青蒿素对绿豆种子萌发及幼苗生长发育的影响

张警方 薛兰兰 来庆捷 吕建洲

摘 要：通过室内水培试验，采用培养皿纸上发芽法，就青蒿素化感作用对植物的影响进行深层次的探索，探讨不同浓度青蒿素溶液对绿豆种子萌发及幼苗生长发育的影响。结果显示，青蒿素溶液对绿豆种子萌发及幼苗的生长有明显的抑制作用，且抑制效果随溶液浓度的升高而加强；绿豆的萌发指标及根长、株高、下胚轴长、芽粗、鲜质量、干质量及根冠比均低于对照组，且对根的抑制作用比茎更明显。研究结果可为青蒿素应用于植物生长调节剂提供参考。

关键词：青蒿素；绿豆；种子萌发；幼苗生长发育；化感作用

中图分类号：Q945.34 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.11.028

Abstract： The present experiment through the indoor hydroponic experiment using petri dish paper germination method studied artemisinin allelopathic effect on plants and was conducted to study the influences of different concentrations of artemisinin on seed germination and seedling growth of mung bean plant. The results showed that artemisinin solution on Mung Bean seed germination and seedling growth was inhibited， and the inhibition effect increases with the solution concentration increased and strengthened. Mung beans germination index and root length， plant height， hypocotyl length， bud diameter and fresh weight， dry weight and root shoot ratio were lower than control group as well as the root of inhibition was more obvious than the stem.Its done to provide references for its application in plant growth regulator.

Key words： artemisinin； mung bean； seed germination； seedling growth； allelopathy

青蒿为菊科植物黄花蒿（Artemisia annua），是常用中草药之一，清热解毒，是世界卫生组织推荐的抗疟药品。青蒿素是一种高度含氧倍半萜，含有独特的1，2，4-三氧杂环己烷的环状结构，体现了该天然产物的抗疟活性[1]。青蒿素的抗疟机理是扰乱疟原虫的表膜-线粒体功能，致使疟原虫体结构全部崩溃[2]。进一步研究青蒿素类药物药理作用发现，其具有抗疟、抗孕、抗纤维化、抗血吸虫、抗弓形虫、抗心律失常和肿瘤细胞毒性等作用[3]。Duke等[4]研究发现，用33 moI·L-1青蒿素可极大抑制杂草根芽的生长。化感作用是一种化學生态防御机制，在自然界中常见且十分重要，植物通过向环境释放特定的次生物质，对邻近的其他植物（含微生物及其自身）生长发育产生的有益或有害的影响[5]。有研究表明，青蒿的脂溶性浸提物和水浸提物会抑制多种杂草的生长，青蒿素浓度不同、供试蔬菜种子不同，其对种子发芽和幼苗生长发育的化感作用有差异，即青蒿素浓度越高，抑制作用越强，其中对豇豆种子发芽率和小白菜生长的影响最为显著[6]。

本研究采用室内水培试验，以绿豆为试验对象，初步探讨青蒿素对绿豆种子萌发及幼苗生长发育的影响，旨在为其作为植物生长调节剂提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材 料

青蒿素粉剂购买于陕西森弗天然制品有限公司；供试绿豆种子购买于大连普兰店种子公司。

1.2 方 法

选取健康、颗粒完整、大小均匀的供试绿豆种子，用蒸馏水清洗干净，然后用75%的酒精浸润种子消毒，润洗后用蒸馏水冲洗1～3次。将青蒿素粉剂放入研磨钵中研磨成细小颗粒，25 ℃下用0.5 mL丙酮溶解青蒿素，再配置成质量浓度分别为10，20，30，40，50，60 mg·L-1的6组溶液，以清水和15 mg·L-1烯效唑为对照，浸种12 h。用蒸馏水清洗处理后的种子1～3次，并用滤纸吸干表面残余的水分，再放入直径9 cm、底部铺有圆形滤纸的培养皿中，每皿均匀放置种子30粒，每组设3个重复，保持皿表面湿润，放入恒温箱中培养。每天定时定量浇水，以提供种子萌发所必需的水分。

1.3 测定指标及方法

从放入种子起至第3天，统计正常发芽种子数占试验种子总数的百分率，得出发芽势。

种苗培养到第7天测量下胚轴长、芽粗，第14天测量根长、株高、干质量、鲜质量（干、鲜质量取30株）及根冠比，根据发芽率得出种子发芽指数、活力指数；并计算各项指标的化感效应指数（RI，Response index），再根据 RI值计算供体、受体的敏感指数（SI，Sensitivity index）。

式中，GT是发芽开始后第t天内的发芽数；DT是相应的发芽日数；N是种子总数；R是幼苗平均胚根长度；RI是化感效应指数；T是处理值；C是对照值；n是该处理各指标数据RI的总个数。当SI>0为促进，SI<0为抑制，绝对值的大小与化感作用强度一致[7-8]。

2 结果与分析

2.1 青蒿素对绿豆种子萌发的影响

种子萌发的好坏直接关系到幼苗的形态建立及后期植株的生长发育。发芽率可判断种子质量好坏；发芽势是用来评价种子的发芽速度和发芽整齐度的指标。发芽指数和活力指数都可反映种子活力。由表1可知，相同条件下，与对照组相比，青蒿素对绿豆种子的萌发表现出抑制作用，且随浓度增大，抑制作用增强，50 ～60 mg·L-1的抑制作用相近，且效果最显著。浓度为40 mg·L-1时，抑制效果与15 mg·L-1烯效唑的抑制剂相似。

2.2 青蒿素对绿豆幼苗生长发育的影响

不同浓度青蒿素绿豆幼苗生长具有线性关系。相同条件下，与对照组相比，不同浓度青蒿素对绿豆幼苗的生长均有抑制作用。随浓度的增加，抑制作用增强。

根、冠间功能均衡互相依赖又互相竞争，根系有吸收水分和营养物质的功能，冠层有进行光合作用和合成碳水化合物的功能。根、冠变动的功能决定着其生长量（结构），生长发育情况（结构好坏）又影响着根、冠的功能[9]。由表2可知，青蒿素質量浓度越高，根长、干质量、鲜质量及根冠比越小，抑制作用越强，其中对根长的影响相对较差。

绿豆可用来生豆芽。绿豆芽这种蔬菜，美味健康、脆嫩可口，风味俱佳，且营养价值很高，富含多种营养物质。下胚轴长、芽粗是衡量绿豆芽质量的关键指标。随青蒿素浓度增加，下胚轴的长度减小，芽粗度增大，利于食用。

2.3 青蒿素对绿豆化感作用敏感指数的影响

敏感指数可判断供体对受体的综合化感作用的强度大小，也可衡量受体对供体化感作用的敏感性[10]。由表2可知，青蒿素浓度越大，敏感指数绝对值越大，即抑制作用越强。青蒿素质量浓度为60 mg·L-1时，敏感指数为-38.51%，其抑制效果最强。

3 结论与讨论

植物化感作用对植物的影响主要体现在对种子发芽率、株高、根长、干质量、鲜质量方面，对同一植物的影响因浓度处理而异[11]。本研究结果表明，青蒿素浸种对绿豆种子的萌发、幼苗生长发育有明显的延缓作用，且随着溶液浓度增高化感作用增强，绿豆的发芽指标及根长、株高、下胚轴长、芽粗、鲜质量及干质量均低于对照组，且对根的延缓作用比茎更明显。

烯效唑是一种高效植物生长延缓剂，对单、双子叶植物均有强生长抑制作用[12]，有改善根系生长发育等生理功能。本研究结果表明，青蒿素质量浓度为40 mg·L-1时，对种子萌发的抑制效果与15 mg·L-1烯效唑的抑制剂相似；青蒿素质量浓度为60 mg·L-1时，对幼苗生长的抑制与15 mg·L-1烯效唑的抑制效果接近。

通过对以上结果的分析，提出青蒿素可作为一种新的生物源植物生长抑制剂的观点，并为进一步开发新的天然无公害新型植物源除草剂提供理论依据。

参考文献：

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[4]CHEN P K，LEATHER G R.Plant growth regulatory activities of artemisinin and its related compounds[J].Journal of chemical ecology，1990，16（6）：1867-1876.

[5]DUKE S O，VAUGHN K C，EMJR C，et al.Artemisinin， a constituent of annual wormwood（Artemisia annua），is a selective phytotoxin[J].Weed science，1987，35（4）：499-505.

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[7]RICE E L，Allelopathy[M].New York： Academic Press Inc， 1984： 309-315.

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[10]陈晓远，高志红，罗远培.植物根冠关系[J].植物生理学通讯，2005，41（5）：555-562.

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[12]杨文钰，李青苗，马文波.烯效唑浸种对黄瓜的壮苗效应[J].中国蔬菜，2003 （1）：6-8.