白术自毒作用研究△

徐建中，王志安，孙乙铭，俞旭平

（浙江省中药研究所，浙江 杭州 310023）

栽培

白术自毒作用研究△

徐建中*，王志安，孙乙铭，俞旭平

（浙江省中药研究所，浙江 杭州 310023）

目的：通过自毒作用的生物测定，探讨白术自毒作用与连作障碍的关系。方法：分别测定白术幼苗期、孕蕾期和结实期地上部和地下部水浸液、根系土壤的水浸液和有机溶剂提取物及根系分泌物等对自身幼苗生长的影响。结果：白术地上部和地下部水浸液对自身幼苗生长的抑制作用以幼苗期最强，处理浓度越高，抑制作用越强；白术根系土壤水浸液对自身幼苗无抑制作用，但有机溶剂浸提物却对幼苗生长有显著抑制作用；苗期白术根系分泌物对自身幼苗生长有显著的抑制作用，且随浓度的升高，抑制作用增强。结论：白术具有明显的自毒作用，推测自毒作用可能是造成白术连作障碍的主要原因之一。

白术；自毒作用；根系土壤、根系分泌物、连作障碍

白术Atractylodes macrocephalaKoidz.，别名于术，为菊科多年生草本植物，以根茎入药，性温，味苦、甘，具有健脾益气，燥湿利水，止汗，安胎的功能，是历代医家用作补气健脾的要药。白术主要有效成分为挥发油类，临床上常用来治疗便秘、肝硬化和癌症等疾病，应用非常广泛。

在白术的栽培中存在着严重的连作障碍现象，主要表现为连作种植后植株生长发育不良、病害发病严重，根腐病和白绢病普遍在60%以上，严重的甚至绝收。连作障碍在农作物及以根茎为入药部位的药材栽培中普遍存在，造成作物连作障碍的原因目前主要归结为以下几方面：土壤理化性质恶化、土壤土传病害和自毒作用等。自毒作用又称自身化感作用（selfallelopathy），是指植物通过地上部分淋溶、根系分泌、植株残茬分解及气体挥发等途径释放的次生代谢产物过度积累而抑制下茬同种或同科植物生长的现象，属于生化他感作用的范畴。近年来有关中药材自毒作用的研究在西洋参[1]、地黄[2]、当归[3-4]等中药材中都有报道，目前尚未见过有关白术连作障碍及自毒作用的报道，本文主要从自毒作用层面，研究不同生育期白术地上部和地下部水浸液、白术根系土壤水浸液、有机溶剂浸提液及根系分泌物等对自身幼苗生长的影响，为治理白术连作障碍提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 根茎和茎叶水浸提液的制备

分别在苗期（4月上旬）、孕蕾期（6月上旬）和结实期（8月上旬）3个时期将生长一致的白术地上部茎叶、根茎分别剪下，剪成1 cm长的小段，按每100 mL去离子水20 g新鲜白术的比例室温浸泡24 h，滤纸过滤，取滤液灭菌，即得质量浓度为0.20 g·mL－1的母液，保存于4℃冰箱备用。用时分别稀释成0.01，0.05，0.10 g·mL－1的水浸提液。

1.2 土壤水浸提液的制备

白术挖起后，将白术根部土轻轻抖落，收集取回后阴干，碾细，过筛，加入去离子水，超声30 min，离心，取上清液滤过，配成相当于含土量为0.10，0.25，0.5，1.0 g·mL－1的4种浓度溶液。

1.3 土壤有机溶剂浸提液的制备

白术挖起后，将白术根部土轻轻抖落，收集取回后阴干，碾细，过筛，加入丙酮和醋酸乙酯（1∶1）作为溶剂，浸泡48 h，离心，取上清液滤过，减压浓缩，配成相当于含土量为0.10，0.25，0.5，1.0 g·mL－1的4种浓度溶液，以供幼苗生长测定用。测定时在发芽盒中加入7 mL的各浓度溶液，挥干有机溶剂后再加入7 mL的去离子水。

1.4 白术苗期根系分泌物的制备

将刚出芽的白术种栽用0.1%的过氧化氢表面消毒20 min，用去离子水冲洗数次后移入装有70 g石英砂、50 mL 10%Hoagland营养液（pH值为6.0～6.2）的玻璃瓶中培养，每瓶放一株白术种栽，然后均用塑料薄膜封住瓶口，每10 d收集白术幼苗期培养液，收集3次培养液，混合。测定时在发芽用的发芽盒中分别加入7，21，35，42 mL根系培养液，挥干水分后各加入7 mL去离子水，得到的分别是浓缩1倍、3倍、5倍、7倍的根系培养液作为幼苗培养用。

1.5 自毒作用检测

主要通过幼苗生长来进行测定。将萌发处理7 d的白术种子作为培养材料，选取发芽整齐、大小均一的白术种子置于铺有两层滤纸的发芽盒中，每盒20株，分别加入上述各样品不同浓度浸提液7 mL，以去离子水作为对照（CK），每处理设4个重复。在25℃、光照（照度33%）培养14 h，暗培养10 h条件下进行培养，10 d后分别测量白术幼苗的根长和苗长。

1.6 数据分析

利用DPS软件进行数据的统计分析，分别分析在同一时期不同浓度下结果的差异性。化感效应敏感指数 （RI）计算采用 WILLIAMS0N[5]的方法。RI＝1－C/T（T≥C）或 RI＝T/C－1（T≤C）。其中，C为对照值，T为处理值。当RI＞0时，表示促进作用，当RI＜0时，表示抑制作用。RI绝对值的大小代表化感作用强度。

2 结果与分析

2.1 苗期白术地上部和地下部水浸液对白术幼苗生长的影响

从表1可以看出，低中浓度的苗期根茎水浸液对白术苗伸长无影响，在高浓度（0.20 g·mL－1）下极显著抑制苗的伸长；中高浓度（0.05，0.10，0.20 g·mL－1）的根茎水浸液极显著抑制白术幼苗根的伸长；不同浓度的苗期茎叶提取物均极显著抑制白术苗的生长和根的生长，且随浓度的增加抑制作用呈增强趋势。说明苗期白术茎叶水浸液的自毒作用有强于根茎的趋势。

表1 苗期白术植株地上部和地下部水浸液对自身幼苗生长的影响

2.2 孕蕾期白术地上部和地下部水浸液对白术幼苗生长的影响

从表2可见，孕蕾期白术根茎的各浓度水浸液对白术苗长生长均无显著影响，但高浓度（0.20 g·mL－1）时则极显著影响根长的生长；白术茎叶浸提液在低浓度时对白术苗长和根长均无显著影响，在高浓度（0.20 g·mL－1）时极显著抑制白术苗长生长，0.10，0.20 g·mL－1两种浓度的茎叶浸提液均极显著抑制根长的生长。

表2 孕蕾期白术植株地上部和地下部水浸液对自身幼苗生长的影响

2.3 结实期白术地上部和地下部水浸液对白术幼苗生长的影响

从表3可见，不同浓度的结实期白术根茎水浸液对白术苗长均无显著抑制作用，在低中浓度时对白术幼苗根长也无抑制作用，只在高浓度（0.20 g·mL－1）时才极显著抑制根长的伸长。花果期白术茎叶水浸液在低浓度时对白术苗长无显著影响，只在中高浓度（0.10，0.20 g·mL－1）时才显著或极显著抑制苗长生长；低浓度的茎叶水浸液（0.01 g·mL－1）对白术幼苗根长有一定的促进作用，但在中高浓度（0.05，0.10，0.20 g·mL－1）时则极显著抑制根长生长。

表3 结实期白术植株地上部和地下部水浸液对自身幼苗生长的影响

综上所述，在同一发育时期和相同浓度条件下，白术茎叶化感作用强于根茎，白术幼苗胚根对化感作用较胚轴敏感。总的说来，发育时期对白术的化感作用有明显的影响，以苗期化感作用最强，随着发育时期的推进，对白术幼苗的抑制作用呈逐渐减少趋势。尤其以苗期抑制作用最显著，说明幼苗期白术水浸提物对白术具有明显的自毒作用，这与生产上出现的5～6月根腐病发病期相吻合。

2.4 白术根系土壤水浸液和有机溶剂浸提液对白术幼苗生长的影响

从表4可以看出，不同浓度的白术根系土壤水浸液对白术幼苗的根长和苗长抑制作用均不显著。而除最低浓度（0.10 g·mL－1）的白术根系土壤有机溶剂浸提物与对照比较差异不显著外，其余浓度处理均随着浓度的增加对苗长抑制作用呈增强趋势，差异水平均达显著性。对白术幼苗根长的影响与苗长类似，0.50 g·mL－1和 1.00 g·mL－1两个浓度与对照的差异均达显著性水平。

表4 白术根系土壤水浸液和有机溶剂浸提液对自身幼苗生长的影响

2.5 苗期白术根系分泌物对白术幼苗生长的影响

从表5可以看出，不同倍数的根系分泌物对白术苗长抑制作用程度不同，以1倍的苗长与对照相当，抑制作用不明显，以7倍的抑制作用最强，苗长仅为43.44 cm，较对照的67.08 cm缩短了35.24%，说明随着浓缩倍数的增大，对苗长生长的抑制作用也呈增强趋势。除1倍与对照无差异外，3倍和7倍处理的差异均达显著性水平，其中7倍的差异达极显著性水平。

表5 白术苗期根系分泌物对自身幼苗生长的影响

对白术幼苗根长的影响与苗长表现类似，也均表现出抑制作用，且随着浓缩倍数的增加，抑制作用越明显。以7倍处理的根长为33.72 cm为例，较对照的93.33 cm缩短了63.87%，可见对根生长的抑制作用非常明显。与对照相比，不同浓缩倍数处理的根长差异均达极显著性水平。

3 讨论

测定幼苗生长是研究化感作用的常规手段，幼苗生长直接影响到植株的生长状况、药材产量和药材品质。本实验结果表明，苗期白术根茎水浸液在0.05 g·mL－1及以上浓度时均极显著抑制白术幼苗胚根的生长，而茎叶水浸液所有浓度均极显著抑制白术幼苗胚根和胚芽的生长，随水浸液浓度的升高，这种抑制作用增强，且在大于0.05 g·mL－1时根部明显褐化变软，甚至腐烂，这与传统连作时苗期白术根腐病等病害极严重相吻合。

在同一发育时期和相同浓度条件下，白术的自毒作用基本表现为茎叶的自毒作用强于根茎，白术幼苗胚根对自毒作用较胚芽敏感。发育时期对白术的自毒作用有明显的影响，以苗期自毒作用最强，随着发育时期的延续，对白术幼苗的抑制作用呈逐渐减少趋势。

白术根系土壤的水浸液对白术幼苗生长无明显影响，但有机溶剂浸提物对白术幼苗苗长表现为低浓度（0.10 g·mL－1）下无明显影响，随着浓度的增加，抑制作用逐渐增强，抑制作用均显著。说明在白术的根系土壤中存在着抑制白术幼苗生长的有机化感物质。

不同浓度的苗期白术无土培养的根系分泌物对白术苗长和根长的影响均表现为抑制作用，在相同的浓缩倍数下，对白术幼苗根生长的抑制作用要强于对苗生长的抑制作用，1倍的浓缩倍数对苗长无明显影响，却极显著影响根生长，且随浓缩倍数的增加抑制作用呈增强趋势。这说明根系分泌物中可能存在着抑制白术幼苗生长的化感物质，尚须进一步研究，以明确化感物质的结构和种类。

综上所述，白术存在着严重的自毒作用，主要表现为苗期根系分泌物及白术根系土壤中存在着自毒作用的化感物质，以及苗期植株水浸液呈现极强的自毒性化感作用，这些因素很可能是构成白术连作障碍的主要原因之一。

[1]王玉萍，赵杨景，邵迪，等.西洋参根系分泌物的初步研究[J].中国中药杂志，2005，30（3）：34-38.

[2]刘红彦，王飞，王永平，等.地黄连作障碍因素及解除措施研究[J].华北农学报，2006，21（4）：131.

[3]李晶，惠继瑞，马瑞君.当归根系分泌物的自毒作用[J].安徽农业科学，2008，36（3）：1083-1085.

[4]张新慧，郎多勇，张恩和.当归根系土壤的水浸液的自毒作用研究及化感物质的鉴定[J].中草药，2010，41（12）：2063-2067.

[5]Williamson G B，Richardson D.Bioassays for allelopathy：Measuring treatment responses with independent controls[J].J Chem Ecol，1988，14：181-187.

Autotoxicity of Atractylidesmacrocephala

XU Jian-zhong，WANG ZHi-an，SUN Yi-ming，YU Xu-ping

（Zhengjiang Research Institute of Traditional Chinese Medicine，Hangzhou310023，China）

Objective：To explore the relationship between autotoxicity ofAtratylides macrocephalaand continuous cropping obstacle by means of determining the autotoxicty effect.Methods：The effects of water extract from leaf and steam at seedling，bud andmature stage，thewater and organic solvents extract from the root system soil，the root exudate on the plant growth were studied.Results：The water extract from leaf and steam ofAtractylides macrocephalaat seedling stage have the highest inhibitional effects，which was higher with increasing concentrations of tissue extracts.The water extract from the root system soil has no significant inhibition，but the organic solvents extract has significant inhibition.The root exudate has significant inhibition effect depending on concentration.Conclusion：The experiment show thatAtratylidesmacrocephalahave apparent autotoxicity.Autotoxicity is partially responsible for continuous cropping obstacle ofAtratylidesmacrocephala．

Atractylidesmacrocephala；Autotoxicity；Root system soil；Root exudates；Continuous cropping obstacle

浙江省公益技术研究项目（2010C32039）

*徐建中，E-mail：xxjz691＠sohu.com

2011-08-30）