兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗的化感作用研究

河南省經濟作物推廣站 李珅 祁瑞林

河南農業大學農學院 沈玉聰 張紅瑞

三七是我國常用的大宗中藥材之一，具有多種藥理作用。近年，隨著三七的應用越來越廣泛，其種植面積也越來越大，但是，種植過三七的土壤要經過5 年之后才能再次種植，因此需要選擇合適的作物進行輪作。玉米是我國最主要的糧食作物之一，南北均可種植，是值得選擇的輪作作物。已有研究表明，三七連作土壤或根際土壤水提液及植株水提液不僅會對其自身種子萌發及幼苗生長產生化感作用，而且對我國常食用的蔬菜如萵苣、蘿卜、白菜、油菜、蠶豆及常見作物等的種子及幼苗的生長也會產生一定的影響。三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、三七總皂苷等是三七的主要成分，在三七根莖中含量很高。研究發現，三七總皂苷對三七幼苗的苗高、根鮮質量等方面存在一定的化感抑制作用，并且專家們從三七根際土壤中分離出了三七皂苷R1、人參皂苷Rg1等皂苷類物質。因此，有必要研究三七皂苷R1、人參皂苷Rg1 及三七總皂苷對玉米幼苗生長生理的影響，為確定玉米能否與三七進行輪作提供依據。

一、材料與方法

（一）試驗材料

玉米種子（品種為鄭單958）及三七的主要成分三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、三七總皂苷。

（二）試驗設計

首先，用3% 次氯酸鈉溶液將玉米種子消毒20 min，其次，用蒸餾水沖洗干凈并浸種催芽10 h，再次，將其放入盛有石英砂的培養盒中（每盒40 粒種子），最后分別加入0.01 mg·L-1、0.10 mg·L-1、1.00 mg·L-1、10.00 mg·L-1、50.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1的三七皂苷R1、人參皂苷Rg1 及三七總皂苷處理液各45 mL，以蒸餾水為對照，使用小孔保鮮膜保濕，重復3 次，室溫25 ℃左右自然光下培養，每隔12 h 往培養盒中加入25 mL 1/2 hoagland’s 營養液保濕。

（三）測定項目與方法

培養10 d 后取玉米幼苗葉片測定其過氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化氫酶（CAT）活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白質含量等生理指標。同時測定玉米幼苗高度和主根長。

（四）數據處理

用化感效應指數RI（RI=1-C/T，T為處理值，C為對照值）衡量化感強度的大小，RI絕對值的大小代表化感作用強度的大小，RI＜ 0 時為抑制作用，RI＞ 0 時為促進作用。

以平均化感指數比較各測定指標間的化感作用強弱。計算公式如下：

其中，MSI＜ 0 時為抑制作用，MSI＞ 0 時為促進作用，絕對值的大小與作用強度（敏感性）一致。R為平均敏感指數（M）的級別或層次，n為該級別或層次數據（RI）的總個數，a為數據項。

采用DPS v7.05 和Excel 對數據進行統計分析。

二、結果與分析

（一）兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗高度的影響

由表1 可知，在質量濃度為0.01 mg·L-1、0.10 mg·L-1三七皂苷R1 處理下玉米幼苗高度有所增加，在質量濃度為1.00 mg·L-1、10.00 mg·L-1、50.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1三七皂苷R1 處理下其苗高有所降低，但均未達到顯著水平；人參皂苷Rg1 處理后玉米幼苗苗高均有所增加，但并不顯著；三七總皂苷處理后玉米幼苗的高度均略低于對照。

表1 兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗苗高的影響

（二）兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗主根長的影響

由表2 可以看出，兩種單體皂苷及三七總皂苷處理后玉米幼苗的主根長均有所降低。其中，質量濃度為1.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1三七皂苷R1 處理后及質量濃度為100.00 m·L-1人參皂苷Rg1 和三七總皂苷處理后玉米幼苗主根長變化較為顯著。

表2 兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗主根長的影響

（三）兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗POD 活性的影響

從圖1 可以看出，三七皂苷R1 和人參皂苷Rg1 處理后玉米幼苗的POD 活性均有所降低。其中，玉米幼苗的POD 活性在三七皂苷R1 質量濃度為100.00 mg·L-1和人參皂苷Rg1 質量濃度為1.00 mg·L-1、50.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1處理時顯著低于對照，而在三七總皂苷質量濃度為0.01 mg·L-1、0.10 mg·L-1、1.00 mg·L-1處理時有所降低，在質量濃度為10.00 mg·L-1、50.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1處理時POD 活性無顯著差異。

圖1 兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗POD 活性的影響

（四）兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗SOD活性的影響

從圖2 可以看出，不同質量濃度兩種單體皂苷及三七總皂苷處理后玉米幼苗的SOD 活性均有所降低，但均未達到顯著水平。

圖2 兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗SOD 活性的影響

（五）兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗CAT活性的影響

由圖3 可知，玉米幼苗在不同質量濃度兩種單體皂苷及三七總皂苷處理后CAT 活性均有所降低。其中，玉米幼苗在三七總皂苷質量濃度為50.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1處理后CAT 活性顯著降低，分別低于對照30.80%、27.55%。

圖3 兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗CAT 活性的影響

（六）兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗可溶性糖含量的影響

由下頁圖4 可知，玉米幼苗在不同質量濃度三七皂苷R1 和人參皂苷Rg1 處理后可溶性糖含量均有所降低，且在質量濃度為0.10 mg·L-1、1.00 mg·L-1、10.00 mg·L-1三七皂苷R1 和0.10 mg·L-1人參皂苷Rg1 處理后其可溶性糖含量降低較為顯著；玉米幼苗在三七總皂苷處理后可溶性糖含量均有所增加，且在質量濃度為0.01 mg·L-1、0.10 mg·L-1、1.00 mg·L-1、10.00 m·L-1、50.00 mg·L-1處理下增加顯著。

圖4 兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗可溶性糖含量的影響

（七）兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗可溶性蛋白質含量的影響

由圖5 可知，不同質量濃度兩種單體皂苷及三七總皂苷處理后玉米幼苗的可溶性蛋白質含量均有所降低。其中，玉米幼苗在質量濃度為1.00 mg·L-1、10.00 mg·L-1、50.00 mg·L-1、100.00 mg·L-1三七皂苷R1 及人參皂苷Rg1 處理后可溶性蛋白質含量降低均達到顯著水平。

圖5 兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗可溶性蛋白質含量的影響

（八）兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗的化感作用

不同質量濃度兩種單體皂苷及三七總皂苷的一、二、三級敏感指數大部分為負值，說明它們對玉米幼苗均有化感抑制作用（見表3）。由一級敏感指數（M1）可知，皂苷類物質對玉米幼苗的主根長、POD 活性、SOD 活性、CAT 活性及可溶性蛋白質含量均有抑制作用。由二級敏感指數（M2）可以看出，不同質量濃度兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗在其形態和生理方面均有抑制作用。由三級敏感指數（M3）可以看出，三七皂苷R1 和人參皂苷Rg1 對玉米幼苗的抑制作用較大，而三七總皂苷對玉米幼苗的抑制作用較小。

表3 兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗的化感作用

三、小結與討論

苗高和主根長能夠在一定程度上反映植物的生長狀況；可溶性糖能夠在一定程度上反映植物的碳素營養狀況；可溶性蛋白質大多數是參與各種代謝的酶類，是了解植物體總代謝的重要指標之一。本研究中，兩種單體皂苷及三七總皂苷均降低了幼苗的主根長，而對幼苗的高度影響相對較小，這可能是因為根為直接接觸處理物質的器官，因而變化較為明顯，這與前人的研究結果也相對一致。可能也正因為這樣，影響了幼苗對營養的吸收，從而引起幼苗體內可溶性糖含量以及可溶性蛋白質含量下降。

植物體內普遍存在POD、SOD、CAT 等抗氧化性保護酶，POD 具有消除過氧化氫和酚類、胺類毒性的雙重作用，SOD 是一種清除超氧陰離子自由基的酶，CAT 可以清除植物體里的過氧化氫，這些酶類與植物的抗逆性和衰老密切相關。本研究的結果表明，兩種單體皂苷及三七總皂苷處理后，玉米幼苗的SOD 和CAT 同樣有所降低，POD 在1.00 mg·L-1濃度以下顯著降低，這可能是因為玉米幼苗在兩種單體皂苷及三七總皂苷處理下體內產生了大量的超氧陰離子自由基，但這超出了SOD 的清除能力，從而抑制了SOD 活性，進而引起幼苗體內的POD 和CAT 活性降低。

從綜合敏感指數來看，兩種單體皂苷及三七總皂苷對玉米幼苗均有不同程度的化感抑制作用，三七皂苷R1和人參皂苷Rg1 對玉米幼苗的化感抑制作用較大，而三七總皂苷的抑制作用較小，這表明三七總皂苷中可能還存在能夠促進玉米幼苗生長的物質，這也進一步說明化感作用的復雜性。