不同光照强度对台湾金线莲生长发育和次生代谢物合成的影响

郑连金　马增强　肖玉兰

摘 要：该研究以台湾金线莲（A. formosanus Hayata）为试验材料，分别采取光照强度为10μmol·m-2·s-1、30μmol·m-2·s-1、60μmol·m-2·s-1、90μmol·m-2·s-1进行处理，观测不同光照强度对台湾金线莲的形态指标和生理指标的影响。结果表明，L10光强条件下，台湾金线莲能够积累更多的总黄酮；L30光强条件下，最有利于生物量的积累；L60光强条件下，可诱导台湾金线莲产生次生代谢产物异鼠李素。

关键词：台湾金线莲；光照强度；总黄酮；异鼠李素

中图分类号 S567 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）16-0025-03

Abstract：Taking Aoectochilus formosanus as experiment material，we used light intensity of 10，30，60，90μmol·m-2·s-1 respectively to observe the influence of different light intensities on the morphological and physiological indexes of Aoectochilus formosanus. The results showed that，Aoectochilus formosanus can accumulate more total flavonoids by L10；L30 was most beneficial to the accumulation of biomass；Hard light L60 can induce Aoectochilus formosanus to produce the secondary metabolites of isorhamnetin.

Key words：Aoectochilus formosanus；Light intensity；Total flavonoids；Isorhamnetin

台湾金线莲（A. formosanus Hayata）是兰科（Orchidaceae）开唇兰属（Anoectochilus）的多年生草本植物，是我国传统的珍贵药材，在民间素有“药王”、“金草”、“神药”、“乌人参”等美称。台湾金线莲全草均可入药，其味甘微苦，性平、微寒，具有清热凉血，除湿解毒，生津养颜，调和气血、五脏，养寿延年的功效。

由于金线莲对生态环境要求严格，加之近年其自然生境遭受严重破坏，野生金线莲越来越少。本试验研究了不同光照强度对台湾金线莲的形态指标和生理指标的影响，旨在了解台湾金线莲对光照强度的需求规律，找出适合台湾金线莲生长发育的光照强度，为台湾金线莲的人工栽培驯化提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料 2014年1月，以经过组织培养2个月的台湾金线莲（平均鲜重0.8g，高约7cm）移栽苗（移栽15d）为试验材料。种苗栽到塑料培养盘中（550mm×230mm×10mm，32株/盘），将培养盘放在环境控制室人工光源（36W三基色荧光灯）条件下培养，培养基质为蛭石与腐殖土（1∶3）。

1.2 方法 台湾金线莲幼苗在光环境控制条件下培育45d，根据荧光灯开启数量不同调节光照强度（PPF）设置4个PPF试验区，光照强度分别为10μmol·m-2·s-1、30μmol·m-2·s-1、60μmol·m-2·s-1、90μmol·m-2·s-1，观察不同PPF试验区条件下台湾金线莲幼苗生长状况。培养的条件如下：环境控制室保持温度（25±1）℃、相对湿度（80±5）%、光周期14h/d、CO2浓度1 200μmol/mol。

1.3 测定方法 用电子天平量植株鲜重后，于80℃烘箱中烘72h后测量其干重。净光合电子传递速率采用叶绿素荧光成像系统（Maxi-Imaging-PAM）测量。叶绿素及类胡萝卜素含量测量采用1∶1的乙醇、丙酮混合液在黑暗中常温浸提72h后用分光光度计测量其吸光度值，按照Arnon法修正公式计算。依据SOD抑制NBT在光下的还原作用来确定其活性大小。金线莲槲皮素、山奈酚、异鼠李素苷元的定性及定量分析，采用高效液相色谱法（HPLC）。总黄酮含量的测量：以异鼠李素为标准液，用分光光度计法测定。

2 结果与分析

2.1 形态指标 台湾金线莲的幼苗在不同光照强度下培育45d后，各试验区不同光强下生长发育呈现出明显的差异，叶面积、株高、鲜重、干重及干鲜重比例均有显著性差异（表1，图1）。第45d，试验区PPF30叶色深绿、叶片肥厚，茎秆粗壮、节间较长、茎的下部呈现轻微的紫红色，其叶面积、株高、鲜重和干重为最高水平；试验区PPF90叶片较小、节间较短、茎秆和叶片呈黄绿色，明显表现出生长受到抑制，其叶面积、株高、鲜重和干重为最低水平；试验区PPF60的台湾金线莲的叶色浅绿、叶片薄弱，茎杆纤弱、节间距短，表现出生长受到抑制的现象；试验区PPF10的叶色、茎粗和节间距介于试验区PPF30与PPF60之间，其鲜重和干重明显低于试验区PPF30与PPF60。结果表明，光照强度从10μmol·m-2·s-1增强到30μmol·m-2·s-1台湾金线莲植物鲜重干重显著增加，超过30μmol·m-2·s-1时，光照强度可导致植物干重鲜重明显降低。

2.2 生理指标

2.2.1 叶绿素 从叶绿素总含量来看（图2），各试验区叶绿素总含量存在显著差异，其中L10处理条件下的叶绿素总含量最高，L30与L60处理条件下的叶绿素总含量相近，但比L10处理条件下要低，L90处理条件下叶绿素含量最低。随着光照强度的增加，叶绿素总含量存在降低的趋势，叶绿素a/b值呈现先升高后降低的趋势，表明较高的光照强度可以抑制台湾金线莲体内的叶绿素合成，但可以显著提高叶绿素a/b值。由于叶绿素总含量及绿素a/b值共同决定植物的光合能力，低光照L30条件下，台湾金线莲植株因为合成相对较多的叶绿素以及存在相对较高绿素a/b值，从而可以吸收更多的光能用于光合作用。

2.2.2 植物抗氧化活性研究 植物处于逆境（光胁迫）时，体内会产生大量的活性氧，从而对植物本身造成严重的伤害，而SOD有保护生物体免受活性氧伤害的能力。强光胁迫对SOD活性的影响，前人已在植物整体和细胞水平上进行了一些研究，在灼烧条件下，SOD活性有所下降，而未灼烧时，SOD活性呈上升趋势。本文分别测定了4个PPF试验区条件下的SOD活性变化，结果发现（图3）：经不同光照强度处理的叶片SOD活性变化幅度非常显著，随着光照强度的提高，SOD活性呈上升趋势。L10光强下叶片的SOD活性最小为61.11U/g，L60光强下叶片的SOD活性最大为103.33U/g，L30与L90光强下叶片的SOD活性介于L10与L60光照处理组之间，分别为103.33U/g、123.89U/g。SOD活性可在一定程度上反映植物的生长状况，L60与L90条件下SOD酶活性最高，光照强度已对植物造成一定程度的灼烧，此光照条件并不适合台湾金线莲生长发育，相比较而言，L10与L30光照条件更适合台湾金线莲生长。对于短时间内一定光强的变化，植物体可以通过产生类胡萝卜素的方式使其免受强光造成的伤害。从图3可以看出，随光强度的增强，类胡萝卜素含量随着光照强度的增加逐渐下降，这可能由于植物体内产生了其他抗氧化物质（如SOD酶）及启动了其他抗氧化调节机制（如次生代谢调节），不再需要合成大量的类胡萝卜素。

2.2.3 台湾金线莲槲皮素、山奈酚、异鼠李素的测定 化学成分研究结果显示，台湾金线莲含有黄酮化合物20种，黄酮种类较多，其母核类型则相对集中，主要为槲皮素、山奈酚、异鼠李素型三种，目前发现的台湾金线莲黄酮均为苷键易断裂的氧苷。本实验对药材提取物进行酸水解，使样品种黄酮苷键断裂，生成了几种主要苷元。不同试验区培养的台湾金线莲，其母核类型可能会有所差异，水解后的苷元类型的有无及含量多少将作为一项重要的检测指标。本研究利用HPLC技术对4种试验区培养45d的台湾金线莲槲皮素、山奈酚、异鼠李素苷元进行定性及定量分析，只有L60试验区台湾金线莲检测到少量异鼠李素（图4，含量约为0.002%），L10、L30、L90试验区台湾金线莲均未检测到槲皮素、山奈酚、异鼠李素三种苷元（图5）。结果表明，L60的强光照条件下，可有效地促进台湾金线莲体内异鼠李素的合成与积累。

2.2.4 台湾金线莲总黄酮含量的测定 台湾金线莲总黄酮含量随光照强度的增强而显著降低，在试验区L10时，黄酮含量达到最高值为2.40%，随后呈下降趋势（图7）。总黄酮含量的变化与类胡萝卜素的变化趋势基本一致，与SOD活性的变化趋势基本相反。结果表明，台湾金线莲总黄酮累积在光照强度超过10μmol·m-2·s-1后受到抑制，光照强度的增强不利于总黄酮含量的累积。

3 结论

由本次试验可知：L10光强条件下，台湾金线莲能够积累更多的总黄酮；L30光强条件下，最有利于生物量的积累，从生长角度来说，最适合植物的生长发育；L60光强条件下，强光可诱导台湾金线莲产生此生代谢产物异鼠李素。

参考文献

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[2]福建中医研究院.福建药物志[M].福州：福建科学技术出版社，1994

[3]《全国中草药汇编》编写组.全国中草药汇编[M].上海：人民卫生出版社.

[4]张群诚，张超，陈强，等.金线莲产业现状及发展对策[J].福建林业科技，2014，45（4）：220-223. （责编：张宏民）