党参提取液对玉米种子萌发及根系形态的影响

李莉

摘 要：为解决党参连作障碍，优化党参产业种植模式，寻找适合与党参轮作的玉米品种，以晋单56，晋单78，郑单958和郑单1002为材料，通过室内培养法，研究了党参提取液对玉米种子萌发和幼苗根系生长的影响，探讨党参提取液对玉米生长的影响。结果表明，党参提取液对4种玉米均具有不同程度影响，其中，对晋单56号具有双重化感作用，即低浓度促进生长，高浓度抑制生长。对晋单78和郑单1002的种子萌发具有抑制作用，对幼苗生长具有低促高抑的作用。对郑单958玉米种子和幼苗均具有较显著的抑制作用，且随着浓度的升高抑制作用增强。

关键词：党参提取液;玉米;种子萌发;根系生长

中图分类号：S565.1                        文献标志码：A

Effects of Codonopsis pilosula Extract on Seed Germination and Root Growth of Maize

LI Li

（Department of Biological Sciences and Technology， Changzhi University，

Changzhi， Shanxi 046011， China）

Abstract：To tackle the monocropping obstacle and optimize the planting pattern of Codonopsis Pilosula， an experiment was conducted to find out the suitable maize variety for rotation with Codonopsis Pilosula. The effect of Codonopsis Pilosula extract on the seed germination and root growth of maize was studied by indoor incubation method， and the maize varieties： Jindan56， Jindan78， Zhengdan958 and Zhengdan1002 were used as tested materials. The results showed that Codonopsis pilosum extract had different effects on 4 kinds of maize. It promoted the seed germination and root growth of Jindan 56 at low concentration， but turned out contrary at high concentration. It inhibited the seed germination of Jindan 78 and Zhengdan 1002， and promoted the root growth at low concentration， while had inhibitory effects at high concentration. It significantly inhibited the seed germination and root growth of Zhengdan 958， and the inhibition strengthened with the increase of concentration.

Key words： Codonopsis pilosum extract; maize; seeding germination; root growth

黨参（CodonoPsis pilosula）属桔梗科党参属，多年生草本植物，传统的补益药，具有提高免疫力，改善微循环，增强造血功能等作用[1-3]。赵庆芳[4]等研究显示，经党参植株水提液处理后的党参种子萌发速度缓慢，萌发率显著降低，幼苗生长受到明显的抑制，甚至停止生长。研究表明[5，6]，化感自毒作用是造成药用植物连作障碍的重要原因之一。目前轮作、间作、套种是减轻连作障碍，改善土壤环境，实现土地资源综合利用最简单有效的途径[7]。根系不仅起着固着、支撑的作用，同时也是植物吸收水分和养料的重要器官。根系的生长及形态建成对化感物质更为敏感[8]。受试植物根系响应是化感作用研究的重要指标，研究党参提取液对4种玉米的种子萌发及根系生长的影响，寻找适合与党参轮作的玉米品种，为优化党参种植模式，提高党参品质提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 实验材料

党参购自山西长治市武乡县。

玉米种子（晋单56，晋单78，郑单958，郑单1002）购自山西长治市山西长玉种业。

1.1.2 实验仪器

粉碎机LX-02，电子天平WT2002N，分析天平B5A124S-CW，万深LA-S植物根系分析系统，生化培养箱。

1.1.3 实验用具和试剂

培养皿，广口瓶，玻璃棒，纱布，漏斗，滤纸，锥形瓶，烧杯，剪刀，卷尺，花盆，3 %NaClO溶液。

1.2 实验方法

1.2.1 药用植物党参提取液制备

将干燥的党参剪成2 cm左右的小段，放入粉碎机内进行粉碎，取50 g党参粉末加500 mL蒸馏水浸泡48 h后过滤，得到第一次母液，回收党参粉末，再次加500 mL蒸馏水浸泡48 h后过滤，将两次滤液混合，得到1000 mL党参提取液母液，4 ℃冰箱备用。母液配置成10 %，20 %，30 %，40 %的浓度梯度提取液，备用。

1.2.2 玉米种子的消毒和催芽

每个品种选取颗粒饱满的种子分别放在烧杯中，倒入等量3 %的NaClO溶液没过所有种子，浸泡5 min后用蒸馏水冲洗3次。每个培养皿放置种子30粒，倒入等量提取液至没过全部种子，置于恒温25 ℃培养箱內催芽2 h。每个浓度设置3次重复，对照组为蒸馏水。

1.2.3 种子萌发速率测定

将每皿催芽后的种子整齐摆放于铺有2层滤纸的干净培养皿中，分别添加等量蒸馏水和不同浓度的提取液润湿滤纸，保证滤纸始终处于湿润状态，放入恒温培养箱25 ℃进行玉米种子萌发实验，每天设置光照12 h和黑暗12 h循环。每个处理重复3次，每次间隔24 h计数发芽种子数（以胚根突破种皮1mm为发芽标准[9]）。

参照薛启等的方法测定玉米种子的发芽率，发芽势[10]。

参照Willianson[11]的方法计算化感指数。

化感指数RI=1-C/T（T≥C）或RI=T/C-1（T<C）;

式中：C为对照值，T为处理值。当RI≥0时，为促进作用;当RI<0时，为抑制作用，RI绝对值的大小表示化感作用强度。

综合化感指数为发芽率、发芽势、根系平均长度、直径、表面积、体积、根鲜重的化感效应指数的算术平均值。

1.2.4 幼苗根系测定

幼苗长至第21 d，每个浓度随机挑选幼苗6株，整株取出并清洗干净泥土，用滤纸吸干表面水分。用分析天平分别称量地下部分。根部形态指标包括：根系平均长度、直径、表面积、体积，采用ScanwizardEZ扫描仪扫描后，用万深LA-S根系分析系统进行分析。

1.2.5 数据处理

所得实验数据的处理采用方差分析软件和Excel  2003软件进行统计分析与数据处理。

2 结果与分析

2.1 党参提取液对玉米种子萌发的影响

由图1、2可以看出，党参提取液对4种玉米种子的萌发均有不同程度的影响。浓度为10 %时，提取液对晋单56表现为促进作用，发芽率为82.22%，与对照组相比差异不显著（P>0.05），发芽势为65.56%，与对照组相比差异显著（P<0.05）。随着浓度的升高发芽率和发芽势均表现出抑制作用，浓度为40%时，分别较对照组降低了28.99 %和34.05 %。晋单78、郑单958和郑单1002各浓度种子发芽率和发芽势均低于对照组，抑制作用随着浓度的升高而增强。表明提取液浓度越高，抑制作用越强，种子生活力越低。同一浓度不同品种之间发芽率和发芽势也存在明显的差异，表明不同品种的玉米种子对党参提取液敏感程度不同。

2.1.1 党参提取液对玉米幼苗根系平均长度的影响

从图3可以看出，晋单56、晋单78和郑单1002在处理浓度为10%时，分别比CK增加了31.37%、51.45%、30.99%，郑单958无显著变化。说明低浓度的党参提取液可促进玉米幼苗根系长度的增加。但不同浓度的提取液对不同品种的响应不同，40%的提取液可使4个品种的根系长度分别比对照降低了5.37%、9.52%、29.52%、4.61%。

2.2 党参提取液对玉米幼苗根系平均直径的影响

从图4可以看出，党参提取液浓度为10%～20%时，对晋单56和晋单78幼苗根系平均直径具促进作用，随着浓度的增大，表现为抑制作用。对郑单958表现为持续抑制作用，对郑单1002的作用不明显（P>0.05）。浓度为10 %时，晋单56和晋单78根系平均直径较对照组分别增加了2.44%，7.50%，随着浓度的升高促进作用增强，浓度为20%时均较对照组均达到显著水平（P<0.05）。浓度达40%时，表现为显著抑制作用（P<0.05）。

2.2.1 党参提取液对玉米幼苗根系平均表面积的影响

从图5可以看出，不同浓度的党参提取液对晋单56、晋单78和郑单1002幼苗根系平均表面积具低促高抑作用，对郑单958表现为持续抑制作用。浓度为20 %时，晋单56和晋单78幼苗根系平均表面积较对照组均有不同程度的增加，分别为27.81%，21.74%。郑单958和郑单1002则表现抑制作用，抑制率为35.37%，2.32%。同一浓度，对比不同品种之间存在一定的差异，浓度40 %时，4种品种均表现为抑制作用，抑制率分别为1.43%，24.10%，53.75%，49.91%，统计学分析种间差异显著（P<0.05）。

2.2.2 党参提取液对玉米幼苗根系平均体积的影响

由图6可知，不同浓度的党参提取液对晋单56、晋单78和郑单1002幼苗根系平均表体积具低促高抑作用，对郑单958表现为持续抑制作用。浓度为20 %时，晋单56、晋单78和郑单1002较对照组分别增加了3.00 %，20.47 %和26.84%，郑单1002则表现为抑制作用，抑制率为39.69%。

2.2.3 党参提取液对玉米幼苗根重的影响

由图7可知，浓度为10 %时，不同品种玉米幼苗根重变化情况不同，晋单56增重最明显，比对照增加了34.16%，晋单78次之，郑单1002增重最小，但与对照相比差异显著（P<0.05），郑单958则表现出显著的抑制作用（P<0.05），表明不同品种的玉米根系物质积累对党参提取液敏感度不同。

2.2.4 党参提取液对玉米种子萌发和幼苗根系生长的化感指数

由表1可知，党参提取液对晋单56种子萌发表现出低促高抑作用，对其他供试玉米种子萌发则表现为持续抑制作用。提取液对玉米幼苗根系生长除郑单958外，主要表现为低促进高抑制的双重化感作用。由综合化感指数可知，党参提取液对晋单56和晋单78存在低促高抑的作用，对郑单958和郑单1002存在抑制作用。

3 结论与讨论

植物通过不同的途径释放化感物质到周围环境中，长期的累积导致产生自毒作用。研究表明[12]，70%的根类药材存在连作障碍，化感自毒作用是其主要原因之一。根系不仅起着固着、支撑的作用，同时也是植物吸收水分和养料的重要器官。土壤中的化感物质直接影响着根系的生长及功能的发挥[13]。实验从种子萌发、根系生长等方面研究了党参提取液对4种玉米的化感作用，结果表明，党参提取液对玉米种子萌发具有双重化感作用，这与张博等[14]对党参的研究结果相似。

在幼苗根系生长方面，党参提取液对晋单56和晋单78表现低促高抑作用，郑单958和郑单1002表现完全抑制作用。徐芬芬等[15]研究了艾蒿对不同品种大豆种子萌发和根系生长的化感作用，结果表明艾蒿水浸提液对大豆化感效应的总体趋势为浸提液浓度越高抑制作用越强，且化感作用大小与品种有关。杨延杰[16]研究表明邻苯二甲酸对萝卜种子萌发、幼苗生长及根系形态的影响表现为低浓度促进、高浓度抑制作用。低浓度的党参提取液处理种子，显著促进幼苗抗氧化酶活性，增加幼苗中H2O2的清除，从而降低幼苗胚根和胚轴的氧化损伤，因而生长得到促进。随着提取液浓度的升高，酶活性被抑制，根系生长也随之受到抑制[17，18]。

轮作是减轻连作障碍的重要措施，郑瑞等[19]研究发现，轮作后的土壤环境、肥力都得到了有效改善。党参为上党地区重要的道地药材之一，连年的大面积种植，导致其连作障碍日益严重，寻找适合的下茬植物进行合理轮作是解决连作障碍最简单有效的途径[20，21]。综合分析种子和幼苗根系各参数，党参提取液对晋单56和晋单78影响较小。但晋单56和晋单78是否适合与党参进行轮作，仍然需要后续进一步研究。

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