地黄新品系叶片色素及光合特性分析

李建军，王 君，任美玲，尚星晨，孙树武，马文喜

(1.河南师范大学 生命科学学院 绿色药材生物技术河南省工程实验室，河南 新乡 453007;2.河南省百辽怀药科技开发有限公司，河南 焦作 454950; 3.温县兴科种植专业合作社，河南 温县 454888)

地黄新品系叶片色素及光合特性分析

李建军1，王 君1，任美玲1，尚星晨1，孙树武2，马文喜3

(1.河南师范大学 生命科学学院 绿色药材生物技术河南省工程实验室，河南 新乡 453007;2.河南省百辽怀药科技开发有限公司，河南 焦作 454950; 3.温县兴科种植专业合作社，河南 温县 454888)

采用分光光度计和LI-6400XT光合仪对8个地黄品种(系)的叶绿素、花青素含量及净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)进行测定，比较地黄新品系与主栽品种叶片色素及光合特性的差异，为新品种的选育提供理论依据。结果表明，怀地津8(新品系)、怀地81、85-5、金九、怀地83(新品系)的叶绿素含量较高，分别为2.84、2.71、2.69、2.66、2.63 mg/g；金九、怀地津8花青素相对含量较高，分别为0.169、0.165，怀地83花青素相对含量最低，为0.060；怀地81、怀地83、怀地津8的Pn较高，分别为2.41、2.37、2.25 μmol/(m2·s)；叶片叶绿素含量与Pn呈正相关关系，叶片花青素含量与Pn呈负相关关系。说明新品系怀地津8和怀地83光合性状表现良好，可在生产中适当推广种植。

地黄； 新品系； 叶绿素； 花青素； 净光合速率

地黄(RehmanniaglutinosaLibosch.)为玄参科药用草本植物，是常用的补益中药，是我国著名的四大怀药之一,产品畅销国内外[1]。随着中药走向世界，我国对地黄已开展了多方面的研究，近年来的研究主要集中在化学成分、药理作用、炮制方法等方面[2-3]，关于地黄资源的叶色与光合特性比较分析却很少，而植物光合作用的强弱对其丰产性具有十分重要的作用。河南道地药材绿色生产技术团队于2011年采用生津(母本)和85-5(父本)进行杂交，经过系统定向筛选、扩繁得到新品系怀地津8；2012年，采用85-5(母本)和怀地3号(父本)进行杂交，经过系统定向筛选、扩繁得到新品系怀地83。本研究通过对新品系怀地津8、怀地83与主栽品种叶绿素、花青素含量和光合参数的测定，比较叶绿素含量、花青素相对含量和光合参数的差异，为地黄新品种的选育提供理论支撑。

1 材料和方法

1.1 供试材料

2015年4月20日在示范田播种，管理按照大田进行。2015年7月29日在温县张寺地黄品种示范田取样测定。供试材料为怀地津8、怀地81、85-5、怀地83、怀丰、沁怀、北京3号、金九。

1.2 仪器与试剂

仪器：UV-1800紫外-可见分光光度计(北京锐利分析仪器有限公司)、FA2204B型电子分析天平(上海菁海仪器有限公司)、LI-6400XT光合仪(美国LI-COR公司)。试剂：丙酮、无水乙醇、0.1 mol/L HCl、蒸馏水。

1.3 测定指标和方法

1.3.1 叶绿素含量的测定 分别取不同地黄品种(系)的新鲜叶片4片，洗净，擦干，分别去掉其主脉，用0.2 cm2的圆形取样器将叶片打成小圆片，混合均匀。分别准确称取0.2 g，放入25 mL棕色容量瓶中，加入25 mL丙酮-乙醇混合提取液(丙酮与无水乙醇的体积比为1∶1)。每个品种(系)重复4次。把叶绿素提取物摇匀后倒入比色杯中，分别以提取试剂为对照，测定叶绿素提取液在645 nm和663 nm波长下的吸光值，利用Arnon公式计算叶绿素的浓度，叶绿素a质量浓度(Ca)=12.7A663-2.69A645；叶绿素b质量浓度(Cb)=22.9A645-4.68A663；叶绿素总质量浓度(Ca+b)=Ca+Cb，并换算成每克鲜质量的叶绿素含量[4]。

1.3.2 花青素相对含量的测定 称取材料1 g，用0.3 cm2的圆形取样器将叶片打成小圆片，置于烧杯中，加入10 mL 0.1 mol/L HCl，杯口用称量纸盖紧，置于32 ℃恒温箱中，浸泡4 h以上，用定性滤纸过滤，滤液即为花青素提取液。以提取试剂为对照，取花青素提取液用分光光度计在波长530 nm处读取吸光度值。当吸光度值为0.1时的花青素浓度称为1个单位(即将读取的吸光度值乘上10，用以代表花青素的相对浓度单位)，以比较花青素的相对含量[5]。

1.3.3 光合参数的测定 2015年7月29日9:00—11:00测定光合参数。随机选择无病虫害及机械损伤的地黄成熟叶(自顶端起第2轮叶)，采用LI-6400XT光合仪分别测定地黄叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)等参数，每个处理选3片叶，每个叶片记录相对恒定的数值3～5个。

2 结果与分析

2.1 不同品种(系)地黄叶绿素、花青素含量比较

由表1可知，地黄新品系与主栽品种的叶绿素含量为2.51～2.84 mg/g，且叶绿素含量大小依次为怀地津8>怀地81>85-5>金九>怀地83>怀丰>沁怀>北京3号；花青素相对含量为0.060～0.169，且花青素相对含量大小依次为金九>怀地津8>北京3号>怀地81>怀丰>沁怀>85-5>怀地83。

新品系怀地津8叶绿素含量与其他品种(系)差异极显著；新品系怀地83叶绿素含量与沁怀、北京3号、怀地津8、怀地81和85-5差异极显著，与金九差异不显著。怀地津8花青素相对含量与金九差异不显著，与其他所有品种(系)差异极显著；怀地83花青素相对含量最低，与所有品种(系)差异极显著。

表1 地黄新品系与主栽品种叶绿素含量和花青素相对含量的比较

注：不同大、小写字母分别表示在0.01、0.05水平差异显著，下同。

2.2 不同品种(系)地黄光合参数比较

由表2可知，地黄新品系与主栽品种的Pn为1.83～2.41 μmol/(m2·s)，怀地81、怀地83、怀地津8的Pn较高，沁怀的Pn最低。 怀地津8的Pn为2.25 μmol/(m2·s),与怀地81、怀地83、金九差异不显著，与85-5差异显著，与其他所有品种差异极显著；怀地83的Pn为2.37 μmol/(m2·s)，与怀地81、怀地津8差异不显著，与其他所有品种(系)差异极显著。怀地津8的Cond为0.292 μmol/(m2·s),与怀地81差异不显著，与其他所有品种(系)差异极显著；怀地83的Cond为0.051 μmol/(m2·s)，与怀丰、沁怀差异不显著，与其他所有品种(系)差异极显著。怀地津8的Tr为4.48 mmol/(m2·s)，与北京3号、怀地81差异不显著，与金九差异显著，与其他所有品种(系)差异极显著；怀地83的Tr为2.12 mmol/(m2·s)，与沁怀、怀丰、85-5、金九差异不显著，与怀地81、怀地津8、北京3号差异极显著。怀地津8的 Ci为340.89 μL/L，与怀地81、怀地83差异显著，与其他所有品种(系)差异极显著；怀地83 的Ci为336.20 μL/L，与怀地81差异不显著，与怀地津8差异显著，与其他所有品种(系)差异极显著。

表2 地黄新品系与主栽品种光合参数的比较

用SPSS软件对Pn与Cond、Tr、 Ci进行相关性分析，结果表明，Pn与Cond相关系数为0.235，呈正相关，与Tr相关系数为0.204，呈正相关，均未达到显著水平；Pn与Ci相关系数为-0.795，呈负相关，达到显著水平。

通过SPSS计算分析得出，8个品种(系) 地黄Pn与叶绿素含量的相关系数为0.678，呈正相关，未达到显著水平；地黄8个品种(系) Pn与花青素相对含量的相关系数为-0.077，呈负相关。

3 结论与讨论

本试验中，将不同地黄品种(系)同时栽种于同一品种示范田中进行统一管理，尽量避免客观因素对试验结果造成的影响，测定方法按照同一标准，使测定结果更客观、更真实地反映品种(系)间的差异。

本试验结果表明，新品系怀地津8叶绿素含量最高，与其他所有品种(系)差异极显著；新品系怀地83叶绿素含量高于主栽品种怀丰、沁怀、北京3号，与怀丰差异显著，与沁怀、北京3号差异极显著。魏书銮等[6]认为，叶绿素含量的高低可直接反映光合作用的强弱。叶绿素含量与光合速率的关系在许多农作物上的研究表明，在一定范围内叶绿素含量与光合速率呈正相关关系[7]。本研究中8个地黄品种(系)叶绿素含量与Pn的相关系数为0.678，呈正相关关系，与上述研究结果相一致。

怀地津8花青素相对含量低于金九，高于其他所有品种(系)，与金九差异不显著，与其他所有品种(系)差异极显著；怀地83花青素相对含量最低，与其他所有品种(系)差异极显著。花青素虽不是光合色素，但是花青素与植物光合作用有着密切的关系[8]，Fabrizio等[9]认为，玉米叶片中的花青素能吸收大量的波长在400～700 nm的光，并通过计算得出含花青素的叶片与不含花青素的相比，同化等量的CO2多需要60%的光量子。本试验表明，花青素相对含量与Pn呈负相关关系，与上述研究结果相一致。

怀地津8的Pn低于怀地81、怀地83，高于其他所有品种，与怀地81、怀地83、金九差异不显著，与85-5差异显著，与其他所有品种差异极显著；怀地83 Pn低于怀地81，高于其他所有品种(系)，与怀地81、怀地津8差异不显著，与其他所有品种(系)差异极显著。Pn是植物光合生理特性的综合反映，也是体现其光合效能的直接指标[10]。说明新品系怀地津8和怀地83的光合效能较高。

相关性分析结果表明，叶绿素含量与Pn呈正相关，花青素相对含量与Pn呈负相关，Cond和Tr与Pn呈正相关，Ci与Pn呈显著负相关。

综合分析以上指标，新品系怀地津8和怀地83叶绿素含量较高，Pn也较高，怀地津8花青素含量较高，怀地83花青素含量最低。前期研究结果表明，怀地津8和怀地83单株鲜质量与产量较主栽品种优势显著，指标成分毛蕊花糖苷含量较主栽品种优势显著，梓醇含量具有相对优势，且指标成分远高于中国药典规定，对叶类病害抗性较高。说明怀地津8和怀地83新品系综合性状表现良好，可在生产中适当推广种植。

[1] 丁自勉.地黄[M].北京:中国中医药出版社,2001.

[2] 王太霞,李景原,胡正海.地黄的形态结构与化学成分研究进展[J].中草药,2004，35(5):585-587.

[3] 杜红光.地黄不同炮制品中梓醇的含量测定研究[J].时珍国医国药,2004,15(9):582-583.

[4] 曾建敏,姚恒,李天福,等.烤烟叶片叶绿素含量的测定及其与SPAD值的关系[J].分子植物育种,2009,7(1):56-62.

[5] 刘萍,李明军.植物生理学实验技术[M].北京:科学出版社，2007.

[6] 魏书銮,于继洲,宣有林,等.核桃叶片的叶绿素含量与光合速率关系的研究[J].北京农业科学,1994,12(5):31-33.

[7] 陈华蕊,陈业渊,高爱平,等.芒果叶绿素含量、比叶重与光合速率关系的研究[J].西南农业学报,2010,23(6):1848-1850.

[8] Nicole M.The photoprotective role of anthocyanin pigment in leaf tissues[D]．Winston-Salem:Wake Forest University，2009.

[9] Fabrizio P,Angelo M.Leaf anthocyanin content changes inZeamaysL.grown at low temperature:Significance for the relationship between the quantum yield of PSⅡ and the apparent quantumyield of CO2assimilation[J].Photosynthesis Research,1998,58(3):213-219.

[10] 张玲丽,王辉,孙道杰,等.两种不同穗型小麦品种光合生理特性研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2003,31(3):51-53.

Analysis of Leaf Pigment and Photosynthetic Characteristics of Rehmannia glutinosa New Strains

LI Jianjun1,WANG Jun1,REN Meiling1,SHANG Xingchen1,SUN Shuwu2,MA Wenxi3

(1.Engineering Laboratory of Biotechnologies for Green Medicinal Plants,College of Life Sciences of Henan Normal University,Xinxiang 453007,China; 2.Henan Bailiao Local Medicines Science and Technology Development Co.,Ltd.,Jiaozuo 454950,China; 3.Wenxian Xingke Specialized Cooperative,Wenxian 454888,China)

Leaf pigment and photosynthetic characteristics ofRehmanniaglutinosanew strains and major cultivars were analyzed，which can provide basis for breeding new cultivar.Chlorophyll content,anthocyanin content,photosynthetic rate,stomatal conductance,transpiration rate and intercellular CO2concentration were measured by spectrophotometry and LI-6400XT photosynthetic instrument.The results showed that the chlorophyll contents of Huaidijin 8(2.84 mg/g),Huaidi 81(2.71 mg/g),85-5(2.69 mg/g),Jinjiu(2.66 mg/g) and Huaidi 83(2.63 mg/g)were higher;the anthocyanin contents of Jinjiu(0.169),Huaidijin 8(0.165) were higher,and that of Huaidi 83(0.060) was the lowest；the photosynthetic rate of Huaidi 81[2.41 μmol/(m2·s)],Huaidi 83[2.37 μmol/(m2·s)]and Huaidijin 8[2.25 μmol/(m2·s)] were higher; the chlorophyll content was positively correlated with photosynthetic rate,while the anthocyanin content was negatively related with photosynthetic rate.The new strains Huaidijin 8 and Huaidi 83 had good photosynthetic properties,which were suitable for popularizing in the production properly.

Rehmanniaglutinosa; new strain; chlorophyll; anthocyanin; photosynthetic rate

2016-03-22

中医药公共卫生专项 (财社 [2011]76 号)；中医药行业科研专项(201207002)；河南省产学研合作项目(142107000078)；河南师范大学2014年度国家级项目培育基金资助项目(2014PL15)

李建军(1964-)，男，河南新乡人，副教授，硕士，主要从事药用植物资源及其育种研究。 E-mail:043081@htu.edu.cn

S567.23+9

A

1004-3268(2016)07-0093-04