祝丽香 桔梗自毒作用初步研究

桔梗自毒作用初步研究 祝丽香 摘要：目的：研究桔梗是否存在自毒作用。方法：采用室内生物测定方法研究桔梗全株不同溶剂提取液对自身种子萌发的影响，桔梗全株、不同部位水浸液对桔梗幼苗生长发育的影响。结果：结果表明, 桔梗用不同溶剂提取物显著抑制其种子萌发和幼苗生长。桔梗全株的抑制作用依提取溶剂不同而有差异，表现为甲醇>水>乙酸乙酯>石油醚>氯仿，且抑制强度呈浓度效应型，甲醇提取液抑制强度为氯仿的3倍。桔梗各部位均含有抑制物质且具有器官差异性，根抑制作用最强。结论：研究结果证明了桔梗存在明显的自毒作用，这是导致桔梗连作障碍的原因之一。 关键词：桔梗；自毒作用

Autotoxicity of Platycodon grandiflorum Zhu Li-xiang1, Bi Sheng2, Liu Yan1 (1 College of Agronomy, Shandong Agricultural University, Tai’an, 271018; 2 Medicinal Technician College of Shandong,Tai’an 271000 )

Abstract: To explore whether plantycodon grandiflorum exists autotoxicity. Bioassay were conducted to study effects of extracts from the whole plant of P. grandiflorum with different solvents on seed germination and the effects of water-extract from different parts of P. grandiflorum on seedling growth. Results showed that extracts from P.grandiflorum significantly inhibited itself seed germination and seedling growth, the inhibition varied depending on the extracting solvents with decreasing order of methyl, water, ethyl acetate, petroleum ether and chloroform. The inhibitory strength of ethyl extract was three times higher than that of chloroform. The inhibitory effect generally increased with the increasing concentration of extract and presented significantly organic difference，the highest value was root. It proved that P. grandiflorum have significantly autotoxicity, which is one of the causes of problems associated with the continuous cropping obstacle of P. grandiflorum. Key words: Platycodon grandiflorum; autotoxicity

近年来，由于中药材需求不断增加，实行连作或复种连作的面积越来越大，连作障碍成为制约我国中药栽培的主要问题。桔梗（platycodon grandiflorum）属于不耐连作的植物。从产地调查发现，连作地块桔梗长势弱、病虫害严重，连作6年基本绝产。随着桔梗栽培面积的逐渐扩大，连作障碍日益严重。长期以来，桔梗生产主要致力于提高栽培技术和防治病虫害等方法来缓解连作障碍[1,2]，效果并不理想，其中的重要原因是对其连作障碍的机制尚未清楚。因此，明确桔梗连作障碍形成原因对克服桔梗连作障碍非常重要。目前还没有关于桔梗连作障碍方面的报道。研究人员对在当归[3]、地黄[4]、伊贝母[5]等药用植物研究发现，自毒作用是导致药用植物产生连作障碍的主要原因之一。桔梗是否存在自毒作用，即前茬桔梗 是否通过根系分泌、地上部淋湿、残茬腐解等途径产生有害物质而直接影响下茬桔梗生长目 前还不清楚。以往研究表明，种子萌发特性影响田间出苗率，幼苗生长则直接影响到植株的

作者简介，祝丽香，教授，主要从事药用植物栽培生理及资源开发利用等方面的研究。 Tel: (0538)8242226, Emai:zhulix1965@163.com 长势、产量和品质，而且幼苗期是化感自毒作用发生的敏感期[6，7]。因此，本实验将桔梗全株用不同溶剂提取，获得提取物进行生物测定研究是否抑制桔梗种子萌发和幼苗生长。旨在探讨桔梗是否存在自毒作用，为阐明桔梗连作障碍产生原因提供理论依据。 1 材料与方法 1.1 实验材料 桔梗采自山东农业大学药用植物栽培基地，将健康干净的新鲜植株晒干，按全株、根、茎、叶、花、果实分类并自然风干。粉碎，过筛备用。 1.2 供试液制备 各取100 g置三角瓶中分别用水、甲醇、石油醚、乙酸乙酯、氯仿超声波0.5 h提取、过滤，残渣重新提取一次，合并滤液并在60℃水浴蒸干。然后用小量甲醇溶解蒸馏水溶解配置成1g•mL-1母液，并稀释成0.05g•mL-1、0.10 g•mL-1、0.15 g•mL-1、0.20 g•mL-1

溶液备用。 1.3 化感作用的生物活性测定 1.3.1 种子萌发测定 用培养皿滤纸法测试。选取籽粒饱满的桔梗种子，用0.1％高锰酸钾消毒5 min，蒸馏水冲洗数次。将100粒消毒后的种子整齐摆放在直径12 cm的培养皿纸质萌发床上，加入相应提取液5 mL/皿，对照用蒸馏水，3次重复。将培养皿置20/25℃培养箱内培养，逐日观察记录发芽种子数并用相应的提取液保持湿润，以种子周围不出现水膜为宜。第6 d统计发芽势，第14 d统计发芽率。根据测试结果进行对桔梗幼苗生长自毒作用测定。 1.3.2 幼苗生长测定 根据已选出溶剂按照1.2的提取方法提取并配制成0.20 g•mL-1溶液。取塑料盒加土壤400 g，每盒播种100粒种子，加入桔梗不同部位浸提液浓度为0.2 g•mL-1，对照加蒸馏水。人工气候箱20/25℃、光照12000 lx 12/12 h变温培养。每隔2 d补充相应溶液，保持土壤湿润。播种后20 d测定根长、株高、幼苗鲜重，试验重复3次。 1.3.3 计算公式 发芽率（Gr）=（14ｄ内正常发芽的种子数／供试种子总数）× 100％ 发芽势（Gv）=（前5 d内正常发芽种子数／供试种子总数）× 100％ 发芽指数（GI）＝∑（Ｇt／Ｄt） 式中：Ｇt表示在第ｔ天种子的发芽数，Ｄt代表相应的发芽天数。 对浸提物化感强度进行比较时，其统计假设检验和方差分析均以化感指数（IR）进行。化感指数按williamson G. B. [8]方法。当IR＞0时表示浸提液对种子萌发具有促进作用，IR＜0时表示浸提液对种子萌发有抑制作用。敏感指数的绝对值代表作用强度的大小。计算公式为：IR =1－C/T（T≥C）；IR =TC（T≤C）。其中IR为化感指数，C为对照值，是以蒸馏水培养的种子发芽势或发芽率平均值。T为处理值，是以浸提液培养的种子发芽势或发芽率平均值 1.3.4 数据处理 所得数据采用DPS软件进行方差分析和LSD显著性检验。 2 结果分析 2.1不同溶剂提取液对桔梗种子萌发特性的影响 2.2.1 水溶性成分对桔梗种子萌发的影响 从表1可以看出，桔梗全株甲醇、水提取物处理桔梗种子，其发芽率、发芽势、发芽指数均低于对照，且差异显著。处理液浓度相同时，甲醇提取物对桔梗种子发芽率、发芽势、发芽指数的抑制程度大于水提取物。种子发芽率显著低于对照且呈下降-上升-下降变化趋势，甲醇、水提取物浓度低于0.10 g•mL-1时，桔梗种子发芽率随处理液浓度升高而下降，化感效应逐渐增强。处理液浓度0.15 g•mL-1时发芽率高于0.10 g•mL-1，化感效应弱于0.10 g•mL-1。0.20 g•mL-1甲醇、水提取物处理桔梗种子发芽率最低，分别比对照降低101.24%、66.67%，化感效应最强，分别为-0.51、-0.43。甲醇、水提取物处理桔梗种子的发芽势和发芽指数均为明显的浓度效应型，以0.2 g•mL-1处理化感效应最强，且甲醇提取物的对桔梗种子发芽势的抑制程度明显大于水提取物。说明甲醇提取物处理桔梗种子萌发速度慢，整齐性差。 表1 水溶性提取液对桔梗种子萌发特性的影响 Tab.1 Effects of water-soluble extracts on seed germination characteristics of P. grandiflorum 提取 溶剂 处理 （g•mL-1） 发芽率 （%） 化感 指数 发芽势 （%） 化感 指数 发芽 化感 指数 CK 92.53a 74.15a 60.93a 0.05 76.38b -0.21 63.01b -0.18 45.67b -0.33 甲醇 0.10 56.63d -0.63 35.09c -1.12 31.93c -0.91 0.15 68.58c -0.35 29.95d -1.48 33.17c -0.84 0.20 46.48e -0.99 20.73d -2.58 22.73d -1.68 CK 92.53a 74.15a 60.93a 0.05 80.41b -0.15 53.02c -0.40 46.9b -0.29 水 0.10 63.03d -0.47 50.01b -0.48 44.4b -0.43 0.15 69.35c -0.33 43.23c -0.71 35.6c -0.67 0.20 53.48e -0.73 37.12d -1.00 27.3d -1.36 注：同列不同字母表示处理间差异达5%显著水平（下同） 2.2.2 脂溶性成分对桔梗种子萌发的影响 从表2可以看出，乙酸乙酯、氯仿、石油醚提取物对桔梗种子萌发的化感效应不同。乙酸乙酯和石油醚提取物对桔梗种子发芽率的影响呈明显浓度效应型：随处理浓度的升高发芽率明显降低，化感效应呈上升趋势。不同浓度氯仿提取物处理桔梗种子发芽率差异不显著，氯仿提取物浓度0.10～0.15 g•mL-1时化感效应高于乙酸乙酯和石油醚，提取物浓度0.20 g•mL-1则低于乙酸乙酯和石油醚。低浓度的乙酸乙酯（0.1 g•mL-1）、氯仿（0.05 g•mL-1）、石油醚（0.05 g•mL-1、0.1 g•mL-1）提取物提高桔梗种子发芽