摘要：分别用去离子水和乙酸乙酯萃取小麦、蚕豆和油菜根系分泌物刺激麻花艽（Gentiana straminea Maxim）种子，再进行麻花艽种子的发芽试验，考察小麦、蚕豆和油菜的根系分泌物对麻花艽种子萌发及胚根生长的影响。结果表明，小麦的根系分泌物水相浸提液对麻花艽种子萌发及胚根生长有轻微的促进作用，且随着水相浸提次数的增多，促进作用减弱。小麦的根系分泌物酯相浸提液对麻花艽种子萌发的影响不明显；蚕豆根系分泌物水相和酯相浸提液对麻花艽种子萌发及胚根生长抑制作用较弱；油菜根系分泌物水相和酯相浸提液对麻花艽种子萌发及胚根生长有明显的抑制作用，且随着水相和酯相浸提液浓度的降低，抑制作用减弱；油菜根系分泌物对麻花艽种子萌发及胚根生长的抑制作用最强，蚕豆根系分泌物对麻花艽种子萌发及胚根生长抑制作用较弱，小麦根系分泌物对麻花艽种子发芽有一定的促进作用。
关键词：农作物；根系分泌物；麻花艽（Gentiana straminea Maxim）；萌发率；胚根长
中图分类号：S567.23；S154.36 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）14-3631-04
DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.14.022
Abstract： In order to study the effect of wheat， broad bean， oilseed rape root extracts on germination and radical length of Gentiana straminea seeds， wheat， broad beans and oilseed rape root were extracted and partitioned by distilled water and ethyl acetate and arrange G. straminea seeds germinate text. Then the extract was subject to G. straminea seeds germination and radical growth. The results showed that wheat root aqueous phase extracts extracted by ethyl acetate had weak positive effect on G. straminea seeds germination and ridicle growth， with the increase of extraction times， the positive effect became weaken. Wheat root ester phase extracts extracted by ethyl acetate had unconspicuous effect. Broad bean root extracts had weak inhibitory effect； Oilseed rape had stronger inhibitory effect， with the increase of aqueous phase and ester phase extraction times， the positive effect became weaken； Oilseed root extracts had stronger inhibitory effect on germination and radical length of G. straminea seeds. Broad bean root extracts had weak inhibitory effect. Wheat root extracts had positive effect.
Key words： crops； root exudates； Gentiana straminea Maxim； germination rate； radicle length
麻花艽（Gentiana straminea Maxim）属龙胆科龙胆属麻花艽组植物[1，2]，为《中华人民共和国药典》[3]记载的麻花艽主要品种之一，是一种常用的中藏药[1，4]，广泛分布于青海的大部分地区，四川的西北地区，甘肃、西藏、宁夏的部分地区[5]。由于制药需求，大量采集野生麻花艽，药源日渐耗竭，导致商品药材价格不断上涨，进一步加剧了野生种质资源的破坏[6，7]。人工种植技术成为既保护野生资源又保证市场供应，实现药材可持续利用的主要方法[6]。
植物的化感作用是植物通过向环境释放次生代谢产物即化感物质而实现的[8]。植物根系在其生长过程中向土壤释放的渗出物、分泌物、植物粘液、胶质和裂解物等被许多学者统称为根系分泌物。近年来，化感作用研究也得到了迅速发展并在生产实践中加以应用[9]，有些植物其分泌物中生物活性物质有利于其他某些植物对营养元素的吸收，从而促进其生长[10]。前人对油菜、蚕豆和小麦的根系分泌物有一定的研究，得出了相应的结果，如油菜根系分泌物其化感效应对小麦的影响程度最弱，对小麦的种子发芽率、幼苗根长均表现出促进作用，而对小麦幼苗其他生长特性以及油菜、蚕豆和玉米幼苗的所有生长特性均表现为抑制作用[11]。根系分泌物中氨基酸总量随着蚕豆枯萎病抗性的降低而升高[12]。小麦根系分泌物及伴生小麦改变了土壤真菌群落结构[13]。将麻花艽套种于农作物中，农作物发芽生长快，形成麻花艽发芽所需要的阴湿的仿生条件[14]，有利于人工栽培麻花艽种子的萌发。在麻花艽与不同农作物套种的实践中，发现小麦套种田的麻花艽出苗率高，而蚕豆、油菜田的麻花艽出苗率极低，甚至为零[15]。小麦、蚕豆、油菜的根系分泌物对麻花艽种子的萌发是否有化感作用，目前尚未发现这方面的报道。研究小麦、油菜及蚕豆的根系分泌物对麻花艽的化感作用，可以丰富禾本科、十字花科、豆科作物与龙胆科植物的化感理论，优选适宜与麻花艽套种的农作物，指导麻花艽的人工栽培技术，对提高麻花艽产量、品质，增加药农收入及保护高原的生态环境有重要的意义。 1 材料与方法
1.1 材料
本试验采用小麦、蚕豆和油菜作为供体植物，麻花艽为受体植物。小麦品种为阿勃，蚕豆品种为青蚕11号，油菜品种为青杂3号，麻花艽种子为2011年采取的野生麻花艽种子种植后2013年采收的种子，以上品种均由青海大学农牧学院农场提供。
1.2 试验设计
试验采用二因素完全随机设计。因素A为A1小麦、A2蚕豆、A3油菜。因素B为B1清水对照、B2原液、B3原液稀释10倍液、B4原液稀释100倍液。
1.3 试验方法
1.3.1 麻花艽种子表面消毒 将麻花艽种子用1%（v/v）次氯酸钠溶液在超声波清洗器中处理3 min，用去离子水清洗后再用75%（v/v）乙醇超声1 min，然后用去离子水冲洗至无色，晾干备用。在培养皿内（直径90 mm，高20 mm）铺双层滤纸，加入适量去离子水，然后在滤纸上均匀铺直径10 mm的玻璃纤维滤纸（Whatman GF/A）约60片，将表面消毒晾干后的麻花艽种子均匀撒到玻璃纤维滤纸片上，每皿25～45粒，在25 ℃的黑暗条件下备用。
1.3.2 乙酸乙酯萃取水培农作物根系分泌物 根系分泌物的收集：将供试的小麦、蚕豆和油菜种子采用和麻花艽相同的方法进行表面消毒，晾干分别放置小麦400粒、蚕豆200粒、油菜400粒，在豆芽机（康源牌自动豆芽苗菜机）中进行培养，待各种子发芽长根时开始，每隔3 d放入等量的活性炭（100 g用纱布包裹），共收集3次。
农作物根系分泌物的萃取分离参考贺锋等[16]方法。具体如下：将活性炭取出，过滤除去水分，放入烧杯中，加入丙酮（丙酮的量需淹没活性炭顶部），将烧杯放入超声清洗机中超声3 min，取出后用布氏漏斗进行抽滤1～2次。将滤液经旋转蒸发仪（ER-52A型，上海亚荣生化仪器厂）减压浓缩，浓缩物先用去离子水溶解，得到50 mL根系分泌物水溶液，倒入分液漏斗中，少量不溶于水的物质用乙酸乙酯溶解后倒入分液漏斗中。按乙酸乙酯与去离子水1∶1的比例萃取根系分泌物水溶液，得到第一次的乙酸乙酯相与水相的根系分泌物溶液，再在乙酸乙酯相溶液中重复以上萃取过程，得到第二次、第三次3次的乙酸乙酯相与水相的根系分泌物溶液。对每次乙酸乙酯相与水相的根系分泌物溶液以清水为对照，原液、稀释10倍和100倍液为基液进行麻花艽种子的发芽试验。
1.3.3 发芽试验 在直径90 mm的玻璃培养皿中，边缘摆放含麻花艽种子的玻璃纤维滤片，中间放置一个保湿的三角滤纸片，用移液枪吸取以上3种浓度100 μL浸提液加到种子上，每个浓度4次重复。用Parafilm封口膜将培养皿密封，在25 ℃培养箱内黑暗培养13 d，在显微镜下观察麻花艽种子发芽率和胚根长，以去离子水处理作为对照。
1.4 指标测定和数据处理
1.4.1 发芽指标测定 麻花艽种子培养13 d后统计发芽率。发芽率（GR）=（萌发的种子数/播种数）×100%。
1.4.2 生长指标 发芽试验结束后，采用常规测量方法测量每皿萌发的麻花艽种子的根长。
然后将发芽率和根长转化为RI值后进行比较。RI值的计算公式如下：
RI=1-C/T （T≥C）
T/C-1 （T0表示促进作用，RI
2 结果与分析
2.1 根系分泌物乙酸乙酯萃取物的水相对麻花艽种子发芽率RI值的影响
对3种作物根系分泌物乙酸乙酯萃取物水相对麻花艽种子发芽率RI值进行方差分析，结果见表1。由表1可知，小麦B1处理的麻花艽种子发芽率RI值与B2、B3、B4处理均无显著差异；蚕豆和油菜B1处理的麻花艽种子发芽率RI值与B2、B3处理均有显著差异，表现出随着不同萃取物水相浓度的降低，其根系分泌物处理的麻花艽种子的发芽率降低，RI的绝对值减小，其抑制强度逐渐变弱。小麦根系分泌物水相浸提液不同稀释浓度处理的麻花艽种子发芽率的RI值均大于零，高于蚕豆处理和油菜处理，说明与清水对照相比，小麦根系分泌物对麻花艽种子的发芽有促进作用，而油菜根系分泌物对麻花艽种子发芽的抑制作用最强，蚕豆的抑制作用较弱。
2.2 根系分泌物乙酸乙酯萃取物的酯相对麻花艽种子发芽率RI值的影响
对3种作物根系分泌物乙酸乙酯萃取物的酯相对麻花艽种子发芽率RI值进行方差分析，结果见表2。由表2可知，小麦B1处理的麻花艽种子发芽率RI值与B2、B3、B4处理均无显著差异。蚕豆和油菜B1处理的麻花艽种子发芽率RI值与B2、B3处理均有显著差异，表现出随着不同萃取物酯相浓度的降低，其根系分泌物处理的麻花艽种子的发芽率降低，RI绝对值降低，其抑制强度逐渐变弱。小麦根系分泌物酯相浸提液处理麻花艽种子萌发率的RI值高于蚕豆处理和油菜处理，说明小麦根系分泌物对麻花艽种子发芽的抑制作用最小，蚕豆次之，油菜的抑制作用最强。
小麦根系分泌物的酯相浸提液处理的麻花艽种子萌发率的RI值有正有负，其绝对值均小于0.12。蚕豆和油菜处理的麻花艽种子萌发率的RI值均为负值，其中，蚕豆处理的麻花艽种子萌发率的RI绝对值在0.06～0.33之间，油菜处理的麻花艽种子发芽率的RI绝对值在0.13～0.69之间。说明小麦根系分泌物酯相浸提液对麻花艽种子萌发影响最小，蚕豆有轻微的抑制作用，油菜有强烈的抑制作用。
2.3 根系分泌物乙酸乙酯萃取物的水相对麻花艽种子胚根长RI值的影响
对3种作物根系分泌物乙酸乙酯萃取物的水相对麻花艽种子胚根长RI值进行方差分析，结果见表3。由表3可知，小麦和蚕豆B1处理的麻花艽种子的胚根长RI值与B2处理有显著差异，油菜B1处理的麻花艽种子的胚根长RI值与B2、B3处理均有显著差异。表现出随着不同根系分泌物乙酸乙酯萃取物的水相浓度的降低，其根系分泌物处理的麻花艽种子的胚根长增长，RI值的抑制强度逐渐变弱。小麦根系分泌物水相浸提液处理麻花艽种子胚根长的RI值高于蚕豆处理和油菜处理，说明小麦根系分泌物对麻花艽种子的胚根长的抑制作用最小，蚕豆次之，油菜的抑制作用最强。 小麦根系分泌物的水相浸提液处理的麻花艽种子胚根长的RI值均为正值，蚕豆和油菜处理的麻花艽种子发芽率的RI值除B4处理为零外均为负值，蚕豆处理的麻花艽种子胚根长的平均RI绝对值大于油菜处理，表明根系分泌物水相浸提液的高浓度抑制麻花艽种子胚根的生长作用强，低浓度抑制作用弱。说明小麦根系分泌物水相浸提液对麻花艽种子胚根长的生长有轻微的促进作用，蚕豆有轻微的抑制作用，油菜有强烈的抑制作用。
2.4 根系分泌物乙酸乙酯萃取物的酯相对麻花艽胚根长RI值的影响
对3种作物根系分泌物乙酸乙酯萃取物酯相对麻花艽胚根长RI值进行方差分析，结果见表4。由表4可知，3种农作物B1处理的麻花艽的胚根长的RI值最高，小麦和蚕豆B1处理的麻花艽胚根长RI值与B2、B3处理有显著差异，油菜B1处理的麻花艽胚根长RI值与B2、B3、B4处理均有显著差异。表现出随着不同农作物乙酸乙酯萃取物酯相浓度的降低，其根系分泌物处理的麻花艽种子的胚根长变长，RI值的抑制强度逐渐变弱。小麦根系分泌物乙酸乙酯萃取物酯相浸提液处理麻花艽种子胚根长平均RI值高于蚕豆处理和油菜处理，说明小麦根系分泌物对麻花艽种子发芽的抑制作用最小，蚕豆次之，油菜的抑制作用最强。
小麦、蚕豆、油菜根系分泌物的酯相浸提液处理的麻花艽种子胚根长的RI值均为负值。说明根系分泌物酯相浸提液的高浓度抑制麻花艽种子胚根的生长作用强，低浓度抑制作用弱。同种稀释浓度下，小麦处理的麻花艽种子胚根长的RI大于蚕豆处理，蚕豆处理的麻花艽种子胚根长的RI大于油菜处理，表明油菜根系分泌物酯相浸提液对麻花艽种子胚根长的生长的抑制作用最强，其次是蚕豆，小麦的抑制作用最弱。
3 小结与讨论
对小麦、蚕豆和油菜种子进行水培，用活性炭吸附获取根系分泌物，再用丙酮萃取出根系分泌物浓缩，分别用去离子水和乙酸乙酯再萃取小麦、蚕豆和油菜根系分泌物，得到水相根系分泌物浸提液和酯相根系分泌物浸提液。然后用水相和酯相根系分泌物浸提液刺激麻花艽种子进行发芽试验，测定不同处理麻花艽种子萌发率和胚根长。分别分析3种作物根系分泌物水相浸提液和酯相浸提液刺激下，不同稀释浓度的麻花艽的发芽率和胚根长。结果表明，无论是根系分泌物水相浸提液还是酯相浸提液，油菜根系分泌物对麻花艽种子萌发、胚根生长的抑制作用最强，蚕豆根系分泌物对麻花艽种子萌发及胚根生长抑制作用较弱，小麦的根系分泌物水相浸提液对麻花艽种子萌发及胚根生长有轻微的促进作用，小麦的根系分泌物酯相浸提液对麻花艽种子萌发的影响不明显。
3种农作物根系分泌物萃取相的浓度越低，对麻花艽种子萌发及胚根生长抑制作用越弱。油菜根系分泌物萃取相的浓度越低对麻花艽种子萌发和胚根生长抑制作用越弱；小麦根系分泌物萃取相的浓度越低对麻花艽种子萌发及胚根生长促进作用越弱。这可能是造成小麦套种田的麻花艽出苗率高，而蚕豆、油菜田的麻花艽出苗率极低[10]的重要原因之一。
由试验结果可以看出，同一农作物的根系分泌物，其水相浸提液和酯相浸提液对种子萌发和胚根生长的影响存在差异。初步推断根系分泌物水相浸提液主要含有一些水溶性物质，酯相浸提液主要含有酯溶性物质，化感物质有差异。其次种子萌发和胚根生长所需的化学物质不同。这些化学物质的具体成分及其对种子萌发及胚根生长的作用机理等问题有待进一步研究。
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