化感作用是植物通过淋溶、挥发、残茬降解和根系分泌向环境中释放化学物质，从而对自身或周围其他植物的生长产生影响的现象(孔垂华等，2001；董卓杭等，2001；翟明普等，1993；林文雄等，2001；马茂华等，1999；彭少麟等，2001)。化感作用普遍存在于自然界，对其深入研究将有利于复合系统中植物配置、耕作制度和栽培措施的科学化，在植物间加强促进作用，降低抑制作用，促进生物多样性和农业可持续发展。

目前全世界已对100多种植物的化感作用进行了研究，主要集中在对化感作用的现象、机制、化感作用的生态意义、活体植物及其残体对其他植物生长的影响、化感物质的分离及鉴定等方面(颜桂军等，2006；孔垂华，2002；2003；孔垂华等，2002a；2002b)。所涉及的植物主要有大豆(Glycine max)、水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)、豌豆(Pisum sativum)、豚草(Ambrosia artemisiifolia)、牛鞭草(Hemarthria altissima)、鬼针草(Bidens bipinnata)、胜红蓟(Ageratum conyzoides)和苹果(Malus pumila)等，但对药用植物的化感作用研究不多(马永清等，1991；赵杨景，2000)。药用植物往往含有特定的生理活性物质, 而这些活性物质分布在药用植物的各个器官，这一特点与植物能产生化感作用是一致的, 所以药用植物更易产生化感物质, 从而发生化感作用，如地黄(Rehmannia glutinosa)连作引起严重病毒病，药材减产；人参(Panax ginseng)栽种到5~6年后发病率急剧增加等(赵杨景，2000)。近年来，随着栽培面积的不断扩大及中药材规范化种植(GAP)的推行，药用植物之间、药用植物与其他作物之间合理的种群格局是至关重要的，而植物的化感作用对其会有相当的影响(郭兰萍等，2006)。

卷叶黄精(Polygonatum cirrhifolium)，俗名老虎姜，是百合科(Liliaceae)黄精属(Ploygonatum)植物，是秦岭山区一种普遍的民间食疗中药(刘庆华等，1998)。迄今为止，有关卷叶黄精的研究主要集中在化学成分和抗菌活性2方面(王冬梅等，2006a；2006b)，而有关其化感作用研究未见报道。目前，陕西省汉中地区有大面积的黄精中药材规范化种植基地，行间距都很大，如果能间种一些经济作物，则效益很可观。本文以卷叶黄精根为供体材料，讨论其不同极性溶剂萃取物对小麦、黄瓜(Cucumis sativus)和胡萝卜(Daucus carota var. sativa)种子萌发及其幼苗生长的影响，以期为开发新型无公害植物源生物调节剂和与其他经济作物的间套作提供科学依据。

1 材料与方法 1.1 材料与仪器

1) 试验材料  卷叶黄精及根围土壤均于2005年7月采自秦岭太白山厚畛子，根围土壤取距主茎周围30~50 cm、深15~20 cm的土壤作为供试土壤。受体作物小麦、黄瓜和胡萝卜种子购于西北农林科技大学农城种业科技中心，小麦为小偃6号，黄瓜为西农58号，胡萝卜为洛育1号。

2) 主要仪器与试剂  FZ102型微型植物样式粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司)；渗漉桶；RE-52A旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂)；SHZ-D循环水式真空泵(河南巩义市英峪豫华仪器厂)；AY220电子天平(岛津公司)；ZK型真空干燥箱(北京科伟永鑫实验仪器设备厂)；智能光照培养箱(宁波海曙赛福实验仪器厂)；101型电热鼓风干燥箱(北京科伟永兴仪器有限公司)；甲醇、石油醚、乙酸乙酯、正丁醇、丙酮等其他化学试剂均为分析纯。

1.2 供试材料的制备

供体材料  取干燥的卷叶黄精根17 kg，将其切片并装入渗漉桶中，加入体积分数为95%的工业酒精室温浸泡，每24 h收集提取液1次，减压浓缩，向渗漉桶中再加入新酒精，循环6次，减压浓缩得到乙醇提取浸膏，将乙醇提取浸膏悬浮于水中，依次用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取，得到不同极性的萃取物，即：石油醚萃取物(101 g)、乙酸乙酯萃取物(43 g)、正丁醇萃取物(624 g)和水相浓缩物(3 155 g)，备用。

供试土壤  取供体根围土壤，过40目筛，灭菌备用。

受体材料  挑选子粒饱满、萌发力强的种子供试验用。将预选的种子放入0.3%高锰酸钾溶液中浸泡10 min, 取出后用蒸馏水冲洗2~3次，然后加入蒸馏水将其浸泡2 h，使种子吸胀以利发芽。

1.3 化感活性测定

1) 种子萌发率、根生长及幼苗生长的测定  采用培养皿－滤纸片法(樊安利等，2006；胥耀平等，2003)。称取各萃取物3.0 g，用极性相似的溶剂(其中石油醚相→丙酮；乙酸乙酯相→丙酮；正丁醇相→甲醇；水相→蒸馏水)溶解均配成浓度分别为30、15、2 mg·mL^-1的溶液各50 mL。于高温(130 ℃)消毒后的培养皿(d＝9 cm)中铺两层滤纸，加入不同浓度的溶液各5 mL，待有机溶剂挥发干后加入5 mL蒸馏水，将经过消毒、吸胀的受体种子14粒成行排放在培养皿中，同时设对照，每个处理重复3次，置于光照培养箱中培养[ (25±0.5) ℃]，48 h后测定种子发芽率，其间酌量补充水分，96 h后分别测定幼苗的根长和苗高，计算各萃取物在不同浓度下对受体作物的种子萌发抑制率和根长、苗高抑制率，以此判断萃取物对各受体作物的化感活性。

2) 根围土壤种子萌发率、根生长及幼苗生长的测定  将根围土壤放在铺有一层滤纸的培养皿中，每皿100 g，每个培养皿放14粒经过消毒、吸胀的受体种子，加约50 g土覆盖，以干净的沙子为对照，每个处理重复3次，放在培养箱中[(25±0.5) ℃]暗培养。72 h后测定种子发芽率，96 h后分别测定幼苗的根长和苗高(颜桂军等，2006)。

1.4 数据处理

3种受体种子的发芽率均进行反正弦变换后(杜荣骞，1985)，再做方差分析(钟义山，1996；邵崇斌等，1999)。假设检验和方差分析均以实测值作为原始数据进行处理。采用Williamson等(1988)的方法，应用化感作用效应指数(R_I)

式中：C为对照值，T为处理值，R_I为化感作用效应指数。R_I＞0时为促进作用，R_I＜0时为抑制作用。绝对值的大小与作用强度一致。

2 结果与分析 2.1 卷叶黄精根不同极性部位对小麦、黄瓜、胡萝卜种子萌发率的影响

由表 1可知，卷叶黄精根各萃取物对受体植物的种子萌发均表现为抑制作用，且抑制程度各不相同。各萃取物对种子的化感效应均与浓度表现出一定的相关性，都随浓度的增大抑制作用增强。其中，不同浓度的石油醚萃取物、乙酸乙酯萃取物、正丁醇萃取物对各受体植物种子萌发的抑制效果差异极显著，而水相浓缩物则差异不显著。另外还可以看出，不同的萃取物对同一作物种子萌发的平均抑制强度不同，对黄瓜来说，正丁醇萃取物的抑制作用最强，平均R_I值为0.432 3；对小麦和胡萝卜来说，水浓缩物的抑制作用最强，平均R_I值分别为0.243 0、0.395 0。同一萃取物对不同受体植物种子萌发的抑制作用也不同，其中石油醚萃取物、乙酸乙酯萃取物和正丁醇萃取物均对对黄瓜的抑制作用最强，平均R_I值分别为0.312 3、0.350 1和0.432 3；水浓缩物则对小麦的抑制作用最强，平均R_I值为0.243 0。总体来说，各萃取物对所有受体种子萌发的平均抑制强度表现为：正丁醇萃取物＞水相浓缩物＞乙酸乙酯萃取物＞石油醚萃取物。不同受体植物的种子萌发对各萃取物化感作用的敏感程度也不同，黄瓜最敏感，其次是胡萝卜和小麦。

2.2 卷叶黄精根不同极性部位对小麦、黄瓜、胡萝卜幼苗根长生长的影响

由表 2可知，卷叶黄精根各萃取物对受体幼苗根长生长的化感效应差异极显著，且化感作用各不相同。对受体作物的根生长总体表现为高浓度抑制、低浓度促进的现象。各萃取物对幼苗根长生长的化感效应均与浓度表现出一定的相关性，都随浓度的增大抑制作用增强。另外还可以看出，不同萃取物对同一受体植物幼苗根长生长的平均化感效应不同，对小麦来说，水相浓缩物的化感效应最强，R_I值为0.670 8；对黄瓜和胡萝卜来说，乙酸乙酯萃取物的化感效应最强，R_I值分别为0.575 0和0.613 8。同一萃取物对不同受体作物幼苗根长生长的化感效应也不同，表现为乙酸乙酯萃取物和正丁醇萃取物均对胡萝卜的化感作用最强，R_I值分别为0.613 8和0.612 1；而石油醚萃取物和水相浓缩物则对小麦的化感作用最强。R_I值分别为0.547 7和0.670 8。总体而言，各萃取物对幼苗根长生长的平均化感效应为：乙酸乙酯萃取物＞正丁醇萃取物＞水相浓缩物＞石油醚萃取物。不同受体植物的根生长对各萃取物化感作用的敏感程度不同，小麦最敏感，其次是胡萝卜和黄瓜。

2.3 卷叶黄精根不同极性部位对小麦、黄瓜、胡萝卜幼苗苗高生长的影响

从表 3可以看出，除了水相浓缩物在2 mg·mL^-1时对小麦幼苗苗高的生长表现出较明显的促进作用外，其他各萃取物对受体作物幼苗苗高生长均表现出抑制作用，而且差异极显著。各萃取物对幼苗苗高生长的抑制作用均与浓度表现出一定的相关性，都随浓度的增大抑制作用增强。其中石油醚萃取物和正丁醇萃取物在30 mg·mL^-1时，对黄瓜幼苗苗高的生长抑制作用很强，R_I值达1.000 0。

另外还可以看出，不同萃取物对同一受体植物幼苗苗高生长的平均化感效应不同，对小麦和胡萝卜来说，乙酸乙酯萃取物的抑制作用最强，R_I值分别为0.496 9和0.561 7；对黄瓜来说，正丁醇萃取物的抑制作用最强，R_I值为0.888 5。同一萃取物对不同受体作物幼苗根长生长的化感效应也不同，表现为各萃取物均对黄瓜幼苗苗高生长的抑制作用最强。总体而言，各萃取物对幼苗苗高生长的化感效应为抑制作用，其平均抑制强度依次为：乙酸乙酯萃取物＞水相浓缩物＞正丁醇萃取物＞石油醚萃取物。不同受体植物的苗高生长对各萃取物化感作用的敏感程度不同，黄瓜最敏感，其次是胡萝卜和小麦。

2.4 卷叶黄精根系周围土壤对小麦、黄瓜、胡萝卜种子萌发、根生长和幼苗苗高生长的影响

从表 4可以看出，卷叶黄精根含有的化感物质，可以在自然条件下进入环境而产生化感效应。卷叶黄精根系周围的土壤对小麦的根生长和幼苗生长均有促进作用，而对黄瓜和胡萝卜的种子萌发、根生长和幼苗生长则有抑制作用，其中对黄瓜的抑制作用最强。

3 讨论

植物化感作用对受体的影响主要表现为对种子萌发、幼苗根长及苗高生长的影响，不同作物或同一作物的不同品种对化感物质的反应有明显差别(张远莉等，2003)。本研究中，卷叶黄精根各萃取物对不同受体植物或同一受体植物的不同部位(幼苗或根)均表现出不同的化感效应(促进、抑制或无显著性影响)，就各萃取物对3种受体植物的种子萌发、幼苗根长及苗高生长的抑制作用来说，黄瓜比胡萝卜和小麦敏感，幼苗苗高比根长及种子萌发敏感。值得注意的是相同的化感物质有可能表现出完全不同的化感效应，如石油醚萃取物在2 mg·mL^-1时对小麦幼苗根生长表现出较明显的促进作用，但却对其苗高的生长和种子萌发表现出抑制作用；水相浓缩物在2 mg·mL^-1时对黄瓜和胡萝卜的根生长表现出较明显的促进作用，但也却对其苗高的生长和种子萌发表现出抑制作用。那么，这种截然相反作用的综合效应如何呢？除挥发性物质外，大多数化感物质是通过影响根系及其环境来影响受体植物的，此时根的反应更为灵敏，但由于试验时间较短，幼根生长的受抑或促进对幼苗的影响可能没有完全体现出来，到底是何种原因，尚需深入研究。根、苗化感反应的这种差异可作为化感指标选择的参考。

化感物质的浓度效应是化感作用研究的一个重要内容。同一化感物质对同一植物, 浓度高低不同时, 则会产生抑制或促进2种截然不同的作用(赵杨景，2000)。一般情况下，随着浓度的降低，化感物质的抑制或促进作用会逐渐减弱、消失。本研究中，浓度的降低甚至使化感物质的抑制作用转变为促进作用，如石油醚萃取物、正丁醇萃取物和水相浓缩物就对受体作物幼根的生长均呈现出较为明显的“高抑低促”趋势。Sinkkone(2001)和An等(2001)曾提过与此相似的化感现象。这种浓度对作用效果的根本逆转在化感作用的机理研究和实际应用中都具有重要的意义。

化感物质的成分效应也是化感作用研究的重要内容。目前，化感作用研究的重点就是从化感物质中筛选、修饰和人工合成拟天然选择性杀虫剂和除草剂，以减少化学农药的大量使用。本研究中，各萃取物对受体种子的萌发和幼苗生长的化感效应不同，说明卷叶黄精根所含的次生代谢物的化感潜力不同，而且其化感物质具有较强的极性，主要集中在水溶(正丁醇萃取物和水相浓缩物)和乙酸乙酯溶解部位。对受体种子萌发的抑制能力依次为：正丁醇萃取物＞水相浓缩物＞乙酸乙酯萃取物＞石油醚萃取物；对根长的化感效应依次为乙酸乙酯萃取物＞正丁醇萃取物＞水相浓缩物＞石油醚萃取物；对苗高的抑制能力依次为乙酸乙酯萃取物＞水相浓缩物＞正丁醇萃取物＞石油醚萃取物。由于各溶剂萃取物中化学成分种类复杂，关于起化感作用是一种或几种活性成分的协同增效作用，以及它们的提取分离、结构鉴定工作还有待于进一步研究。