則表現(xiàn)為持續(xù)抑制作用。提取液對(duì)玉米幼苗根系生長(zhǎng)除鄭單958外，主要表現(xiàn)為低促進(jìn)高抑制的雙重化感作用。由綜合化感指數(shù)可知，黨參提取液對(duì)晉單56和晉單78存在低促高抑的作用，對(duì)鄭單958和鄭單1002存在抑制作用。

3 結(jié)論與討論

植物通過(guò)不同的途徑釋放化感物質(zhì)到周圍環(huán)境中，長(zhǎng)期的累積導(dǎo)致產(chǎn)生自毒作用。研究表明[12]，70%的根類藥材存在連作障礙，化感自毒作用是其主要原因之一。根系不僅起著固著、支撐的作用，同時(shí)也是植物吸收水分和養(yǎng)料的重要器官。土壤中的化感物質(zhì)直接影響著根系的生長(zhǎng)及功能的發(fā)揮[13]。實(shí)驗(yàn)從種子萌發(fā)、根系生長(zhǎng)等方面研究了黨參提取液對(duì)4種玉米的化感作用，結(jié)果表明，黨參提取液對(duì)玉米種子萌發(fā)具有雙重化感作用，這與張博等[14]對(duì)黨參的研究結(jié)果相似。

在幼苗根系生長(zhǎng)方面，黨參提取液對(duì)晉單56和晉單78表現(xiàn)低促高抑作用，鄭單958和鄭單1002表現(xiàn)完全抑制作用。徐芬芬等[15]研究了艾蒿對(duì)不同品種大豆種子萌發(fā)和根系生長(zhǎng)的化感作用，結(jié)果表明艾蒿水浸提液對(duì)大豆化感效應(yīng)的總體趨勢(shì)為浸提液濃度越高抑制作用越強(qiáng)，且化感作用大小與品種有關(guān)。楊延杰[16]研究表明鄰苯二甲酸對(duì)蘿卜種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及根系形態(tài)的影響表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)、高濃度抑制作用。低濃度的黨參提取液處理種子，顯著促進(jìn)幼苗抗氧化酶活性，增加幼苗中H2O2的清除，從而降低幼苗胚根和胚軸的氧化損傷，因而生長(zhǎng)得到促進(jìn)。隨著提取液濃度的升高，酶活性被抑制，根系生長(zhǎng)也隨之受到抑制[17，18]。

輪作是減輕連作障礙的重要措施，鄭瑞等[19]研究發(fā)現(xiàn)，輪作后的土壤環(huán)境、肥力都得到了有效改善。黨參為上黨地區(qū)重要的道地藥材之一，連年的大面積種植，導(dǎo)致其連作障礙日益嚴(yán)重，尋找適合的下茬植物進(jìn)行合理輪作是解決連作障礙最簡(jiǎn)單有效的途徑[20，21]。綜合分析種子和幼苗根系各參數(shù)，黨參提取液對(duì)晉單56和晉單78影響較小。但晉單56和晉單78是否適合與黨參進(jìn)行輪作，仍然需要后續(xù)進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1]? ? ? 國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典[S].北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2015：281-282.

[2]? ? ? 孫志國(guó)，陳志，程?hào)|來(lái)，等.黨參道地藥材資源的國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品保護(hù)[J]. 中草藥，2010， 41（2）： 320-323.

[3]? ? ? 畢紅艷.黨參種質(zhì)資源的評(píng)價(jià)研究[D].北京：中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)，2007.

[4]? ? ? 趙慶芳，陳健，郭鵬輝，等.黨參自毒作用研究[J].西北師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，46（6）： 75-78.

[5]? ? ?黃依南，李曉青.植物化感作用在中藥材栽培中的實(shí)踐與應(yīng)用[J]. 江西醫(yī)藥，2015，50

（1）：90-93.

[6]? ? ?喬永旭，張彥，張永平，等.自毒物質(zhì)對(duì)黃瓜和南瓜種子萌芽的影響[J]. 吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，

2015，40（3）： 87-88，96.

[7]? ? ?蔣國(guó)斌，談獻(xiàn)和.中藥材連作障礙原因及防治途徑研究[J]. 中國(guó)野生植物資源，2007，27

（6）：32-34，51.

[8]? ? ?呂福堂，段玉梅.化感作用在生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].生物學(xué)通報(bào)，2005，40（2）：22-23.

[9]? ? ?李家義，支巨振.1993國(guó)際種子檢驗(yàn)規(guī)程[M]. 上海：上?？萍汲霭嫔纾?999：120- 128.

[10]? ? 薛啟，王康才，梁永富，等.藿香不同部位浸提液對(duì)其種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的化感作用[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，40（4）：611-617.

[11]? ? Williamson G B， Richardson D. Bioassays for allelopathy： Measuring treatment responses with in dependent controls[J]. Journal of Chemical Ecology， 1998， 14（1）： 181-187.

[12]? ? 張亞琴，陳雨，雷飛益，等.藥用植物化感自毒作用研究進(jìn)展[J]. 中草藥，2018，49（8）：

1946-1956.

[13]? ? 周潔，郭蘭萍，黃璐琦，等.植物化感作用及其在中藥材栽培中的應(yīng)用[J].世界科學(xué)技術(shù)： 中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2007，9（5）：34-38.

[14]? ? 張博，趙慶芳，郭鵬輝，等.甘肅省重要中草藥的化感作用初探[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（2）： 601-604.

[15]? ? 徐芬芬，楊平，劉華偉，等.艾蒿對(duì)大豆種子萌發(fā)和根系生長(zhǎng)的化感作用研究[J]. 大豆科

學(xué)，2017，36（5）：746-750.

[16]? ? 楊延杰，林多.鄰苯二甲酸對(duì)蔬菜種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)及根系形態(tài)的影響[J].北方園藝，2013（13）： 9-11.

[17]? ? 耿艷秋，李大勇，吳瑩，等.低溫脅迫對(duì)玉米萌發(fā)出苗期生理生化指標(biāo)的影響[J].東北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，41（6）：11-15.

[18]? ? 閆艷華.外源水楊酸對(duì) NaCl 脅迫下燕麥幼苗生長(zhǎng)和生理特性的影響[J]. 東北農(nóng)業(yè)科學(xué)，

2020，45（6）：50-54.

[19]? ? 鄭瑞，師尚禮，馬史琛.苜蓿、小麥自毒及他感作用機(jī)理[J]. 草業(yè)科學(xué)，2019，36（3）：849-

860.

[20]? ?王惠珍，張恩和，馬嘯，等.黨參根系分泌物對(duì)自身種子萌發(fā)的影響[J]. 甘肅中醫(yī)學(xué)院學(xué)

報(bào)，2007，24（6）：36-38.

[21]? ? 趙慶芳，陳健，郭鵬輝，等.黨參自毒作用研究[J]. 西北師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） ，2010，46（6）：75-78，89.