[发明专利]用于中药农业自毒作用评价的方法

说明书

●技术领域

本发明为中药资源可持续发展的关键技术，具体涉及中药农业自毒作用评价方法。

●背景技术

1中药材连作障碍及原因

药用植物栽培中，存在一个突出问题，即随着栽培年龄的增加或栽培地的连作，植株生育不良，品质和产量均大幅度下降。生产实践中发现，土壤环境恶化是药用植物栽培中普遍存在的问题，绝大多数根和根茎类药材“忌“连作。如地黄连作引起严重病毒病，药材减产，同一块地在8~10年左右不能重茬；人参栽种到5-6年后发病率急剧增加，而且连作障碍严重，老参地通常几十年不能重茬，等等。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，药用植物栽培中的土壤环境恶化及连作障碍的危害日益突出。

药用植物多为宿根植物，生长周期多为2年，几年甚至几十年。这与生长周期短的作物不同，土壤环境恶化不仅表现为重茬，还表现为随栽培年龄增加出现的一系列土壤环境问题。对于多年生或连作药用植物，由于耕作，施肥、灌溉等方式固定不变，会导致土壤理化性质恶化，肥力降低，有毒物质积累，有机质分解缓慢，有益微生物种类和数量减少。因此，土壤环境恶化是药用植物栽培中无法回避的问题，不能仅借助常规的轮作倒茬解决。而对药用植物次生代谢产物的追求加剧土壤环境恶化。

引起植物连作障碍的原因主要有土壤养分失衡、土壤微生物群落结构改变、植物毒素物质增加及土壤物理化学性质改变等。

2药用植物自毒作用

植物在生长发育过程中不断与根际土溶液进行着物质与能量的交换，通过各种途径(如地上部分淋溶、根系分泌、植物残体分解等)进入根际区的源于植物自身的化学物质，直接影响着根际区土壤中微生物的群落结构，微生物分解代谢又会产生新的化学物质，如此不断地影响和改变着根际区微生态生境，反过来又对植物自身的生长发育产生影响。植物在长期适应环境的过程中，往往通过向环境释放化学物质来抑制种内外其它植物的生长以提高其自身的生存竞争力，这种现象被称为化感作用(Allelopathy)。自毒现象(autotoxicity)是化感作用的重要形式之一，它是指植物根分泌和残茬降解所释放出的次生代谢物，对自身或种内其它植物产生危害的一种现象，它是植物适应种内竞争的结果，许多作物的连作障碍与此相关。自毒作用是植物长期适应种内竞争的重要策略，在群体水平上实现了优胜劣汰，对物种的进化具有积极的作用。但就栽培中药材而言，植物自毒造成的经济损失是显而易见的。因此，揭示自毒作用在药用植物连作障碍中的地位具有重要意义。中药农业可采用间作套作制度、避免连作等手段来缓解甚至是克服中药的自毒现象。近年来，通过遗传育种或转基因工程的手段和方法，筛选自毒作用小的品种引起人们的重视。

3药用植物化感作用及自毒作用的研究方法

自毒物质的提取分离和鉴定及其生物活性的检测是研究植物化感作用的基础，通常以待测样品的植物部分，或者是与它相关的环境土壤作为提取源进行提取分离。药用植物自毒现象研究至今沿用化感作用研究方法，缺少自己独特的方法学体系。尤其是在完成化学分离鉴定后，如何评价根际土与药材中所含次生代谢产物的相似度，至今是个空白。

●发明内容

本发明的目的是提供一种用于中药农业自毒作用评估的方法。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

本发明所述的用于中药农业自毒作用评估的方法，具体包括如下步骤：1)制备样品：分别取原植物根茎和根际土样品适量，蒸馏水浸泡，离心沉淀，上清液抽滤后采用有机溶剂萃取，确定样品所含化学成分的种类及含量；2)自毒物质相似性比较：利用JC系数评价原植物的自毒作用：JC＝c/(a+b+c)％，公式中a为原植物根茎中特有组分数目，b为原植物根际土中特有组分数目，c为原植物根茎与根际土中共有组分的数目；当JC大于50％，表示有自毒作用存在，75％在自毒作用明显，大于90％有严重自毒作用。

通过种子发芽实验，在完成化感作用生物学检测的基础上，根据次生代谢指纹图谱的思路，使用不同溶剂分别提取药材及根际土溶液，利用GC-MS、HPLC-MS等化学分离鉴别手段，分别对药材及根际土所含化学物质进行分离鉴别，结合本发明所用JC系数，评价药材及根际土的相似性，从而确定植物自毒是否为药用植物化感作用的主导因子。JC为：JC＝c/(a+b+c)％，a为药材中特有组分数目，b为根际土中特有组分数目，c为药材与根际土中共有组分的数目(a，b所代表组分归一化百分含量大于1％，c所代表两个共有组分中至少有一个的归一化百分含量大于≥1％)。

●附图说明