山莨菪水提液对4种植物的化感作用

王跃华 石鑫 覃顺旺 俸世洪 何佳颖 雷镒豪

（文章编号：1004－5422（2023）02－0145－05

DOI：10.3969/j.issn.1004-5422.2023.02.006

收稿日期：2022-05-09

基金项目：四川省科技厅重点研发项目（2021YFQ0033）

作者简介：王跃华（1963—），女，教授，从事药用植物生物技术研究.E-mail：1961689636@qq.com

摘要：研究山莨菪药材水提液对4种受试植物的种子萌发、胚根和幼苗生长的化感作用影响.结果显示，随着山莨菪药材水提液浓度由0.01 g/mL升高至0.04 g/mL，各植物种子的萌发率都表现为逐渐降低，其中浓度为0.04 g/mL水提液对川荞2号种子萌发的抑制作用最强，IR值为-53.85%.对4种受试植物胚根生长影响具体表现为，当山莨菪药材水提液浓度为0.01 g/mL时，对西荞2号胚根生长有较强的促进作用，IR值为31.25%，而对川荞2号表现为明显抑制作用，IR值为-25.93%；当山莨菪药材水提液浓度升高至0.04 g/mL时，表现为对4种植物胚根生长都是抑制作用，其中对川荞1号、川荞2号和山莨菪的胚根生长的抑制作用都很强，而对西荞2号的抑制作用相对较弱.对4种受试植物幼苗生长的影响具体表现为，当山莨菪药材水提液浓度为0.01 g/mL时，对川荞1号和西荞2号的幼苗生长是促进作用，其中对川荞1号的促进作用最明显，IR值为96.84%；当山莨菪药材水提液浓度升高至0.02 g/mL时，对川荞1号的促进作用明显减弱，IR值降低至11.81%，而对川荞2号、西荞2号和山莨菪的幼苗生长均表现为抑制作用；当山莨菪药材水提液浓度进一步升高至0.04 g/mL时，4种植物幼苗生长均表现为明显的抑制，其中以川荞2号幼苗生长受到的抑制作用最强.

关键词：山莨菪；化感；种子萌发；连作

中图分类号：S567.239

文献标志码：A

0引言

化感作用是植物生长过程中所产生的次生代谢物对该植物及其周围植物产生直接或间接影响的化学生态学现象［1］，在农业等领域具有重要意义.在农业生产中，作物的耕种模式、除草与灭虫害等都会受到化感作用的影响［2］，且每年因化感作用造成的农业经济损失严重，因此其研究价值及应用前景十分广阔［3-4］.

山莨菪（Anisodus tanguticu（Maxim.）Pascher.）是茄科山莨菪属多年生草本植物，多生长于青海、甘肃、西藏（东部）和云南（西北部）等地海拔2 800～4 200 m处的山坡与草坡阳处［5］，有极强的耐寒性.山莨菪植物干燥的根是传统藏药山莨菪，具有麻醉、解痉、镇痛和解磷中毒等多种功效［6-7］.目前的研究主要集中在山莨菪药材的有效成分莨菪碱、东莨菪碱和山莨菪碱等的提取和药理作用方面［8-9］，对山莨菪植物栽培过程的化感作用的研究鲜有报道.

近年来，由于对山莨菪药材的需求量不断增加，造成对其过度采挖，从而造成山莨菪植物的栽种环境遭到破坏［10］.由于山莨菪植物与部分荞麦植物的生长环境相近，本文通过研究山莨菪药材水提液对荞麦和山莨菪植物生长的影响，为山莨菪植物能否建立连作栽培模式，以及山莨菪植物与荞麦之间建立套种栽培模式提供理论依据，更好地为当地种植户提高经济收入.

1材料与方法

1.1材料

供体材料：山莨菪药材，由成都第一制药有限公司提供.

受试体植物： 川荞1号、川荞2号与西荞2号种子，均由成都大学农业农村部杂粮加工重点实验室提供；山莨菪种子，采自青海省西宁市湟中区.

1.2方法

1.2.1山莨菪药材水提液的制备

将山莨菪药材粉碎后，精密称取20.0g，置烧杯中，加入500 mL蒸馏水在室温下浸泡2 h后，再煎煮15 min，得到滤液为供试母液，浓度记为0.04 g/mL.并用蒸馏水将供试母液依次稀释为0.01、0.02和0.04 g/mL 3个浓度梯度，置于4 ℃冰箱中备用.

1.2.2材料预处理

挑选大小均匀、饱满健康的川荞1号、川荞2号、西荞2号和山莨菪种子作为受试体.先将各受试体种子进行种子预处理，具体方法是将各种子与50%浓度的次氯酸钠溶液混合浸泡10 min消毒后，用蒸馏水冲洗10 min，滤干水分后用800 ppm赤霉素溶液浸泡24 h，再用蒸馏水冲洗8 min后，超声5 min.

1.2.3数据处理方法

化感作用抑制率的IR值计算公式［11］为，

IR=（Ti－To）/To×100%

Ti為实验值，To为对照值.IR≥0表示具有促进作用，IR＜0表示具有抑制作用.IR绝对值越大，其化感作用潜力（促进或抑制作用）越大，对其受试体植物的影响（有益或有害）就越强［12］.

2结果与分析

2.1山莨菪药材水提液对种子萌发的影响选取预处理后受试体植物种子各200粒，依次摆放种子于萌发盘中，加入山莨菪药材水提液（实验组）和蒸馏水（对照组），在25 ℃恒温箱中培养，每天观察并记录，在培养第8 d统计种子的萌发率，结果见表1.

由表1可知，不同浓度的山莨菪药材水提液对4种植物种子的萌发均表现为抑制作用，且抑制效果都随着浓度的升高而逐渐增强.具体观察川荞1号种子萌发可见，在水提液浓度为0.01 g/mL时，种子萌发IR值为-9.09%，表现为较弱的抑制作用；但当处理浓度增高到0.04 g/mL时，IR值为-52.27%，显示出较强的抑制作用.川荞2号种子在不同浓度山莨菪药材水提液处理情况下，其种子萌发率都是最低的，说明山莨菪药材水提液对川荞2号种子的萌发表现为很强的抑制作用.

研究发现，浓度大于0.000 1 mg/mL的山莨菪碱水溶液对小麦种子萌发有抑制作用［12-13］，这与本研究结果相似.主要是因为山莨菪碱能有效减弱种子萌发过程中过氧化物酶和淀粉水解酶的催化能力，从而不能产生大量种子萌发所需要的营养物质，最终影响种子的萌发［12-14］.

2.2山莨菪水提液对胚根生长的影响

将4种受试体植物种子放在萌发盘中培养生长12 d后，统计出各植物胚根的生长情况，结果见表2.

由表2可知，不同浓度的山莨菪药材水提液对4种植物胚根生长的影响不同.由川荞1号和西荞2号实验结果可知，山莨菪药材水提液对2种植物胚根生长的影响都表现为低浓度促进和高浓度抑制的作用.当山莨菪药材水提液浓度为0.01 g/mL时，川荞1号的IR值为10.81%，表现为较弱的促进作用，而西荞2号的IR值最高为31.25%，表现为较强的促进作用；当山莨菪药材水提液浓度为0.02 g/mL时，川荞1号的IR值为-37.84%，胚根生长由促进转为抑制，而该浓度下西荞2号胚根生长仍为促进作用，但IR值为6.25%，促进作用表现很弱；当山莨菪药材水提液浓度进一步升高至0.04 g/mL时，川荞1号和西荞2号胚根的生长与川荞2号和山莨菪种子一样，都表现为抑制作用，其中川荞2号因IR值为-62.96%，表现为最强的抑制作用.

托品烷生物碱是山莨菪药材的有效成分，而N-甲基-腐胺转移酶（PMT）是托品烷生物碱的重要前体.当浓度在0.01～0.02 g/mL范围时，山莨菪药材水提液中的托品烷生物碱含量较少，由于负反馈抑制作用，此时PMT的活性较低，未被催化的腐胺进行积累，使得其含量相对偏高［15］，而腐胺可被进一步催化为精胺和亚精胺，腐胺、精胺和亚精胺三者统称为多胺，多胺类物质可以抵抗植物生长环境的胁迫.另外，西荞2号所含有的与黄酮类物质紧密结合的抗性淀粉含量较少［16-18］，有利于水解酶进行淀粉水解，提供大量营养物质从而促进胚根生长.刘路［19］研究发现，山莨菪药材中含有的莨菪碱对植物细胞的有丝分裂具有明显的抑制作用，所以当山莨菪药材水提液浓度升高至0.04 g/mL时，由于溶液中的莨菪碱浓度较高，对4种植物细胞有丝分裂的抑制作用明显增强，最终导致4种植物胚根因有丝分裂受阻导致胚根生长受到抑制.

山莨菪和川荞2号在不同浓度的山莨菪药材水提液处理下其胚根生长都表现为抑制作用，且抑制效果随着水提液浓度的增加而增强.山莨菪植物较其他3种荞麦植物含有更多莨菪碱物质，对细胞有丝分裂的抑制作用更强，而川荞2号因为含有较多与黄酮类物质结合的抗性淀粉，从而导致水解酶不能完全水解淀粉，因而造成胚根生長所需的营养物质不足而抑制胚根生长.

2.3山莨菪药材水提液对幼苗生长的影响

4种受试体植物种子在培养生长15 d后，统计出各幼苗生长情况，结果见表3.

由表3可知，不同浓度的山莨菪药材水提液对4种受试体植物幼苗生长的影响情况差别较大.川荞1号幼苗在不同浓度山莨菪药材水提液处理下幼苗的生长表现为低浓度促进和高浓度抑制，当山莨菪药材水提液浓度为0.01 g/mL时，对种苗的生长有明显的促进作用，IR值最高为96.84%；但当处理浓度升高至0.02 g/mL时，对种苗促进生长作用明显减弱，IR值降到11.81%；当山莨菪水提液浓度再进一步升高至0.04 g/mL时，种苗生长表现出明显的抑制作用，此时IR值为-45.71%.川荞2号和山莨菪植物一样，在不同浓度的山莨菪药材水提液处理条件下均表现为抑制其生长的作用.西荞2号在山莨菪药材水提液浓度为0.01 g/mL时，IR值为28.53%，对种苗生长有一定的促进作用；但当山莨菪药材水提液浓度升高至0.04 g/mL时，IR值为-54.33%，对种苗生长表现出较强的抑制作用.

进一步比较相同浓度山莨菪药材水提液处理对不同植物苗的生长的影响可知，0.01 g/mL浓度山莨菪药材水提液对川荞1号和西荞2号幼苗的生长都有促进生长作用，其中对川荞1号的促进生长作用最强；对川荞2号和山莨菪幼苗的生长都表现为抑制作用；随着浓度升高至0.02 g/mL，对川荞1号仍有促进作用，但强度大大降低，而对川荞2号、西荞2号和山莨菪幼苗的生长都表现出明显的抑制作用；当山莨菪药材水提液浓度进一步升高至0.04 g/mL时，4种植物幼苗生长都表现出明显的抑制作用.

吴冬青等［20］研究发现，高浓度的山莨菪碱能抑制α-淀粉酶、过氧化物酶与超氧化物歧化酶的活性，从而降低种苗的代谢活性，最终抑制幼苗的生长，本实验结果也进一步证明了该研究结果.

3讨论

本研究表明，不同浓度的山莨菪药材水提液对4种受试体种子的萌发均呈现不同程度的抑制作用，且抑制效果随着浓度的升高而增强；对川荞1号和西荞2号的胚根和幼苗生长呈现低浓度促进和高浓度抑制的作用；对川荞2号和山莨菪种子的萌发、胚根和幼苗的生长均表现为抑制作用，抑制作用随山莨菪药材水提液浓度升高而增强.

Rimando等［21］开发了一种生物活性引导的分离方法来分离水稻中的化感物质，发现化感物质中有活性作用的成分大多为酚酸类物质，且化感抑制作用是由包括酚酸类物质与其他成分相互作用所引起的［22-23］；而张雨等［24］通过对山莨菪基因组高通量测序分析得到山莨菪药用活性成分的代谢通路，证明山莨菪中含有酚酸类物质.本研究中，山莨菪种子在不同浓度的山莨菪药材水提液处理条件下，种子的萌发率都受到抑制作用，说明山莨菪作物不适合进行连作生产，这也与顾艳等［25］研究的药用植物连作后，土壤环境逐渐变得不适宜作物生长，植株长势变弱易患病，生长发育受到抑制，导致药材产量下降甚至出现绝收的现象相符合.不同浓度的山莨菪药材水提液对3种苦荞种子的生长态势并不相同，但总体表现为抑制作用，也说明了在山莨菪种植区亦不适合与荞麦进行间种.

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Allelopathy of Anisodus tanguticus  Aqueous Extract on Four Plants

WANG Yuehua1，SHI Xin1，QIN Shunwang2，FENG Shihong2，HE Jiaying 3，LEI Yihao3

（1.School of Food and Biological Engineering，Chengdu University，Chengdu  610106，China；

2.Chengdu First Pharmaceutical Limited Company，Pengzhou 610930，China;

3.Chengdu Liewu Middle School，Chengdu 610056，China）

Abstract：

The allelopathic effects of water extract of Anisodus tanguticus on seed germination，radicle and seedling growth of four tested plants were studied.The results showed that with the increase of the concentration of the extract from 0.01g/mL to 0.04 g/mL，the germination rate of each plant seed decreased gradually，among which the concentration of 0.04 g/mL extract had the strongest inhibitory effect on the germination of Chuanqiao No.2，and the IR was -53.85%.The specific effects on the radicle growth of four tested plants were as follows：when the concentration of water extract was 0.01 g/mL，it had a strong promoting effect on the radicle growth of Xiqiao No.2，with an IR of 31.25%，while it had a significant inhibitory effect on Chuanqiao No.2，with an IR of -25.93%;when the concentration of water extract was increased to 0.04 g/mL，the radicle growth of four plant species was inhibited，among which the inhibition on the radicle growth of Chuanqiao No.1，Chuanqiao No.2 and Anisodus tanguticus was very strong，while the inhibition on Xiqiao No.2 was relatively weak.The specific effect on the seedling growth of four tested plants was that when the concentration was 0.01g/mL it promoted the seedling growth of Chuanqiao No.1 and Xiqiao No.2，among which Chuanqiao No.1 was the most obvious with an IR of 96.84%;when the concentration of water extract increased to 0.02 g/mL，the promoting effect on Chuanqiao No.1 was significantly weakened，and the  IR  value decreased by 11.81%，while it inhibited the seedling growth of Chuanqiao No.2，Xiqiao No.2 and Anisodus tanguticus;when the concentration of water extract further increased to 0.04 g/mL，the seedling growth of the four plants showed obvious inhibition，among which the seedling growth of Chuanqiao No.2 suffered the strongest inhibition.

Key words：

Anisodus tanguticus;allelopathy;seed germination;succession cropping