大黄、半夏对黄芪化感作用的研究*
2022-12-22常晓雨齐欣冉刘佳璐赵月眸靖伟健王辰宇刘真一
王 靓，常晓雨，齐欣冉，刘佳璐，赵月眸，靖伟健，王辰宇，刘真一
(河北中医学院，河北 石家庄 050091)
黄芪为豆科植物蒙古黄芪[Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge. Var.mongholicus (Bge.)Hisao]或膜荚黄芪[Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.]的干燥根[1]。黄芪作为常用大宗药材，始载于《神农本草经》，应用历史可追溯到2000多年前。其具有补气升阳，益卫固表、利尿排脓、敛疮生肌的功效。黄芪药性温和，从 “十药八芪” 这个称号可见其应用范围之广。目前以黄芪为原料的中成药多达200余种，对黄芪的需求量逐年增大。蒙古黄芪作为中药黄芪的主流品种，主要在山西、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、河北等地种植[2-3]。膜荚黄芪主产于山东、东北、陕西、河北等地，皂苷含量较高，优良的高皂苷含量种质资源。河北省的安国市和唐山市是黄芪的主要种植地，并以膜荚黄芪为主，并以生长快，一年直播著称[3]。
近年来，受市场需求和耕地面积的限制，黄芪多采用连作种植方式，但大多具有明显的连作障碍，比如易发生种子萌发率低、幼苗成活率低、根腐病严重、产量和品种质量下降等现象，严重影响药材的种植、产量和质量。经过研究发现，化感活性是造成连作障碍的主要原因之一[4-5]。化感作用是指自然生态系统中，为了竞争空间、光照、水和营养物质，供体(植物或微生物)利用各自的适应机制，主要通过多种途径(如茎叶挥发淋溶、根系分泌以及落叶腐败降解等)将化感物质释放作用于外环境，从而间接或直接的促进或抑制受体即临近伴生植物生长的化学生态现象[6]。
目前解决药用植物连作障碍的有效途径就是通过轮作或套作等合理耕作体系，降低连作障碍，持续且高效的利用土地，提高中药材的产量和质量。有相关报道称，黄芪可分别与大黄、半夏套种，但对于它们之间种间和种内的化感活性，尚未见全面系统的研究报道。
为研究大黄和半夏对黄芪的化感作用，寻求更合理的轮作套作品种组合，提高黄芪产量，该试验选取河北产的大黄、半夏，研究其不同部位的水提液对黄芪生长发育的影响。
1 实 验
1.1 实验材料
选取河北省安国市药材种植基地种植中草药大黄(RheumpalmatumL.)、半夏(Pinetliaternate(Thunb.) Brier.)作为供体材料，河北省安国市药材种植基地大规模种植的黄芪为受体对象，试验中使用的黄芪种子为当地当年新黄芪种子。
1.2 实验方法
在阴凉处将干净的大黄和半夏茎叶和根晾干。茎叶剪碎成小块，根切成2～5 cm小段，各称取200 g，分别加入蒸馏水2000 mL浸提24 h，每1 h搅动一次，将浸提液用双层滤纸抽滤，然后分别加蒸馏水将浸提液补充至2000 mL，制得的半夏和大黄茎叶和根系挥发油提取物。再用蒸馏水将挥发油提取物稀释成质量浓度为10 mL/L、50 mL/L和100 mL/L的溶液。
黄芪受试种子用质量浓度为ω=0.1%的高锰酸钾溶液浸泡30 min后用蒸馏水冲洗干净，在80 ℃ 的热水中浸泡至冷却后分别用各浸提液浸泡 30 min，挑取粒大饱满的种子作为实验对象。
采用培养皿滤纸法观察大黄和半夏不同部位水提液对黄芪种子萌发的影响。将50粒圆润饱满的黄芪种子均匀的放置于铺有两层滤纸的培养皿中，以蒸馏水作对照，分别向其中喷洒15 mL大黄或半夏不同部位不同浓度的水提液，每组重复3次。此后，将培养皿放置于人工培养箱(参数设置为温度为28 ℃ 相对湿度60%，昼夜交替)培养，每天适当添加蒸馏水(约2 mL)并透气10 min，3天后记下发芽种子个数，并计算发芽率。继续培养，发芽第5天每个重复随机选取10株生长正常的幼苗，分别测定苗长、根长，取平均值。
1.3 数据分析
采用SPSS13.0统计软件，利用One-way ANOVA对组间进行差异显著性检验。
沿用Williamson等[8]文章中所用的化感效应指数的计算方法(算法如下)：
当处理组的数值T≥对照组的数值C时， RI(化感作用效应指数)=1-C/T，反之当T
2 结果与分析
2.1 黄芪和半夏不同部位不同浓度水提液对黄芪种子萌发的影响
如表1和图1所示，黄芪和半夏水提液对黄芪种子萌发的影响不同，大黄整体上对黄芪种子萌发具有促进作用，其促进作用随浓度的增加而减弱。而半夏水提液浓度较高时对黄芪种子萌发起抑制作用，在质量浓度较低时有促进作用。
表1 大黄和半夏根及茎水提液对黄芪种子萌发的影响
图1 大黄和半夏根及茎叶水提液对黄芪种子萌发的影响
具体而言，黄芪和半夏根的水提液中，大黄根的水提液促进黄芪种子萌发，并且浓度与促进作用强弱成反相关，即浓度的越低，促进作用越强。半夏根在质量浓度为100 mg/L时，对黄芪种子萌发均存较强的抑制作用。在质量浓度为10 mg/L时，对黄芪种子萌发有促进作用。而茎叶水提液中，大黄茎叶水提液对黄芪种子萌发有促进作用，半夏茎叶水提液在质量浓度为100时对黄芪种子萌发有促进作用，在10和50 mg/L时对黄芪种子萌发有抑制作用。
2.2 黄芪和半夏不同部位水提液对黄芪幼苗及幼根生长的影响
2.2.1 黄芪和半夏不同部位水提液对黄芪幼苗苗高的影响
如表2和图2所示，黄芪和半夏水提液对黄芪幼苗生长的影响各不相同。半夏根的水提液抑制黄芪幼苗生长的作用更强，大黄根水提液则较弱。而且低浓度大黄根水提液(10 mg/L)可促进黄芪幼苗生长。而同样半夏茎叶水提液明显抑制黄芪幼苗生长，而反观大黄茎叶水提液，其只在高浓度时抑制黄芪幼苗生长，低浓度(10、50 mg/L)促进幼苗生长。由此可见，同一植物对其他植物的化感作用与其浓度有很大关系。高浓度其产生的化感作用更明显，浓度降低随之化感作用减弱。同一植物不同部位水提液作用于幼苗，对其生长产生的影响也不一样，总体上看，茎叶水提液对幼苗生长的化感作用强于根的水提液。
表2 大黄和半夏水提液对黄芪幼苗高化感效应指数的影响
图2 大黄和半夏根及茎叶水提液对黄芪幼苗苗长的影响
2.2.2 黄芪和半夏不同部位不同浓度水提液对黄芪根长的影响
试验结果表明半夏和大黄水提液均可对黄芪幼苗根产生化感作用(表3和图3)。除10 mg/L大黄根水提液促进黄芪幼苗根生长外，其他浓度的大黄根水提液以及半夏根水提液在不同浓度下均抑制黄芪幼苗根的生长。大黄和半夏茎叶水提液也可影响黄芪幼苗根生长。10、50 g/mL的大黄茎叶水提液以及10 g/mL半夏茎叶水提液可微弱的促进对黄芪幼苗生长，其它浓度的水提液均抑制黄芪幼苗根的生长且半夏茎水提液的抑制作用更强。
表3 大黄和半夏水提液对黄芪幼根根长化感效应指数的影响
图3 大黄和半夏根及茎叶水提液对黄芪幼根根长的影响
3 结 论
因供体植物部位不同或者受体植物不同，植物表现出的化感作用不同[9-11]，具体而言，不同植物对同一植物产生的化感作用并不一致。同一植物不同部位对另一植物产生的化感作用也不一样。本研究发现大黄和半夏对黄芪均存在化感作用。其中，大黄根茎水提液对黄芪种子萌发均起到促进作用，而对幼苗和幼根则体现出低浓度促进，高浓度抑制的特点。半夏根茎提取液对黄芪种子萌发总体上呈现低浓度促进，高浓度抑制的特征，而对幼苗以及幼根生长，总体上均起抑制作用。导致大黄和半夏对黄芪化感作用不同的原因，可能是大黄和半仙含有的化感物质种类和含量不同，或者大黄和半夏释放的化感物质的种类或者浓度不同。
对于不同化感植物而言，在不同部位或者不同生长期，化感物质存在的含量和种类也可能是动态变化的[7,10,12-13]。本研究表明大黄和半夏茎叶等地上部分和根等地下部分的水提液对黄芪生长发育的化感作用不同，总体上看，较之根，茎叶对黄芪产生的化感作用更强。由此可见，中草药不同部位含有的化感物质类型和含量也不尽相同。
植物对其它植物或自身产生化感作用的途径主要是通过雨雾淋溶、挥发、根系分泌和植物残体腐解等[14-16]方式释放化感物质。本研究所选取的大黄和半夏均对黄芪存在化感作用，且大黄整体上可显著促进黄芪的生长。该试验致力于通过黄芪化感试验研究，为优化黄芪轮作、套作体系，筛选出与黄芪轮作、套作的最优品种，从此从本实验的结果而言，与半夏相比，大黄更适合与黄芪进行轮作以及套作。
