徐建中，王志安，孫乙銘，俞旭平

（浙江省中藥研究所，浙江 杭州 310023）

栽培

白術(shù)自毒作用研究△

徐建中*，王志安，孫乙銘，俞旭平

（浙江省中藥研究所，浙江 杭州 310023）

目的：通過(guò)自毒作用的生物測(cè)定，探討白術(shù)自毒作用與連作障礙的關(guān)系。方法：分別測(cè)定白術(shù)幼苗期、孕蕾期和結(jié)實(shí)期地上部和地下部水浸液、根系土壤的水浸液和有機(jī)溶劑提取物及根系分泌物等對(duì)自身幼苗生長(zhǎng)的影響。結(jié)果：白術(shù)地上部和地下部水浸液對(duì)自身幼苗生長(zhǎng)的抑制作用以幼苗期最強(qiáng)，處理濃度越高，抑制作用越強(qiáng)；白術(shù)根系土壤水浸液對(duì)自身幼苗無(wú)抑制作用，但有機(jī)溶劑浸提物卻對(duì)幼苗生長(zhǎng)有顯著抑制作用；苗期白術(shù)根系分泌物對(duì)自身幼苗生長(zhǎng)有顯著的抑制作用，且隨濃度的升高，抑制作用增強(qiáng)。結(jié)論：白術(shù)具有明顯的自毒作用，推測(cè)自毒作用可能是造成白術(shù)連作障礙的主要原因之一。

白術(shù)；自毒作用；根系土壤、根系分泌物、連作障礙

白術(shù)Atractylodes macrocephalaKoidz.，別名于術(shù)，為菊科多年生草本植物，以根莖入藥，性溫，味苦、甘，具有健脾益氣，燥濕利水，止汗，安胎的功能，是歷代醫(yī)家用作補(bǔ)氣健脾的要藥。白術(shù)主要有效成分為揮發(fā)油類，臨床上常用來(lái)治療便秘、肝硬化和癌癥等疾病，應(yīng)用非常廣泛。

在白術(shù)的栽培中存在著嚴(yán)重的連作障礙現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為連作種植后植株生長(zhǎng)發(fā)育不良、病害發(fā)病嚴(yán)重，根腐病和白絹病普遍在60%以上，嚴(yán)重的甚至絕收。連作障礙在農(nóng)作物及以根莖為入藥部位的藥材栽培中普遍存在，造成作物連作障礙的原因目前主要?dú)w結(jié)為以下幾方面：土壤理化性質(zhì)惡化、土壤土傳病害和自毒作用等。自毒作用又稱自身化感作用（selfallelopathy），是指植物通過(guò)地上部分淋溶、根系分泌、植株殘茬分解及氣體揮發(fā)等途徑釋放的次生代謝產(chǎn)物過(guò)度積累而抑制下茬同種或同科植物生長(zhǎng)的現(xiàn)象，屬于生化他感作用的范疇。近年來(lái)有關(guān)中藥材自毒作用的研究在西洋參[1]、地黃[2]、當(dāng)歸[3-4]等中藥材中都有報(bào)道，目前尚未見過(guò)有關(guān)白術(shù)連作障礙及自毒作用的報(bào)道，本文主要從自毒作用層面，研究不同生育期白術(shù)地上部和地下部水浸液、白術(shù)根系土壤水浸液、有機(jī)溶劑浸提液及根系分泌物等對(duì)自身幼苗生長(zhǎng)的影響，為治理白術(shù)連作障礙提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 根莖和莖葉水浸提液的制備

分別在苗期（4月上旬）、孕蕾期（6月上旬）和結(jié)實(shí)期（8月上旬）3個(gè)時(shí)期將生長(zhǎng)一致的白術(shù)地上部莖葉、根莖分別剪下，剪成1 cm長(zhǎng)的小段，按每100 mL去離子水20 g新鮮白術(shù)的比例室溫浸泡24 h，濾紙過(guò)濾，取濾液滅菌，即得質(zhì)量濃度為0.20 g·mL－1的母液，保存于4℃冰箱備用。用時(shí)分別稀釋成0.01，0.05，0.10 g·mL－1的水浸提液。

1.2 土壤水浸提液的制備

白術(shù)挖起后，將白術(shù)根部土輕輕抖落，收集取回后陰干，碾細(xì)，過(guò)篩，加入去離子水，超聲30 min，離心，取上清液濾過(guò)，配成相當(dāng)于含土量為0.10，0.25，0.5，1.0 g·mL－1的4種濃度溶液。

1.3 土壤有機(jī)溶劑浸提液的制備

白術(shù)挖起后，將白術(shù)根部土輕輕抖落，收集取回后陰干，碾細(xì)，過(guò)篩，加入丙酮和醋酸乙酯（1∶1）作為溶劑，浸泡48 h，離心，取上清液濾過(guò)，減壓濃縮，配成相當(dāng)于含土量為0.10，0.25，0.5，1.0 g·mL－1的4種濃度溶液，以供幼苗生長(zhǎng)測(cè)定用。測(cè)定時(shí)在發(fā)芽盒中加入7 mL的各濃度溶液，揮干有機(jī)溶劑后再加入7 mL的去離子水。

1.4 白術(shù)苗期根系分泌物的制備

將剛出芽的白術(shù)種栽用0.1%的過(guò)氧化氫表面消毒20 min，用去離子水沖洗數(shù)次后移入裝有70 g石英砂、50 mL 10%Hoagland營(yíng)養(yǎng)液（pH值為6.0～6.2）的玻璃瓶中培養(yǎng)，每瓶放一株白術(shù)種栽，然后均用塑料薄膜封住瓶口，每10 d收集白術(shù)幼苗期培養(yǎng)液，收集3次培養(yǎng)液，混合。測(cè)定時(shí)在發(fā)芽用的發(fā)芽盒中分別加入7，21，35，42 mL根系培養(yǎng)液，揮干水分后各加入7 mL去離子水，得到的分別是濃縮1倍、3倍、5倍、7倍的根系培養(yǎng)液作為幼苗培養(yǎng)用。

1.5 自毒作用檢測(cè)

主要通過(guò)幼苗生長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行測(cè)定。將萌發(fā)處理7 d的白術(shù)種子作為培養(yǎng)材料，選取發(fā)芽整齊、大小均一的白術(shù)種子置于鋪有兩層濾紙的發(fā)芽盒中，每盒20株，分別加入上述各樣品不同濃度浸提液7 mL，以去離子水作為對(duì)照（CK），每處理設(shè)4個(gè)重復(fù)。在25℃、光照（照度33%）培養(yǎng)14 h，暗培養(yǎng)10 h條件下進(jìn)行培養(yǎng)，10 d后分別測(cè)量白術(shù)幼苗的根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

利用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，分別分析在同一時(shí)期不同濃度下結(jié)果的差異性。化感效應(yīng)敏感指數(shù) （RI）計(jì)算采用 WILLIAMS0N[5]的方法。RI＝1－C/T（T≥C）或 RI＝T/C－1（T≤C）。其中，C為對(duì)照值，T為處理值。當(dāng)RI＞0時(shí)，表示促進(jìn)作用，當(dāng)RI＜0時(shí)，表示抑制作用。RI絕對(duì)值的大小代表化感作用強(qiáng)度。

2 結(jié)果與分析

2.1 苗期白術(shù)地上部和地下部水浸液對(duì)白術(shù)幼苗生長(zhǎng)的影響

從表1可以看出，低中濃度的苗期根莖水浸液對(duì)白術(shù)苗伸長(zhǎng)無(wú)影響，在高濃度（0.20 g·mL－1）下極顯著抑制苗的伸長(zhǎng)；中高濃度（0.05，0.10，0.20 g·mL－1）的根莖水浸液極顯著抑制白術(shù)幼苗根的伸長(zhǎng)；不同濃度的苗期莖葉提取物均極顯著抑制白術(shù)苗的生長(zhǎng)和根的生長(zhǎng)，且隨濃度的增加抑制作用呈增強(qiáng)趨勢(shì)。說(shuō)明苗期白術(shù)莖葉水浸液的自毒作用有強(qiáng)于根莖的趨勢(shì)。

表1 苗期白術(shù)植株地上部和地下部水浸液對(duì)自身幼苗生長(zhǎng)的影響

2.2 孕蕾期白術(shù)地上部和地下部水浸液對(duì)白術(shù)幼苗生長(zhǎng)的影響

從表2可見，孕蕾期白術(shù)根莖的各濃度水浸液對(duì)白術(shù)苗長(zhǎng)生長(zhǎng)均無(wú)顯著影響，但高濃度（0.20 g·mL－1）時(shí)則極顯著影響根長(zhǎng)的生長(zhǎng)；白術(shù)莖葉浸提液在低濃度時(shí)對(duì)白術(shù)苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)均無(wú)顯著影響，在高濃度（0.20 g·mL－1）時(shí)極顯著抑制白術(shù)苗長(zhǎng)生長(zhǎng)，0.10，0.20 g·mL－1兩種濃度的莖葉浸提液均極顯著抑制根長(zhǎng)的生長(zhǎng)。

表2 孕蕾期白術(shù)植株地上部和地下部水浸液對(duì)自身幼苗生長(zhǎng)的影響

2.3 結(jié)實(shí)期白術(shù)地上部和地下部水浸液對(duì)白術(shù)幼苗生長(zhǎng)的影響

從表3可見，不同濃度的結(jié)實(shí)期白術(shù)根莖水浸液對(duì)白術(shù)苗長(zhǎng)均無(wú)顯著抑制作用，在低中濃度時(shí)對(duì)白術(shù)幼苗根長(zhǎng)也無(wú)抑制作用，只在高濃度（0.20 g·mL－1）時(shí)才極顯著抑制根長(zhǎng)的伸長(zhǎng)?；ü诎仔g(shù)莖葉水浸液在低濃度時(shí)對(duì)白術(shù)苗長(zhǎng)無(wú)顯著影響，只在中高濃度（0.10，0.20 g·mL－1）時(shí)才顯著或極顯著抑制苗長(zhǎng)生長(zhǎng)；低濃度的莖葉水浸液（0.01 g·mL－1）對(duì)白術(shù)幼苗根長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，但在中高濃度（0.05，0.10，0.20 g·mL－1）時(shí)則極顯著抑制根長(zhǎng)生長(zhǎng)。

表3 結(jié)實(shí)期白術(shù)植株地上部和地下部水浸液對(duì)自身幼苗生長(zhǎng)的影響

綜上所述，在同一發(fā)育時(shí)期和相同濃度條件下，白術(shù)莖葉化感作用強(qiáng)于根莖，白術(shù)幼苗胚根對(duì)化感作用較胚軸敏感。總的說(shuō)來(lái)，發(fā)育時(shí)期對(duì)白術(shù)的化感作用有明顯的影響，以苗期化感作用最強(qiáng)，隨著發(fā)育時(shí)期的推進(jìn)，對(duì)白術(shù)幼苗的抑制作用呈逐漸減少趨勢(shì)。尤其以苗期抑制作用最顯著，說(shuō)明幼苗期白術(shù)水浸提物對(duì)白術(shù)具有明顯的自毒作用，這與生產(chǎn)上出現(xiàn)的5～6月根腐病發(fā)病期相吻合。

2.4 白術(shù)根系土壤水浸液和有機(jī)溶劑浸提液對(duì)白術(shù)幼苗生長(zhǎng)的影響

從表4可以看出，不同濃度的白術(shù)根系土壤水浸液對(duì)白術(shù)幼苗的根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)抑制作用均不顯著。而除最低濃度（0.10 g·mL－1）的白術(shù)根系土壤有機(jī)溶劑浸提物與對(duì)照比較差異不顯著外，其余濃度處理均隨著濃度的增加對(duì)苗長(zhǎng)抑制作用呈增強(qiáng)趨勢(shì)，差異水平均達(dá)顯著性。對(duì)白術(shù)幼苗根長(zhǎng)的影響與苗長(zhǎng)類似，0.50 g·mL－1和 1.00 g·mL－1兩個(gè)濃度與對(duì)照的差異均達(dá)顯著性水平。

表4 白術(shù)根系土壤水浸液和有機(jī)溶劑浸提液對(duì)自身幼苗生長(zhǎng)的影響

2.5 苗期白術(shù)根系分泌物對(duì)白術(shù)幼苗生長(zhǎng)的影響

從表5可以看出，不同倍數(shù)的根系分泌物對(duì)白術(shù)苗長(zhǎng)抑制作用程度不同，以1倍的苗長(zhǎng)與對(duì)照相當(dāng)，抑制作用不明顯，以7倍的抑制作用最強(qiáng)，苗長(zhǎng)僅為43.44 cm，較對(duì)照的67.08 cm縮短了35.24%，說(shuō)明隨著濃縮倍數(shù)的增大，對(duì)苗長(zhǎng)生長(zhǎng)的抑制作用也呈增強(qiáng)趨勢(shì)。除1倍與對(duì)照無(wú)差異外，3倍和7倍處理的差異均達(dá)顯著性水平，其中7倍的差異達(dá)極顯著性水平。

表5 白術(shù)苗期根系分泌物對(duì)自身幼苗生長(zhǎng)的影響

對(duì)白術(shù)幼苗根長(zhǎng)的影響與苗長(zhǎng)表現(xiàn)類似，也均表現(xiàn)出抑制作用，且隨著濃縮倍數(shù)的增加，抑制作用越明顯。以7倍處理的根長(zhǎng)為33.72 cm為例，較對(duì)照的93.33 cm縮短了63.87%，可見對(duì)根生長(zhǎng)的抑制作用非常明顯。與對(duì)照相比，不同濃縮倍數(shù)處理的根長(zhǎng)差異均達(dá)極顯著性水平。

3 討論

測(cè)定幼苗生長(zhǎng)是研究化感作用的常規(guī)手段，幼苗生長(zhǎng)直接影響到植株的生長(zhǎng)狀況、藥材產(chǎn)量和藥材品質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，苗期白術(shù)根莖水浸液在0.05 g·mL－1及以上濃度時(shí)均極顯著抑制白術(shù)幼苗胚根的生長(zhǎng)，而莖葉水浸液所有濃度均極顯著抑制白術(shù)幼苗胚根和胚芽的生長(zhǎng)，隨水浸液濃度的升高，這種抑制作用增強(qiáng)，且在大于0.05 g·mL－1時(shí)根部明顯褐化變軟，甚至腐爛，這與傳統(tǒng)連作時(shí)苗期白術(shù)根腐病等病害極嚴(yán)重相吻合。

在同一發(fā)育時(shí)期和相同濃度條件下，白術(shù)的自毒作用基本表現(xiàn)為莖葉的自毒作用強(qiáng)于根莖，白術(shù)幼苗胚根對(duì)自毒作用較胚芽敏感。發(fā)育時(shí)期對(duì)白術(shù)的自毒作用有明顯的影響，以苗期自毒作用最強(qiáng)，隨著發(fā)育時(shí)期的延續(xù)，對(duì)白術(shù)幼苗的抑制作用呈逐漸減少趨勢(shì)。

白術(shù)根系土壤的水浸液對(duì)白術(shù)幼苗生長(zhǎng)無(wú)明顯影響，但有機(jī)溶劑浸提物對(duì)白術(shù)幼苗苗長(zhǎng)表現(xiàn)為低濃度（0.10 g·mL－1）下無(wú)明顯影響，隨著濃度的增加，抑制作用逐漸增強(qiáng)，抑制作用均顯著。說(shuō)明在白術(shù)的根系土壤中存在著抑制白術(shù)幼苗生長(zhǎng)的有機(jī)化感物質(zhì)。

不同濃度的苗期白術(shù)無(wú)土培養(yǎng)的根系分泌物對(duì)白術(shù)苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)的影響均表現(xiàn)為抑制作用，在相同的濃縮倍數(shù)下，對(duì)白術(shù)幼苗根生長(zhǎng)的抑制作用要強(qiáng)于對(duì)苗生長(zhǎng)的抑制作用，1倍的濃縮倍數(shù)對(duì)苗長(zhǎng)無(wú)明顯影響，卻極顯著影響根生長(zhǎng)，且隨濃縮倍數(shù)的增加抑制作用呈增強(qiáng)趨勢(shì)。這說(shuō)明根系分泌物中可能存在著抑制白術(shù)幼苗生長(zhǎng)的化感物質(zhì)，尚須進(jìn)一步研究，以明確化感物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和種類。

綜上所述，白術(shù)存在著嚴(yán)重的自毒作用，主要表現(xiàn)為苗期根系分泌物及白術(shù)根系土壤中存在著自毒作用的化感物質(zhì)，以及苗期植株水浸液呈現(xiàn)極強(qiáng)的自毒性化感作用，這些因素很可能是構(gòu)成白術(shù)連作障礙的主要原因之一。

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Autotoxicity of Atractylidesmacrocephala

XU Jian-zhong，WANG ZHi-an，SUN Yi-ming，YU Xu-ping

（Zhengjiang Research Institute of Traditional Chinese Medicine，Hangzhou310023，China）

Objective：To explore the relationship between autotoxicity ofAtratylides macrocephalaand continuous cropping obstacle by means of determining the autotoxicty effect.Methods：The effects of water extract from leaf and steam at seedling，bud andmature stage，thewater and organic solvents extract from the root system soil，the root exudate on the plant growth were studied.Results：The water extract from leaf and steam ofAtractylides macrocephalaat seedling stage have the highest inhibitional effects，which was higher with increasing concentrations of tissue extracts.The water extract from the root system soil has no significant inhibition，but the organic solvents extract has significant inhibition.The root exudate has significant inhibition effect depending on concentration.Conclusion：The experiment show thatAtratylidesmacrocephalahave apparent autotoxicity.Autotoxicity is partially responsible for continuous cropping obstacle ofAtratylidesmacrocephala．

Atractylidesmacrocephala；Autotoxicity；Root system soil；Root exudates；Continuous cropping obstacle

浙江省公益技術(shù)研究項(xiàng)目（2010C32039）

*徐建中，E-mail：xxjz691＠sohu.com

2011-08-30）