三七总皂苷及两种单体皂苷对三七幼苗的化感作用研究

周艳，张红瑞，沈玉聪，高致明，张子龙

(1.河南农业大学农学院,河南 郑州 450002; 2.北京中医药大学中药学院，北京100102)

三七总皂苷及两种单体皂苷对三七幼苗的化感作用研究

周艳1，张红瑞1，沈玉聪1，高致明1，张子龙2

(1.河南农业大学农学院,河南 郑州 450002; 2.北京中医药大学中药学院，北京100102)

研究了不同质量浓度的三七总皂苷、人参皂苷Rg1和三七皂苷R1对三七幼苗的化感作用。结果表明，三七幼苗的苗高、主根长、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、CAT活性在不同质量浓度三七总皂苷、人参皂苷Rg1、三七皂苷R1处理后均有所降低。其中，三七总皂苷、人参皂苷Rg1可使幼苗的苗高和主根长显著降低；三七总皂苷质量浓度为0.01，0.10，1.00 mg·L-1时，幼苗的可溶性蛋白质含量分别显著低于对照28.83%，17.07%，23.21%。三七总皂苷还可降低幼苗的POD和SOD活性，而人参皂苷Rg1、三七皂苷R1处理会增加幼苗的SOD活性。综合表明，皂苷类物质对三七幼苗均有一定的化感抑制作用，三七总皂苷的化感抑制作用强于两种单体皂苷。

三七；总皂苷；人参皂苷Rg1；三七皂苷R1；幼苗；化感作用

三七为五加科人参属植物三七Panaxnotoginseng(Burk.) F. H. Chen的干燥根及根茎，为常用大宗中药材，具有化瘀止血、活血定痛的作用，临床主要用于各种内外出血症，跌打损伤。药理作用表明，三七具有扩张血管、降低血压、抗血栓、抗心肌缺血、抗动脉粥样硬化、调节细胞免疫、保肝、止血活血等作用[1]。近年来，随着临床应用扩大，三七的市场需求量也在不断扩大，三七种植过程中的连作问题已成为限制三七产量和质量的一个关键因素，且一直未得到有效解决，在一定程度上影响了三七的可持续发展。已有研究表明[2-5]，三七连作土壤或根区土壤水提液会对其自身种子萌发及幼苗生长产生化感影响，但具体的机制尚不清楚。简在友等[6]通过比较三七连作土壤与生茬土壤矿质营养元素含量的差异，推测连作土壤中可能某些元素过多或过少，从而影响植物的生长。韦美丽等[7]的研究表明，三七总皂苷对三七种苗的根质量、株高等存在一定的化感抑制作用。张秋菊等[8]研究人参皂苷Rg1等几种人参皂苷类物质对人参幼苗生长发育的影响也表明，人参皂苷Rg1等对人参幼苗的生长具有一定的化感效应。周家明等[9]从三七根际土壤中分离出了人参皂苷Rg1、三七皂苷R1等皂苷类物质。抗氧化酶CAT，POD，SOD等酶活性的高低在一定程度上反映出植物的抗性强弱，因此，通过研究三七根际土壤中的三七总皂苷、人参皂苷Rg1、三七皂苷R1对三七幼苗生理的影响，从生理方面揭示皂苷类物质对三七幼苗的化感作用，为探讨三七自毒作用的生理机制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

三七种子由文山三七研究院栽培研究所提供。三七总皂苷、人参皂苷Rg1、三七皂苷R1购自成都普菲德生物技术有限公司。

1.2 试验设计

经过处理后的三七种子用湿沙(含水量25%左右)埋藏，大概40 d后，待种子刚萌发，挑选大小基本一致的种子，先用3%的次氯酸钠溶液消毒5 min，再用蒸馏水冲洗干净，待用。取培养皿，每个培养皿放入约40 g石英砂，而后放入处理过的三七种子30粒，分别加入质量浓度为0.01，0.10，1.00，10.00，50.00，100.00 mg·L-1的三七总皂苷、人参皂苷Rg1、三七皂苷R1处理液各15 mL，另用蒸馏水作为对照液，盖上培养皿盖，保持湿度。每个处理重复3次，在室温(17～20 ℃)和室内自然光下进行培养，每隔12 h加入15 mL 1/2 Hoagland营养液于培养皿中保持湿度。

1.3 测定指标与测定方法

25 d后，取三七幼苗处理叶片，采用李玲[10]的方法对幼苗中过氧化物酶活性进行测定；采用孔祥生等[11]的方法对幼苗中的过氧化氢酶活性、超氧化物歧化酶活性、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量等生理指标进行测定。苗高和主根长用直尺进行测量。

1.4 试验数据分析

对测得的生理指标进行数据分析，用WILLIAMSON[12]提出的方法，计算化感效应指数RI(RI=1-C/T，C为对照值，T为处理值)来衡量化感强度的大小，当RI> 0时为促进作用；当RI< 0时为抑制作用，RI绝对值代表化感强度大小。采用张子龙等[13]的方法计算平均化感指数来比较各测定指标间的化感作用强弱。

2 结果与分析

2.1 不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗苗高的影响

由表1可知，3种皂苷类物质处理后三七幼苗苗高均低于对照。其中，三七总皂苷和人参皂苷Rg1处理组均显著低于对照；0.01，10.00，50.00 mg·L-1的三七皂苷R1处理组也均达到了显著性水平。

2.2 不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗主根长的影响

对比不同处理组三七幼苗主根长测定结果发现(表2)，经过3种不同质量浓度皂苷类物质处理后的三七幼苗主根长均低于对照。其中，三七总皂苷和人参皂苷Rg1处理组三七幼苗的主根长均显著低于对照；三七皂苷R1处理组除100.00 mg·L-1外，其他质量浓度处理组均显著低于对照。

表1 不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗苗高的影响Table 1 Effects of saponins at different concentrations on shoot height of Panax notoginseng saponins seedlings cm

注：同行中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note： The different lower cases in the same column indicated difference level at 0.05%. The same as below.

表2 不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗主根长的影响Table 2 Effects of saponins at different concentrations on root length of Panax notoginseng saponins seedlings cm

2.3 不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗可溶性蛋白质含量的影响

通过分析比较，不同处理三七幼苗可溶性蛋白质的含量发现(表3)，3种皂苷类物质均能够降低三七幼苗的可溶性蛋白质含量。其中，三七总皂苷0.01，0.10，1.00 mg·L-13个质量浓度处理组分别显著低于对照组28.83 %，17.07 %，23.21 %；人参皂苷Rg1处理组在0.10，10.00 mg·L-1质量浓度时，与对照相比，幼苗可溶性蛋白质含量也达到显著降低水平。

表3 不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗可溶性蛋白质含量的影响Table 3 Effects of saponins at different concentrations on content of soluble protein in Panax notoginseng saponins seedlings mg·g-1

2.4 不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗可溶性糖含量的影响

对不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗可溶性糖含量测定分析发现(表4)，三七幼苗的可溶性糖含量在3种皂苷类物质不同质量浓度处理下均降低。其中，总皂苷处理组与对照相比，均达到显著降低水平；人参皂苷Rg1和三七皂苷R1处理组可溶性糖的含量在质量浓度1.00，10.00，50.00，100.00 mg·L-1下均呈显著降低水平，且均在100.00 mg·L-1质量浓度下降幅最大。

2.5 不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗CAT活性的影响

对不同处理三七幼苗CAT活性的测定分析(表5)可以看出，三七幼苗的CAT活性经过3种皂苷类物质处理后均有所降低。其中，三七总皂苷处理组在0.01，0.10，100.00 mg·L-1质量浓度下均达到显著降低水平；人参皂苷Rg1处理组在0.01，0.10，50.00 mg·L-1质量浓度下也均显著降低。

表4 不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗可溶性糖含量的影响Table 4 Effects of saponins at different concentrations on content of soluble sugar in Panax notoginseng saponins seedlings mg·g-1

表5 不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗CAT活性的影响

2.6 不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗POD活性的影响

对三七幼苗POD活性在试验不同处理组测定结果(表6)分析发现，三七幼苗中POD活性经过三七总皂苷和人参皂苷Rg1处理后均低于对照，且三七总皂苷影响较为显著；三七幼苗的POD活性经过0.10～100.00 mg·L-15个不同质量浓度三七皂苷R1处理后均有所升高，但不显著。

表6 不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗POD活性的影响

2.7 不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗SOD活性的影响

皂苷类物质对三七幼苗SOD活性的影响结果(表7)表明，三七幼苗的SOD活性经过三七总皂苷处理后均有所减小，但不显著；经过人参皂苷Rg1和三七皂苷R1处理后， SOD活性均有所增大，其中人参皂苷Rg1在质量浓度0.01，50.00，100.00 mg·L-13个处理组达到了显著性水平。三七皂苷在0.01，0.10，1.00，10.00 mg·L-14个处理组达到了显著性水平。

表7 不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗SOD活性的影响

2.8 不同质量浓度皂苷类物质对三七幼苗的化感作用

表8结果显示， 3种皂苷类物质对三七幼苗具有化感抑制作用。从一级敏感指数MSI1结果可以看出，皂苷类物质均能抑制幼苗的苗高、主根长、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、CAT活性，其中对幼苗主根长的抑制较为明显。从二级敏感指数MSI2测定结果可以得出，此3种皂苷类物质均能抑制幼苗的形态指标和生理指标，其中对形态指标的抑制较为明显。从三级敏感指数MSI3测定结果可以得出，三七幼苗对三七总皂苷的化感抑制作用更大。

表8 不同皂苷类物质对三七幼苗的化感作用差异Table 8 Allelopathic differences of Panax notoginseng saponins seedlings treated with different saponins

注：MSI1中n=18，表示每品种1个处理，每处理6个质量浓度，每个质量浓度3个重复。MSI2中，三七幼苗形态指标(苗高、主根长)，n=18×2=36，幼苗生理指标(可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、CAT活性等5个指标)，n=18×5=90，MSI3中皂苷类物质的综合化感作用(幼苗形态指标、生理指标)，n=36+90=126。

Note： ‘n=18’ inMSI16 concentrations each treatment with 3 replications. Morphological index ofPanaxnotoginsengSaponins seedlings included shoot height and root length(n=18×2=36) inMSI2, while physiological indexes included 7 indicators such as soluble protein content, soluble sugar content, CAT activity and so on(n=18×5=90).Effects of saponins included both of morphological and physiological indexes inMSI1(n=36+90=126).

3 结语

苗高和主根长等农艺性状在一定程度上反映出植物的生长势状况。本研究结果表明，三种皂苷类物质对三七幼苗的苗高、主根长均有不同程度的抑制作用。

植物体内普遍存在着过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化性保护酶，它们与植物的抗逆性及衰老密切相关，这些生理指标随着环境的变化较为敏感。本研究结果显示，3种皂苷类物质对三七幼苗的生理生化过程有一定的影响，能不同程度降低三七幼苗的可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量以及CAT活性。三七总皂苷对幼苗的POD和SOD活性也有化感抑制作用，而人参皂苷Rg1和三七皂苷R1均增大幼苗的SOD活性。由此可知，三七总皂苷对三七幼苗的化感抑制作用强于人参皂苷Rg1和三七皂苷R1对其活性的增强作用，此推理也和综合敏感指数结果比较一致。同时也可以推测,除人参皂苷Rg1和三七皂苷R1外，三七根际土壤中还可能存在除本试验之外的其他对三七幼苗有化感抑制作用单体皂苷。

由综合敏感指数可以看出，三七总皂苷、人参皂苷Rg1和三七皂苷R1均对三七幼苗有化感抑制作用，且对幼苗形态指标的影响大于其生理指标，推测三七总皂苷、人参皂苷Rg1、三七皂苷R1均可能为三七的化感自毒物质。

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AllelopathiceffectsofPanaxnotoginsengsaponinsandtwosaponinsonPanaxnotoginsengseedlings

ZHOU Yan1, ZHANG Hongrui1,SHEN Yucong1,GAO Zhiming1,ZHANG Zilong2

(1.College of Agronomy, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002,China; (2.School of Chinese Pharmacy, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100102,China)

The effects ofPanaxnotoginsengsaponins (PNS),ginsenosides Rg1and notoginsenoside R1at different concentrations on the growth and physiology ofP.notoginsengseedlings were studied in this paper. The results showed that shoot height, main root length, soluble protein content, soluble sugar content and CAT activity in treatedP.notoginsengseedlings were decreased. The shoot height and main root length of seedlings treated with PNS and ginsenosides Rg1 were decreased obviously; the soluble protein content in the seedlings treated with 0.01, 0.10, 1.00 mg·L-1ofPNS were dramatically lower than those of 28.83%, 17.07% and 23.21% in control groups. The POD and SOD activity of seedlings were also reduced by PNS. However, SOD activity of seedlings treated with ginsenosides Rg1and notoginsenoside R1were increased. It indicated that these three saponins had allelopathic inhibitory effects onP.notoginsengseedlings.The effects of PNS were most significant among thesethree saponins.

Panaxnotoginseng; saponins; ginsenosides Rg1; notoginsenoside R1; seedlings; allelopathy

2017-03-18

国家自然科学基金项目(81102751)

周艳(1979-)，女，河南漯河人，讲师，硕士，主要从事药用植物栽培与质量控制研究。

张红瑞(1978-)，女，河南鄢陵人，副教授,博士。

1000-2340(2017)06-0786-06

S 567.21

A

常思敏)