大黃、半夏對黃芪化感作用的研究*

王 靚，常曉雨，齊欣冉，劉佳璐，趙月眸，靖偉健，王辰宇，劉真一

(河北中醫學院，河北 石家莊 050091)

黃芪為豆科植物蒙古黃芪[Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge. Var.mongholicus (Bge.)Hisao]或膜莢黃芪[Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.]的干燥根[1]。黃芪作為常用大宗藥材，始載于《神農本草經》，應用歷史可追溯到2000多年前。其具有補氣升陽，益衛固表、利尿排膿、斂瘡生肌的功效。黃芪藥性溫和，從 “十藥八芪” 這個稱號可見其應用范圍之廣。目前以黃芪為原料的中成藥多達200余種，對黃芪的需求量逐年增大。蒙古黃芪作為中藥黃芪的主流品種，主要在山西、甘肅、寧夏、內蒙古、陜西、河北等地種植[2-3]。膜莢黃芪主產于山東、東北、陜西、河北等地，皂苷含量較高，優良的高皂苷含量種質資源。河北省的安國市和唐山市是黃芪的主要種植地，并以膜莢黃芪為主，并以生長快，一年直播著稱[3]。

近年來，受市場需求和耕地面積的限制，黃芪多采用連作種植方式，但大多具有明顯的連作障礙，比如易發生種子萌發率低、幼苗成活率低、根腐病嚴重、產量和品種質量下降等現象，嚴重影響藥材的種植、產量和質量。經過研究發現，化感活性是造成連作障礙的主要原因之一[4-5]。化感作用是指自然生態系統中，為了競爭空間、光照、水和營養物質，供體(植物或微生物)利用各自的適應機制，主要通過多種途徑(如莖葉揮發淋溶、根系分泌以及落葉腐敗降解等)將化感物質釋放作用于外環境，從而間接或直接的促進或抑制受體即臨近伴生植物生長的化學生態現象[6]。

目前解決藥用植物連作障礙的有效途徑就是通過輪作或套作等合理耕作體系，降低連作障礙，持續且高效的利用土地，提高中藥材的產量和質量。有相關報道稱，黃芪可分別與大黃、半夏套種，但對于它們之間種間和種內的化感活性，尚未見全面系統的研究報道。

為研究大黃和半夏對黃芪的化感作用，尋求更合理的輪作套作品種組合，提高黃芪產量，該試驗選取河北產的大黃、半夏，研究其不同部位的水提液對黃芪生長發育的影響。

1 實 驗

1.1 實驗材料

選取河北省安國市藥材種植基地種植中草藥大黃(RheumpalmatumL.)、半夏(Pinetliaternate(Thunb.) Brier.)作為供體材料，河北省安國市藥材種植基地大規模種植的黃芪為受體對象，試驗中使用的黃芪種子為當地當年新黃芪種子。

1.2 實驗方法

在陰涼處將干凈的大黃和半夏莖葉和根晾干。莖葉剪碎成小塊，根切成2～5 cm小段，各稱取200 g，分別加入蒸餾水2000 mL浸提24 h，每1 h攪動一次，將浸提液用雙層濾紙抽濾，然后分別加蒸餾水將浸提液補充至2000 mL，制得的半夏和大黃莖葉和根系揮發油提取物。再用蒸餾水將揮發油提取物稀釋成質量濃度為10 mL/L、50 mL/L和100 mL/L的溶液。

黃芪受試種子用質量濃度為ω=0.1%的高錳酸鉀溶液浸泡30 min后用蒸餾水沖洗干凈，在80 ℃ 的熱水中浸泡至冷卻后分別用各浸提液浸泡 30 min，挑取粒大飽滿的種子作為實驗對象。

采用培養皿濾紙法觀察大黃和半夏不同部位水提液對黃芪種子萌發的影響。將50粒圓潤飽滿的黃芪種子均勻的放置于鋪有兩層濾紙的培養皿中，以蒸餾水作對照，分別向其中噴灑15 mL大黃或半夏不同部位不同濃度的水提液，每組重復3次。此后，將培養皿放置于人工培養箱(參數設置為溫度為28 ℃ 相對濕度60%，晝夜交替)培養，每天適當添加蒸餾水(約2 mL)并透氣10 min，3天后記下發芽種子個數，并計算發芽率。繼續培養，發芽第5天每個重復隨機選取10株生長正常的幼苗，分別測定苗長、根長，取平均值。

1.3 數據分析

采用SPSS13.0統計軟件，利用One-way ANOVA對組間進行差異顯著性檢驗。

沿用Williamson等[8]文章中所用的化感效應指數的計算方法(算法如下)：

當處理組的數值T≥對照組的數值C時， RI(化感作用效應指數)=1-C/T，反之當T0代表化感作用為促進，RI<0代表化感作用為抑制，絕對值的越大，化感作用越強，反之越弱。

2 結果與分析

2.1 黃芪和半夏不同部位不同濃度水提液對黃芪種子萌發的影響

如表1和圖1所示，黃芪和半夏水提液對黃芪種子萌發的影響不同，大黃整體上對黃芪種子萌發具有促進作用，其促進作用隨濃度的增加而減弱。而半夏水提液濃度較高時對黃芪種子萌發起抑制作用，在質量濃度較低時有促進作用。

表1 大黃和半夏根及莖水提液對黃芪種子萌發的影響

圖1 大黃和半夏根及莖葉水提液對黃芪種子萌發的影響

具體而言，黃芪和半夏根的水提液中，大黃根的水提液促進黃芪種子萌發，并且濃度與促進作用強弱成反相關，即濃度的越低，促進作用越強。半夏根在質量濃度為100 mg/L時，對黃芪種子萌發均存較強的抑制作用。在質量濃度為10 mg/L時，對黃芪種子萌發有促進作用。而莖葉水提液中，大黃莖葉水提液對黃芪種子萌發有促進作用，半夏莖葉水提液在質量濃度為100時對黃芪種子萌發有促進作用，在10和50 mg/L時對黃芪種子萌發有抑制作用。

2.2 黃芪和半夏不同部位水提液對黃芪幼苗及幼根生長的影響

2.2.1 黃芪和半夏不同部位水提液對黃芪幼苗苗高的影響

如表2和圖2所示，黃芪和半夏水提液對黃芪幼苗生長的影響各不相同。半夏根的水提液抑制黃芪幼苗生長的作用更強，大黃根水提液則較弱。而且低濃度大黃根水提液(10 mg/L)可促進黃芪幼苗生長。而同樣半夏莖葉水提液明顯抑制黃芪幼苗生長，而反觀大黃莖葉水提液，其只在高濃度時抑制黃芪幼苗生長，低濃度(10、50 mg/L)促進幼苗生長。由此可見，同一植物對其他植物的化感作用與其濃度有很大關系。高濃度其產生的化感作用更明顯，濃度降低隨之化感作用減弱。同一植物不同部位水提液作用于幼苗，對其生長產生的影響也不一樣，總體上看，莖葉水提液對幼苗生長的化感作用強于根的水提液。

表2 大黃和半夏水提液對黃芪幼苗高化感效應指數的影響

圖2 大黃和半夏根及莖葉水提液對黃芪幼苗苗長的影響

2.2.2 黃芪和半夏不同部位不同濃度水提液對黃芪根長的影響

試驗結果表明半夏和大黃水提液均可對黃芪幼苗根產生化感作用(表3和圖3)。除10 mg/L大黃根水提液促進黃芪幼苗根生長外，其他濃度的大黃根水提液以及半夏根水提液在不同濃度下均抑制黃芪幼苗根的生長。大黃和半夏莖葉水提液也可影響黃芪幼苗根生長。10、50 g/mL的大黃莖葉水提液以及10 g/mL半夏莖葉水提液可微弱的促進對黃芪幼苗生長，其它濃度的水提液均抑制黃芪幼苗根的生長且半夏莖水提液的抑制作用更強。

表3 大黃和半夏水提液對黃芪幼根根長化感效應指數的影響

圖3 大黃和半夏根及莖葉水提液對黃芪幼根根長的影響

3 結 論

因供體植物部位不同或者受體植物不同，植物表現出的化感作用不同[9-11]，具體而言，不同植物對同一植物產生的化感作用并不一致。同一植物不同部位對另一植物產生的化感作用也不一樣。本研究發現大黃和半夏對黃芪均存在化感作用。其中，大黃根莖水提液對黃芪種子萌發均起到促進作用，而對幼苗和幼根則體現出低濃度促進，高濃度抑制的特點。半夏根莖提取液對黃芪種子萌發總體上呈現低濃度促進，高濃度抑制的特征，而對幼苗以及幼根生長，總體上均起抑制作用。導致大黃和半夏對黃芪化感作用不同的原因，可能是大黃和半仙含有的化感物質種類和含量不同，或者大黃和半夏釋放的化感物質的種類或者濃度不同。

對于不同化感植物而言，在不同部位或者不同生長期，化感物質存在的含量和種類也可能是動態變化的[7,10,12-13]。本研究表明大黃和半夏莖葉等地上部分和根等地下部分的水提液對黃芪生長發育的化感作用不同，總體上看，較之根，莖葉對黃芪產生的化感作用更強。由此可見，中草藥不同部位含有的化感物質類型和含量也不盡相同。

植物對其它植物或自身產生化感作用的途徑主要是通過雨霧淋溶、揮發、根系分泌和植物殘體腐解等[14-16]方式釋放化感物質。本研究所選取的大黃和半夏均對黃芪存在化感作用，且大黃整體上可顯著促進黃芪的生長。該試驗致力于通過黃芪化感試驗研究，為優化黃芪輪作、套作體系，篩選出與黃芪輪作、套作的最優品種，從此從本實驗的結果而言，與半夏相比，大黃更適合與黃芪進行輪作以及套作。