大黃、半夏對(duì)黃芪化感作用的研究*

王 靚，常曉雨，齊欣冉，劉佳璐，趙月眸，靖?jìng)ソ?，王辰宇，劉真?/p>

(河北中醫(yī)學(xué)院，河北 石家莊 050091)

黃芪為豆科植物蒙古黃芪[Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge. Var.mongholicus (Bge.)Hisao]或膜莢黃芪[Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.]的干燥根[1]。黃芪作為常用大宗藥材，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，應(yīng)用歷史可追溯到2000多年前。其具有補(bǔ)氣升陽(yáng)，益衛(wèi)固表、利尿排膿、斂瘡生肌的功效。黃芪藥性溫和，從 “十藥八芪” 這個(gè)稱(chēng)號(hào)可見(jiàn)其應(yīng)用范圍之廣。目前以黃芪為原料的中成藥多達(dá)200余種，對(duì)黃芪的需求量逐年增大。蒙古黃芪作為中藥黃芪的主流品種，主要在山西、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、河北等地種植[2-3]。膜莢黃芪主產(chǎn)于山東、東北、陜西、河北等地，皂苷含量較高，優(yōu)良的高皂苷含量種質(zhì)資源。河北省的安國(guó)市和唐山市是黃芪的主要種植地，并以膜莢黃芪為主，并以生長(zhǎng)快，一年直播著稱(chēng)[3]。

近年來(lái)，受市場(chǎng)需求和耕地面積的限制，黃芪多采用連作種植方式，但大多具有明顯的連作障礙，比如易發(fā)生種子萌發(fā)率低、幼苗成活率低、根腐病嚴(yán)重、產(chǎn)量和品種質(zhì)量下降等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響藥材的種植、產(chǎn)量和質(zhì)量。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，化感活性是造成連作障礙的主要原因之一[4-5]。化感作用是指自然生態(tài)系統(tǒng)中，為了競(jìng)爭(zhēng)空間、光照、水和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，供體(植物或微生物)利用各自的適應(yīng)機(jī)制，主要通過(guò)多種途徑(如莖葉揮發(fā)淋溶、根系分泌以及落葉腐敗降解等)將化感物質(zhì)釋放作用于外環(huán)境，從而間接或直接的促進(jìn)或抑制受體即臨近伴生植物生長(zhǎng)的化學(xué)生態(tài)現(xiàn)象[6]。

目前解決藥用植物連作障礙的有效途徑就是通過(guò)輪作或套作等合理耕作體系，降低連作障礙，持續(xù)且高效的利用土地，提高中藥材的產(chǎn)量和質(zhì)量。有相關(guān)報(bào)道稱(chēng)，黃芪可分別與大黃、半夏套種，但對(duì)于它們之間種間和種內(nèi)的化感活性，尚未見(jiàn)全面系統(tǒng)的研究報(bào)道。

為研究大黃和半夏對(duì)黃芪的化感作用，尋求更合理的輪作套作品種組合，提高黃芪產(chǎn)量，該試驗(yàn)選取河北產(chǎn)的大黃、半夏，研究其不同部位的水提液對(duì)黃芪生長(zhǎng)發(fā)育的影響。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

選取河北省安國(guó)市藥材種植基地種植中草藥大黃(RheumpalmatumL.)、半夏(Pinetliaternate(Thunb.) Brier.)作為供體材料，河北省安國(guó)市藥材種植基地大規(guī)模種植的黃芪為受體對(duì)象，試驗(yàn)中使用的黃芪種子為當(dāng)?shù)禺?dāng)年新黃芪種子。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在陰涼處將干凈的大黃和半夏莖葉和根晾干。莖葉剪碎成小塊，根切成2～5 cm小段，各稱(chēng)取200 g，分別加入蒸餾水2000 mL浸提24 h，每1 h攪動(dòng)一次，將浸提液用雙層濾紙抽濾，然后分別加蒸餾水將浸提液補(bǔ)充至2000 mL，制得的半夏和大黃莖葉和根系揮發(fā)油提取物。再用蒸餾水將揮發(fā)油提取物稀釋成質(zhì)量濃度為10 mL/L、50 mL/L和100 mL/L的溶液。

黃芪受試種子用質(zhì)量濃度為ω=0.1%的高錳酸鉀溶液浸泡30 min后用蒸餾水沖洗干凈，在80 ℃ 的熱水中浸泡至冷卻后分別用各浸提液浸泡 30 min，挑取粒大飽滿的種子作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。

采用培養(yǎng)皿濾紙法觀察大黃和半夏不同部位水提液對(duì)黃芪種子萌發(fā)的影響。將50粒圓潤(rùn)飽滿的黃芪種子均勻的放置于鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中，以蒸餾水作對(duì)照，分別向其中噴灑15 mL大黃或半夏不同部位不同濃度的水提液，每組重復(fù)3次。此后，將培養(yǎng)皿放置于人工培養(yǎng)箱(參數(shù)設(shè)置為溫度為28 ℃ 相對(duì)濕度60%，晝夜交替)培養(yǎng)，每天適當(dāng)添加蒸餾水(約2 mL)并透氣10 min，3天后記下發(fā)芽種子個(gè)數(shù)，并計(jì)算發(fā)芽率。繼續(xù)培養(yǎng)，發(fā)芽第5天每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取10株生長(zhǎng)正常的幼苗，分別測(cè)定苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件，利用One-way ANOVA對(duì)組間進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

沿用Williamson等[8]文章中所用的化感效應(yīng)指數(shù)的計(jì)算方法(算法如下)：

當(dāng)處理組的數(shù)值T≥對(duì)照組的數(shù)值C時(shí)， RI(化感作用效應(yīng)指數(shù))=1-C/T，反之當(dāng)T0代表化感作用為促進(jìn)，RI<0代表化感作用為抑制，絕對(duì)值的越大，化感作用越強(qiáng)，反之越弱。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃芪和半夏不同部位不同濃度水提液對(duì)黃芪種子萌發(fā)的影響

如表1和圖1所示，黃芪和半夏水提液對(duì)黃芪種子萌發(fā)的影響不同，大黃整體上對(duì)黃芪種子萌發(fā)具有促進(jìn)作用，其促進(jìn)作用隨濃度的增加而減弱。而半夏水提液濃度較高時(shí)對(duì)黃芪種子萌發(fā)起抑制作用，在質(zhì)量濃度較低時(shí)有促進(jìn)作用。

表1 大黃和半夏根及莖水提液對(duì)黃芪種子萌發(fā)的影響

圖1 大黃和半夏根及莖葉水提液對(duì)黃芪種子萌發(fā)的影響

具體而言，黃芪和半夏根的水提液中，大黃根的水提液促進(jìn)黃芪種子萌發(fā)，并且濃度與促進(jìn)作用強(qiáng)弱成反相關(guān)，即濃度的越低，促進(jìn)作用越強(qiáng)。半夏根在質(zhì)量濃度為100 mg/L時(shí)，對(duì)黃芪種子萌發(fā)均存較強(qiáng)的抑制作用。在質(zhì)量濃度為10 mg/L時(shí)，對(duì)黃芪種子萌發(fā)有促進(jìn)作用。而莖葉水提液中，大黃莖葉水提液對(duì)黃芪種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，半夏莖葉水提液在質(zhì)量濃度為100時(shí)對(duì)黃芪種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，在10和50 mg/L時(shí)對(duì)黃芪種子萌發(fā)有抑制作用。

2.2 黃芪和半夏不同部位水提液對(duì)黃芪幼苗及幼根生長(zhǎng)的影響

2.2.1 黃芪和半夏不同部位水提液對(duì)黃芪幼苗苗高的影響

如表2和圖2所示，黃芪和半夏水提液對(duì)黃芪幼苗生長(zhǎng)的影響各不相同。半夏根的水提液抑制黃芪幼苗生長(zhǎng)的作用更強(qiáng)，大黃根水提液則較弱。而且低濃度大黃根水提液(10 mg/L)可促進(jìn)黃芪幼苗生長(zhǎng)。而同樣半夏莖葉水提液明顯抑制黃芪幼苗生長(zhǎng)，而反觀大黃莖葉水提液，其只在高濃度時(shí)抑制黃芪幼苗生長(zhǎng)，低濃度(10、50 mg/L)促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，同一植物對(duì)其他植物的化感作用與其濃度有很大關(guān)系。高濃度其產(chǎn)生的化感作用更明顯，濃度降低隨之化感作用減弱。同一植物不同部位水提液作用于幼苗，對(duì)其生長(zhǎng)產(chǎn)生的影響也不一樣，總體上看，莖葉水提液對(duì)幼苗生長(zhǎng)的化感作用強(qiáng)于根的水提液。

表2 大黃和半夏水提液對(duì)黃芪幼苗高化感效應(yīng)指數(shù)的影響

圖2 大黃和半夏根及莖葉水提液對(duì)黃芪幼苗苗長(zhǎng)的影響

2.2.2 黃芪和半夏不同部位不同濃度水提液對(duì)黃芪根長(zhǎng)的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明半夏和大黃水提液均可對(duì)黃芪幼苗根產(chǎn)生化感作用(表3和圖3)。除10 mg/L大黃根水提液促進(jìn)黃芪幼苗根生長(zhǎng)外，其他濃度的大黃根水提液以及半夏根水提液在不同濃度下均抑制黃芪幼苗根的生長(zhǎng)。大黃和半夏莖葉水提液也可影響黃芪幼苗根生長(zhǎng)。10、50 g/mL的大黃莖葉水提液以及10 g/mL半夏莖葉水提液可微弱的促進(jìn)對(duì)黃芪幼苗生長(zhǎng)，其它濃度的水提液均抑制黃芪幼苗根的生長(zhǎng)且半夏莖水提液的抑制作用更強(qiáng)。

表3 大黃和半夏水提液對(duì)黃芪幼根根長(zhǎng)化感效應(yīng)指數(shù)的影響

圖3 大黃和半夏根及莖葉水提液對(duì)黃芪幼根根長(zhǎng)的影響

3 結(jié) 論

因供體植物部位不同或者受體植物不同，植物表現(xiàn)出的化感作用不同[9-11]，具體而言，不同植物對(duì)同一植物產(chǎn)生的化感作用并不一致。同一植物不同部位對(duì)另一植物產(chǎn)生的化感作用也不一樣。本研究發(fā)現(xiàn)大黃和半夏對(duì)黃芪均存在化感作用。其中，大黃根莖水提液對(duì)黃芪種子萌發(fā)均起到促進(jìn)作用，而對(duì)幼苗和幼根則體現(xiàn)出低濃度促進(jìn)，高濃度抑制的特點(diǎn)。半夏根莖提取液對(duì)黃芪種子萌發(fā)總體上呈現(xiàn)低濃度促進(jìn)，高濃度抑制的特征，而對(duì)幼苗以及幼根生長(zhǎng)，總體上均起抑制作用。導(dǎo)致大黃和半夏對(duì)黃芪化感作用不同的原因，可能是大黃和半仙含有的化感物質(zhì)種類(lèi)和含量不同，或者大黃和半夏釋放的化感物質(zhì)的種類(lèi)或者濃度不同。

對(duì)于不同化感植物而言，在不同部位或者不同生長(zhǎng)期，化感物質(zhì)存在的含量和種類(lèi)也可能是動(dòng)態(tài)變化的[7,10,12-13]。本研究表明大黃和半夏莖葉等地上部分和根等地下部分的水提液對(duì)黃芪生長(zhǎng)發(fā)育的化感作用不同，總體上看，較之根，莖葉對(duì)黃芪產(chǎn)生的化感作用更強(qiáng)。由此可見(jiàn)，中草藥不同部位含有的化感物質(zhì)類(lèi)型和含量也不盡相同。

植物對(duì)其它植物或自身產(chǎn)生化感作用的途徑主要是通過(guò)雨霧淋溶、揮發(fā)、根系分泌和植物殘?bào)w腐解等[14-16]方式釋放化感物質(zhì)。本研究所選取的大黃和半夏均對(duì)黃芪存在化感作用，且大黃整體上可顯著促進(jìn)黃芪的生長(zhǎng)。該試驗(yàn)致力于通過(guò)黃芪化感試驗(yàn)研究，為優(yōu)化黃芪輪作、套作體系，篩選出與黃芪輪作、套作的最優(yōu)品種，從此從本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果而言，與半夏相比，大黃更適合與黃芪進(jìn)行輪作以及套作。