不同株行距和种茎对浙贝母生理生化特性影响

邬小红，唐雨琴，周 浓，朱芙蓉，郭冬琴，祁俊生，杜慧慧*

(1. 重庆三峡学院 生物与食品工程学院，重庆 404120； 2. 三峡库区道地药材绿色种植与深加工重庆市工程实验室，重庆 404120)

浙贝母(FritillariathunbergiiMiq.)为百合科贝母属多年生草本植物，其种类较多，常以地下鳞茎入药，具有清热散结、止咳化痰等功效，是民间常用中药材之一[1-3]。浙贝母喜湿温暖气候，多栽培于浙江、江苏、福建、江西等地，近年来重庆也有种植栽培[4-5]。但因产地、管理等各种因素不同，其质量也参差不齐。因此，为了保证引种后浙贝母产量和质量，规范化种植浙贝母是目前亟待解决的问题。

株行距是“行距”和“株距”的合称，指栽培作物株间相隔的距离。适宜的株行距既能改善作物通风透光条件与提高光能利用率，又能充分发挥个体生产潜力，提高作物产量[6]。戴建昊[7]等人发现核桃在5 m×6 m株行距条件下，其光合作用及叶面积指数最佳且单株产量和单果重量最高。申嘉澍[8]等人在甘薯生产过程中选用0.8 m×0.3 m的株行距，其单行鲜薯重效果最好。浙贝母以鳞茎作为繁殖材料，选取不同规格的鳞茎作为种茎栽培，其产量也不尽相同。李林等[9]通过研究浙贝母种茎大小与产量的关系，发现浙贝母的产量随种(鳞)茎的增大而增加。而对其他以块茎为繁殖材料的药材研究发现，元胡种茎规格不同对其产量及品质也有一定程度的影响，规格较大的种茎其产量较高，但规格较小的种茎有效成分延胡索乙素含量较高[10-11]。因此，株行距和种茎大小选择对浙贝母各种生长指标影响的研究具有重要意义。而目前有关浙贝母株行距与种茎大小对其苗期叶片中生理生化特性的影响鲜有报道。为此，本研究以不同种源的浙贝母为研究对象，以不同的光合色素含量、保护酶活性以及丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白等生理生化特性为指标，研究不同株行距与不同种茎大小对苗期浙贝母生长的影响，为浙贝母标准化种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

浙贝母新鲜鳞茎分别采自浙江省宁波市千祥镇、浙江省磐安县新渥镇、江苏南通市张芝山镇、重庆市奉节县冯坪乡种植基地，经三峡库区道地药材绿色种植与深加工重庆市工程实验室(重庆三峡学院)周浓教授鉴定为百合科贝母属浙贝母的新鲜鳞茎。

1.2 试验设计

田间试验于2019年10月～2020年05月在重庆市万州区龙驹镇梧桐村浙贝母优质种源基地露地进行。栽培基地土壤为沙壤土：pH 6.66，有机质含量34.94 g·kg-1，速效氮含量67.42 mg·kg-1，速效磷含量13.97 mg·kg-1，速效钾含量43.45 mg·kg-1。选择大小基本一致的浙贝母新鲜鳞茎(二级，种鳞茎大小，81～120个/千克)，试验设4种不同株行距处理水平：10 cm×25 cm(RS1)、15 cm×25 cm(RS2)、20 cm×25 cm(RS3)、25 cm×25 cm(RS4)，重复3次。按照株行距15 cm×25 cm，试验设3种不同种茎大小分级处理水平：121～160个/千克(三级，SSG1)、81～120个/千克(二级，SSG2)、≤80个/千克(一级，SSG3)，重复3次。各处理均施商品有机肥(有机质含量为45%以上，不含氮磷钾肥)3.0 g·kg-1为基肥，于2019年10月2日移栽时施入。整个生长期间进行相同水肥管理，随时清除田间杂草及防治病虫害。

1.3 测定方法

摘取健康浙贝母植株中部的叶片按照张志良等[12]的方法，采用紫外分光光度法测定叶片光合色素含量；丙二醛(Malondialdehyde，MDA)和可溶性糖(Soluble saccharide，SS)含量采用硫代巴比妥酸法测定；可溶性蛋白(Soluble protein，SP)含量采用考马斯亮蓝比色法测定；超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性采用氮蓝四唑法测定；过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性采用愈创木酚显色法测定；过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性采用紫外分光光度法测定。

1.4 数据分析

采用Excel 2016和GraphPad Prism 8软件进行数据处理和图表绘制，SPSS25.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同株行距和种茎大小对浙贝母叶片光合色素含量的影响

不同株行距对苗期浙贝母叶光合色素含量影响结果见表1。浙贝母叶光合色素含量大小为叶绿素a>类胡萝卜素>叶绿素b，且不同产地与不同株行距的苗期浙贝母叶光合色素含量之间均具有一定差异性(P<0.05)。浙江宁波市与磐安县RS4(株行距：25 cm×25cm)样品类胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b含量与叶绿素总量高于其他株行距样品，其次为RS2(株行距：15 cm×25 cm)样品；江苏南通市与重庆奉节县RS3(株行距：20 cm×25 cm)样品类胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b含量与叶绿素总量高于其他株行距样品，其次为RS4(株行距：25 cm×25 cm)和RS2(株行距：15 cm×25 cm)样品，表明不同种源的浙贝母适宜栽培的株行距不同，原因可能与产地的土壤因子和气候环境有关，选择适宜的株行距栽培浙贝母有助于提高苗期浙贝母的叶片内光合利用效率。所有产地不同株行距的浙贝母叶绿素a/b值均大于2.59，显著高于植物叶片内叶绿素a/b值(2.59±0.11)的范围[13]。综合来看，四种不同种源引种万州后，可选择株行距为RS2(株行距：15 cm×25 cm)。

表1 不同株行距对苗期浙贝母叶光合色素含量的影响s，n=3，鲜叶重)Table 1 Effects of different row spacing on photosynthetic pigment content of F. thunbergii leaves at seedling stage

4个产地种茎大小对苗期浙贝母叶光合色素含量影响结果见表2。不同种茎大小的苗期浙贝母叶光合色素含量之间具有一定差异性(P<0.05)。除南通市张芝山镇SSG2(81～120个/千克)样品类胡萝卜素含量高于同产地其他大小的种茎外，其他地区均为SSG1(121～160个/千克)样品的类胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b含量与叶绿素总量最高，其次为SSG2(81～120个/千克)样品，SSG3(≤80个/千克)样品最低，表明浙贝母种茎越小越有利于苗期浙贝母的叶片内光合利用效率。所有产地不同种茎大小的苗期浙贝母叶绿素a/b值均大于2.59，与不同株行距的浙贝母叶绿素a/b值结果一致。综上所述，4种不同种源浙贝母引种万州后，可选择株行距为RS2(株行距：15 cm×25 cm)和种茎大小为SSG2(81～120个/千克)样品。

表2 不同种茎大小对苗期浙贝母叶光合色素含量的影响s，n=3，鲜叶重)Table 2 Effects of different stem sizes on photosynthetic pigment content of F. thunbergii leaves at seedling stage

续表2 不同种茎大小对苗期浙贝母叶光合色素含量的影响s，n=3，鲜叶重)Table 2 Effects of different stem sizes on photosynthetic pigment content of F. thunbergii leaves at seedling stage

2.2 不同株行距和种茎大小对浙贝母叶保护酶活

性的影响

植物抗性研究的关键指标：超氧化物歧化酶(SOD)其作用为清除超氧阴离子自由基；过氧化物酶(POD)与植物光合作用、呼吸作用及生长素的氧化相关；过氧化氢酶(CAT)将氧化氢分解为氧气和水，使植物免受毒害。4个产地不同株行距的苗期浙贝母叶片保护酶活性含量影响分析可知，不同产地与不同株行距的3种保护酶活性之间具有一定的差异性(P<0.05)(图1A)，其中浙江宁波RS4(株行距：25 cm×25 cm)样品CAT、SOD活性较高，RS1(株行距：10 cm×25 cm)样品POD活性较高，三种保护酶活性大小为CAT>SOD>POD；浙江磐安RS2(株行距：15 cm×25 cm)样品CAT、POD活性较高，RS3(株行距：20 cm×25 cm)与RS4(株行距：25 cm×25 cm)样品SOD活性较高，三种保护酶活性大小为SOD>CAT>POD；江苏南通RS3(株行距：20 cm×25 cm)样品CAT、POD活性较高，RS4(株行距：25 cm×25 cm)样品SOD活性较高，三种保护酶活性大小为SOD> CAT>POD；重庆奉节RS2(株行距：15 cm×25 cm)样品CAT、POD活性较高， RS1(株行距：10 cm×25 cm)样品SOD活性较高，三种保护酶活性大小为CAT>SOD>POD，以上表明不同产地的不同株行距栽培的浙贝母叶片中保护酶活性差异性较大。

图1 不同株行距(A)和种茎大小(B)对苗期浙贝母叶保护酶活性的影响s，n=3)Fig. 1 Effects of different row spacing(A) and stem size (B) on protective enzyme activity of mother leaf of F. thunbergii at seedling stage 注：每组同列不同的小写字母代表P<0.05水平上显著性差异，下同。

4个产地不同大小种茎对苗期浙贝母叶保护酶活性含量的影响结果见图1B。不同产地与不同大小种茎的3种保护酶活性之间具有一定的差异性(P<0.05)。浙江宁波SSG2(81～120个/千克)样品CAT、SOD活性较高，SSG1(121～160个/千克)样品POD活性较高，三种保护酶活性大小为CAT>SOD>POD；浙江磐安SSG3(≤80个/千克)样品CAT活性较高，SSG2(81～120个/千克)样品POD活性较高，SSG1(121～160个/千克)样品SOD活性较高，三种保护酶活性大小为CAT>SOD>POD；江苏南通SSG2(81～120个/千克)样品CAT、POD活性较高，SSG3(≤80个/千克)样品SOD活性较高，三种保护酶活性大小为SOD>CAT>POD；重庆奉节SSG1(121～160个/千克)样品CAT活性较高，SSG2(81～120个/千克)样品POD、SOD活性较高，三种保护酶活性大小为CAT>SOD>POD。整体来看，SSG2、SSG1样品中的3种保护酶活性较高，表明浙贝母种茎越小越有利于提高其叶片中保护酶活性，与不同大小种茎对苗期浙贝母叶光合色素含量的影响结果基本一致。

2.3 不同株行距和种茎大小对浙贝母叶丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白含量的影响

由图2可知，浙江宁波RS4(株行距：25 cm×25 cm)样品可溶性蛋白(SP)含量较高，RS2(株行距：15 cm×25 cm)样品丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)含量较高；浙江磐安RS3(株行距：20 cm×25 cm)样品MDA、SP含量较高，RS2(株行距：15 cm×25 cm)样品SS含量较高；江苏南通所有样品MDA含量整体较低，RS1(株行距：10 cm×25 cm)样品SP含量较高，RS4(株行距：25 cm×25 cm)样品SS含量较高；重庆奉节RS4(株行距：25 cm×25 cm)样品MDA含量较高，RS3(株行距：20 cm×25 cm)样品SP含量较高，RS2(株行距：15 cm×25 cm)样品SS含量较高。由此可知，不同种源与不同株行距的丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白含量差异性较大(P<0.05)，随着株行距的扩大不同种源的浙贝母叶片中MDA整体表现出先升高后降低的趋势，而SS在株行距RS1、RS3含量较高，SP在株行距RS3、RS4含量较高，表明随着株行距增大对浙贝母的健康生长有一定的积极作用。

图2 不同株行距和种茎大小对苗期浙贝母叶丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白含量的影响s，n=3)Fig. 2 Effects of different plant spacing and stem sizes on malondialdehyde,soluble sugar and soluble protein content of F. thunbergii leaves at seedling stage

浙江宁波SSG1(121～160个/千克)样品MDA含量较高，SSG2(81～120个/千克)样品SS含量较高，SSG2(81～120个/千克)与SSG1(121～160个/千克)样品SP含量较高；浙江磐安SSG2(81～120个/千克)样品MDA含量较高，SSG3(≤80个/千克)样品SS含量较高，SSG1(121～160个/千克)样品SP含量较高；江苏南通SSG1(121～160个/千克)样品MDA含量较高，SSG2(81～120个/千克)样品SS含量较高，SSG3(≤80个/千克))与SSG1(121～160个/千克)样品SP含量较高；重庆奉节SSG1(121～160个/千克)样品MDA、SS含量较高，SSG2(81～120个/千克)样品SP含量较高(图2C，2D)。随着种茎的减小，苗期浙贝母叶片中MDA、SS、SP含量表现出不同程度的提高，与光合色素和保护酶结果基本一致，然而MDA含量过高不利于浙贝母的生长发育，因此在选择浙贝母种茎时不能选择过小的鳞茎进行栽培种植。

3 讨论

叶片中的光合色素(参与植物光合作用的各种色素)含量可用于反应植物生长、健康状况，是植物环境胁迫、光合作用能力和植物发育阶段的指示器[14]。类胡萝卜素具有光吸收和光保护的作用，可作为细胞膜的抗氧化保护剂，叶绿素参与光能的吸收、传递和转换过程，与植物的抗旱性密切相关[15-16]。本研究结果表明，不同种源的浙贝母引种后苗期叶片中的光合色素含量及其比例均有差异。随着浙贝母栽培株行距的扩大，类胡萝卜素、叶绿素a及叶绿素b含量均呈上升趋势，其中浙江宁波及磐安产地在株行距RS4时达最大值，而江苏南通与重庆奉节产地在株行距RS3时光合色素含量较高。随着株行距的进一步扩大，光合色素含量及其比值呈下降趋势，表明株行距在苗期浙贝母叶片中的光合色素特征具有一定地域性。种茎的大小对光合色素的影响较为明显，浙贝母种茎越小，苗期浙贝母的叶片中的光和色素含量越高。因此，选择较小的浙贝母种茎和较大的株行距有利于提高其苗期叶片中的光合利用率。

植物在生长过程中，其正常代谢和在各种环境胁迫下产生的活性氧和自由基的积累会引起植物细胞结构及其功能的破坏，而由过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)等组成的保护酶系统是植物体内清除自由基的重要保障[17]。本研究结果显示，不同产地的不同株行距栽培的浙贝母叶片中保护酶活性不同，其中CAT在株行距RS1、RS2活性较高；POD在株行距RS1活性较高；SOD在株行距RS3、RS4活性较高。种茎大小对浙贝母叶片中保护酶活性的影响与光合色素相似，二、三级浙贝母种茎的3种保护酶活性较高，可选择二级浙贝母种茎有利于提高其叶片中保护酶活性。

丙二醛(MDA)是植物细胞膜脂过氧化的主要产物，其含量高低反映了植物细胞膜脂过氧化和受胁迫伤害的程度[18]。可溶性糖(SS)和可溶性蛋白(SP)都是植物体内重要的渗透调节物质，其含量高低可反映植物自身生理代谢过程的调节能力[19]。本研究中，不同产地与不同株行距的MDA、SS、SP含量差异性较大，江苏南通产地苗期浙贝母叶片中MDA含量整体较低，其他地区浙贝母随着株行距的扩大，MDA整体表现出先升高后降低的趋势；SS与SP分别在株行距RS3和RS4含量较高，表明株行距增大有利于浙贝母的健康生长。随着种茎的减小，苗期浙贝母叶片中MDA、SS、SP含量均有不同程度的提高。因此，在选择浙贝母种茎时不能选择过小的鳞茎进行栽培种植，以避免丙二醛含量过高而影响浙贝母的生长发育。总体而言，在栽培种植浙贝母时，选择栽培距离应考虑种茎的产地来源及种植产地的环境因素，选择较小的种茎进行栽培种植，这样既能保证浙贝母幼苗叶片中的各种生理指标达到最适生长水平，又能避免资源的浪费，为浙贝母品质提高和合理利用提供基础条件。本研究目前重点关注引种后株行距和种茎大小对浙贝母生长指标的影响，后期研究将重点研究株行距和种茎大小对引种后浙贝母的产量和品质影响。因此，在万州龙驹引种栽培浙贝母时可选择株行距为RS2(株行距：15 cm×25 cm)和种茎大小为SSG2(二级，81～120个/千克)，但不同种源的株行距和种茎大小可做适当调整。