雷發(fā)林，倪 軍，靳 松，楊浩然，徐勝光，李育川

（昆明學(xué)院農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，云南昆明 650000）

大花胡麻草（Centranthera grandifloraBenth.）為玄參科（Scrophulariaceae）胡麻草屬（Centranthera）一年生草本，屬根部半寄生植物，是云南珍稀道地名貴民族藥材紅根野蠶豆最主要的基源植物，主要產(chǎn)于我國(guó)廣西、貴州、云南等地區(qū)，越南、緬甸、印度也有分布[1-3]。據(jù)本草學(xué)中有關(guān)紅根野蠶豆（胡麻草屬）的記載：“性涼，微苦，具有祛濕、平肝、清熱利濕、散瘀活血等功效，主要用于治療心血管病、腫瘤、黃疸型肝炎、肝腫大、跌打傷瘀腫、痛經(jīng)等疾病”[3-6]。據(jù)相關(guān)學(xué)者對(duì)其化學(xué)成分和藥效研究表明：紅根野蠶豆抗癌、保肝、溶血栓療效顯著，無(wú)毒副不良反應(yīng)，是一種具有很高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的草本，具有可開(kāi)發(fā)為治療早期白血病、各類(lèi)腫瘤，化血、溶血（瘀血、血栓），護(hù)肝保肝藥物的巨大前景[6-10]。前期研究發(fā)現(xiàn)其葉能進(jìn)行一定的光合作用，且根上凸起的瘤狀物與周?chē)渌参锔g織連接在一起，對(duì)瘤狀物結(jié)構(gòu)的初步鏡檢發(fā)現(xiàn)與百蕊草[11]、甘肅馬先蒿[12]的吸器結(jié)構(gòu)相似，大花胡麻草根部具有典型寄生植物器官——吸器。大花胡麻草在無(wú)適宜寄主植物伴生的情況下，無(wú)論是種子實(shí)生苗、組培苗和2 年生帶土球宿根大苗都無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間單獨(dú)生長(zhǎng)成活，更無(wú)法完成生活史[13]，其正常生長(zhǎng)發(fā)育必須依賴(lài)于適宜種類(lèi)的寄主植物，且對(duì)一年生須根系草本類(lèi)寄主的選擇性明顯，證實(shí)大花胡麻草為典型的根部半寄生植物。因不清楚大花胡麻草寄主種類(lèi)，故人工種植存活率低，目前資源完全來(lái)源于野生，導(dǎo)致現(xiàn)階段供需矛盾突出，急需對(duì)人工種植中與大花胡麻草搭配的優(yōu)良寄主種類(lèi)進(jìn)行篩選研究。

在前期對(duì)大花胡麻草開(kāi)展根部半寄生證據(jù)搜集和野外伴生植物種類(lèi)調(diào)查的基礎(chǔ)上，以可能是大花胡麻草的寄主植物的30 種植物為研究對(duì)象，將這30 種植物與大花胡麻草分別進(jìn)行人工混栽混播，通過(guò)觀測(cè)大花胡麻草的株高、生物產(chǎn)量、存活率、吸器等性狀，驗(yàn)證寄主種類(lèi)，并篩選出適宜與大花胡麻草混栽混播的具體寄主種類(lèi)，為實(shí)現(xiàn)大花胡麻草人工規(guī)?；N植中寄主的選擇提供理論依據(jù)，同時(shí)也為根部半寄生藥材資源的保護(hù)和產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)提供示范。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

前期對(duì)大花胡麻草云南省4 個(gè)野生基群集中分布區(qū)進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其伴生植物共有24 科57 種[13]，參考郭巧生[14]的方法將泥土沖洗干凈后進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)與大花胡麻草根系具有吸器連接的植物共11 種，根系纏繞密切的19 種，以這30 種植物（見(jiàn)表1）為試驗(yàn)對(duì)象。于2021 年5 月取得大花胡麻草和30 種伴生植物種子及野外大苗，分別在昆明學(xué)院農(nóng)學(xué)院組培室及溫室大棚培養(yǎng)備用，以上材料均經(jīng)昆明學(xué)院農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院李育川教授鑒定為大花胡麻草。上年采收的大花胡麻草種子在2022 年4 月上旬開(kāi)展混播實(shí)驗(yàn)，混栽選取組培室培育的大花胡麻草組培生根苗，統(tǒng)一選取培育60 d、株高1.5 cm 的幼苗開(kāi)展混栽實(shí)驗(yàn)。

表1 調(diào)查鑒定的30種伴生植物

1.2 30種伴生植物與大花胡麻草混栽的方法

將大花胡麻草組培苗分別與30種伴生植物進(jìn)行混栽盆栽試驗(yàn)，采用1 株大花胡麻草搭配3 株伴生植物的處理方法，伴生植物苗高5 cm 左右，混栽間距1～3 cm，各處理10 盆，設(shè)3 次重復(fù)，空白對(duì)照為只定植大花胡麻草，不定植寄主植物。培養(yǎng)條件為昆明學(xué)院農(nóng)學(xué)樓溫室大棚內(nèi)的小拱棚，溫度（24 ± 3）℃，期間依據(jù)天氣，定期給小拱棚通風(fēng)，定時(shí)澆水。生長(zhǎng)期間觀測(cè)大花胡麻草的存活及生長(zhǎng)發(fā)育狀況，300 d后采收植株，統(tǒng)計(jì)植株存活情況，測(cè)定單株株高和鮮重的增加，觀察根部吸器發(fā)生情況及吸器個(gè)數(shù)，各處理取3次重復(fù)的平均值，由此判定寄生關(guān)系的建立情況。

1.3 30種伴生植物與大花胡麻草種子混播的方法

將大花胡麻草種子與不同寄主植物種子按1∶0.7的比例混合播種于花盆中進(jìn)行處理，每處理共10 盆，設(shè)3 次重復(fù)，設(shè)置空白對(duì)照（只播種大花胡麻草種子）。播種前將花盆內(nèi)基質(zhì)澆透水，再將種子撒播于基質(zhì)上，播種后用白色薄膜套住盆口進(jìn)行保濕，置于大棚內(nèi)的小拱棚進(jìn)行培養(yǎng)，每天注意保濕和放風(fēng)，澆水采用壓力噴壺，以免將種子沖散，1 個(gè)月后去除薄膜并拔除非寄主雜草。60 d 測(cè)定最早出苗天數(shù)、出苗率；180 d 觀測(cè)株高、葉數(shù)、存活率；300 d 采挖植株稱(chēng)量單株鮮重、單株根鮮重，并觀察根部寄生情況取3次重復(fù)的平均值進(jìn)行分析。

1.4 寄生關(guān)系判定依據(jù)

依據(jù)移栽或混播后300 d 時(shí)，大花胡麻草能否存活、兩種植物根部絞織狀況、大花胡麻草根部吸器發(fā)生情況檢測(cè)，來(lái)判斷伴生植物能否與大花胡麻草建立寄生關(guān)系，確定是否為大花胡麻草的寄主。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)使用Excel軟件、SPSS 13.0軟件進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 混栽對(duì)大花胡麻草生長(zhǎng)發(fā)育的影響

將30種植物分別與大花胡麻草進(jìn)行混栽，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2?；煸园l(fā)現(xiàn)大花胡麻草能與水虱草等11 種伴生植物建立寄生關(guān)系，對(duì)比CK 及19 種非寄主伴生植物大花胡麻草個(gè)體間及吸器質(zhì)量都有所差別。

表2 大花胡麻草組培苗與30種伴生植物幼苗盆栽生長(zhǎng)情況

單獨(dú)移栽大花胡麻草（CK）和與非寄主伴生植物混栽的兩個(gè)處理，大花胡麻草生長(zhǎng)遲緩長(zhǎng)勢(shì)不佳，自60 d 時(shí)開(kāi)始逐漸衰亡，不能正常完成生活史；11 種能與之寄生的處理中，存活率、植株高度與鮮重的增加、吸器數(shù)量這幾個(gè)指標(biāo)中，水虱草和碎米莎草表現(xiàn)最好，300 d 時(shí)大花胡麻草地上部生長(zhǎng)旺盛，葉色翠綠，葉片較厚，莖稈粗壯，株高和鮮重的增加能達(dá)到27.8、28.2 cm 和42.2、42.0 g，吸器數(shù)量分別達(dá)9.8、6.8個(gè)，其對(duì)大花胡麻草生長(zhǎng)發(fā)育促進(jìn)效果顯著優(yōu)于其他處理，表現(xiàn)較好的是兩岐飄拂草、扁穗莎草和淡竹葉三種寄主，300 d 時(shí)吸器數(shù)量分別為5.6、5.3、2.0個(gè)，地上部能完成生活史開(kāi)花結(jié)實(shí)，株高和鮮重的增加分別達(dá)到18.6、13.6、13.4 cm和29.4、20.6、20.9 g。碎米莎草、水虱草、兩岐飄拂草、扁穗莎草和淡竹葉5 種伴生植物與大花胡麻草能快速建立寄生關(guān)系，顯著促進(jìn)大花胡麻草生長(zhǎng)發(fā)育速度，實(shí)現(xiàn)當(dāng)年開(kāi)花結(jié)實(shí)，是大花胡麻草的優(yōu)勢(shì)寄主。

2.2 混播處理大花胡麻草生長(zhǎng)情況

將30種伴生植物種子與大花胡麻草種子，按1∶0.7進(jìn)行混播，對(duì)比CK，期間對(duì)大花胡麻草出苗情況、幼苗生長(zhǎng)狀況、生長(zhǎng)發(fā)育狀況和產(chǎn)量進(jìn)行觀察，結(jié)果見(jiàn)表3。

可以看出，優(yōu)勢(shì)伴生植物種子與大花胡麻草種子混播促進(jìn)作用明顯，不同伴生植物種子與大花胡麻草種子混播時(shí)，大花胡麻草萌發(fā)和出苗時(shí)間存在顯著差異。種子在單獨(dú)播種時(shí)和19 種非寄主植物種子混播時(shí)，大花胡麻草種子在（22±10）d 以后才萌發(fā)，出苗期顯著推遲，第60 d 時(shí)田間平均出苗率低于0.5%，已萌發(fā)的幼苗也生長(zhǎng)不良，180 d內(nèi)逐漸死亡。

大花胡麻草與水虱草、碎米莎草、兩岐飄拂草等11 種伴生植物種子混播時(shí)，第7 d 開(kāi)始逐漸出苗，出苗速率高，到第60 d 時(shí)出苗率能達(dá)到10%以上，其出苗速率極顯著快于非寄主處理和空白對(duì)照處理。

大花胡麻草與水虱草、碎米莎草、兩岐飄拂草、扁穗莎草、淡竹葉混播處理，大花胡麻草當(dāng)年能開(kāi)花結(jié)實(shí)，完成生活史，在300 d 時(shí)單株根鮮重分別達(dá)到（58.8±0.2）g、（56.4±0.2）g、（30.2±0.2）g、（24.6±0.1）g、（24.2±0.1）g，較非寄主植物能顯著提高根的生物產(chǎn)量。

在吸器質(zhì)量方面，水虱草和碎米莎草處理仍然表現(xiàn)最佳，顯著優(yōu)于其他處理，兩岐飄拂草、扁穗莎草和淡竹葉三種寄主植物次之，種子混播處理下，5 種寄主與大花胡麻草根部均明顯纏繞，吸盤(pán)明顯，吸器數(shù)量分別為7.4、5.3、5.0、4.8、1.0 個(gè)，較其他科屬能明顯促進(jìn)種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)和成株生長(zhǎng)發(fā)育。

種子混播研究結(jié)果與組培苗盆栽表現(xiàn)基本一致，表明水虱草、碎米莎草、兩岐飄拂草、扁穗莎草、淡竹葉這5 種寄主是大花胡麻草的優(yōu)勢(shì)寄主，適宜作為根部半寄生植物大花胡麻草人工種植中的選擇使用和搭配應(yīng)用的優(yōu)良寄主種類(lèi)。

3 小結(jié)與討論

大花胡麻草是典型的根部半寄生植物，在無(wú)適宜寄主植物混栽混播情況下，大花胡麻草無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間獨(dú)立存活、生長(zhǎng)發(fā)育，更無(wú)法完成生活史。因此要實(shí)現(xiàn)大花胡麻草的人工種植，明確其寄主植物種類(lèi)，篩選出優(yōu)良寄主是解決和實(shí)現(xiàn)其人工種植最關(guān)鍵、最基本的科學(xué)問(wèn)題。研究結(jié)果表明大花胡麻草寄主范圍并不廣泛，在選擇的13 個(gè)科共30 多種伴生植物中，僅發(fā)現(xiàn)了莎草科和禾本科11種伴生植物與大花胡麻草能建立寄生關(guān)系，說(shuō)明大花胡麻草寄主選擇專(zhuān)一性不強(qiáng)，屬?gòu)V譜性寄生植物，但寄生在不同的寄主植物上時(shí)，吸器發(fā)生的大小、個(gè)數(shù)具有差異性，試驗(yàn)觀察到的5種莎草科、1 種禾本科優(yōu)勢(shì)寄主植物表現(xiàn)最好，其余科屬植物根系交織密切，但并未產(chǎn)生吸器，與之相反的是優(yōu)勢(shì)寄主即使其根系交織區(qū)域少，但交織部分仍可觀察到吸器連接，這表明其對(duì)寄主的選擇存在明顯偏好性。

莎草科植物作為單子葉植物中的第三大科，在我國(guó)境內(nèi)廣泛分布。值得注意的是同為草本莎草科對(duì)環(huán)境的偏好性與大花胡麻草相似，除大花胡麻草本身含環(huán)烯醚萜苷化合物外，研究發(fā)現(xiàn)莎草科內(nèi)含有機(jī)酸、黃酮、內(nèi)酯、香豆素及其苷類(lèi)、甾體及三萜類(lèi)、強(qiáng)心苷等活性成分[15]，且黃酮類(lèi)物質(zhì)含量較高[16]。寄生植物通過(guò)吸器與寄主根部的維管組織產(chǎn)生“生理橋”不斷地交換除水分、糖類(lèi)、氨基酸等小分子代謝產(chǎn)物及很多大分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)、病毒等[17]，寄生植物密切地獲取這些物質(zhì)以供自身生長(zhǎng)、開(kāi)花與結(jié)實(shí)[18-19]，試驗(yàn)中5 種優(yōu)勢(shì)寄主在生長(zhǎng)發(fā)育情況、根部顏色深淺表現(xiàn)不一，但無(wú)一例外，優(yōu)勢(shì)寄主能促進(jìn)開(kāi)花結(jié)實(shí)，且混播、混栽結(jié)果一致，激素、多肽、RNA 這些可移動(dòng)的信號(hào)分子可協(xié)調(diào)植物細(xì)胞代謝、基因表達(dá)及系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程(如開(kāi)花等)，那么可以推測(cè)這些莎草科植物應(yīng)該為其提供了此類(lèi)物質(zhì)，其次大花胡麻草能否寄生、與莎草科植物是否能產(chǎn)生某類(lèi)物質(zhì)及其提供這類(lèi)物質(zhì)的多寡，也可能是影響寄生效果及其對(duì)寄主選擇偏好性最重要的因素。國(guó)內(nèi)學(xué)者觀察到不同寄主[20-21]對(duì)藥材活性成分及其含量等性狀也有顯著差異，可以肯定不同種類(lèi)寄主內(nèi)含物與大花胡麻草所交換的物質(zhì)是不同的，不同寄主對(duì)大花胡麻草藥材的化學(xué)組分及活性成分也有所差異，因此篩選出有利于提高其藥材質(zhì)量的寄主植物種類(lèi)，是解決大花胡麻草藥材“質(zhì)量可控”的最關(guān)鍵因素，此外不同的產(chǎn)地[22]、采收時(shí)間[23]、用藥部位等差異所造成的藥材活性成分含量也不同。因此，探索不同因素對(duì)其藥材內(nèi)在質(zhì)量影響的差異，篩選出有利于提高藥材產(chǎn)量、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的寄主植物種類(lèi)，是解決大花胡麻草藥材種植中“藥材質(zhì)量可控”和“提質(zhì)增效”另一關(guān)鍵因素。

研究發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證了水虱草、碎米莎草、兩岐飄拂草、扁穗莎草、淡竹葉、白茅、黃茅、雙穗雀稗等11種植物能與大花胡麻草建立寄生關(guān)系，是大花胡麻草的寄主，但不同的寄主對(duì)大花胡麻草生長(zhǎng)發(fā)育的影響存在差異顯著，說(shuō)明大花胡對(duì)寄主選擇存在明顯偏好性。在發(fā)現(xiàn)的11種大花胡麻草的寄主中，水虱草、碎米莎草、兩岐飄拂草、扁穗莎草、淡竹葉5 種寄主與大花胡麻草能迅速建立良好的寄生關(guān)系，其能顯著促進(jìn)大花胡麻草種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)、植株生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量積累，這5 種寄主是大花胡草的優(yōu)勢(shì)寄主，適宜作大花胡麻草人工種植選用搭配的優(yōu)良寄主。