两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗的化感作用研究

河南省经济作物推广站 李珅 祁瑞林

河南农业大学农学院 沈玉聪 张红瑞

三七是我国常用的大宗中药材之一，具有多种药理作用。近年，随着三七的应用越来越广泛，其种植面积也越来越大，但是，种植过三七的土壤要经过5 年之后才能再次种植，因此需要选择合适的作物进行轮作。玉米是我国最主要的粮食作物之一，南北均可种植，是值得选择的轮作作物。已有研究表明，三七连作土壤或根际土壤水提液及植株水提液不仅会对其自身种子萌发及幼苗生长产生化感作用，而且对我国常食用的蔬菜如莴苣、萝卜、白菜、油菜、蚕豆及常见作物等的种子及幼苗的生长也会产生一定的影响。三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、三七总皂苷等是三七的主要成分，在三七根茎中含量很高。研究发现，三七总皂苷对三七幼苗的苗高、根鲜质量等方面存在一定的化感抑制作用，并且专家们从三七根际土壤中分离出了三七皂苷R1、人参皂苷Rg1等皂苷类物质。因此，有必要研究三七皂苷R1、人参皂苷Rg1 及三七总皂苷对玉米幼苗生长生理的影响，为确定玉米能否与三七进行轮作提供依据。

一、材料与方法

（一）试验材料

玉米种子（品种为郑单958）及三七的主要成分三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、三七总皂苷。

（二）试验设计

首先，用3% 次氯酸钠溶液将玉米种子消毒20 min，其次，用蒸馏水冲洗干净并浸种催芽10 h，再次，将其放入盛有石英砂的培养盒中（每盒40 粒种子），最后分别加入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、人参皂苷Rg1 及三七总皂苷处理液各45 mL，以蒸馏水为对照，使用小孔保鲜膜保湿，重复3 次，室温25 ℃左右自然光下培养，每隔12 h 往培养盒中加入25 mL 1/2 hoagland’s 营养液保湿。

（三）测定项目与方法

培养10 d 后取玉米幼苗叶片测定其过氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量等生理指标。同时测定玉米幼苗高度和主根长。

（四）数据处理

用化感效应指数RI（RI=1-C/T，T为处理值，C为对照值）衡量化感强度的大小，RI绝对值的大小代表化感作用强度的大小，RI＜ 0 时为抑制作用，RI＞ 0 时为促进作用。

以平均化感指数比较各测定指标间的化感作用强弱。计算公式如下：

其中，MSI＜ 0 时为抑制作用，MSI＞ 0 时为促进作用，绝对值的大小与作用强度（敏感性）一致。R为平均敏感指数（M）的级别或层次，n为该级别或层次数据（RI）的总个数，a为数据项。

采用DPS v7.05 和Excel 对数据进行统计分析。

二、结果与分析

（一）两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗高度的影响

由表1 可知，在质量浓度为0.01 mg·L-1、0.10 mg·L-1三七皂苷R1 处理下玉米幼苗高度有所增加，在质量浓度为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 处理下其苗高有所降低，但均未达到显著水平；人参皂苷Rg1 处理后玉米幼苗苗高均有所增加，但并不显著；三七总皂苷处理后玉米幼苗的高度均略低于对照。

表1 两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗苗高的影响

（二）两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗主根长的影响

由表2 可以看出，两种单体皂苷及三七总皂苷处理后玉米幼苗的主根长均有所降低。其中，质量浓度为1.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1三七皂苷R1 处理后及质量浓度为100.00 m·L-1人参皂苷Rg1 和三七总皂苷处理后玉米幼苗主根长变化较为显著。

表2 两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗主根长的影响

（三）两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗POD 活性的影响

从图1 可以看出，三七皂苷R1 和人参皂苷Rg1 处理后玉米幼苗的POD 活性均有所降低。其中，玉米幼苗的POD 活性在三七皂苷R1 质量浓度为100.00 mg·L-1和人参皂苷Rg1 质量浓度为1.00 mg·L-1、50.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1处理时显著低于对照，而在三七总皂苷质量浓度为0.01 mg·L-1、0.10 mg·L-1、1.00 mg·L-1处理时有所降低，在质量浓度为10.00 mg·L-1、50.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1处理时POD 活性无显著差异。

图1 两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗POD 活性的影响

（四）两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗SOD活性的影响

从图2 可以看出，不同质量浓度两种单体皂苷及三七总皂苷处理后玉米幼苗的SOD 活性均有所降低，但均未达到显著水平。

图2 两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗SOD 活性的影响

（五）两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗CAT活性的影响

由图3 可知，玉米幼苗在不同质量浓度两种单体皂苷及三七总皂苷处理后CAT 活性均有所降低。其中，玉米幼苗在三七总皂苷质量浓度为50.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1处理后CAT 活性显著降低，分别低于对照30.80%、27.55%。

图3 两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗CAT 活性的影响

（六）两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗可溶性糖含量的影响

由下页图4 可知，玉米幼苗在不同质量浓度三七皂苷R1 和人参皂苷Rg1 处理后可溶性糖含量均有所降低，且在质量浓度为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人参皂苷Rg1 处理后其可溶性糖含量降低较为显著；玉米幼苗在三七总皂苷处理后可溶性糖含量均有所增加，且在质量浓度为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处理下增加显著。

图4 两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗可溶性糖含量的影响

（七）两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗可溶性蛋白质含量的影响

由图5 可知，不同质量浓度两种单体皂苷及三七总皂苷处理后玉米幼苗的可溶性蛋白质含量均有所降低。其中，玉米幼苗在质量浓度为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 及人参皂苷Rg1 处理后可溶性蛋白质含量降低均达到显著水平。

图5 两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗可溶性蛋白质含量的影响

（八）两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗的化感作用

不同质量浓度两种单体皂苷及三七总皂苷的一、二、三级敏感指数大部分为负值，说明它们对玉米幼苗均有化感抑制作用（见表3）。由一级敏感指数（M1）可知，皂苷类物质对玉米幼苗的主根长、POD 活性、SOD 活性、CAT 活性及可溶性蛋白质含量均有抑制作用。由二级敏感指数（M2）可以看出，不同质量浓度两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗在其形态和生理方面均有抑制作用。由三级敏感指数（M3）可以看出，三七皂苷R1 和人参皂苷Rg1 对玉米幼苗的抑制作用较大，而三七总皂苷对玉米幼苗的抑制作用较小。

表3 两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗的化感作用

三、小结与讨论

苗高和主根长能够在一定程度上反映植物的生长状况；可溶性糖能够在一定程度上反映植物的碳素营养状况；可溶性蛋白质大多数是参与各种代谢的酶类，是了解植物体总代谢的重要指标之一。本研究中，两种单体皂苷及三七总皂苷均降低了幼苗的主根长，而对幼苗的高度影响相对较小，这可能是因为根为直接接触处理物质的器官，因而变化较为明显，这与前人的研究结果也相对一致。可能也正因为这样，影响了幼苗对营养的吸收，从而引起幼苗体内可溶性糖含量以及可溶性蛋白质含量下降。

植物体内普遍存在POD、SOD、CAT 等抗氧化性保护酶，POD 具有消除过氧化氢和酚类、胺类毒性的双重作用，SOD 是一种清除超氧阴离子自由基的酶，CAT 可以清除植物体里的过氧化氢，这些酶类与植物的抗逆性和衰老密切相关。本研究的结果表明，两种单体皂苷及三七总皂苷处理后，玉米幼苗的SOD 和CAT 同样有所降低，POD 在1.00 mg·L-1浓度以下显著降低，这可能是因为玉米幼苗在两种单体皂苷及三七总皂苷处理下体内产生了大量的超氧阴离子自由基，但这超出了SOD 的清除能力，从而抑制了SOD 活性，进而引起幼苗体内的POD 和CAT 活性降低。

从综合敏感指数来看，两种单体皂苷及三七总皂苷对玉米幼苗均有不同程度的化感抑制作用，三七皂苷R1和人参皂苷Rg1 对玉米幼苗的化感抑制作用较大，而三七总皂苷的抑制作用较小，这表明三七总皂苷中可能还存在能够促进玉米幼苗生长的物质，这也进一步说明化感作用的复杂性。