安徽省鹞落坪自然保护区不同居群鱼腥草叶面积与叶绿素相关性研究

朱训增，王晓鹏，笪豪俊，瞿　飞，舒　东

(安徽科技学院　生命科学学院，安徽　凤阳　233100)



安徽省鹞落坪自然保护区不同居群鱼腥草叶面积与叶绿素相关性研究

朱训增，王晓鹏*，笪豪俊，瞿飞，舒东

(安徽科技学院生命科学学院，安徽凤阳233100)

摘要：目的：探索安徽省鹞落坪自然保护区不同居群鱼腥草叶面积、叶绿素含量及相关性，为鱼腥草生态栽培、科学管理、良种选育提供了科学依据。方法:扫描仪测定法、丙酮法和生物统计学方法。结果:不同居群鱼腥草叶面积、叶绿素含量具极显著性差异。叶面积与总叶绿素(Chl)、叶绿素a(Chl a)和叶绿素b(Chlb)含量均呈二项式相关，叶面积与Chl a/Chlb呈负线性相关；光照强度与鱼腥草Chl, Chl a, Chl b含量和Chl a/Chlb之间均呈负线性相关，叶面积与光照强度呈多项式相关。而Chl a/Chlb与Chl, Chl a, Chl b含量呈负线性相关，Chl与Chl a, Chl b含量之间均呈极显著正线性相关。结论:不同居群鱼腥草叶面积与叶绿素含量之间存在适应性变化，鱼腥草具有较好的耐荫特性。H1居群鱼腥草叶绿素含量、叶面积最大，Chl a/Chlb最小，H1居群的生境最适合鱼腥草药材生产。

关键词：鱼腥草; 居群; 叶绿素; 叶面积; 相关性

鱼腥草(HouttuyniacordataThunb)隶属于三白草科蕺菜属，全草药用。常生长在背阴山坡、村边田埂、河畔溪边及湿地草丛中[1]，鲜草所含抗菌有效成分挥发油主要是鱼腥草素，具有抗菌和抗病毒的持久性[2]，药品开发研究前景十分乐观。叶面积是测度植物生长的重要形态指标，而叶绿素是植物光合作用的必需物质。目前国内有关植物叶面积的研究大多与植物的品质、生物量、株高、叶重联系较多[3]，刘伟东等研究水稻叶面积指数和叶绿素密度呈正相关性[4]，林霞等研究了不同冬小麦品种旗叶叶面积和叶绿素含量呈正相关性[5]，而对鱼腥草叶面积的研究仅限于考察生理特征时形态指标的研究[6]，关于鱼腥草叶面积和叶绿素相关性研究，目前未见报道。通过研究安徽省鹞落坪自然保护区不同居群鱼腥草叶面积与叶绿素的相关性，为鱼腥草的生态栽培、科学管理、良种选育等，提供一定的科学依据。

1材料与方法

1.1研究地点概况

鹞落坪国家自然保护区，位于安徽省岳西县包家乡境内，是旨在保护大别山区生物多样性、涵养淮河水源，实施可持续发展战略的示范性国家级自然保护区。地处北亚热带季风区内，呈“夏雨冬雪春秋雾”的气候特点，冬寒夏凉，年平均气温为12.7℃，最热平均气温也低于23℃，昼夜温差较大。雨量充沛，年平均降雨量为1400～2000mm。鱼腥草样本采集点环境资料如表1。

表1　鱼腥草居群的环境资料

1.2研究方法

1.2.1样本的采集2014年7月，在鹞落坪自然保护区选取六个居群，分别命名为猫耳垄-1(H1)、猫耳垄-2(H2)、猫耳垄-3(H3)、鹞落坪(H4)、美丽村(H5)、瓦泄排(H6)。分别采集1×1m2所有鱼腥草样本，以测定叶面积和叶绿素含量。

1.2.2指标测定采用丙酮法测定叶绿素含量，每次试验均测定3 个平行，3 次重复，取其平均值作为试验数据[7]。采用金冬梅的扫描仪测定法测定叶面积[8]，扫描1×1m2居群所有鱼腥草样本叶面积，除以叶总数，取其单叶平均叶面积为试验结果。

1.2.3拟合鱼腥草叶面积与叶绿素的相关性方程Excel 2007 软件处理试验数据， SPSS17.0 软件对数据进行统计分析。用单因素方差分析(one-way ANOVA)比较不同样本叶面积和叶绿素含量差异；运用相关分析、回归分析分析叶面积、叶绿素、光照强度之间的相关性，并拟合相关方程；对线性相关的数据进行配对样本T检验，对非线性相关的数据进行F检验。

2结果与分析

2.1不同居群鱼腥草叶面积和叶绿素含量

不同居群鱼腥草叶绿素含量和叶面积差异极显著，如表2。H1 Chl与其他各居群之间均有极显著差异，H2和H6居群之间，H4与H1、H3居群之间均差异不大，其他各居群之间均有极显著性差异(P<0.01)；H2和H6居群之间，H4与H1、H3居群之间Chl a含量均差异不大，其他各居群之间均有极显著性差异(P<0.01)；H2与H3居群之间、H3与H4居群之间、H5与H6居群之间Chl b含量无极显著性差异，其他各居群之间极显著性差异(P<0.01)，其中H5与H6居群之间Chl b含量显著性差异(P<0.05)；H1居群Chl a/Chlb，除H4外，与各居群之间有极显著性差异(P<0.01)，与各居群之间均有显著性差异(P<0.05)；H1居群叶面积最大，除H5外，与其他各居群之间均有极显著性差异(P<0.01)。总的来说，H1居群叶绿素含量和叶面积最大、Chl a/Chlb最小，相反，H5居群则表现为叶绿素含量最小、Chl a/Chlb较大，叶面积与H1无极显著性差异(P<0.01)，暗示鱼腥草叶面积与叶绿素含量之间存在适应性生长。

表2　不同居群鱼腥草的叶面积和叶绿素含量

注：小写字母表示差异显著(P<0.05)，大写字母表示差异极显著(P<0.01)。

Note: The small letters indicate significant difference between treatment atP<0.05, and the capital small letters indicate very significant difference between treatment atP<0.01.

2.2不同居群鱼腥草叶绿素含量、叶面积、光照强度之间相关性分析

表3不同居群鱼腥草叶面积、光照强度、叶绿素含量的相关性分析

Table 3Analysis of correlation among leaf area, Luminosity and chlorophyll content ofHcordatain different populations

项目Item叶面积LA光照强度LuminosityChla/ChlbChla/Chlb叶绿素bChlb叶绿素aChla总叶绿素Chl0.6020.6410.6730.985**0.984**叶绿素aChla0.5940.6030.5320.938**叶绿素bChlb0.6370.6580.789Chla/ChlbChla/Chlb0.7680.598光照强度Luminosity0.972

注：表中数字为相关系数，*表示显著(P<0.05)，**表示显著(P<0.01)。

Note: The numbers in the table indicate correlation coefficient, and*indicate significant difference atP<0.05 and**indicate very significant difference atP<0.01

叶面积大小与叶片光合作用效率相关，直接反映植物生长情况。叶绿素是捕获光能、同化 CO2的基本色素，其含量直接反映植物光合效率和同化能力的大小。光照是植物生长发育和各种化学物质积累的最重要的因素之一。高等植物通过光合作用吸收光能，然后还原CO2并释放出O2。通过相关性分析(如表3)和回归分析，叶面积与Chl, Chl a, Chl b含量呈二项式相关(Chl = 0.022LA2- 0.867LA + 10.23, r = 0. 602,P= 0.509; Chla = 0.011 LA2- 0.440 LA + 5.357, r = 0.594,P= 0.521; Chlb = 0.011 LA2- 0.427 LA + 4.872, r = 0.637,P= 0.458, 其中， LA为叶面积)，鱼腥草叶面积与Chl a/Chlb呈负线性相关(RChla,Chlb= -0.015LA+1.543, 其中，RChla,Chlb为Chl a/Chlb比值, r = 0.768,P= 0.075)，叶面积与光照强度呈多项式相关(Lu= -772.1 LA3+ 46440 LA2- 91606 LA + 6E+06, r = 0.972,P= 0.182, 其中，Lu表示光强)，但均未达到显著性相关水平(P<0.05)。光照强度与鱼腥草Chl, Chl a, Chl b含量和Chl a/Chlb之间呈负线性相关(Chl = -9E-06Lu+2.245, r =0.641,P=0.170；Chla = -4E-06Lu+1.230, r=0.603,P=0.205；Chlb = -5E-06Lu+1.015, r=0.658,P=0.156； RChla,Chlb= 2E-06Lu+1.224, r =0.598,P=0.210)。在一定的范围内，光照强度对鱼腥草Chl, Chl a, Chl b含量有抑制作用，光照强度越高，相应的叶绿素含量就越低，但均未达到显著性相关水平(P<0.05)。Chl a/Chlb与Chl, Chl a, Chl b含量呈负线性相关(Chl = -2.951 RChla,Chlb + 5.782, r= 0.673,P= 0.143;Chla = -1.159 RChla,Chlb+ 2.604, r= 0.532,P= 0.278;Chlb = -1.791 RChla,Chlb+3.178, r= 0.789,P= 0.062)，但均未达到显著性相关(P<0.05)水平；Chl与Chl a, Chl b含量之间均呈正线性相关(Chl = 1.976 Chla - 0.201, r= 0.984,P= 0.0004; Chl = 1.901 Chl b + 0.317, r= 0.985,P= 0.0003；Chl b = 0.976 Chla - 0.201, r= 0.938,P= 0.0006),均达到极显著性相关水平(P<0.01)。

3结论与讨论

植物在光合作用过程中将光能转变为化学能储藏在植物体中，提供植物生长和代谢所需的能量。叶绿素是植物叶绿体内参与光合作用的重要色素，它能够捕捉光能并将光能进行转化和重新导向[9-10]。Chl a/Chlb是衡量植物耐阴性的重要指标，Chl a/Chlb越小，表明其耐阴性越强[11]，同时，较高的Chla/Chlb有利于植物对光能的吸收和利用。不同居群鱼腥草叶绿素含量、叶面积差异极显著，表明环境变化明显影响其叶绿素和叶面积生长，并显著影响其Chl a/Chlb，通过调整对光能的吸收、转化和利用效率来适应环境的变化。光照强度与鱼腥草Chl, Chl a, Chl b含量和Chl a/Chlb之间呈负线性相关，不同居群鱼腥草叶面积与Chl a/Chlb比值呈负线性相关，与刘宝臣等对麦冬和玉簪以及杨秉建等对叉花草的研究结果一致[12,13]，说明鱼腥草与玉簪和叉花草一样也具有较好的耐荫特性；而叶面积与叶绿素含量呈二项式相关，与林霞等研究结果呈正线性相关完全不同[5]，处于不同环境条件下鱼腥草叶片，由于光照环境条件的变化，不仅影响其叶面积、叶绿素含量，而且也影响其叶厚的发育，叶厚的变化干扰了鱼腥草叶面积与叶绿素含量之间并不呈正线性相关，但在少量的观测值内，会呈现较好的线性关系；叶面积与光照强度呈多项式相关，在较小的范围内，可呈负线性关系，这一点与杨秉建等对叉花草的研究结果基本一致[13]，但随着光照强度的进一步变化，偶尔也会出现在较强的光照强度下，因受其他因素综合影响，会出现叶面积增大的情况。如H5居群叶绿素含量最小，Chl a/Chl b较大，叶面积位居第二，而H1居群叶绿素含量、叶面积最大，Chl a/Chl b最小，说明鱼腥草叶绿素含量、叶面积和Chl a/Chl b三者之间随着环境变化有适应性调整作用。一定范围的弱光可促进鱼腥草叶绿素的合成，并通过提高Chlb的增幅，降低Chl a/Chlb，提高耐阴能力，尽管对光能的吸收、利用转换率下降[14]，但是，通过增大叶面积，提高整体光合效能，以弥补光照强度的不足。这足以表明鱼腥草更适合生长在光照较弱的环境中。

综合以上相关分析，不同居群鱼腥草叶面积与叶绿素含量之间存在适应性变化。由于鱼腥草为全草药用植物，叶片为主要药用部位，其主要有效成分挥发油分布于近表皮的油细胞中，因此，叶面积的大小直接决定着药材的品质和产量。综合评估各居群的环境和各项指标，H1居群生长环境有利于提高鱼腥草叶面积和叶绿素含量，以提高其有效成分产量，因此，是H1居群生长环境是鱼腥草药材生产最适合的环境，可以为鱼腥草生态栽培提供一定的科学依据。

参考文献：

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(责任编辑：李孟良)

收稿日期：2015-12-20

基金项目：安徽科技学院自然科学研究项目(ZRC2014420)；安徽科技学院质量工程“振兴计划”重大项目(X2014030)；安徽省大学生创新创业训练计划项目(AH201410879061)；安徽科技学院大学生创新创业课题(14XSZ128)。

作者简介：朱训增(1993-)，男，安徽省安庆市人，在读本科生，主要从事植物生态研究。*通讯作者：王晓鹏，副教授，E-mail:wangxiaopeng2262@163.com。

中图分类号：Q945.79

文献标识码：A

文章编号：1673-8772(2016)03-0031-04

Study on Correlation between Leaf Area and Chlorophyll Content ofHouttuyniacordatain Different Populations of Yaoluoping Nature Reserve, Anhui Province

ZHU Xun-zeng, WANG Xiao-peng*, DAO Hao-jun, QU Fei, SHU Dong

(College of Life Sciences, Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100,China)

Abstract：Objective: To explore the correlations between leaf area and chlorophyll content on Houttuynia cordata in different populations of Yaoluoping Nature Reserve, Anhui Province the research provided the scientific basis for its ecological cultivation, scientific management and breeding. Methods: Analysis was performed by the scanner determining mensuration method , acetone method and biometrical method. Results: The leaf area and chlorophyll content had extremely significant differences on Houttuynia cordata in different populations. The leaf area had binomial correlation with the content of total Chl, Chla, Chlb.The leaf area and ratio of Chla and Chlb was a negative linear correlation.The content of total Chl, Chla, Chlb and ratio of Chla and Chlb had also a negative linear correlation with light intensity, which had polynomial correlation with leaf area. Moreover, ratio of Chl a and Chlb had a negative linear correlation with content of total Chl ,Chla and Chlb, while total Chl content had a extremely significant positive linear correlation with content of Chla and Chlb. Conclusion: The leaf area and the chlorophyll content of Houttuynia cordata had adaptive changes in different Houttuynia cordata populations, Houttuynia cordata exhibited the shade-tolerant characteristics. The habitat of H1 population was the most suitable for the medicinal materials production with the highest content of chlorophyll and leaf area, the lowest ratio of Chla and Chlb.

Key words:Houttuynia cordata; Population; Chlorophyll; Leaf area; Correlation