兩種單體皂苷及三七總皂苷對(duì)玉米幼苗的化感作用研究

李珅 祁瑞林 沈玉聰 張紅瑞

三七是我國常用的大宗中藥材之一，具有多種藥理作用。近年，隨著三七的應(yīng)用越來越廣泛，其種植面積也越來越大，但是，種植過三七的土壤要經(jīng)過5年之后才能再次種植，因此需要選擇合適的作物進(jìn)行輪作。玉米是我國最主要的糧食作物之一，南北均可種植，是值得選擇的輪作作物。已有研究表明，三七連作土壤或根際土壤水提液及植株水提液不僅會(huì)對(duì)其自身種子萌發(fā)及幼苗生長產(chǎn)生化感作用，而且對(duì)我國常食用的蔬菜如萵苣、蘿卜、白菜、油菜、蠶豆及常見作物等的種子及幼苗的生長也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、三七總皂苷等是三七的主要成分，在三七根莖中含量很高。研究發(fā)現(xiàn)，三七總皂苷對(duì)三七幼苗的苗高、根鮮質(zhì)量等方面存在一定的化感抑制作用，并且專家們從三七根際土壤中分離出了三七皂苷R1、人參皂苷Rg1等皂苷類物質(zhì)。因此，有必要研究三七皂苷R1、人參皂苷Rg1及三七總皂苷對(duì)玉米幼苗生長生理的影響，為確定玉米能否與三七進(jìn)行輪作提供依據(jù)。

一、材料與方法

（一）試驗(yàn)材料

玉米種子（品種為鄭單958）及三七的主要成分三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、三七總皂苷。

（二）試驗(yàn)設(shè)計(jì)

首先，用3%次氯酸鈉溶液將玉米種子消毒20 min，其次，用蒸餾水沖洗干凈并浸種催芽10 h，再次，將其放入盛有石英砂的培養(yǎng)盒中（每盒40粒種子），最后分別加入0.01 mg·L-1、0.10 mg·L-1、1.00 mg·L-1、

10.00 mg·L-1、50.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1的三七皂苷R1、人參皂苷Rg1及三七總皂苷處理液各45 mL，以蒸餾水為對(duì)照，使用小孔保鮮膜保濕，重復(fù)3次，室溫25 ℃左右自然光下培養(yǎng)，每隔12 h往培養(yǎng)盒中加入25 mL 1/2 hoaglands營養(yǎng)液保濕。

（三）測定項(xiàng)目與方法

培養(yǎng)10 d后取玉米幼苗葉片測定其過氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化氫酶（CAT）活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白質(zhì)含量等生理指標(biāo)。同時(shí)測定玉米幼苗高度和主根長。

（四）數(shù)據(jù)處理

用化感效應(yīng)指數(shù)RI（RI=1-C/T，T為處理值，C為對(duì)照值）衡量化感強(qiáng)度的大小，RI絕對(duì)值的大小代表化感作用強(qiáng)度的大小，RI < 0時(shí)為抑制作用，RI > 0時(shí)為促進(jìn)作用。

以平均化感指數(shù)比較各測定指標(biāo)間的化感作用強(qiáng)弱。計(jì)算公式如下：

其中，MSI < 0時(shí)為抑制作用，MSI> 0時(shí)為促進(jìn)作用，絕對(duì)值的大小與作用強(qiáng)度（敏感性）一致。R為平均敏感指數(shù)（M）的級(jí)別或?qū)哟危琻為該級(jí)別或?qū)哟螖?shù)據(jù)（RI）的總個(gè)數(shù)，a為數(shù)據(jù)項(xiàng)。

采用DPS v7.05和Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

二、結(jié)果與分析

（一）兩種單體皂苷及三七總皂苷對(duì)玉米幼苗高度的影響

由表1可知，在質(zhì)量濃度為0.01 mg·L-1、0.10 mg·L-1三七皂苷R1處理下玉米幼苗高度有所增加，在質(zhì)量濃度為1.00 mg·L-1、10.00 mg·L-1、50.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1三七皂苷R1處理下其苗高有所降低，但均未達(dá)到顯著水平；人參皂苷Rg1處理后玉米幼苗苗高均有所增加，但并不顯著；三七總皂苷處理后玉米幼苗的高度均略低于對(duì)照。

（二）兩種單體皂苷及三七總皂苷對(duì)玉米幼苗主根長的影響

由表2可以看出，兩種單體皂苷及三七總皂苷處理后玉米幼苗的主根長均有所降低。其中，質(zhì)量濃度為1.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1三七皂苷R1處理后及質(zhì)量濃度為100.00 m·L-1人參皂苷Rg1和三七總皂苷處理后玉米幼苗主根長變化較為顯著。

（三） 兩種單體皂苷及三七總皂苷對(duì)玉米幼苗POD活性的影響

從圖1可以看出，三七皂苷R1和人參皂苷Rg1處理后玉米幼苗的POD活性均有所降低。其中，玉米幼苗的POD活性在三七皂苷R1質(zhì)量濃度為100.00 mg·L-1和人參皂苷Rg1質(zhì)量濃度為1.00 mg·L-1、50.00 mg·L-1、

100.00 mg·L-1處理時(shí)顯著低于對(duì)照，而在三七總皂苷質(zhì)量濃度為0.01 mg·L-1、0.10 mg·L-1、1.00 mg·L-1處理時(shí)有所降低，在質(zhì)量濃度為10.00 mg·L-1、50.00 mg·L-1、

100.00 mg·L-1處理時(shí)POD活性無顯著差異。

（四）兩種單體皂苷及三七總皂苷對(duì)玉米幼苗SOD活性的影響

從圖2可以看出，不同質(zhì)量濃度兩種單體皂苷及三七總皂苷處理后玉米幼苗的SOD活性均有所降低，但均未達(dá)到顯著水平。

（五） 兩種單體皂苷及三七總皂苷對(duì)玉米幼苗CAT活性的影響

由圖3可知，玉米幼苗在不同質(zhì)量濃度兩種單體皂苷及三七總皂苷處理后CAT活性均有所降低。其中，玉米幼苗在三七總皂苷質(zhì)量濃度為50.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1處理后CAT活性顯著降低，分別低于對(duì)照30.80%、27.55%。

（六）兩種單體皂苷及三七總皂苷對(duì)玉米幼苗可溶性糖含量的影響

由下頁圖4可知，玉米幼苗在不同質(zhì)量濃度三七皂苷R1和人參皂苷Rg1處理后可溶性糖含量均有所降低，且在質(zhì)量濃度為0.10 mg·L-1、1.00 mg·L-1、10.00 mg·L-1三七皂苷R1和0.10 mg·L-1人參皂苷Rg1處理后其可溶性糖含量降低較為顯著；玉米幼苗在三七總皂苷處理后可溶性糖含量均有所增加，且在質(zhì)量濃度為0.01 mg·L-1、0.10 mg·L-1、1.00 mg·L-1、10.00 m·L-1、50.00 mg·L-1處理下增加顯著。

（七）兩種單體皂苷及三七總皂苷對(duì)玉米幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

由圖5可知，不同質(zhì)量濃度兩種單體皂苷及三七總皂苷處理后玉米幼苗的可溶性蛋白質(zhì)含量均有所降低。其中，玉米幼苗在質(zhì)量濃度為1.00 mg·L-1、10.00 mg·L-1、50.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1三七皂苷R1及人參皂苷Rg1處理后可溶性蛋白質(zhì)含量降低均達(dá)到顯著水平。

（八）兩種單體皂苷及三七總皂苷對(duì)玉米幼苗的化感作用

不同質(zhì)量濃度兩種單體皂苷及三七總皂苷的一、二、三級(jí)敏感指數(shù)大部分為負(fù)值，說明它們對(duì)玉米幼苗均有化感抑制作用（見表3）。由一級(jí)敏感指數(shù)（M1）可知，皂苷類物質(zhì)對(duì)玉米幼苗的主根長、POD活性、SOD活性、CAT活性及可溶性蛋白質(zhì)含量均有抑制作用。由二級(jí)敏感指數(shù)（M2）可以看出，不同質(zhì)量濃度兩種單體皂苷及三七總皂苷對(duì)玉米幼苗在其形態(tài)和生理方面均有抑制作用。由三級(jí)敏感指數(shù)（M3）可以看出，三七皂苷R1和人參皂苷Rg1對(duì)玉米幼苗的抑制作用較大，而三七總皂苷對(duì)玉米幼苗的抑制作用較小。

三、小結(jié)與討論

苗高和主根長能夠在一定程度上反映植物的生長狀況；可溶性糖能夠在一定程度上反映植物的碳素營養(yǎng)狀況；可溶性蛋白質(zhì)大多數(shù)是參與各種代謝的酶類，是了解植物體總代謝的重要指標(biāo)之一。本研究中，兩種單體皂苷及三七總皂苷均降低了幼苗的主根長，而對(duì)幼苗的高度影響相對(duì)較小，這可能是因?yàn)楦鶠橹苯咏佑|處理物質(zhì)的器官，因而變化較為明顯，這與前人的研究結(jié)果也相對(duì)一致?？赡芤舱?yàn)檫@樣，影響了幼苗對(duì)營養(yǎng)的吸收，從而引起幼苗體內(nèi)可溶性糖含量以及可溶性蛋白質(zhì)含量下降。

植物體內(nèi)普遍存在POD、SOD、CAT等抗氧化性保護(hù)酶，POD具有消除過氧化氫和酚類、胺類毒性的雙重作用，SOD是一種清除超氧陰離子自由基的酶，CAT可以清除植物體里的過氧化氫，這些酶類與植物的抗逆性和衰老密切相關(guān)。本研究的結(jié)果表明，兩種單體皂苷及三七總皂苷處理后，玉米幼苗的SOD和CAT同樣有所降低，POD在1.00 mg·L-1濃度以下顯著降低，這可能是因?yàn)橛衩子酌缭趦煞N單體皂苷及三七總皂苷處理下體內(nèi)產(chǎn)生了大量的超氧陰離子自由基，但這超出了SOD的清除能力，從而抑制了SOD活性，進(jìn)而引起幼苗體內(nèi)的POD和CAT活性降低。

從綜合敏感指數(shù)來看，兩種單體皂苷及三七總皂苷

對(duì)玉米幼苗均有不同程度的化感抑制作用，三七皂苷R1

和人參皂苷Rg1對(duì)玉米幼苗的化感抑制作用較大，而三七總皂苷的抑制作用較小，這表明三七總皂苷中可能還存在能夠促進(jìn)玉米幼苗生長的物質(zhì)，這也進(jìn)一步說明化感作用的復(fù)雜性。

（責(zé)任編輯? ?劉沛儒）