根部半寄生植物大花胡麻草优良寄主筛选试验

雷发林，倪 军，靳 松，杨浩然，徐胜光，李育川

（昆明学院农学与生命科学学院，云南昆明 650000）

大花胡麻草（Centranthera grandifloraBenth.）为玄参科（Scrophulariaceae）胡麻草属（Centranthera）一年生草本，属根部半寄生植物，是云南珍稀道地名贵民族药材红根野蚕豆最主要的基源植物，主要产于我国广西、贵州、云南等地区，越南、缅甸、印度也有分布[1-3]。据本草学中有关红根野蚕豆（胡麻草属）的记载：“性凉，微苦，具有祛湿、平肝、清热利湿、散瘀活血等功效，主要用于治疗心血管病、肿瘤、黄疸型肝炎、肝肿大、跌打伤瘀肿、痛经等疾病”[3-6]。据相关学者对其化学成分和药效研究表明：红根野蚕豆抗癌、保肝、溶血栓疗效显著，无毒副不良反应，是一种具有很高经济价值的草本，具有可开发为治疗早期白血病、各类肿瘤，化血、溶血（瘀血、血栓），护肝保肝药物的巨大前景[6-10]。前期研究发现其叶能进行一定的光合作用，且根上凸起的瘤状物与周围其他植物根绞织连接在一起，对瘤状物结构的初步镜检发现与百蕊草[11]、甘肃马先蒿[12]的吸器结构相似，大花胡麻草根部具有典型寄生植物器官——吸器。大花胡麻草在无适宜寄主植物伴生的情况下，无论是种子实生苗、组培苗和2 年生带土球宿根大苗都无法长时间单独生长成活，更无法完成生活史[13]，其正常生长发育必须依赖于适宜种类的寄主植物，且对一年生须根系草本类寄主的选择性明显，证实大花胡麻草为典型的根部半寄生植物。因不清楚大花胡麻草寄主种类，故人工种植存活率低，目前资源完全来源于野生，导致现阶段供需矛盾突出，急需对人工种植中与大花胡麻草搭配的优良寄主种类进行筛选研究。

在前期对大花胡麻草开展根部半寄生证据搜集和野外伴生植物种类调查的基础上，以可能是大花胡麻草的寄主植物的30 种植物为研究对象，将这30 种植物与大花胡麻草分别进行人工混栽混播，通过观测大花胡麻草的株高、生物产量、存活率、吸器等性状，验证寄主种类，并筛选出适宜与大花胡麻草混栽混播的具体寄主种类，为实现大花胡麻草人工规模化种植中寄主的选择提供理论依据，同时也为根部半寄生药材资源的保护和产业化开发提供示范。

1 材料与方法

1.1 试验材料

前期对大花胡麻草云南省4 个野生基群集中分布区进行了调查，发现其伴生植物共有24 科57 种[13]，参考郭巧生[14]的方法将泥土冲洗干净后进行检测，发现与大花胡麻草根系具有吸器连接的植物共11 种，根系缠绕密切的19 种，以这30 种植物（见表1）为试验对象。于2021 年5 月取得大花胡麻草和30 种伴生植物种子及野外大苗，分别在昆明学院农学院组培室及温室大棚培养备用，以上材料均经昆明学院农学与生命科学学院李育川教授鉴定为大花胡麻草。上年采收的大花胡麻草种子在2022 年4 月上旬开展混播实验，混栽选取组培室培育的大花胡麻草组培生根苗，统一选取培育60 d、株高1.5 cm 的幼苗开展混栽实验。

表1 调查鉴定的30种伴生植物

1.2 30种伴生植物与大花胡麻草混栽的方法

将大花胡麻草组培苗分别与30种伴生植物进行混栽盆栽试验，采用1 株大花胡麻草搭配3 株伴生植物的处理方法，伴生植物苗高5 cm 左右，混栽间距1～3 cm，各处理10 盆，设3 次重复，空白对照为只定植大花胡麻草，不定植寄主植物。培养条件为昆明学院农学楼温室大棚内的小拱棚，温度（24 ± 3）℃，期间依据天气，定期给小拱棚通风，定时浇水。生长期间观测大花胡麻草的存活及生长发育状况，300 d后采收植株，统计植株存活情况，测定单株株高和鲜重的增加，观察根部吸器发生情况及吸器个数，各处理取3次重复的平均值，由此判定寄生关系的建立情况。

1.3 30种伴生植物与大花胡麻草种子混播的方法

将大花胡麻草种子与不同寄主植物种子按1∶0.7的比例混合播种于花盆中进行处理，每处理共10 盆，设3 次重复，设置空白对照（只播种大花胡麻草种子）。播种前将花盆内基质浇透水，再将种子撒播于基质上，播种后用白色薄膜套住盆口进行保湿，置于大棚内的小拱棚进行培养，每天注意保湿和放风，浇水采用压力喷壶，以免将种子冲散，1 个月后去除薄膜并拔除非寄主杂草。60 d 测定最早出苗天数、出苗率；180 d 观测株高、叶数、存活率；300 d 采挖植株称量单株鲜重、单株根鲜重，并观察根部寄生情况取3次重复的平均值进行分析。

1.4 寄生关系判定依据

依据移栽或混播后300 d 时，大花胡麻草能否存活、两种植物根部绞织状况、大花胡麻草根部吸器发生情况检测，来判断伴生植物能否与大花胡麻草建立寄生关系，确定是否为大花胡麻草的寄主。

1.5 数据处理

数据使用Excel软件、SPSS 13.0软件进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 混栽对大花胡麻草生长发育的影响

将30种植物分别与大花胡麻草进行混栽，统计结果见表2。混栽发现大花胡麻草能与水虱草等11 种伴生植物建立寄生关系，对比CK 及19 种非寄主伴生植物大花胡麻草个体间及吸器质量都有所差别。

表2 大花胡麻草组培苗与30种伴生植物幼苗盆栽生长情况

单独移栽大花胡麻草（CK）和与非寄主伴生植物混栽的两个处理，大花胡麻草生长迟缓长势不佳，自60 d 时开始逐渐衰亡，不能正常完成生活史；11 种能与之寄生的处理中，存活率、植株高度与鲜重的增加、吸器数量这几个指标中，水虱草和碎米莎草表现最好，300 d 时大花胡麻草地上部生长旺盛，叶色翠绿，叶片较厚，茎秆粗壮，株高和鲜重的增加能达到27.8、28.2 cm 和42.2、42.0 g，吸器数量分别达9.8、6.8个，其对大花胡麻草生长发育促进效果显著优于其他处理，表现较好的是两岐飘拂草、扁穗莎草和淡竹叶三种寄主，300 d 时吸器数量分别为5.6、5.3、2.0个，地上部能完成生活史开花结实，株高和鲜重的增加分别达到18.6、13.6、13.4 cm和29.4、20.6、20.9 g。碎米莎草、水虱草、两岐飘拂草、扁穗莎草和淡竹叶5 种伴生植物与大花胡麻草能快速建立寄生关系，显著促进大花胡麻草生长发育速度，实现当年开花结实，是大花胡麻草的优势寄主。

2.2 混播处理大花胡麻草生长情况

将30种伴生植物种子与大花胡麻草种子，按1∶0.7进行混播，对比CK，期间对大花胡麻草出苗情况、幼苗生长状况、生长发育状况和产量进行观察，结果见表3。

可以看出，优势伴生植物种子与大花胡麻草种子混播促进作用明显，不同伴生植物种子与大花胡麻草种子混播时，大花胡麻草萌发和出苗时间存在显著差异。种子在单独播种时和19 种非寄主植物种子混播时，大花胡麻草种子在（22±10）d 以后才萌发，出苗期显著推迟，第60 d 时田间平均出苗率低于0.5%，已萌发的幼苗也生长不良，180 d内逐渐死亡。

大花胡麻草与水虱草、碎米莎草、两岐飘拂草等11 种伴生植物种子混播时，第7 d 开始逐渐出苗，出苗速率高，到第60 d 时出苗率能达到10%以上，其出苗速率极显著快于非寄主处理和空白对照处理。

大花胡麻草与水虱草、碎米莎草、两岐飘拂草、扁穗莎草、淡竹叶混播处理，大花胡麻草当年能开花结实，完成生活史，在300 d 时单株根鲜重分别达到（58.8±0.2）g、（56.4±0.2）g、（30.2±0.2）g、（24.6±0.1）g、（24.2±0.1）g，较非寄主植物能显著提高根的生物产量。

在吸器质量方面，水虱草和碎米莎草处理仍然表现最佳，显著优于其他处理，两岐飘拂草、扁穗莎草和淡竹叶三种寄主植物次之，种子混播处理下，5 种寄主与大花胡麻草根部均明显缠绕，吸盘明显，吸器数量分别为7.4、5.3、5.0、4.8、1.0 个，较其他科属能明显促进种子萌发、幼苗生长和成株生长发育。

种子混播研究结果与组培苗盆栽表现基本一致，表明水虱草、碎米莎草、两岐飘拂草、扁穗莎草、淡竹叶这5 种寄主是大花胡麻草的优势寄主，适宜作为根部半寄生植物大花胡麻草人工种植中的选择使用和搭配应用的优良寄主种类。

3 小结与讨论

大花胡麻草是典型的根部半寄生植物，在无适宜寄主植物混栽混播情况下，大花胡麻草无法长时间独立存活、生长发育，更无法完成生活史。因此要实现大花胡麻草的人工种植，明确其寄主植物种类，筛选出优良寄主是解决和实现其人工种植最关键、最基本的科学问题。研究结果表明大花胡麻草寄主范围并不广泛，在选择的13 个科共30 多种伴生植物中，仅发现了莎草科和禾本科11种伴生植物与大花胡麻草能建立寄生关系，说明大花胡麻草寄主选择专一性不强，属广谱性寄生植物，但寄生在不同的寄主植物上时，吸器发生的大小、个数具有差异性，试验观察到的5种莎草科、1 种禾本科优势寄主植物表现最好，其余科属植物根系交织密切，但并未产生吸器，与之相反的是优势寄主即使其根系交织区域少，但交织部分仍可观察到吸器连接，这表明其对寄主的选择存在明显偏好性。

莎草科植物作为单子叶植物中的第三大科，在我国境内广泛分布。值得注意的是同为草本莎草科对环境的偏好性与大花胡麻草相似，除大花胡麻草本身含环烯醚萜苷化合物外，研究发现莎草科内含有机酸、黄酮、内酯、香豆素及其苷类、甾体及三萜类、强心苷等活性成分[15]，且黄酮类物质含量较高[16]。寄生植物通过吸器与寄主根部的维管组织产生“生理桥”不断地交换除水分、糖类、氨基酸等小分子代谢产物及很多大分子物质如蛋白质、病毒等[17]，寄生植物密切地获取这些物质以供自身生长、开花与结实[18-19]，试验中5 种优势寄主在生长发育情况、根部颜色深浅表现不一，但无一例外，优势寄主能促进开花结实，且混播、混栽结果一致，激素、多肽、RNA 这些可移动的信号分子可协调植物细胞代谢、基因表达及系统发育过程(如开花等)，那么可以推测这些莎草科植物应该为其提供了此类物质，其次大花胡麻草能否寄生、与莎草科植物是否能产生某类物质及其提供这类物质的多寡，也可能是影响寄生效果及其对寄主选择偏好性最重要的因素。国内学者观察到不同寄主[20-21]对药材活性成分及其含量等性状也有显著差异，可以肯定不同种类寄主内含物与大花胡麻草所交换的物质是不同的，不同寄主对大花胡麻草药材的化学组分及活性成分也有所差异，因此筛选出有利于提高其药材质量的寄主植物种类，是解决大花胡麻草药材“质量可控”的最关键因素，此外不同的产地[22]、采收时间[23]、用药部位等差异所造成的药材活性成分含量也不同。因此，探索不同因素对其药材内在质量影响的差异，筛选出有利于提高药材产量、质量和经济效益的寄主植物种类，是解决大花胡麻草药材种植中“药材质量可控”和“提质增效”另一关键因素。

研究发现并验证了水虱草、碎米莎草、两岐飘拂草、扁穗莎草、淡竹叶、白茅、黄茅、双穗雀稗等11种植物能与大花胡麻草建立寄生关系，是大花胡麻草的寄主，但不同的寄主对大花胡麻草生长发育的影响存在差异显著，说明大花胡对寄主选择存在明显偏好性。在发现的11种大花胡麻草的寄主中，水虱草、碎米莎草、两岐飘拂草、扁穗莎草、淡竹叶5 种寄主与大花胡麻草能迅速建立良好的寄生关系，其能显著促进大花胡麻草种子萌发、幼苗生长、植株生长发育、产量积累，这5 种寄主是大花胡草的优势寄主，适宜作大花胡麻草人工种植选用搭配的优良寄主。