广藿香根系分泌物的化感自毒作用研究

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摘要：以组培苗为材料，应用组织培养技术分析广藿香根系分泌物对萝卜、广金钱草和广藿香组培苗生长的影响。结果表明，广藿香根系分泌物抑制广藿香组培苗和广金钱草的生长；低浓度能促进萝卜生长，高浓度抑制其生长。根系分泌物对广藿香的不利影响随浓度的增加而增大，表明根系分泌物可能是导致广藿香连作障碍的主要原因之一。

关键词：广藿香；根系分泌物；化感作用；自毒作用

中图分类号：Q944．62；S567．239 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2011）24－5168-04

Study on the Allelopathy and the Autotoxicity of Patchouli Root Exudates

LI Ling－mei，LI Ming

（Guangdong Pharmaceutical University， Guangzhou 510006， China）

Abstract： The effect of root exudates on the growth of radish， Desmodium styracifoliurn and patchouli tissue culture were analyzed using tissue culture method． Results showed that root exudates of patchouli inhibited the growth of the patchouli tissue culture and Desmodium styracifoliurn；The low concentration of root exudates promoted the growth of the radish， the high concentration of root exudates inhibited the growth of the radish． The greater concentration of root exudates in the medium，the more adverse effect it had on the plants．It is concluded that root exudates of patchouli was one of the important factors inducing continuous cropping obstacle in patchouli．

Key words： Pogostemon cablin； root exudates； allelopathy； autotoxicity

广藿香［Pogostemon cablin（Blanco）Benth］为唇形科刺蕊草属植物，以干燥地上部分入药，性辛、微温，具有芳香化湿，开胃止呕，发表解暑功效［1］，是著名中成药藿香正气丸、藿胆丸等以及现代中药制剂抗病毒口服液等多种药品的主要原料［2］。广藿香原产于菲律宾、马来西亚、印度尼西亚等国，引进广东栽培。国际上广藿香油年需求量大约为1 200 t，国内市场每年广藿香挥发油需求量大约220 t，每吨的价格在35万元人民币左右，而我国年产量只有40~54 t，主要依赖进口解决供需矛盾［3］。

在生产中发现，广藿香存在连作障碍，不仅严重影响产量，而且品质无法保证。而造成连作障碍的因素繁多、极其复杂，植物化感作用殊形式的自毒作用是发生连作障碍的重要因素之一，可作为主要研究方向和切入点。本试验以组培苗为材料，应用组织培养技术分析广藿香根系分泌物对组培苗的自毒作用以及对萝卜和广金钱草的化感作用，旨在为广藿香的科学合理种植提供理论依据。

1 材料与方法

1．1 试验材料及仪器

广藿香脱毒组培生根苗（自繁），萝卜（Raphanus sativus）种子（广州长合种子有限公司），广金钱草 ［Desmodium styracifoliurn（Osb．）Merr］种子（玉溪生产基地自产），生根培养基（自制），培养瓶（240 mL），SW－CJ－1FD洁净台（100级，上海博迅实业有限公司医疗设备厂），HWS－288恒温恒湿培养箱（宁波江南仪器厂），KYC－100B摇床（上海福玛设备有限公司），紫外分光光度计（日本岛津制作所）。

1．2 试验方法

1．2．1 根系分泌物水提液的制备 取5株长势基本一致的广藿香试管苗，接种到装有30 mL生根培养基的组培瓶中培养，培养室温度为（24±1）℃，每天光照12 h，光照强度2 000 lx。40 d后，收集上述培养基，无菌洁净台中操作，加入等体积无菌水，放置摇床中70 r／min处理48 h后，0．45 μm的微孔滤膜抽滤，得根系分泌物水提液。处理液设3个浓度，分别为根系分泌物水提液与去离子水体积比 0∶10、5∶5、10∶0混合物，分别用CK（E0W10）、E5W5、E10W0表示。

1．2．2 化感试验 试验前萝卜种子和广金钱草种子用30 ℃的水浸种24 h，0．2％的高锰酸钾消毒2 min后，放入铺有双层滤纸的培养皿（直径90 mm）中，每皿50粒，3个重复，每皿加入3 mL相应处理液。置于培养箱中（白天28 ℃，晚上22 ℃）变温培养，在种子萌发过程中保持发芽床湿润，每天观察发芽情况，以胚根露出种皮1～2 mm即为发芽，芽后3 d统计发芽势，5 d统计发芽率。分别于处理5、10、15 d测定胚根长和株高。

1．2．3 广藿香化感自毒试验 15个培养瓶每瓶加入生根培养基（1／2MS＋IBA 0．2 mg／L）20 mL，121 ℃ 20 min灭菌后，加入各浓度处理液各10 mL。每个培养瓶5株组培苗，重复5次，30 d后测定其形态指标和生理生化指标。①形态指标为株高、主根长、鲜重（5株鲜重的和），并计算抑制率。②生理生化指标为POD（过氧化物酶）活性、CAT（过氧化氢酶）活性、MDA（丙二醛）含量。

1．2．4 生理生化指标的测定方法 POD和CAT活性测定参照陈建勋等［4］的方法，采用比色法。MDA含量测定按张志良等［5］的方法略做改良。

1．3 数据统计

抑制率＝（对照值-处理值）／对照值×100％；发芽率＝ 发芽种子数／供试种子数×100％；发芽势＝前3 d发芽种子数／供试种子数×100％。

化感效应指数（敏感指数，化感指数，RI），RI＝T／C－1。式中，C为对照值，T为处理值。RI＞0为促进作用，RI＜0为抑制作用，绝对值的大小与强度对应。

所有数据用Office Excel 2003软件处理，用SPSS 18．0软件进行处理组间差异显著性分析及相关性分析。

2 结果与分析

2．1 广藿香根系分泌物对萝卜生长的影响

广藿香根系分泌物各处理组之间的萝卜生长差异明显（图1）。低浓度处理E5W5组的萝卜胚根长、株高均高于对照组，处理5、10、15 d，胚根长分别增长了39．87％、21．16％、13．82％，株高分别提高了17．87％、4．52％、4．73％。即随着处理时间的延长低浓度的根系分泌物对萝卜的促进作用减弱。高浓度处理E10W0组的各项指标均明显低于对照组，处理5、10、15 d，胚根长分别减少了55．49％、46．70％、40．97％，株高降低了34．71％、8．33％、4．03％。抑制作用递减说明高浓度的根系分泌物对萝卜生长的抑制作用随着时间的增加逐步缓解。

2．2 广藿香根系分泌物对广金钱草生长的影响

广藿香根系分泌物抑制广金钱草的生长（图2），随着根系分泌物浓度的增加其抑制作用加强。与对照组比较，E5W5组处理5、10、15 d胚根长分别降低33．96％、33．33％、41．87％；E10W0处理5、10、15 d胚根长分别降低46．54％、48．21％、55．67％。处理组株高与对照组相比，E5W5组处理5、10、15 d分别减少了16．13％、20．13％、20．12％；E10W0组5、10、15 d的分别减少了37．10％、28．93％、29．27％。

2．3 广藿香根系分泌物对受体植物萌发及生长的影响

试验结果见表1，广藿香根系分泌物对萝卜种子的发芽势及根长的抑制作用明显，对发芽率和株高影响不大。萝卜E5W5组的发芽势低于对照19．12％，差异极显著（P0．01）；根长高于对照13．82％，但无显著差异。萝卜E10W0组的发芽势和根长均低于对照，分别减少22．06％和40．97％，差异极显著（P0．01）。广藿香根系分泌物对广金钱草的发芽势、株高及根长的抑制作用明显。E5W5处理和E10W0处理的发芽势分别低于对照13．25％（P0．01）和22．89％（P0．01）；经E10W0处理15 d后，株高低于对照29．27％（P0．05），E5W5处理对株高影响较小，低于对照19.51%；E5W5和E10W0处理根长分别低于对照41．87％和55．67％，差异极显著（P0．01）。

2．4 广藿香根系分泌物对受体植物的化感效应

按照Williamson［6］提出的敏感指数RI来衡量广藿香根系分泌物对受体植物发芽势、发芽率、株高、根长的影响。由表2可见，广藿香根系分泌物对萝卜和广金钱草的综合效应均表现为抑制作用，其中对根长的抑制作用最大（－1．262 9），对发芽率的化感作用最小（－0．138 2）。浓度上，随着根系分泌物比例的增大，其抑制作用增强。萝卜的E10W0组比E5W5组的综合抑制效应强17．02倍，广金钱草的E10W0组比E5W5组的综合抑制效应强0．44倍。对不同受体植物而言，广藿香根系分泌物对广金钱草的抑制作用强于萝卜。

2．5 广藿香根系分泌物对广藿香组培苗生长的影响

由表3可见，广藿香根系分泌物的水提液对广藿香组培苗的生长有一定影响，处理E5W5和处理E10W0对生长的抑制作用明显，株高主根长鲜重均低于对照组，并随着分泌物浓度的增长抑制作用加强。其中对鲜重的影响最大，抑制率分别为68．42％和86．84％，各处理间差异显著。

2．6 广藿香根系分泌物对广藿香几种生理指标的影响

根系分泌物作为一种环境胁迫因子，可能导致植物发生氧化胁迫，MDA是膜脂过氧化的产物，其含量的变化可作为检测逆境条件下膜系统受伤害程度的指标。MDA含量随着根系分泌物浓度的增大而增加（表4），处理E5W5和处理E10W0分别高于对照7．22％和132．05％。在逆境条件下为防御活性氧的伤害，植物体内存在着酶促和非酶促两类活性氧自由基清除系统，对维持膜结构的完整性和防御活性氧自由基对膜脂的伤害有重要作用，其中CAT、POD等在抗氧化酶系中起着关键作用。由表4可见，处理E5W5和处理E10W0的POD酶活性均高于对照组，分别提高了201．16％和177．91％，差异显著（P0．05），而CAT酶随着根系分泌物浓度的增加活性降低，与对照组比较，E5W5组降低了12．73％，E10W0组降低了37．45％。另外，处理E5W5和处理E10W0之间的POD和CAT活性及MDA含量均差异显著（P0．05）。随着根系分泌物浓度的增加，与E5W5组相比，E10W0组的POD活性和CAT活性分别降低了7．72％和28．33％，MDA含量增加了116．43％。

3 讨论

目前，国内有关药材的化感自毒作用研究起步较晚，相关研究报道较少，已见地黄、丹参、人参、三七、苍术、西洋参、紫苏子和薏苡等药材的化感自毒作用研究报道［7－11］，但关于广藿香的化感自毒研究尚未见报道。化感作用是植物通过茎叶挥发、淋溶、根系分泌等多种途径向外界释放化学物质，从而促进或抑制自身或其他植物的生长发育，自毒作用是化感物质对其自身产生的抑制作用，其中尤以根系分泌为主要形式［12］。

试验结果可以看出，广藿香根系分泌物对萝卜和广金钱草存在化感作用。低浓度根系分泌物（E5W5处理）对萝卜的根长及株高具有促进作用，高浓度（E10W0处理）则抑制萝卜的胚根的生长，2种处理对萝卜种子的发芽势有抑制作用，对发芽率影响小，不同浓度同一化感物质对同种植物会出现抑制或促进两种截然不同的结果［13］。其他研究［14，15］表明萝卜种子作为受体材料，对同一化感物质的不同浓度表现出不同的化感效应。

广藿香根系分泌物高、低浓度均抑制广金钱草的发芽势、株高和根长，且和对照相比多数指标差异显著或极显著。因此根系分泌物对广金钱草的化感效应整体上表现为抑制作用，该作用随着处理时间和处理浓度的增加而增强。其原因可能是化感物质的累积效果。

此外，广藿香根系分泌物对自身组培苗生长具有明显的抑制作用，其株高、主根长、鲜重均随着处理浓度的增大而呈降低的变化。广藿香根系分泌物对组培苗的POD活性、CAT活性和MDA含量均有不同程度的影响。随处理浓度的升高，MDA含量增加，表示脂质过氧化加剧；处理组POD活性均高于对照，推测是广藿香根系分泌物导致其幼苗发生了氧化胁迫，并导致POD酶的活性的升高；CAT活性随着根系分泌物浓度的增大而递减，与余叔文等［16］研究的结果类似，植物的抗氧化作用是其体内抗氧化酶系统综合作用的结果，相关机理还需进一步研究。

广藿香根系分泌物可能存在一些影响萝卜、广金钱草、广藿香组培苗正常生长的物质，具有明显的化感自毒作用。该物质的具体成分有待进一步研究。

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