張紅瑞，張云霞，李紀(jì)紅，沈玉聰，高致明，張子龍

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，河南 鄭州 450046； 2.鄭州師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450044；3.香港嘉道理農(nóng)場暨植物園，香港； 4.北京中醫(yī)藥大學(xué) 中藥學(xué)院，北京100102)

三七以其干燥根及根莖入藥，是我國常用大宗中藥材之一，目前商品主要來源于栽培。隨著藥材商品需求量的增加，栽培面積亦逐年加大，隨之出現(xiàn)的連作障礙已成為制約我國根類中藥材可持續(xù)發(fā)展的重大問題[1]。種植過三七的土壤要經(jīng)過5 a之后才能再次種植[2]。生產(chǎn)上多采用換地以避免種植過程出現(xiàn)連作障礙[3-4]。已有研究表明，三七土壤水提液或植株水提液不僅對其自身種子萌發(fā)及幼苗生長有抑制現(xiàn)象[5-8]，而且對其他作物種子萌發(fā)及生長也存在抑制現(xiàn)象，如萵苣[9]、蘿卜[9]、白菜[9-10]、玉米[10-11]、蠶豆[11]、小麥[11-13]、油菜[14]等。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)三七課題組前期的研究表明，三七的酚酸類成分對自身及白菜、小麥、玉米的幼苗生長有一定的影響[15-19]。因此，研究三七所含物質(zhì)和分泌物質(zhì)對后茬作物生長的影響十分必要。三七皂苷R1、人參皂苷Rg1等是三七根際土壤含量較高的皂苷類物質(zhì)[20]。韋美麗等[21]和周艷等[22]研究發(fā)現(xiàn)，三七皂苷R1、人參皂苷Rg1和三七總皂苷對三七幼苗的生長存在一定的抑制作用，對幼苗生理也存在化感作用。游佩進(jìn)等[9]研究發(fā)現(xiàn)，三七連作土壤及水提液對白菜的種子發(fā)芽和幼苗生長存在一定的影響，但對其影響機(jī)制尚未闡述清楚。因此，以水提液中含量較高的三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、三七總皂苷等皂苷類物質(zhì)為對象，研究其對白菜幼苗生理特性的影響，為明確三七影響白菜生長的機(jī)制及白菜能否作為三七的后茬作物提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

單體皂苷三七皂苷R1和人參皂苷Rg1、三七總皂苷、白菜種子(品種為優(yōu)選早熟五號F1)。

1.2 試驗設(shè)計

采用3%次氯酸鈉溶液消毒白菜種子，蒸餾水沖洗干凈后晾干；采用石英石培養(yǎng)，每盒100粒白菜種子，分別加入45 mL單體皂苷三七皂苷R1和人參皂苷Rg1及三七總皂苷，質(zhì)量濃度分別為0.01、0.10、1.00、10.00、50.00、100.00 mg/L，以蒸餾水為對照，以有小孔保鮮膜覆蓋培養(yǎng)盒保濕，重復(fù)3次，在25 ℃、自然光下培養(yǎng)。

1.3 測定指標(biāo)

培養(yǎng)10 d測定白菜苗高和主根長，同時取葉片測定可溶性糖含量、可溶性蛋白質(zhì)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)活性等生理指標(biāo)[23-24]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

參考張子龍等[25]的方法計算平均敏感指數(shù)(MSI)。計算公式如下：

其中，MSI<0時為抑制，MSI>0時為促進(jìn)，絕對值的大小與作用強(qiáng)度(敏感性)一致。R為MSI的級別或?qū)哟?，n為該級別或?qū)哟螖?shù)據(jù)(RI)的總個數(shù)，a為數(shù)據(jù)項。

采用DPS v7.05和Excel對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 2種單體皂苷及三七總皂苷對白菜幼苗生長的影響

2.1.1 苗高 由表1可以看出，三七皂苷R1處理后白菜幼苗苗高均有所降低，但與對照間差異未達(dá)到顯著水平；人參皂苷Rg1處理后白菜幼苗的苗高有所增加，但并不顯著；在0.01、0.10、1.00 mg/L的三七總皂苷低質(zhì)量濃度處理時白菜幼苗苗高有所增加，在10.00、50.00、100.00 mg/L的高質(zhì)量濃度處理時白菜幼苗苗高有所降低，但均未達(dá)到顯著水平。

2.1.2 主根長 由表2可以看出，三七皂苷R1和人參皂苷Rg1及三七總皂苷處理后白菜幼苗的主根長均有所降低，其中10.00、100.00 mg/L三七皂苷R1處理組，0.01、50.00 mg/L人參皂苷Rg1處理組和0.01、1.00、50.00、100.00 mg/L三七總皂苷處理組與對照差異顯著。

表1 2種單體皂苷及三七總皂苷對白菜幼苗苗高的影響Tab.1 Effects of notoginsenoside R1, ginsenoside Rg1 and panax notoginseng saponins on height of Chinese cabbage seedlings cm

注: 同行中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: The Different lower cases in the same row indicated difference level at 0.05%.The same below.

表22種單體皂苷及三七總皂苷對白菜幼苗主根長的影響

Tab.2EffectsofnotoginsenosideR1,ginsenosideRg1andpanaxnotoginsengsaponinsonmainrootlengthofChinesecabbageseedlingscm

2.2 2種單體皂苷及三七總皂苷對白菜幼苗生理特性的影響

2.2.1 POD活性 由表3可知，2種單體三七皂苷R1和人參皂苷Rg1處理后白菜幼苗POD活性有所降低，但降低不明顯；三七總皂苷處理后，0.01、10.00、50.00、100.00 mg/L處理組分別比對照顯著下降35.57%、37.90%、45.35%、35.42%。

表3 2種單體皂苷及三七總皂苷對白菜幼苗POD活性的影響Tab.3 Effects of notoginsenoside R1, ginsenoside Rg1 and panax notoginseng saponins on POD activity of Chinese cabbage seedlings U/g

2.2.2 SOD活性 從表4可知，與對照比較，單體皂苷三七皂苷R1及人參皂苷Rg1處理組白菜幼苗的SOD活性均有所降低，但均未達(dá)到顯著水平；而三七總皂苷處理后白菜幼苗的SOD活性有所增加，也未達(dá)到顯著水平。

表4 2種單體皂苷及三七總皂苷對白菜幼苗SOD活性的影響Tab.4 Effects of notoginsenoside R1, ginsenoside Rg1 and panax notoginseng saponins on SOD activity of Chinese cabbage seedlings U/g

2.2.3 CAT活性 由表5可知，2種皂苷單體三七皂苷R1和人參皂苷Rg1及三七總皂苷處理后白菜幼苗的CAT活性增加，但與對照組比差異均未達(dá)到顯著水平。

表5 2種單體皂苷及三七總皂苷對白菜幼苗CAT活性的影響Tab.5 Effects of notoginsenoside R1, ginsenoside Rg1 and panax notoginseng saponins on CAT activity of Chinese cabbage seedlings U/g

2.2.4 可溶性糖含量 由表6可以看出，三七皂苷R1和人參皂苷Rg1處理組白菜幼苗的可溶性糖含量增加，但未達(dá)到顯著水平；0.01、0.10 mg/L三七總皂苷處理組白菜幼苗的可溶性糖含量有所增加，1.00、10.00、50.00、100.00 mg/L處理組白菜幼苗的可溶性糖含量有所降低，但均未達(dá)到顯著水平。

表6 2種單體皂苷及三七總皂苷對白菜幼苗可溶性糖含量的影響Tab.6 Effects of notoginsenoside R1, ginsenoside Rg1 and panax notoginseng saponins on soluble sugar content of Chinese cabbage seedlings mg/g

2.2.5 可溶性蛋白質(zhì)含量 由表7可以看出，2種皂苷單體三七皂苷R1和人參皂苷Rg1及三七總皂苷處理后白菜幼苗的可溶性蛋白質(zhì)含量均有所增加，但均未達(dá)到顯著水平。

表7 2種單體皂苷及三七總皂苷對白菜幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量的影響Tab.7 Effects of notoginsenoside R1, ginsenoside Rg1 and panax notoginseng saponins on soluble protein content of Chinese cabbage seedlings mg/g

2.3 2種單體皂苷及三七總皂苷對白菜幼苗敏感指數(shù)的影響

從表8可以看出，2種單體皂苷和三七總皂苷的1、2、3級敏感指數(shù)大部分為負(fù)值。由1級敏感指數(shù)(MSI1)可知，三七皂苷R1和人參皂苷Rg1及三七總皂苷對白菜幼苗的主根長及幼苗POD與SOD活性有抑制作用，對幼苗CAT活性、可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量有促進(jìn)作用。由2級敏感指數(shù)(MSI2)可知，2種單體三七皂苷R1和人參皂苷Rg1及三七總皂苷對幼苗的形態(tài)指標(biāo)均表現(xiàn)為抑制作用。由3級敏感指數(shù)(MSI3)可知，3種皂苷類物質(zhì)對白菜幼苗均表現(xiàn)為抑制作用，且人參皂苷Rg1對白菜幼苗的抑制強(qiáng)度較小，三七總皂苷的抑制強(qiáng)度較大。

表8 2種單體皂苷及三七總皂苷對白菜幼苗敏感指數(shù)的影響Tab.8 The sensitivity index of Chinese cabbage seedlings under the treatement of notoginsenoside R1, ginsenoside Rg1 and panax notoginseng saponins

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，2種單體三七皂苷R1和人參皂苷Rg1及三七總皂苷對白菜幼苗的主根長有抑制作用，且幼苗的主根長在部分質(zhì)量濃度處理下呈現(xiàn)顯著降低趨勢，這與前人的研究結(jié)果[26]基本一致。

植物體內(nèi)可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)是植物生理生化過程的基礎(chǔ)，其含量高低反映植物生理生化的狀態(tài)和對逆境的適應(yīng)[27]。本研究結(jié)果表明，與對照相比，三七皂苷R1、人參皂苷Rg1及低質(zhì)量濃度的三七總皂苷處理后白菜幼苗的可溶性糖含量均有所增加，而高質(zhì)量濃度的三七總皂苷處理后幼苗的可溶性糖含量有所降低，三七皂苷R1和人參皂苷Rg1及三七總皂苷均能在一定程度上促進(jìn)白菜幼苗可溶性蛋白質(zhì)的合成，這表明0.01～100.00 mg/L的三七皂苷R1和人參皂苷Rg1均在白菜幼苗的可適應(yīng)范圍之內(nèi)，而白菜幼苗對三七總皂苷比較敏感。

逆境脅迫能引起植物活性氧增加和膜脂過氧化，破壞植物組織[28-29]。本研究發(fā)現(xiàn)，三七皂苷R1和人參皂苷Rg1及三七總皂苷處理后，白菜幼苗的POD活性降低，SOD和CAT活性有所增強(qiáng)，表明在加入皂苷類物質(zhì)后，白菜幼苗體內(nèi)的活性氧增加。幼苗POD活性的降低可能是由于SOD歧化活性氧產(chǎn)生的H2O2超出了POD的清除能力，這也可能會導(dǎo)致過氧化物的過度積累，從而對白菜幼苗產(chǎn)生危害。由于不同質(zhì)量濃度的皂苷類物質(zhì)處理并未引起形態(tài)上明顯的變化，說明0.01～100.00 mg/L的三七皂苷R1和人參皂苷Rg1及三七總皂苷對白菜幼苗的生理生長有一定的影響，但并不是很嚴(yán)重。

通過綜合敏感指數(shù)來看，不同質(zhì)量濃度的2種單體皂苷及三七總皂苷對白菜幼苗生長和生理特性均存在一定的化感抑制作用，其中三七皂苷R1和人參皂苷Rg1對白菜幼苗的抑制強(qiáng)度較小，三七總皂苷的抑制強(qiáng)度相對較大。綜合考慮2種單體皂苷及三七總皂苷對白菜幼苗生長和生理的影響，只要土壤中的化感物質(zhì)濃度在一定的范圍內(nèi)，白菜就可以作為三七等藥用植物的輪作作物。