蓝光补光对福建金线莲生长及药用成分的影响

王伟 苏明华 李惠华 常强 曾碧玉 赖钟雄

摘 要 以福建尖叶品种金线莲种植苗为材料，用LED蓝光进行不同光周期补光试验，研究补充光照对金线莲生长及药用成分积累的影响。结果表明：补充蓝光光照对金线莲生长有积极的促进作用，其植株叶片数、茎粗、根长、鲜重、干重等指标有不同程度地增长；尤其是8 h/d处理，上述指标均显著高于对照。补充蓝光光照使植株总糖、多糖含量略有增长，但差异不显著；3个处理植株总多酚含量均高于对照，且8 h/d处理植株增幅显著；3个补光处理总黄酮含量均显著高于对照。

关键词 金线莲；LED蓝光；光周期；生长指标；药用成分

中图分类号 S567 文献标识码 A

Abstract Blue LED was applied as supplemental lighting to Anoectochilus roxburghii cv. Narrow-leaf in a greenhouse in comparison with no light supplemented in order to investigate the effects of LED supplemental lighting with different photoperiods on the growth and accumulation of medicinal components. The results showed that supplementation of blue light had a positive effect on the growth of A. roxburghii， and the number of leaves， stem diameter， root length， fresh weight and dry weight increased in different degrees. Especially in 8h/d treatment， the above indexes increased significantly. The content of soluble sugar and polysaccharide of the treated plants increased slightly. The content of total polyphenols after the treatment were higher than that of the control， and the 8 h/d treated plants increased significantly. The total flavonoids were significantly higher in the three treatments than that in the control.

Key words Anoectochilus roxburghii； light-emitting diode； photoperiod； growth index； medicinal components

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.05.010

金線莲是兰科（Orchidaceae）开唇兰属（Anoectochilus）植物，又称金线兰、金钱草、鸟人参等，在中国主要分布在福建、台湾、广东、广西、云南、浙江、江西等省（区）。金线莲是多年生珍稀中草药，颇具药用和观赏价值，目前野生金线莲由于生长缓慢且遭过度采挖而濒临灭绝，人工培育是满足金线莲日益扩大的市场需求的有效途径。现阶段金线莲组培快繁及人工栽培技术已经成熟，种植面积日益扩大。

金线莲化学成分包含多糖、黄酮、生物碱、氨基酸、微量元素、有机酸、强心苷类、甾体化合物等物质[1-5]。以往金线莲只是作为中草药在民间广泛使用，随着对其药用价值的深入研究，人们发现其药用成分多糖具有保肝护肝[6-8]、心血管保护[9]、降血糖[10]、肾脏保护[11]等功效；其黄酮成分具有良好的清除自由基功效[12]及抗高血压[13]、抗肿瘤[14-15]、抗乙肝病毒[16]、治疗手足口病等功效[17]。因此，通过调节外界生长条件以促进金线莲药用成分的积累成了有意义的研究方向。

光照对植物的生长发育至关重要，大量研究结果已证实，光照对植物次生代谢物质的积累具有积极的影响[18-20]。金线莲属阴性植物，对光强要求较低，光补偿点和光饱和点也低。当光合有效辐射过高时，其光合作用受到严重抑制，呼吸作用显著增强。Ma等[21]的研究结果证实当光合有效辐射为30～50 μmol.m-2.s-1时，金线莲具有较高的生物量和总黄酮物质含量。Ye等[22]用不同颜色薄膜研究光质对金线莲生长及主要活性成分含量的影响，结果发现蓝光处理下植株具有最高的鲜重和黄酮、多糖等生物活性物质含量。

目前，关于金线莲生长光照条件的研究多集中在光质[22-25]、光强[21， 26-30]2个因素，而光周期因素也不可忽视，且以往相关研究均集中在金线莲的室内组培增殖阶段，大棚栽培阶段少有涉及。结合Ma等[21]和Ye等[22]针对金线莲生长所需光强和光质条件的已有研究的基础，本研究拟采用节能环保的发光二极管（Light-emitting diode，LED）蓝光光源，探讨在同一光强下不同补光周期对福建金线莲大棚栽培阶段生长及次生代谢物质积累的影响，为其栽培过程中寻找有效提高生物量及次生代谢物质的光照条件提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试种源：福建产尖叶品种金线莲（Anoectochilus roxburghii cv. Narrow-leaf.），供试材料为地缘（厦门）生物科技有限公司提供的金线莲组培苗（鲜重约0.45～0.55 g，3～4片叶）。

试验于福建省亚热带植物研究所种植大棚内进行，移栽前先打开瓶口让组培苗充分驯化，以适应外界光照、温度、湿度，从而提高移栽成活率。取经驯化15 d且大小一致的组培瓶苗移栽于塑料育苗平盘（50 cm×30 cm×5 cm），每盘约种植110株。栽培基质为泥炭土：珍珠岩=2：1。

1.2 方法

1.2.1 试验处理 补光试验从2017年1月21日开始，试验白天采用自然光照，夜晚补光采用由厦门光莆电子股份有限公司提供的LED蓝光光源（光源光谱见图1，由MK350S光谱仪测量）。补光周期分别设为补充蓝光0（对照）、4（18：00-22：00）、8（18：00-02：00）、12（18：00-06：00） h/d共4个处理，每个处理设3次重复，每重复金线莲苗110株（1塑料育苗平盘）。试验过程中每2 d为各处理补充等量清水，保持栽培基质湿润即可（忌过干过湿）。

试验中将LED灯置于植株顶部，参考Ma等[21]的研究报道，调节高度使各处理光强均为（30±1）μmol.m-2.s-1（光强参数用LI-250A光照计测量），不同处理之间用黑色遮光材料间隔。不同处理使用不同时控开关控制补光时间。补光处理40 d后取样测试相关指标，测定均采用随机取样，选用伸展完全的成熟叶片。

1.2.2 指标测定 生长指标的测定：随机从各处理中挑选6株金线莲苗，用于测量叶片数、叶面积、根数、根长、茎粗、株高、鲜重等生长指标，然后于80 ℃烘箱连续烘干12 h后测定干重。

叶绿素含量用无水乙醇：丙酮=1：1溶液提取测定[31]；可溶性总糖含量采用蒽酮比色法测定[32]；还原糖含量测定采用3，5-二硝基水杨酸（3，5-Dinitrosalicylic acid， DNS）法[32]；多糖含量=可溶性總糖含量-还原糖含量；根系活力采用四氮唑（2，3，5-Triphenyltetrazolium chloride， TTC）法测定[32]；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定[33]；总多酚含量测定参照Zuo等[34]方法；总黄酮含量测定参照Marinova等[35]方法；苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia-lyase， PAL）活性测定参照Cheng 等[36]方法。

1.3 数据处理

数据采用Excel 2003和SPSS 13.0统计软件进行相关分析，并采用Duncan新复极差法进行差异显著性检验。除生长指标外，其他试验数据均为3次重复测定的平均值。

2 结果与分析

2.1 不同光周期处理金线莲生长及生理指标差异

2.1.1 生长指标差异 由表1可知，通过对金线莲种植苗进行不同光周期的蓝光补光40 d后，结果显示补光对其生长指标具有积极的促进作用。与对照相比，8 h/d处理的叶片数显著提高了，增幅达20%，而4 h/d和12 h/d处理相比对照增加不显著。从茎粗指标来看，8 h/d和12 h/d处理相比对照显著提高了，增幅分别为24%和17%，但4 h/d处理增长不明显。从根长指标来看，4个处理均显著提高了，4 h/d处理最高，比对照提高了23%，说明补充蓝光促进根生长。从叶宽、叶长、株高、根数等指标来看，蓝光补光处理与对照无显著差异。从鲜重和干重指标来看，4 h/d和12 h/d处理金线莲的干重、鲜重增长幅度小，与对照差异不显著；而8 h/d处理的干重、鲜重显著提高了，相比对照分别提高了38%、48%。因此，8 h/d处理可显著提高金线莲种植苗的叶片数、茎粗、根长、鲜重、干重等生长指标，对金线莲大棚栽培提高产量具有积极的意义。

2.1.2 叶绿素含量差异 由图2可知， 8 h/d和12 h/d处理能显著提高金线莲中叶绿素a含量，8 h/d处理最高，比对照提高了28%，4 h/d处理的叶绿素a含量相比对照略为降低；叶绿素b含量，补充蓝光对其合成无促进作用，甚至4 h/d处理的叶绿素b含量显著降低，降幅达22%；叶绿素a+b含量同叶绿素a含量表现一致，8 h/d和12 h/d处理显著提高，8 h/d处理最高且增幅达17%，4 h/d处理略有下降。这说明较长时间（8 h/d）的蓝光补光处理能有效提高金线莲的叶绿素a和叶绿素a+b含量，而短时间（4 h/d）的蓝光补光对金线莲叶绿素合成无促进作用。

2.1.3 根系活力差异 从图3可知，随着蓝光补光周期的延长，根系活力呈上升趋势，尤其是12 h/d处理显著高于4 h/d处理，但与对照相比，只有12 h/d处理略微提高了金线莲的根系活力，但未见显著差异。这说明补充蓝光对金线莲根系活力无明显促进作用，可能主要作用于植株地上部分。

2.1.4 可溶性蛋白含量变化 由图4可知，与对照相比，补充蓝光显著降低了金线莲种植苗的可溶性蛋白含量，4 h/d、8h/d和12h/d处理分别降低了12%、23%、22%。这表明蓝光会有效抑制金线莲种植苗可溶性蛋白的合成。

2.1.5 糖类含量变化 由图5可知，补充蓝光时，金线莲种植苗可溶性总糖和多糖含量呈现相同的趋势，即随着补光时间的延长，金线莲可溶性总糖和多糖含量相比对照均略微上升，但未见显著差异。且补充蓝光处理导致还原糖含量略有降低，降幅同样不明显。这表明补充蓝光光照对金线莲糖类代谢无显著影响。

2.2 不同光周期处理金线莲次生代谢差异

2.2.1 总多酚含量变化 多酚是广泛存在于植物体内的一种次生代谢物质。从图6可知，补充蓝光可促进金线莲种植苗多酚的合成代谢。其中8 h/d处理显著提高了多酚含量，相比对照增幅达23%。4 h/d和12 h/d处理也能促进多酚合成，但作用不及8 h/d处理显著。这说明补充蓝光能有效促进金线莲种植苗多酚的合成代谢，且补光时间长短可能存在一个临界期，因此，本研究中8 h/d处理的补光效果最好。

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