半夏水浸提液对小麦种子萌发与幼苗生长的影响

王宏霞，蔡子平，王国祥，彭云霞

(甘肃省农业科学院经济作物与啤酒原料研究所甘肃省中药材种质改良与质量控制工程实验室，甘肃兰州 730070)

半夏 (Pinellia ternata(Thunb.)breit.)是天南星科半夏属多年生草本植物［1］。以块茎入药，具有燥湿化痰，降逆止咳，消痞散结的功效，用于治疗痰多咳喘，痰饮眩悸，风痰眩晕，痰厥头痛，呕吐反胃，胸肮痞闷等。半夏不仅供中医临床配方使用，也是多种常用中成药的原料。《中国药典》(2005版一部)［1］、部颁标准 (1～20册)和新药(1～44册)收载的中成药中约有293个成药使用了半夏，约占国家标准收载中成药的5%。日本210个汉药制剂中配有半夏者46个，占22%，半夏在其汉方中的应用量约占第21位［2-3］。在日本，半夏不仅药用，还制成药粥、药茶、药饮料。半夏在我国分布广泛，除内蒙、新疆、青海、西藏未见野生外，其余各省均有分布［4］。近几年来，随着世界各国对半夏研究的不断深入，以半夏为主原料的产品源源不断地推入国际市场，其应用范围日益扩大，市场前景十分看好［5］。

化感作用是植物生态学的分支学科生态生化学研究内容的一部分。植物化感作用最开始的定义是指植物通过向环境释放特定的次生物质从而对相邻近其他植物 (含微生物及其自身)生长发育产生的有益和有害的影响［6-7］。化感物质是生物体内产生的非营养物质，能影响其他植物生长、健康、行为或群体关系，化感物质是化感作用的媒介，主要是植物的次生代谢物质［8］。化感作用是近年来逐步受到各国科学家重视的一个活跃研究领域，在生态农业的发展中具有重要的意义［9］。

植物化感物质对种子萌发的主要影响分为促进种子萌发及其生理生化活动和抑制种子萌发及其生理生化活动2种效应［10-11］，化感活性物质是否表现出化感作用与受试物种类型和品种有关［12］。近年来，国内外学者对植物化感作用进行了深入的研究，取得了一定的成果。国内外报道紫花苜蓿［13］、毛苕子［14］具有化感作用和自毒作用。国内学者在棉花［15］、小叶榕［16］、黄顶菊［17］、文冠果等［18］作物种子化感方面的研究较详细且深入，但半夏球茎水浸提液对小麦化感作用的研究尚未见报道。半夏种植区普遍存在半夏种植后种植其他作物长势较弱的现象，作者通过半夏球茎水浸提液对小麦种子萌发及幼苗生长等方面的影响研究，旨在了解半夏球茎对小麦种子萌发和幼苗生长是否存在一定的抑制作用，以期为半夏球茎化感作用的研究提供理论依据，并为半夏与小麦轮作倒茬或间、混作的优化模式提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料

供试半夏为2012年秋季采收的西和半夏球茎，冬季贮藏后尚未萌发，由甘肃省农业科学院经济作物与啤酒原料研究所提供，供试小麦品种为兰天22号，种子由甘肃省农业科学院小麦研究所提供。

供试仪器有定量滤纸、直径9 cm培养皿、烧杯、玻璃棒、容量瓶、棕色瓶、量筒、电子天平、研钵、分析天平等。

1.2 方法

1.2.1 半夏球茎水提液的制备

试验采用水浸法提取半夏球茎的化感物质。将半夏球茎去表皮，清洗后置试验台晾干表面水分，分别称取20，40，60，80和100 g研磨，分别加1 000 mL蒸馏水，浸泡48 h后用双层纱布过滤即得到浓度为2%，4%，6%，8%和10%的半夏球茎的水浸提液，置4℃冰箱备用。

1.2.2 种子萌发试验

半夏球茎浸提液对小麦种子发芽特性的影响试验采用单因素随机区组设计。试验在甘肃省农业科学院经济作物与啤酒原料研究所中药材实验室进行。

试验设6个处理，分别用浓度为2%，4%，6%，8%和10%的半夏球茎的水浸提液和蒸馏水来发芽小麦种子。发芽采用培养皿发芽法，挑选籽粒饱满、大小一致的小麦种子各1 800粒，随机分为6组，每组300粒，重复3次，每重复100粒，将100粒种子分别均匀摆放在铺有3层滤纸的培养皿 (9 cm×9 cm)中，按照试验设计分别用不同浓度浸提液湿润滤纸，以种子周围不出现水膜为准。然后将培养皿置于室温、自然光下进行发芽试验，试验过程中补充适量相应浓度的浸提液，以保持滤纸湿润供种子萌发及正常生长的需要。

1.3 测定项目

发芽与化感效应的测定。安置发芽的当天为第1天，以后每天观察、统计。以胚根长度≥1 mm为种子萌发标准，发芽第3天统计种子发芽势，发芽第7天统计发芽率等发芽指标。采用Williamson等［19］的方法用化感效应指数 (RI)表示化感作用强弱。

发芽势/%=第3天发芽种子数/供试种子总数 ×100。

发芽率/%=第7天发芽种子数/供试种子总数 ×100。

RI/%=(T/CK-1) ×100。

式中，CK为对照值，T为处理值。当RI＞0时，表示存在促进效应;当RI＜0时表示存在抑制效应。RI绝对值的大小代表化感作用强度。

小麦幼苗生长量测定。第12天于每个培养皿中随机测定10株幼苗的苗长、苗鲜重、主根长、根鲜重。

1.4 数据处理

试验数据采用SPSS 13.0软件和Excel分析应用软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 发芽率

由图1可以看出，半夏球茎水浸提液对小麦种子的发芽率有显著的影响，随着水浸提取液浓度的增加小麦种子发芽率呈下降趋势。当水浸提液浓度为2%时，发芽率比对照提高0.34%，但无显著差异，说明低浓度的水浸提液对小麦种子具有微弱的促进作用。当浓度高于4%时则表现出抑制作用，且随着水浸提液浓度的增加，抑制作用逐渐加强。当水浸提液浓度为4%时较对照发芽率降低4%;当水浸提液浓度为10%时发芽率较对照降低26.17%，与对照及各处理间的差异均达到极显著水平。

图1 半夏球茎水浸提液处理的小麦发芽率

2.2 发芽势

种子发芽势高，表示种子生活力强，发芽整齐，出苗一致。由图2可以看出，随着浸提液浓度的增加，小麦种子发芽势呈降低趋势。当浸提液浓度为2%时，发芽势比对照高19.74%，说明低浓度的半夏球茎水浸提液对小麦种子萌发有一定的诱导和促进作用。而浸提液浓度高于4%时则表现出明显的抑制作用，其中水浸提液浓度为10%时，发芽势不足对照的1/2，仅为46.49%，差异极显著。

2.3 化感指数

图2 半夏球茎水浸提液处理的小麦发芽势

化感指数是衡量化感作用强弱的指标，由图3可以看出，半夏水浸提液浓度为2%时对小麦种子萌发具有一定的诱导促进作用，随着浓度的增加，抑制作用逐渐增强，当浓度为10%时抑制作用最大，发芽化感指数为26.17%。

2.4 幼苗生长

图3 半夏球茎水浸提液处理的小麦发芽化感指数

由表1可以看出，半夏球茎水浸提液对小麦种子幼苗第12天的生长有一定的抑制作用，其中浓度为6%，8%和10%浸提液处理的小麦幼苗苗长与对照相比，均达到极显著水平，分别为对照的90.41%，67.87%和52.76%;8%和10%处理的苗鲜重与对照相比达到极显著水平，分别为对照的75%和60.42%;对小麦种子主根长未见抑制作用，而对根鲜重则表现出与苗鲜重的抑制作用相似，即随着浓度的增加，根鲜重逐渐降低，特别是浓度为8%和10%时表现出极显著的抑制作用。结果表明，半夏球茎水浸提液对小麦幼苗的苗长、苗鲜重、根鲜重等指标存在一定的抑制作用，且抑制作用随浓度的增加而增强。

表1 半夏球茎水浸提液对小麦幼苗生长的影响

3 小结和讨论

植物化感作用是植物与周围环境生物之间的相互作用，是植物通过释放化学物质对自身和其他生物产生的直接或间接作用，包括克生抑制、相互促进、自毒等，是植物自然化学调控和适应环境的一种生态机制［20-21］。

本试验证实了半夏球茎具有化感作用，能对小麦种子萌发及幼苗生长产生不同程度的影响，低浓度的浸提液 (2%)对小麦种子萌发具有微弱的促进作用，随着半夏球茎水浸提液浓度的增加，对小麦种子发芽率和发芽势的抑制作用增强，其中浓度为10%时抑制作用最大，发芽化感指数为26.17%。

半夏球茎水浸提液对小麦幼苗的生长也具有显著的抑制作用，发芽第12天，高浓度的水浸提液(6%，8%和10%)对小麦苗长、苗鲜重及根鲜重均有显著的抑制作用，随着浓度的增加这种抑制作用逐渐增强。

本试验中，小麦种子发芽率、幼苗根与茎长度及生物量与对照相比，均有不同程度的降低，表明半夏球茎内确实存在某种化学物质对小麦种子的发芽及生长有抑制作用，即半夏球茎中的某种化学成分对小麦生长存在化感作用。由于半夏的成分比较复杂，具体是哪种成分产生的化感作用还有待进一步研究。此外，高浓度的半夏球茎水浸提液对小麦苗长、苗鲜重、根鲜重均有显著的抑制作用，而对小麦主根长则未表现出抑制作用，对这种现象的作用机理还有待于进一步研究。

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