连作对纹党生长、生理特性及自毒物质的影响研究

doi:10.11686/cyxb2024068

草业学报 ›› 2025, Vol. 34 ›› Issue (1): 107-117.DOI: 10.11686/cyxb2024068

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连作对纹党生长、生理特性及自毒物质的影响研究

邱亚娟¹(), 邵晓龄¹, 陈莺宇¹, 黄钰芳¹^,²^,⁴(), 陈红刚¹^,², 杨扶德¹, 高素芳¹^,², 袁菊丽³, 高健⁵

^1.甘肃中医药大学药学院，甘肃兰州 730000
^2.西北中藏药省部共建协同创新中心，甘肃兰州 730000
^3.甘肃中医药大学教学实验实训中心，甘肃兰州 730000
^4.敦煌医学与转化教育部重点实验室，甘肃兰州 730000
^5.甘肃文县中寨纹党产区代元有限公司，甘肃陇南 742500

收稿日期:2024-03-04 修回日期:2024-04-25 出版日期:2025-01-20 发布日期:2024-11-04
通讯作者: 黄钰芳
作者简介:E-mail： 1049395950@qq.com
邱亚娟（1998-），女，甘肃岷县人，在读硕士。E-mail： 2755199296@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(82160714);甘肃省自然科学基金项目(21JR1RA271);国家重点研发计划项目(2018YFC1706305);甘肃省高等学校产业支撑引导项目(2021CYZC-40);2023年研究生“创新之星”项目(2023CXZX-764);敦煌医学与转化教育部重点实验室项目(DHYZX20-13)

Research on effects of continuous cropping on the growth， physiological characteristics and autotoxic substances of Codonopsis pilosula var. modesta

Ya-juan QIU¹(), Xiao-ling SHAO¹, Ying-yu CHEN¹, Yu-fang HUANG¹^,²^,⁴(), Hong-gang CHEN¹^,², Fu-de YANG¹, Su-fang GAO¹^,², Ju-li YUAN³, Jian GAO⁵

^1.College of Pharmacy，Gansu University of Chinese Medicine，Lanzhou 730000，China
^2.Northwest Chinese and Tibetan Medicine Province Co-construction Collaborative Innovation Center，Lanzhou 730000，China
^3.Gansu University of Chinese Medicine Teaching Experiment Training Center，Lanzhou 730000，China
^4.Key Laboratory of Dunhuang Medicine and Transformation，Ministry of Education，Lanzhou 730000，China
^5.Wenxian Zhongzhai Wen Dang Production Area Daiyuan Co. ，Ltd. ，Longnan 742500，China

Received:2024-03-04 Revised:2024-04-25 Online:2025-01-20 Published:2024-11-04
Contact: Yu-fang HUANG

摘要/Abstract

摘要：

为探究纹党连作障碍效应及发生机制，以正茬（CK）和连作1年（CC₁）、连作2年（CC₂）及连作3年（CC₃）土壤为试验对象，开展盆栽试验，动态研究连作对纹党生长、抗氧化酶系统及叶绿素的影响，并利用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）分析了不同连作年限土壤中自毒物质的种类及含量。结果显示，苗期、开花期、生长旺盛期及收获期各个生育时期内，连作对纹党的生长均存在抑制作用，且随连作年限的延长作用逐渐加强；同一连作年限，随着生育进程的推进，叶片中过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）活性先增加后下降，过氧化物酶（POD）活性先下降后增加再下降，但在同一生长阶段，3种抗氧化酶活性均随连作年限增加逐年下降，而丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）、可溶性糖含量和相对电导率均逐年增加；从CK、CC₁、CC₂和CC₃中分别鉴定出5、17、13和4种化学物质，主要包括：邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯、邻苯二甲酸二丁酯、丙酸乙酯和油酸酰胺等物质，其中邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯在各种处理土壤中均存在，其相对含量均较高。连作可以通过破坏纹党植株中抗氧化酶系统，降低叶片叶绿素含量抑制纹党生长，产生连作障碍；连作条件下自毒作用是导致纹党发生连作障碍的主要原因之一。

关键词: 纹党, 连作障碍, 生理生化, 化感自毒作用, 气相色谱-质谱分析

Abstract:

In order to explore the continuous cropping obstacle effect of Codonopsis pilosula var. modesta and its mechanism， pot experiments were conducted in the soil of normal crop （CK）， and continuous cropping 1 year （CC₁）， continuous cropping 2 years （CC₂） and continuous cropping 3 years （CC₃） as experimental objects. The effects of continuous cropping on the growth， antioxidant enzyme system and chlorophyll of C. pilosula var. modesta were evaluated， and the types and levels of autotoxic substances in the soil of different continuous cropping years were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）. The results showed that continuous cropping had an inhibitory effect on the growth of C. pilosula var. modesta at the seedling stage， flowering stage， peak growth stage and harvest stage， and the effect gradually strengthened with increase in the number of continuous cropping years. In the same continuous cropping years， with the advancement of growth process， the activities of catalase （CAT） and superoxide dismutase （SOD） in leaves initially increased and then decreased， and the activities of peroxidase （POD） initially decreased and then increased and then decreased again， but at the same growth stage， the activities of the three antioxidant enzymes all decreased year by year， and but the levels of malondialdehyde （MDA）， proline （Pro）， soluble sugar and the relative conductivity all increased year by year. The results of GC-MS showed that 5， 17， 13 and 4 chemical substances were identified from CK， CC₁， CC₂ and CC₃， respectively， including di-2-ethylhexyl phthalate， dibutyl phthalate， ethyl propionate and oleamide， among which di-2-ethylhexyl phthalate was found in all treatments with relatively high levels. It can be seen that continuous cropping can inhibit the growth of C. pilosula var. modesta by disrupting the antioxidant enzyme system and reducing the leaf chlorophyll content， resulting in continuous cropping disorders. The autotoxicity under continuous cropping is one of the main causes for continuous cropping disorders in C. pilosula var. modesta.

Key words: Codonopsis pilosula var. modesta, continuous cropping obstacles, physiology and biochemistry, allelopathic autotoxicity, gas chromatography-mass spectrometry

邱亚娟, 邵晓龄, 陈莺宇, 黄钰芳, 陈红刚, 杨扶德, 高素芳, 袁菊丽, 高健. 连作对纹党生长、生理特性及自毒物质的影响研究[J]. 草业学报, 2025, 34(1): 107-117.

Ya-juan QIU, Xiao-ling SHAO, Ying-yu CHEN, Yu-fang HUANG, Hong-gang CHEN, Fu-de YANG, Su-fang GAO, Ju-li YUAN, Jian GAO. Research on effects of continuous cropping on the growth， physiological characteristics and autotoxic substances of Codonopsis pilosula var. modesta[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2025, 34(1): 107-117.

图/表 14

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生育时期 Growth stages	处理 Treatment	根长 Root length （cm·plant^-1）	根直径 Root diameter （mm·plant^-1）	根鲜重 Root fresh weight （g·plant^-1）	根干重 Root dry weight （g·plant^-1）	藤长 Vine length （cm·plant^-1）
苗期 Seedling stage	CK	24.96±0.238a	1.18±0.067a	2.7989±0.286a	1.0653±0.285a	52.98±0.748a
	CC₁	20.90±0.527b	1.07±0.040a	1.9657±0.112b	0.4196±0.091b	37.07±3.418b
	CC₂	17.72±2.069c	0.86±0.101b	1.4378±0.081c	0.3659±0.115b	33.96±3.025b
	CC₃	16.46±0.186c	0.61±0.072c	1.2526±0.160c	0.3197±0.056b	26.38±2.038c
开花期 Flowering stage	CK	25.39±1.346a	6.91±1.635a	3.4110±0.145a	1.4091±0.109a	96.17±39.391a
	CC₁	21.47±0.751b	4.55±0.142b	3.1096±0.011b	1.2741±0.005b	83.18±8.506ab
	CC₂	18.32±0.504c	4.44±0.189b	2.7827±0.238c	1.1582±0.007c	48.42±12.541ab
	CC₃	16.84±0.298c	3.79±0.617b	2.4734±0.114d	1.0183±0.013d	44.76±19.578b
生长旺盛期 Growth peak stage	CK	26.68±0.761a	7.14±0.391a	5.4969±0.071a	3.6628±0.072a	115.27±13.019a
	CC₁	22.90±0.070b	5.24±0.399b	4.7162±0.309b	2.6613±0.070b	96.37±1.683b
	CC₂	19.87±0.503c	5.11±0.578b	4.4752±0.103b	2.4587±0.085c	94.43±0.646b
	CC₃	17.50±0.351d	4.21±0.207c	4.4629±0.045b	2.3155±0.116c	85.88±0.921b
收获期 Harvest stage	CK	27.39±0.221a	7.21±0.709a	6.5721±0.109a	4.2388±0.017a	64.07±15.907a
	CC₁	23.64±0.068b	5.45±0.782b	5.3405±0.065b	3.6394±0.081b	52.04±6.917ab
	CC₂	22.09±0.785c	5.15±0.163b	5.0363±0.027c	3.5178±0.099b	42.01±7.289b
	CC₃	19.94±0.125d	4.43±0.339b	4.6860±0.057d	2.5348±0.024c	39.84±3.914b

生育时期 Growth stages	处理 Treatment	根长 Root length （cm·plant^-1）	根直径 Root diameter （mm·plant^-1）	根鲜重 Root fresh weight （g·plant^-1）	根干重 Root dry weight （g·plant^-1）	藤长 Vine length （cm·plant^-1）
苗期 Seedling stage	CK	24.96±0.238a	1.18±0.067a	2.7989±0.286a	1.0653±0.285a	52.98±0.748a
	CC₁	20.90±0.527b	1.07±0.040a	1.9657±0.112b	0.4196±0.091b	37.07±3.418b
	CC₂	17.72±2.069c	0.86±0.101b	1.4378±0.081c	0.3659±0.115b	33.96±3.025b
	CC₃	16.46±0.186c	0.61±0.072c	1.2526±0.160c	0.3197±0.056b	26.38±2.038c
开花期 Flowering stage	CK	25.39±1.346a	6.91±1.635a	3.4110±0.145a	1.4091±0.109a	96.17±39.391a
	CC₁	21.47±0.751b	4.55±0.142b	3.1096±0.011b	1.2741±0.005b	83.18±8.506ab
	CC₂	18.32±0.504c	4.44±0.189b	2.7827±0.238c	1.1582±0.007c	48.42±12.541ab
	CC₃	16.84±0.298c	3.79±0.617b	2.4734±0.114d	1.0183±0.013d	44.76±19.578b
生长旺盛期 Growth peak stage	CK	26.68±0.761a	7.14±0.391a	5.4969±0.071a	3.6628±0.072a	115.27±13.019a
	CC₁	22.90±0.070b	5.24±0.399b	4.7162±0.309b	2.6613±0.070b	96.37±1.683b
	CC₂	19.87±0.503c	5.11±0.578b	4.4752±0.103b	2.4587±0.085c	94.43±0.646b
	CC₃	17.50±0.351d	4.21±0.207c	4.4629±0.045b	2.3155±0.116c	85.88±0.921b
收获期 Harvest stage	CK	27.39±0.221a	7.21±0.709a	6.5721±0.109a	4.2388±0.017a	64.07±15.907a
	CC₁	23.64±0.068b	5.45±0.782b	5.3405±0.065b	3.6394±0.081b	52.04±6.917ab
	CC₂	22.09±0.785c	5.15±0.163b	5.0363±0.027c	3.5178±0.099b	42.01±7.289b
	CC₃	19.94±0.125d	4.43±0.339b	4.6860±0.057d	2.5348±0.024c	39.84±3.914b

保留时间 Retention time （min）	化合物 Compound	分子量 Molecular weight	分子式 Molecular formula	相对含量 Relative content （%）
3.236	丙烯醛Acrolein	56.06	C₃H₄O	18.06
30.387	邻苯二甲酸二丁酯Dibutyl phthalate	278.34	C₁₆H₂₂O₄	4.82
37.557	顺-9-十六烯酸庚酯Cis-9-Hexadecenoic acid， heptyl ester	352.30	C₂₃H₄₄O₂	2.56
43.782	9-十八烯酸丁酯Butyl 9-octadecenoate	338.57	C₂₂H₄₂O₂	2.42
48.068	邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯Di-（2-ethylhexyl） phthalate	390.56	C₂₄H₃₈O₄	72.14

保留时间 Retention time （min）	化合物 Compound	分子量 Molecular weight	分子式 Molecular formula	相对含量 Relative content （%）
3.236	丙烯醛Acrolein	56.06	C₃H₄O	18.06
30.387	邻苯二甲酸二丁酯Dibutyl phthalate	278.34	C₁₆H₂₂O₄	4.82
37.557	顺-9-十六烯酸庚酯Cis-9-Hexadecenoic acid， heptyl ester	352.30	C₂₃H₄₄O₂	2.56
43.782	9-十八烯酸丁酯Butyl 9-octadecenoate	338.57	C₂₂H₄₂O₂	2.42
48.068	邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯Di-（2-ethylhexyl） phthalate	390.56	C₂₄H₃₈O₄	72.14

保留时间 Retention time （min）	化合物 Compound	分子量 Molecular weight	分子式 Molecular formula	相对含量 Relative content （%）
3.179	丙酸乙酯Ethyl propionate	102.13	C₅H₁₀O₂	13.71
3.671	甲苯Toluene	92.14	C₇H₈	3.19
4.043	四氯乙烯Tetrachloroethylene	165.83	C₂Cl₄	1.62
4.655	乙基苯Ethyl benzene	106.17	C₈H₁₀	0.66
4.764	对二甲苯P-xylene	106.17	C₈H₁₀	5.34
6.028	苯甲醛Benzaldehyde	106.12	C₇H₆O	3.53
7.573	苯乙酮Acetophenone	120.15	C₈H₈O	2.28
7.865	1-甲氧基丙苯1-methoxypropylbenzene	150.22	C₁₀H₁₄O	2.30
8.312	磷酸三乙酯Triethyl phosphate	182.15	C₆H₁₅O₄P	1.58
8.918	四环［5.3.0.0<2， 6>.0<3， 10>］癸-4，8-二烯Tetracyclic ［5.3.0.0<2， 6>.0<3， 10>］ decan-4， 8-diene	130.10	C₁₀H₁₀	2.04
15.332	癸酸十四醇酯Undec-10-ynoic acid， tetradecyl ester	378.40	C₂₅H₄₆O₂	0.99
17.164	γ-苯基-γ-丁内酯Gamma-phenyl-gamma-butyrolactone	162.19	C₁₉H₁₀O₂	3.45
19.790	癸酸十六醇酯Undec-10-ynoic acid， hexadecyl ester	406.40	C₂₇H₅₀O₂	0.62
27.292	邻苯二甲酸丁十四烷基酯Phthalic acid， butyl tetradecyl ester	418.30	C₂₆H₄₂O₄	3.35
30.479	邻苯二甲酸二丁酯Dibutyl phthalate	278.34	C₁₆H₂₂O₄	44.73
36.945	E， E， Z-1， 3， 12-十九碳三烯-5， 14-二醇E， E， Z-1， 3， 12-Nonadecatriene-5， 14-diol	294.30	C₁₉H₃₄O₂	0.51
47.925	邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯Di-（2-ethylhexyl） phthalate	390.56	C₂₄H₃₈O₄	10.10

连作对纹党生长、生理特性及自毒物质的影响研究

Research on effects of continuous cropping on the growth， physiological characteristics and autotoxic substances of Codonopsis pilosula var. modesta

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Metrics

保留时间 Retention time （min）	化合物 Compound	分子量 Molecular weight	分子式 Molecular formula	相对含量 Relative content （%）
3.282	丙酸乙酯Ethyl propionate	102.13	C₅H₁₀O₂	2.78
3.705	甲苯Toluene	92.14	C₇H₈	0.66
4.781	对二甲苯P-xylene	106.17	C₈H₁₀	0.64
5.073	苯乙烯Styrene	104.15	C₈H₈	8.84
6.040	苯甲醛Benzaldehyde	106.12	C₇H₆O	1.06
7.579	苯乙酮Acetophenone	120.15	C₈H₈O	0.88
8.918	四环［5.3.0.0<2， 6>.0<3， 10>］癸-4，8-二烯 Tetracyclic ［5.3.0.0<2， 6>.0<3， 10>］ decan-4， 8-diene	130.10	C₁₀H₁₀	0.49
16.774	2， 4-二叔丁基苯酚2， 4-di-tert-butylphenol	206.32	C₁₄H₂₂O	0.67
17.426	3-氯三环［5.2.1.0（4， 8）］癸-2， 5-二烯3-Chlorotricyclo［5.2.1.0（4， 8）］deca-2，5-diene	166.10	C₁₀H₁₁Cl	1.42
20.917	3-苯甲酰基丙酸乙酯Ethyl 3-benzoylpropionate	206.24	C₁₂H₁₄O₃	1.46
30.724	邻苯二甲酸二丁酯Dibutyl phthalate	278.34	C₁₆H₂₂O₄	64.15
43.782	油酸酰胺Oleamide	281.48	C₁₈H₃₅NO	4.77
47.982	邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯Di-（2-ethylhexyl） phthalate	390.56	C₂₄H₃₈O₄	12.18

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