三七總皂苷及兩種單體皂苷對三七幼苗的化感作用研究

周艷，張紅瑞，沈玉聰，高致明，張子龍

(1.河南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院,河南 鄭州 450002; 2.北京中醫(yī)藥大學中藥學院，北京100102)

三七總皂苷及兩種單體皂苷對三七幼苗的化感作用研究

周艷1，張紅瑞1，沈玉聰1，高致明1，張子龍2

(1.河南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院,河南 鄭州 450002; 2.北京中醫(yī)藥大學中藥學院，北京100102)

研究了不同質量濃度的三七總皂苷、人參皂苷Rg1和三七皂苷R1對三七幼苗的化感作用。結果表明，三七幼苗的苗高、主根長、可溶性蛋白質含量、可溶性糖含量、CAT活性在不同質量濃度三七總皂苷、人參皂苷Rg1、三七皂苷R1處理后均有所降低。其中，三七總皂苷、人參皂苷Rg1可使幼苗的苗高和主根長顯著降低；三七總皂苷質量濃度為0.01，0.10，1.00 mg·L-1時，幼苗的可溶性蛋白質含量分別顯著低于對照28.83%，17.07%，23.21%。三七總皂苷還可降低幼苗的POD和SOD活性，而人參皂苷Rg1、三七皂苷R1處理會增加幼苗的SOD活性。綜合表明，皂苷類物質對三七幼苗均有一定的化感抑制作用，三七總皂苷的化感抑制作用強于兩種單體皂苷。

三七；總皂苷；人參皂苷Rg1；三七皂苷R1；幼苗；化感作用

三七為五加科人參屬植物三七Panaxnotoginseng(Burk.) F. H. Chen的干燥根及根莖，為常用大宗中藥材，具有化瘀止血、活血定痛的作用，臨床主要用于各種內外出血癥，跌打損傷。藥理作用表明，三七具有擴張血管、降低血壓、抗血栓、抗心肌缺血、抗動脈粥樣硬化、調節(jié)細胞免疫、保肝、止血活血等作用[1]。近年來，隨著臨床應用擴大，三七的市場需求量也在不斷擴大，三七種植過程中的連作問題已成為限制三七產(chǎn)量和質量的一個關鍵因素，且一直未得到有效解決，在一定程度上影響了三七的可持續(xù)發(fā)展。已有研究表明[2-5]，三七連作土壤或根區(qū)土壤水提液會對其自身種子萌發(fā)及幼苗生長產(chǎn)生化感影響，但具體的機制尚不清楚。簡在友等[6]通過比較三七連作土壤與生茬土壤礦質營養(yǎng)元素含量的差異，推測連作土壤中可能某些元素過多或過少，從而影響植物的生長。韋美麗等[7]的研究表明，三七總皂苷對三七種苗的根質量、株高等存在一定的化感抑制作用。張秋菊等[8]研究人參皂苷Rg1等幾種人參皂苷類物質對人參幼苗生長發(fā)育的影響也表明，人參皂苷Rg1等對人參幼苗的生長具有一定的化感效應。周家明等[9]從三七根際土壤中分離出了人參皂苷Rg1、三七皂苷R1等皂苷類物質?？寡趸窩AT，POD，SOD等酶活性的高低在一定程度上反映出植物的抗性強弱，因此，通過研究三七根際土壤中的三七總皂苷、人參皂苷Rg1、三七皂苷R1對三七幼苗生理的影響，從生理方面揭示皂苷類物質對三七幼苗的化感作用，為探討三七自毒作用的生理機制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

三七種子由文山三七研究院栽培研究所提供。三七總皂苷、人參皂苷Rg1、三七皂苷R1購自成都普菲德生物技術有限公司。

1.2 試驗設計

經(jīng)過處理后的三七種子用濕沙(含水量25%左右)埋藏，大概40 d后，待種子剛萌發(fā)，挑選大小基本一致的種子，先用3%的次氯酸鈉溶液消毒5 min，再用蒸餾水沖洗干凈，待用。取培養(yǎng)皿，每個培養(yǎng)皿放入約40 g石英砂，而后放入處理過的三七種子30粒，分別加入質量濃度為0.01，0.10，1.00，10.00，50.00，100.00 mg·L-1的三七總皂苷、人參皂苷Rg1、三七皂苷R1處理液各15 mL，另用蒸餾水作為對照液，蓋上培養(yǎng)皿蓋，保持濕度。每個處理重復3次，在室溫(17～20 ℃)和室內自然光下進行培養(yǎng)，每隔12 h加入15 mL 1/2 Hoagland營養(yǎng)液于培養(yǎng)皿中保持濕度。

1.3 測定指標與測定方法

25 d后，取三七幼苗處理葉片，采用李玲[10]的方法對幼苗中過氧化物酶活性進行測定；采用孔祥生等[11]的方法對幼苗中的過氧化氫酶活性、超氧化物歧化酶活性、可溶性蛋白質含量、可溶性糖含量等生理指標進行測定。苗高和主根長用直尺進行測量。

1.4 試驗數(shù)據(jù)分析

對測得的生理指標進行數(shù)據(jù)分析，用WILLIAMSON[12]提出的方法，計算化感效應指數(shù)RI(RI=1-C/T，C為對照值，T為處理值)來衡量化感強度的大小，當RI> 0時為促進作用；當RI< 0時為抑制作用，RI絕對值代表化感強度大小。采用張子龍等[13]的方法計算平均化感指數(shù)來比較各測定指標間的化感作用強弱。

2 結果與分析

2.1 不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗苗高的影響

由表1可知，3種皂苷類物質處理后三七幼苗苗高均低于對照。其中，三七總皂苷和人參皂苷Rg1處理組均顯著低于對照；0.01，10.00，50.00 mg·L-1的三七皂苷R1處理組也均達到了顯著性水平。

2.2 不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗主根長的影響

對比不同處理組三七幼苗主根長測定結果發(fā)現(xiàn)(表2)，經(jīng)過3種不同質量濃度皂苷類物質處理后的三七幼苗主根長均低于對照。其中，三七總皂苷和人參皂苷Rg1處理組三七幼苗的主根長均顯著低于對照；三七皂苷R1處理組除100.00 mg·L-1外，其他質量濃度處理組均顯著低于對照。

表1 不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗苗高的影響Table 1 Effects of saponins at different concentrations on shoot height of Panax notoginseng saponins seedlings cm

注：同行中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note： The different lower cases in the same column indicated difference level at 0.05%. The same as below.

表2 不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗主根長的影響Table 2 Effects of saponins at different concentrations on root length of Panax notoginseng saponins seedlings cm

2.3 不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗可溶性蛋白質含量的影響

通過分析比較，不同處理三七幼苗可溶性蛋白質的含量發(fā)現(xiàn)(表3)，3種皂苷類物質均能夠降低三七幼苗的可溶性蛋白質含量。其中，三七總皂苷0.01，0.10，1.00 mg·L-13個質量濃度處理組分別顯著低于對照組28.83 %，17.07 %，23.21 %；人參皂苷Rg1處理組在0.10，10.00 mg·L-1質量濃度時，與對照相比，幼苗可溶性蛋白質含量也達到顯著降低水平。

表3 不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗可溶性蛋白質含量的影響Table 3 Effects of saponins at different concentrations on content of soluble protein in Panax notoginseng saponins seedlings mg·g-1

2.4 不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗可溶性糖含量的影響

對不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗可溶性糖含量測定分析發(fā)現(xiàn)(表4)，三七幼苗的可溶性糖含量在3種皂苷類物質不同質量濃度處理下均降低。其中，總皂苷處理組與對照相比，均達到顯著降低水平；人參皂苷Rg1和三七皂苷R1處理組可溶性糖的含量在質量濃度1.00，10.00，50.00，100.00 mg·L-1下均呈顯著降低水平，且均在100.00 mg·L-1質量濃度下降幅最大。

2.5 不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗CAT活性的影響

對不同處理三七幼苗CAT活性的測定分析(表5)可以看出，三七幼苗的CAT活性經(jīng)過3種皂苷類物質處理后均有所降低。其中，三七總皂苷處理組在0.01，0.10，100.00 mg·L-1質量濃度下均達到顯著降低水平；人參皂苷Rg1處理組在0.01，0.10，50.00 mg·L-1質量濃度下也均顯著降低。

表4 不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗可溶性糖含量的影響Table 4 Effects of saponins at different concentrations on content of soluble sugar in Panax notoginseng saponins seedlings mg·g-1

表5 不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗CAT活性的影響

2.6 不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗POD活性的影響

對三七幼苗POD活性在試驗不同處理組測定結果(表6)分析發(fā)現(xiàn)，三七幼苗中POD活性經(jīng)過三七總皂苷和人參皂苷Rg1處理后均低于對照，且三七總皂苷影響較為顯著；三七幼苗的POD活性經(jīng)過0.10～100.00 mg·L-15個不同質量濃度三七皂苷R1處理后均有所升高，但不顯著。

表6 不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗POD活性的影響

2.7 不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗SOD活性的影響

皂苷類物質對三七幼苗SOD活性的影響結果(表7)表明，三七幼苗的SOD活性經(jīng)過三七總皂苷處理后均有所減小，但不顯著；經(jīng)過人參皂苷Rg1和三七皂苷R1處理后， SOD活性均有所增大，其中人參皂苷Rg1在質量濃度0.01，50.00，100.00 mg·L-13個處理組達到了顯著性水平。三七皂苷在0.01，0.10，1.00，10.00 mg·L-14個處理組達到了顯著性水平。

表7 不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗SOD活性的影響

2.8 不同質量濃度皂苷類物質對三七幼苗的化感作用

表8結果顯示， 3種皂苷類物質對三七幼苗具有化感抑制作用。從一級敏感指數(shù)MSI1結果可以看出，皂苷類物質均能抑制幼苗的苗高、主根長、可溶性蛋白質含量、可溶性糖含量、CAT活性，其中對幼苗主根長的抑制較為明顯。從二級敏感指數(shù)MSI2測定結果可以得出，此3種皂苷類物質均能抑制幼苗的形態(tài)指標和生理指標，其中對形態(tài)指標的抑制較為明顯。從三級敏感指數(shù)MSI3測定結果可以得出，三七幼苗對三七總皂苷的化感抑制作用更大。

表8 不同皂苷類物質對三七幼苗的化感作用差異Table 8 Allelopathic differences of Panax notoginseng saponins seedlings treated with different saponins

注：MSI1中n=18，表示每品種1個處理，每處理6個質量濃度，每個質量濃度3個重復。MSI2中，三七幼苗形態(tài)指標(苗高、主根長)，n=18×2=36，幼苗生理指標(可溶性蛋白質含量、可溶性糖含量、CAT活性等5個指標)，n=18×5=90，MSI3中皂苷類物質的綜合化感作用(幼苗形態(tài)指標、生理指標)，n=36+90=126。

Note： ‘n=18’ inMSI16 concentrations each treatment with 3 replications. Morphological index ofPanaxnotoginsengSaponins seedlings included shoot height and root length(n=18×2=36) inMSI2, while physiological indexes included 7 indicators such as soluble protein content, soluble sugar content, CAT activity and so on(n=18×5=90).Effects of saponins included both of morphological and physiological indexes inMSI1(n=36+90=126).

3 結語

苗高和主根長等農(nóng)藝性狀在一定程度上反映出植物的生長勢狀況。本研究結果表明，三種皂苷類物質對三七幼苗的苗高、主根長均有不同程度的抑制作用。

植物體內普遍存在著過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化性保護酶，它們與植物的抗逆性及衰老密切相關，這些生理指標隨著環(huán)境的變化較為敏感。本研究結果顯示，3種皂苷類物質對三七幼苗的生理生化過程有一定的影響，能不同程度降低三七幼苗的可溶性蛋白質含量、可溶性糖含量以及CAT活性。三七總皂苷對幼苗的POD和SOD活性也有化感抑制作用，而人參皂苷Rg1和三七皂苷R1均增大幼苗的SOD活性。由此可知，三七總皂苷對三七幼苗的化感抑制作用強于人參皂苷Rg1和三七皂苷R1對其活性的增強作用，此推理也和綜合敏感指數(shù)結果比較一致。同時也可以推測,除人參皂苷Rg1和三七皂苷R1外，三七根際土壤中還可能存在除本試驗之外的其他對三七幼苗有化感抑制作用單體皂苷。

由綜合敏感指數(shù)可以看出，三七總皂苷、人參皂苷Rg1和三七皂苷R1均對三七幼苗有化感抑制作用，且對幼苗形態(tài)指標的影響大于其生理指標，推測三七總皂苷、人參皂苷Rg1、三七皂苷R1均可能為三七的化感自毒物質。

[1] 張玉軍.三七總皂苷的藥理研究進展[J].廣西醫(yī)學,2009,31(4):589-591.

[2] 游佩進,王文全,張媛,等.三七根區(qū)土壤提取物對三七幼苗的化感作用[J].西南農(nóng)業(yè)學報,2009,22(2)：308-310.

[3] 游佩進，張媛,王文全,等.三七連作土壤對幾種蔬菜種子及幼苗的化感作用[J].中國現(xiàn)代中藥，2009，11(5)：12-13.

[4] 張子龍,王文全,楊建忠,等.三七連作土壤對其種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].土壤,2010,42(6)：1009-1013.

[5] 游佩進,王文全,張媛，等.三七連作土壤對三七、萵苣的化感作用[J].西北農(nóng)業(yè)學報,2009,18(1)：139-142.

[6] 簡在友,王文全,游佩進.三七連作土壤元素含量分析[J].中國現(xiàn)代中藥，2009,11(4)：10-12.

[7] 韋美麗,孫玉琴,黃天衛(wèi),等.化感物質對三七生長的影響[J].特產(chǎn)研究，2010，32(1)：32-34.

[8] 張秋菊,耿艷秋,郜玉剛,等.人參皂苷對人參幼苗生長發(fā)育的影響[J].中草藥，2012，43(12)：2503-2507.

[9] 周家明，張文斌，楊建忠，等.三七根際土壤化感物質的初步分離鑒定[J].現(xiàn)代中藥研究與實踐,2012，26(1)：14-16.

[10] 李玲.植物生理學模塊試驗指導[M].北京:科學出版社,2009:97-98.

[11] 孔祥生,易現(xiàn)峰.植物生理學試驗技術[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2008:70-259.

[12] WILLIAMSON B G, RICHARDSON D. Bioassays for allelopathy: measuring treatment responses with independent controls [J]. Journal of Chemical Ecology,1988,14(1):181-187.

[13] 游佩進.連作三七土壤中自毒物質的研究[D].北京:北京中醫(yī)藥大學,2009.

AllelopathiceffectsofPanaxnotoginsengsaponinsandtwosaponinsonPanaxnotoginsengseedlings

ZHOU Yan1, ZHANG Hongrui1,SHEN Yucong1,GAO Zhiming1,ZHANG Zilong2

(1.College of Agronomy, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002,China; (2.School of Chinese Pharmacy, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100102,China)

The effects ofPanaxnotoginsengsaponins (PNS),ginsenosides Rg1and notoginsenoside R1at different concentrations on the growth and physiology ofP.notoginsengseedlings were studied in this paper. The results showed that shoot height, main root length, soluble protein content, soluble sugar content and CAT activity in treatedP.notoginsengseedlings were decreased. The shoot height and main root length of seedlings treated with PNS and ginsenosides Rg1 were decreased obviously; the soluble protein content in the seedlings treated with 0.01, 0.10, 1.00 mg·L-1ofPNS were dramatically lower than those of 28.83%, 17.07% and 23.21% in control groups. The POD and SOD activity of seedlings were also reduced by PNS. However, SOD activity of seedlings treated with ginsenosides Rg1and notoginsenoside R1were increased. It indicated that these three saponins had allelopathic inhibitory effects onP.notoginsengseedlings.The effects of PNS were most significant among thesethree saponins.

Panaxnotoginseng; saponins; ginsenosides Rg1; notoginsenoside R1; seedlings; allelopathy

2017-03-18

國家自然科學基金項目(81102751)

周艷(1979-)，女，河南漯河人，講師，碩士，主要從事藥用植物栽培與質量控制研究。

張紅瑞(1978-)，女，河南鄢陵人，副教授,博士。

1000-2340(2017)06-0786-06

S 567.21

A

常思敏)