青蒿素對綠豆種子萌發及幼苗生長發育的影響

張警方 薛蘭蘭 來慶捷 呂建洲

摘 要：通過室內水培試驗，采用培養皿紙上發芽法，就青蒿素化感作用對植物的影響進行深層次的探索，探討不同濃度青蒿素溶液對綠豆種子萌發及幼苗生長發育的影響。結果顯示，青蒿素溶液對綠豆種子萌發及幼苗的生長有明顯的抑制作用，且抑制效果隨溶液濃度的升高而加強；綠豆的萌發指標及根長、株高、下胚軸長、芽粗、鮮質量、干質量及根冠比均低于對照組，且對根的抑制作用比莖更明顯。研究結果可為青蒿素應用于植物生長調節劑提供參考。

關鍵詞：青蒿素；綠豆；種子萌發；幼苗生長發育；化感作用

中圖分類號：Q945.34 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.11.028

Abstract： The present experiment through the indoor hydroponic experiment using petri dish paper germination method studied artemisinin allelopathic effect on plants and was conducted to study the influences of different concentrations of artemisinin on seed germination and seedling growth of mung bean plant. The results showed that artemisinin solution on Mung Bean seed germination and seedling growth was inhibited， and the inhibition effect increases with the solution concentration increased and strengthened. Mung beans germination index and root length， plant height， hypocotyl length， bud diameter and fresh weight， dry weight and root shoot ratio were lower than control group as well as the root of inhibition was more obvious than the stem.Its done to provide references for its application in plant growth regulator.

Key words： artemisinin； mung bean； seed germination； seedling growth； allelopathy

青蒿為菊科植物黃花蒿（Artemisia annua），是常用中草藥之一，清熱解毒，是世界衛生組織推薦的抗瘧藥品。青蒿素是一種高度含氧倍半萜，含有獨特的1，2，4-三氧雜環己烷的環狀結構，體現了該天然產物的抗瘧活性[1]。青蒿素的抗瘧機理是擾亂瘧原蟲的表膜-線粒體功能，致使瘧原蟲體結構全部崩潰[2]。進一步研究青蒿素類藥物藥理作用發現，其具有抗瘧、抗孕、抗纖維化、抗血吸蟲、抗弓形蟲、抗心律失常和腫瘤細胞毒性等作用[3]。Duke等[4]研究發現，用33 moI·L-1青蒿素可極大抑制雜草根芽的生長。化感作用是一種化學生態防御機制，在自然界中常見且十分重要，植物通過向環境釋放特定的次生物質，對鄰近的其他植物（含微生物及其自身）生長發育產生的有益或有害的影響[5]。有研究表明，青蒿的脂溶性浸提物和水浸提物會抑制多種雜草的生長，青蒿素濃度不同、供試蔬菜種子不同，其對種子發芽和幼苗生長發育的化感作用有差異，即青蒿素濃度越高，抑制作用越強，其中對豇豆種子發芽率和小白菜生長的影響最為顯著[6]。

本研究采用室內水培試驗，以綠豆為試驗對象，初步探討青蒿素對綠豆種子萌發及幼苗生長發育的影響，旨在為其作為植物生長調節劑提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材 料

青蒿素粉劑購買于陜西森弗天然制品有限公司；供試綠豆種子購買于大連普蘭店種子公司。

1.2 方 法

選取健康、顆粒完整、大小均勻的供試綠豆種子，用蒸餾水清洗干凈，然后用75%的酒精浸潤種子消毒，潤洗后用蒸餾水沖洗1～3次。將青蒿素粉劑放入研磨缽中研磨成細小顆粒，25 ℃下用0.5 mL丙酮溶解青蒿素，再配置成質量濃度分別為10，20，30，40，50，60 mg·L-1的6組溶液，以清水和15 mg·L-1烯效唑為對照，浸種12 h。用蒸餾水清洗處理后的種子1～3次，并用濾紙吸干表面殘余的水分，再放入直徑9 cm、底部鋪有圓形濾紙的培養皿中，每皿均勻放置種子30粒，每組設3個重復，保持皿表面濕潤，放入恒溫箱中培養。每天定時定量澆水，以提供種子萌發所必需的水分。

1.3 測定指標及方法

從放入種子起至第3天，統計正常發芽種子數占試驗種子總數的百分率，得出發芽勢。

種苗培養到第7天測量下胚軸長、芽粗，第14天測量根長、株高、干質量、鮮質量（干、鮮質量取30株）及根冠比，根據發芽率得出種子發芽指數、活力指數；并計算各項指標的化感效應指數（RI，Response index），再根據 RI值計算供體、受體的敏感指數（SI，Sensitivity index）。

式中，GT是發芽開始后第t天內的發芽數；DT是相應的發芽日數；N是種子總數；R是幼苗平均胚根長度；RI是化感效應指數；T是處理值；C是對照值；n是該處理各指標數據RI的總個數。當SI>0為促進，SI<0為抑制，絕對值的大小與化感作用強度一致[7-8]。

2 結果與分析

2.1 青蒿素對綠豆種子萌發的影響

種子萌發的好壞直接關系到幼苗的形態建立及后期植株的生長發育。發芽率可判斷種子質量好壞；發芽勢是用來評價種子的發芽速度和發芽整齊度的指標。發芽指數和活力指數都可反映種子活力。由表1可知，相同條件下，與對照組相比，青蒿素對綠豆種子的萌發表現出抑制作用，且隨濃度增大，抑制作用增強，50 ～60 mg·L-1的抑制作用相近，且效果最顯著。濃度為40 mg·L-1時，抑制效果與15 mg·L-1烯效唑的抑制劑相似。

2.2 青蒿素對綠豆幼苗生長發育的影響

不同濃度青蒿素綠豆幼苗生長具有線性關系。相同條件下，與對照組相比，不同濃度青蒿素對綠豆幼苗的生長均有抑制作用。隨濃度的增加，抑制作用增強。

根、冠間功能均衡互相依賴又互相競爭，根系有吸收水分和營養物質的功能，冠層有進行光合作用和合成碳水化合物的功能。根、冠變動的功能決定著其生長量（結構），生長發育情況（結構好壞）又影響著根、冠的功能[9]。由表2可知，青蒿素質量濃度越高，根長、干質量、鮮質量及根冠比越小，抑制作用越強，其中對根長的影響相對較差。

綠豆可用來生豆芽。綠豆芽這種蔬菜，美味健康、脆嫩可口，風味俱佳，且營養價值很高，富含多種營養物質。下胚軸長、芽粗是衡量綠豆芽質量的關鍵指標。隨青蒿素濃度增加，下胚軸的長度減小，芽粗度增大，利于食用。

2.3 青蒿素對綠豆化感作用敏感指數的影響

敏感指數可判斷供體對受體的綜合化感作用的強度大小，也可衡量受體對供體化感作用的敏感性[10]。由表2可知，青蒿素濃度越大，敏感指數絕對值越大，即抑制作用越強。青蒿素質量濃度為60 mg·L-1時，敏感指數為-38.51%，其抑制效果最強。

3 結論與討論

植物化感作用對植物的影響主要體現在對種子發芽率、株高、根長、干質量、鮮質量方面，對同一植物的影響因濃度處理而異[11]。本研究結果表明，青蒿素浸種對綠豆種子的萌發、幼苗生長發育有明顯的延緩作用，且隨著溶液濃度增高化感作用增強，綠豆的發芽指標及根長、株高、下胚軸長、芽粗、鮮質量及干質量均低于對照組，且對根的延緩作用比莖更明顯。

烯效唑是一種高效植物生長延緩劑，對單、雙子葉植物均有強生長抑制作用[12]，有改善根系生長發育等生理功能。本研究結果表明，青蒿素質量濃度為40 mg·L-1時，對種子萌發的抑制效果與15 mg·L-1烯效唑的抑制劑相似；青蒿素質量濃度為60 mg·L-1時，對幼苗生長的抑制與15 mg·L-1烯效唑的抑制效果接近。

通過對以上結果的分析，提出青蒿素可作為一種新的生物源植物生長抑制劑的觀點，并為進一步開發新的天然無公害新型植物源除草劑提供理論依據。

參考文獻：

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[12]楊文鈺，李青苗，馬文波.烯效唑浸種對黃瓜的壯苗效應[J].中國蔬菜，2003 （1）：6-8.