白術自毒作用研究△

徐建中，王志安，孫乙銘，俞旭平

（浙江省中藥研究所，浙江 杭州 310023）

栽培

白術自毒作用研究△

徐建中*，王志安，孫乙銘，俞旭平

（浙江省中藥研究所，浙江 杭州 310023）

目的：通過自毒作用的生物測定，探討白術自毒作用與連作障礙的關系。方法：分別測定白術幼苗期、孕蕾期和結實期地上部和地下部水浸液、根系土壤的水浸液和有機溶劑提取物及根系分泌物等對自身幼苗生長的影響。結果：白術地上部和地下部水浸液對自身幼苗生長的抑制作用以幼苗期最強，處理濃度越高，抑制作用越強；白術根系土壤水浸液對自身幼苗無抑制作用，但有機溶劑浸提物卻對幼苗生長有顯著抑制作用；苗期白術根系分泌物對自身幼苗生長有顯著的抑制作用，且隨濃度的升高，抑制作用增強。結論：白術具有明顯的自毒作用，推測自毒作用可能是造成白術連作障礙的主要原因之一。

白術；自毒作用；根系土壤、根系分泌物、連作障礙

白術Atractylodes macrocephalaKoidz.，別名于術，為菊科多年生草本植物，以根莖入藥，性溫，味苦、甘，具有健脾益氣，燥濕利水，止汗，安胎的功能，是歷代醫家用作補氣健脾的要藥。白術主要有效成分為揮發油類，臨床上常用來治療便秘、肝硬化和癌癥等疾病，應用非常廣泛。

在白術的栽培中存在著嚴重的連作障礙現象，主要表現為連作種植后植株生長發育不良、病害發病嚴重，根腐病和白絹病普遍在60%以上，嚴重的甚至絕收。連作障礙在農作物及以根莖為入藥部位的藥材栽培中普遍存在，造成作物連作障礙的原因目前主要歸結為以下幾方面：土壤理化性質惡化、土壤土傳病害和自毒作用等。自毒作用又稱自身化感作用（selfallelopathy），是指植物通過地上部分淋溶、根系分泌、植株殘茬分解及氣體揮發等途徑釋放的次生代謝產物過度積累而抑制下茬同種或同科植物生長的現象，屬于生化他感作用的范疇。近年來有關中藥材自毒作用的研究在西洋參[1]、地黃[2]、當歸[3-4]等中藥材中都有報道，目前尚未見過有關白術連作障礙及自毒作用的報道，本文主要從自毒作用層面，研究不同生育期白術地上部和地下部水浸液、白術根系土壤水浸液、有機溶劑浸提液及根系分泌物等對自身幼苗生長的影響，為治理白術連作障礙提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 根莖和莖葉水浸提液的制備

分別在苗期（4月上旬）、孕蕾期（6月上旬）和結實期（8月上旬）3個時期將生長一致的白術地上部莖葉、根莖分別剪下，剪成1 cm長的小段，按每100 mL去離子水20 g新鮮白術的比例室溫浸泡24 h，濾紙過濾，取濾液滅菌，即得質量濃度為0.20 g·mL－1的母液，保存于4℃冰箱備用。用時分別稀釋成0.01，0.05，0.10 g·mL－1的水浸提液。

1.2 土壤水浸提液的制備

白術挖起后，將白術根部土輕輕抖落，收集取回后陰干，碾細，過篩，加入去離子水，超聲30 min，離心，取上清液濾過，配成相當于含土量為0.10，0.25，0.5，1.0 g·mL－1的4種濃度溶液。

1.3 土壤有機溶劑浸提液的制備

白術挖起后，將白術根部土輕輕抖落，收集取回后陰干，碾細，過篩，加入丙酮和醋酸乙酯（1∶1）作為溶劑，浸泡48 h，離心，取上清液濾過，減壓濃縮，配成相當于含土量為0.10，0.25，0.5，1.0 g·mL－1的4種濃度溶液，以供幼苗生長測定用。測定時在發芽盒中加入7 mL的各濃度溶液，揮干有機溶劑后再加入7 mL的去離子水。

1.4 白術苗期根系分泌物的制備

將剛出芽的白術種栽用0.1%的過氧化氫表面消毒20 min，用去離子水沖洗數次后移入裝有70 g石英砂、50 mL 10%Hoagland營養液（pH值為6.0～6.2）的玻璃瓶中培養，每瓶放一株白術種栽，然后均用塑料薄膜封住瓶口，每10 d收集白術幼苗期培養液，收集3次培養液，混合。測定時在發芽用的發芽盒中分別加入7，21，35，42 mL根系培養液，揮干水分后各加入7 mL去離子水，得到的分別是濃縮1倍、3倍、5倍、7倍的根系培養液作為幼苗培養用。

1.5 自毒作用檢測

主要通過幼苗生長來進行測定。將萌發處理7 d的白術種子作為培養材料，選取發芽整齊、大小均一的白術種子置于鋪有兩層濾紙的發芽盒中，每盒20株，分別加入上述各樣品不同濃度浸提液7 mL，以去離子水作為對照（CK），每處理設4個重復。在25℃、光照（照度33%）培養14 h，暗培養10 h條件下進行培養，10 d后分別測量白術幼苗的根長和苗長。

1.6 數據分析

利用DPS軟件進行數據的統計分析，分別分析在同一時期不同濃度下結果的差異性。化感效應敏感指數 （RI）計算采用 WILLIAMS0N[5]的方法。RI＝1－C/T（T≥C）或 RI＝T/C－1（T≤C）。其中，C為對照值，T為處理值。當RI＞0時，表示促進作用，當RI＜0時，表示抑制作用。RI絕對值的大小代表化感作用強度。

2 結果與分析

2.1 苗期白術地上部和地下部水浸液對白術幼苗生長的影響

從表1可以看出，低中濃度的苗期根莖水浸液對白術苗伸長無影響，在高濃度（0.20 g·mL－1）下極顯著抑制苗的伸長；中高濃度（0.05，0.10，0.20 g·mL－1）的根莖水浸液極顯著抑制白術幼苗根的伸長；不同濃度的苗期莖葉提取物均極顯著抑制白術苗的生長和根的生長，且隨濃度的增加抑制作用呈增強趨勢。說明苗期白術莖葉水浸液的自毒作用有強于根莖的趨勢。

表1 苗期白術植株地上部和地下部水浸液對自身幼苗生長的影響

2.2 孕蕾期白術地上部和地下部水浸液對白術幼苗生長的影響

從表2可見，孕蕾期白術根莖的各濃度水浸液對白術苗長生長均無顯著影響，但高濃度（0.20 g·mL－1）時則極顯著影響根長的生長；白術莖葉浸提液在低濃度時對白術苗長和根長均無顯著影響，在高濃度（0.20 g·mL－1）時極顯著抑制白術苗長生長，0.10，0.20 g·mL－1兩種濃度的莖葉浸提液均極顯著抑制根長的生長。

表2 孕蕾期白術植株地上部和地下部水浸液對自身幼苗生長的影響

2.3 結實期白術地上部和地下部水浸液對白術幼苗生長的影響

從表3可見，不同濃度的結實期白術根莖水浸液對白術苗長均無顯著抑制作用，在低中濃度時對白術幼苗根長也無抑制作用，只在高濃度（0.20 g·mL－1）時才極顯著抑制根長的伸長。花果期白術莖葉水浸液在低濃度時對白術苗長無顯著影響，只在中高濃度（0.10，0.20 g·mL－1）時才顯著或極顯著抑制苗長生長；低濃度的莖葉水浸液（0.01 g·mL－1）對白術幼苗根長有一定的促進作用，但在中高濃度（0.05，0.10，0.20 g·mL－1）時則極顯著抑制根長生長。

表3 結實期白術植株地上部和地下部水浸液對自身幼苗生長的影響

綜上所述，在同一發育時期和相同濃度條件下，白術莖葉化感作用強于根莖，白術幼苗胚根對化感作用較胚軸敏感。總的說來，發育時期對白術的化感作用有明顯的影響，以苗期化感作用最強，隨著發育時期的推進，對白術幼苗的抑制作用呈逐漸減少趨勢。尤其以苗期抑制作用最顯著，說明幼苗期白術水浸提物對白術具有明顯的自毒作用，這與生產上出現的5～6月根腐病發病期相吻合。

2.4 白術根系土壤水浸液和有機溶劑浸提液對白術幼苗生長的影響

從表4可以看出，不同濃度的白術根系土壤水浸液對白術幼苗的根長和苗長抑制作用均不顯著。而除最低濃度（0.10 g·mL－1）的白術根系土壤有機溶劑浸提物與對照比較差異不顯著外，其余濃度處理均隨著濃度的增加對苗長抑制作用呈增強趨勢，差異水平均達顯著性。對白術幼苗根長的影響與苗長類似，0.50 g·mL－1和 1.00 g·mL－1兩個濃度與對照的差異均達顯著性水平。

表4 白術根系土壤水浸液和有機溶劑浸提液對自身幼苗生長的影響

2.5 苗期白術根系分泌物對白術幼苗生長的影響

從表5可以看出，不同倍數的根系分泌物對白術苗長抑制作用程度不同，以1倍的苗長與對照相當，抑制作用不明顯，以7倍的抑制作用最強，苗長僅為43.44 cm，較對照的67.08 cm縮短了35.24%，說明隨著濃縮倍數的增大，對苗長生長的抑制作用也呈增強趨勢。除1倍與對照無差異外，3倍和7倍處理的差異均達顯著性水平，其中7倍的差異達極顯著性水平。

表5 白術苗期根系分泌物對自身幼苗生長的影響

對白術幼苗根長的影響與苗長表現類似，也均表現出抑制作用，且隨著濃縮倍數的增加，抑制作用越明顯。以7倍處理的根長為33.72 cm為例，較對照的93.33 cm縮短了63.87%，可見對根生長的抑制作用非常明顯。與對照相比，不同濃縮倍數處理的根長差異均達極顯著性水平。

3 討論

測定幼苗生長是研究化感作用的常規手段，幼苗生長直接影響到植株的生長狀況、藥材產量和藥材品質。本實驗結果表明，苗期白術根莖水浸液在0.05 g·mL－1及以上濃度時均極顯著抑制白術幼苗胚根的生長，而莖葉水浸液所有濃度均極顯著抑制白術幼苗胚根和胚芽的生長，隨水浸液濃度的升高，這種抑制作用增強，且在大于0.05 g·mL－1時根部明顯褐化變軟，甚至腐爛，這與傳統連作時苗期白術根腐病等病害極嚴重相吻合。

在同一發育時期和相同濃度條件下，白術的自毒作用基本表現為莖葉的自毒作用強于根莖，白術幼苗胚根對自毒作用較胚芽敏感。發育時期對白術的自毒作用有明顯的影響，以苗期自毒作用最強，隨著發育時期的延續，對白術幼苗的抑制作用呈逐漸減少趨勢。

白術根系土壤的水浸液對白術幼苗生長無明顯影響，但有機溶劑浸提物對白術幼苗苗長表現為低濃度（0.10 g·mL－1）下無明顯影響，隨著濃度的增加，抑制作用逐漸增強，抑制作用均顯著。說明在白術的根系土壤中存在著抑制白術幼苗生長的有機化感物質。

不同濃度的苗期白術無土培養的根系分泌物對白術苗長和根長的影響均表現為抑制作用，在相同的濃縮倍數下，對白術幼苗根生長的抑制作用要強于對苗生長的抑制作用，1倍的濃縮倍數對苗長無明顯影響，卻極顯著影響根生長，且隨濃縮倍數的增加抑制作用呈增強趨勢。這說明根系分泌物中可能存在著抑制白術幼苗生長的化感物質，尚須進一步研究，以明確化感物質的結構和種類。

綜上所述，白術存在著嚴重的自毒作用，主要表現為苗期根系分泌物及白術根系土壤中存在著自毒作用的化感物質，以及苗期植株水浸液呈現極強的自毒性化感作用，這些因素很可能是構成白術連作障礙的主要原因之一。

[1]王玉萍，趙楊景，邵迪，等.西洋參根系分泌物的初步研究[J].中國中藥雜志，2005，30（3）：34-38.

[2]劉紅彥，王飛，王永平，等.地黃連作障礙因素及解除措施研究[J].華北農學報，2006，21（4）：131.

[3]李晶，惠繼瑞，馬瑞君.當歸根系分泌物的自毒作用[J].安徽農業科學，2008，36（3）：1083-1085.

[4]張新慧，郎多勇，張恩和.當歸根系土壤的水浸液的自毒作用研究及化感物質的鑒定[J].中草藥，2010，41（12）：2063-2067.

[5]Williamson G B，Richardson D.Bioassays for allelopathy：Measuring treatment responses with independent controls[J].J Chem Ecol，1988，14：181-187.

Autotoxicity of Atractylidesmacrocephala

XU Jian-zhong，WANG ZHi-an，SUN Yi-ming，YU Xu-ping

（Zhengjiang Research Institute of Traditional Chinese Medicine，Hangzhou310023，China）

Objective：To explore the relationship between autotoxicity ofAtratylides macrocephalaand continuous cropping obstacle by means of determining the autotoxicty effect.Methods：The effects of water extract from leaf and steam at seedling，bud andmature stage，thewater and organic solvents extract from the root system soil，the root exudate on the plant growth were studied.Results：The water extract from leaf and steam ofAtractylides macrocephalaat seedling stage have the highest inhibitional effects，which was higher with increasing concentrations of tissue extracts.The water extract from the root system soil has no significant inhibition，but the organic solvents extract has significant inhibition.The root exudate has significant inhibition effect depending on concentration.Conclusion：The experiment show thatAtratylidesmacrocephalahave apparent autotoxicity.Autotoxicity is partially responsible for continuous cropping obstacle ofAtratylidesmacrocephala．

Atractylidesmacrocephala；Autotoxicity；Root system soil；Root exudates；Continuous cropping obstacle

浙江省公益技術研究項目（2010C32039）

*徐建中，E-mail：xxjz691＠sohu.com

2011-08-30）