4种钩藤植物光合生理特性与药材产量相关性研究

罗鸣++宋智琴+杨平飞+刘海+杨再刚+吴明开

[摘要]以华钩藤（HGT）、毛钩藤（MGT）、剑河钩藤（JHGT）以及钩藤（GT）为研究对象，开展了不同钩藤生长旺盛期的光合生理生态特征以及与药材产量相关性研究。结果表明钩藤净光合速率（Pn）日变化呈单峰曲线，不存在“光合午休”现象，为典型的阳生植物，钩藤光合生理生态因子及药材产量之间都存在着不同程度的相关关系，Pn，Tl，Gs 3种因子与药材产量M呈现极显著相关性，是影响钩藤生长的最主要因素。

[关键词]光合日变化； 光响应； 光合生理； 环境因子； 药材产量

贵州特色药材钩藤为茜草科植物钩藤Uncaria rhynchophylla （Miq.） Miq. ex Havil.、大叶钩藤Wall.、毛钩藤U hirsute Havil.、华钩藤U. sinensis （Oliv.） Havil或无柄果钩藤U. sessilifructus Roxb.干燥带钩茎枝，秋、冬二季采收，去叶，切段，晒干，具有息风定惊，清热平肝功能[1]。钩藤野生资源主要分布在广西、广东、贵州、福建、江西等地，常生长于海拔600～1 400 m的山坡、山谷、溪边、丘陵地带的疏生杂木林间或林缘向阳处，贵州省剑河县钩藤野生资源丰富[24]。随着市场需求不断增加，人工变家种技术趋于成熟，贵州省剑河县已成为钩藤主要产区，钩藤U. rhynchophylla的人工栽培种发展成为地方标准“剑河钩藤”到2014年底，全县种植面积达到0620 万hm2，产值已超亿元[5]。前期已广泛开展了钩藤种苗繁育、栽培、化学成分以及药理等方面的研究，然而钩藤植物的光合生理生态特性与环境因子及其药材产量相关性尚未见有报道，亟需开展相关研究，为钩藤规模化人工栽培、保障药材质量提供理论依据[6]。

1材料与方法

11试验地点剑河县属于中亚热带，季风气候。县境内四季分明、雨量充沛、湿度较大、热量较丰、雨热同季，年均降水量1 2023 mm以上，年均氣温167 ℃，非常适宜植物生长[78]。试验地位于贵州省黔东南州苗族侗族自治州剑河县柳川镇关口村钩藤种植基地，试验采用华钩藤、毛钩藤、钩藤以及剑河钩藤4种植物，选择生长年限5～6年，株型基本一致为试验材料，进行挂牌标记。

12钩藤叶片的光合、蒸腾日变化测定叶片光合蒸腾日变化采用美国LICOR公司生产的Li6400光合测定仪（LiCor Inc USA）配备常规透明叶室进行观测。该系统除了能测定光合速率（Pn， μmol·m-2·s-1）和蒸腾速率（Tr， mmol·m-2·s-1），还能同时测定叶片表面光合有效辐射（PAR， μmol·m-2·s-1）、叶片温度（Tl， ℃）、空气相对湿度（RH，%）、气孔导度（Gs， mmol·m-2·s-1）和胞间CO2浓度（Ci， μmol·mol-1），大气CO2浓度（Ca， μmol·mol-1）等多个微气象和生理参数[913]。钩藤的观测日期为2014年8月，钩藤生长状况良好。选择3株长势良好的钩藤，每株3个叶片，所取叶片为枝条顶端向下第4片叶，叶片充分受光、朝向一致。叶面朝向较为一致的叶片进行观测，每个叶片重复观测5次。观测时间为7：00—19：00，每2 h测定1次[1417]。

13钩藤叶片的光响应曲线使用Li6400便携式光合测定仪（LICOR，Inc，USA）配备红蓝光源叶室。选择晴朗的上午进行测定，光合有效辐射分别设定为2 000，1 800，1 500，1 250，1 000，800，600，400，200，150，120，100，80，60，40，20，0 μmol·m-2·s-1，共计17个梯度。测定时随机选择健康叶，以叶的中部作为测试部位，3次重复，结果取平均值。叶子飘、韦记青等经过摸索和检验使用非直线双曲线模型公式解决了实测值中不能获得完整的曲线的问题，Pn=（PAR×Q+Pnmax-（PAR×Q+Pnmax）2-4k×PAR×Q×Pnmax）/（2k）-Rd[1820]，式中Pn为净光合速率，Pnmax为最大净光合率，PAR为光合有效辐射，Q为表观量子效率，Rd为暗呼吸速率，k为光响应曲线曲角。根据该模型利用SPSS非线性回归，得到相应的预测值Pv，同时计算出Q，Rd，Pnmax及k值，绘制PARPv的拟合曲线。当PAR<200 μmol·m-2·s-1时，使用实测数据（Pn），对PARPv进行直线回归，得到拟合直线方程y=ax+b，式中y为净光合速率实测值Pn，x为光合有效辐射PAR，光补偿点（LCP，μmol·m-2 s-1）为拟合直线与x轴的交点、表观量子效率为a，将Pnmax预测值代入拟合直线方程求得光饱和点（LSP，μmol·m-2·s-1）。

14钩藤药材测产华钩藤、毛钩藤、钩藤和剑河钩藤4个不同钩藤材料药材11月份进行集中测产。采用跳跃式取样法决定测产株。即根据苗圃面积大小，除边、行以外每间隔数株，测产1株。保留主枝条，去除其余全部枝条及叶片，测量每株的枝条重量，然后计算出测产植株的平均株产。测产株数应占该苗圃总株数的5%～10%。

15数据处理试验数据统计与分析均在Excel 2003与 SPSS 170下完成。试验数据均为平均值依标准差（n=3）。每个供试材料不同处理之间进行方差分析（ANOVA），采用Duncan法（P<005）以0 h的数据为对照进行多重比较。

2结果与分析

21不同钩藤光合与蒸腾调控因子的日变化晴天4种钩藤净光合速率（Pn）皆呈单峰曲线，没有出现“午休”现象，符合C4植物的光合变化规律，华钩藤净光合速率Pn最大值出现在11：00，为284 μmol·m-2·s-1，此后随PAR降低，Pn也开始降低，一直降低到19：00，测量值为074 μmol·m-2·s-1；毛钩藤净光合速率Pn最大值出现在11：00，为578 μmol·m-2·s-1， 此后随PAR降低，Pn也开始降低，一直降低到到19：00，测量值为-105 μmol·m-2·s-1；钩藤净光合速率Pn最大值出现在11：00，为685 μmol·m-2·s-1，此后随PAR降低，Pn也开始降低，一直降低到19：00，测量值为094 μmol·m-2·s-1；剑河钩藤净光合速率Pn最大值出现在11：00，为1644 μmol·m-2·s-1，此后随PAR降低，Pn也开始降低，直到19：00，测量值为084 μmol·m-2·s-1。4种钩藤在全天时间内，净光合速率在11：00的差异性较为强烈，原因可能是在8：00—11：00，光强骤然增强，光合作用也随之增强。并且在图中可以明显观察到剑河钩藤的净光合速率在9：00时达到最高，且大大高于其他3种钩藤，但是在13：00之后其净光合速率值急剧下降。

晴天钩藤的蒸腾速率（Tr）与净光合速率一样也呈单峰曲线，4种钩藤的蒸腾作用随着光强的变大在11：00左右开始慢慢衰减，主要是随着温度的升高，植物叶片的气孔关闭致使其蒸腾作用减弱。

PAR是光合作用的能量来源。Tl是叶片能量平衡里的感热组分（潜热主要以蒸腾方式耗散掉），两者都与太阳辐射有着密切关系。在观测时段内，4种钩藤的光合有效辐射PAR呈现出单峰的日变化特征。四者PAR峰值存在不同的时间段，主要是由于在测量交替之时，阳光会被云朵遮挡，以至于实时读取的光照强度值会有稍许偏差。在11：00其读取数值在全天数值中的差异性最大。

因而可用光合作用参数作为判断植物生长和抗逆性强弱的指标[2122]。

通过模拟光强对钩藤叶片的递进式刺激，发现4种钩藤的光饱和点均在1 500 μmol·m-2·s-1以上，表示钩藤有较强的耐光性，而超过1 700 μmol·m-2·s-1，钩藤的光合作用便受到一定的抑制。其光补偿点也均在20 μmol·m-2·s-1以上，证明钩藤在弱光下也有较强的适应能力，具有一定的耐荫性，结果表明野生钩藤（GT）具有较好的抗弱光、抗强光能力。

32钩藤的生物量与光合因子、环境因子之间的关系本研究中Pn，Tl，Gs 3个光合因子是影响钩藤生长的关键因子。而光合因子及环境因子之间的存在着相似的相关性，Tr，PAR，Gs，Ci，RH，Ta，Tl等作为最主要的光合与环境因子，也在不同程度上影响着钩藤净光合速率Pn。钩藤净光合速率是体现植物在这些因子的直接或间接作用下，对光强利用的能力。而且在4种钩藤中，这些因子之间PnTr，TrPAR，PnGs，RHCi，PARTa，RHCi， TaRH，PARTl， TlCi， TlRH， TaTl都存在極显著的相关性，反映了植物生长环境与植物体内的生理因子之间复杂的相互联系。但是光合作用过程，产量相关变化进而影响其产量和质量的差异还有待进一步研究。

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[收稿日期]20161011

[基金项目]国家自然科学基金项目（81503258）；江苏省自然科学基金青年基金项目（BK20151005）；江苏省中医药局科技项目（YB2015009）

[通信作者]*彭国平，教授，研究方向为中药成分分离精制及制剂开发，Tel：（025）86798186，Email：guopingpeng@126com

[作者简介]李存玉，讲师，研究方向为中药制药工艺研究，Tel：（025）86798186，Email：licunyuok@163com·制剂与炮制·