光照度对蒲公英光合效率及主要黄酮类化合物含量的影响

徐翌深，谢小翌，郭仰东，张喜春

（1.北京农学院植物科学技术学院，北京 102206；2.中国农业大学园艺学院，北京 100083）

蒲公英（Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz.），别称婆婆丁，为多年生菊科草本植物，在中国分布广泛，是中国常见的野生蔬菜资源之一［1，2］。蒲公英具有极高的药用价值，在中国古代《本草经疏》《本草述》《本草图经》等中医药学著作中均有记载，目前已被国家卫生部收录为药食同源食品［3］。现代研究表明，蒲公英的主要化学成分为黄酮类、酚酸类、萜类、甾醇类、蒲公英色素、香豆素类等［4-6］，具有抗癌、抗肿瘤、抗氧化性、清除自由基和抑菌等多种药理价值［7-9］。蒲公英全草中黄酮类物质含量较多，约为1.35%，Wolbis 等［10］从蒲公英的花瓣中检测出20 种黄酮类物质，并确定了10 种化学结构，研究发现，蒲公英黄酮类化合物中以芦丁（Rutin）、槲皮素（Quer⁃cetin）、木犀草素（Luteolin）、山奈酚（Kaempferol）及异鼠李素（Isorhamnetin）的含量较高［11］。近年来，蒲公英因其特殊的苦味口感和药用价值愈发受到人们的喜爱，在欧洲、北美及东南亚等国已开始大量种植，中国东北、西北和西南地区均有栽培。

光照度变化会影响植物的生长发育及代谢物的合成。赵英明等［12］认为45%的自然光强处理下蒲公英生长后期地上部干鲜质量最大；孟宇航等［13］认为透光率保持在60.1%～82.6%之间有助于提高蒲公英维生素C、总酚酸、可溶性糖和可溶性蛋白质等指标的含量，而有关光照度与蒲公英黄酮类化合物含量及光合特性之间的关系迄今鲜有报道。为此，试验测定了不同光照度处理下蒲公英净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、细胞间CO2浓度、水蒸气压亏缺、水分利用效率及5 种主要黄酮类化合物的含量，以期明确光照度与蒲公英叶片光合作用及黄酮类组分积累量的关系，从而揭示蒲公英对光照度的需求习性，为蒲公英光合生理机制研究及生态因子的调节提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与材料

CIRAS-3 便携式植物光合作用测定仪（美国PP SYSTEMS 公司）；1200 液相色谱仪（美国Agilent 公司）；冷冻干燥机Modulyod-230（美国Thermo Fisher公司）；KQ-500DE 超声波清洗器（昆山超声仪器）；RE-2000 旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）；AL2002 电子天平（METTLER TOLEDO 公司）。

供试样品为北京市昌平区沙河种子站提供的“北农一号”蒲公英；遮光材料PE 遮阳网购于山东悦农塑料制品厂，密度分别为2 针、3 针、4 针及6 针；5种黄酮类组分所使用的标准品芦丁、槲皮素、木犀草素、山奈酚及异鼠李素购于贵州迪大科技有限责任公司（纯度≥98%）；0.45 μm 微孔滤膜过滤器；乙酸、甲醇（色谱纯，天津市光复科技发展有限公司）。

1.2 试验方法

采用温室分区沟播方式种植蒲公英，待全部出苗10 d 后分别置于不同密度遮阳网下生长，实际透光率分别为100%（平均光照度15 822 lx，对照）、82.8%（平均光照度13 116 lx，T1）、60.3%（平均光照度9 545 lx，T2）、37.9%（平均光照度6 003 lx，T3）、14.5%（平均光照度2 303 lx，T4）。

1.2.1 光合特性的测定 采用CIRAS-3 便携式植物光合作用测定仪，于遮阴后10、20、30 d 测量蒲公英第4～6 片叶，每个处理分别测量5 株，每株测量3片叶片。

1.2.2 主要黄酮类组分的测定 利用HPLC 法测量蒲公英5 种主要黄酮类组分，分别芦丁、槲皮素、木犀草素、山奈酚、异鼠李素，测定方法参考王文斌［11］的方法，在此基础上做了改进。

标准品溶液的配制：精密称取芦丁、槲皮素、木犀草素、山奈酚、异鼠李素适量，用混合提取液（水∶甲醇∶乙腈体积比3∶5∶2）配制浓度为1 mg/mL 的工作液，于4 ℃保存备用；随后用混合提取液分别稀释到 浓 度 为0.1、0.5、1.0、10.0、100.0、200.0、500.0、1 000.0 mg/L 的混合标准品溶液。

蒲公英提取液的配制：称取冷冻干燥机冻干的蒲公英叶片粉末1.0 g，加入混合提取液（水∶甲醇∶乙腈体积比3∶5∶2）20 mL 溶解于三角瓶中，55 ℃超声提取30 min，离心弃上清液，用5 mL 混合提取液溶解并定容至5 mL 容量瓶中，过0.45 μm 微孔滤膜即得供试样品溶液。

色谱分析条件：Eclipse XDB-C18 色谱柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流动相A 为0.25%的乙酸溶液，流动相B为90%的甲醇溶液；洗脱程序为0～5 min，90%A，10%B；5～35 min，80%A，20%B；35～40 min，90% A，10% B；柱温为室温，流速0.75 μL/min，进样量10 μL。

标准品色谱图：根据上述色谱条件结合DAD 检测器对5 种黄酮类化合物标样进行最大吸收光谱扫描，在283 nm 左右均有较大吸收峰，能较好地分离出各物质。标样中各组分的出峰顺序依次为芦丁、槲皮素、木犀草素、山奈酚、异鼠李素，出峰时间分别为18.501、22.540、23.462、24.833、25.473 min（图1）。

图1 黄酮类化合物混合标样

标准曲线绘制：采用内标法测得各组分峰面积Y 与质量浓度X（μg/mL）进行线性回归，回归方程和线性系数（表1）显示5 种成分线性关系良好（r>0.990 0）。

表1 黄酮类化合物的线性关系

2 结果与分析

2.1 光照度对蒲公英光合特性的影响

光照度对蒲公英叶片的光合作用影响显著（图2）。随着光照度的减弱，蒲公英净光合速率（Pn）及蒸腾速率（Tr）都呈降低趋势，极值分别为：Pn（对照）=18.04 μmol/（m2·s），Pn（T4）=5.49 μmol/（m2·s）；Tr（对照）=6.34 mmol/（m2·s），Tr（T4）=2.58 mmol/（m2·s）。气孔导度（Gs）各处理数据均显著低于对照。细胞间CO2浓度（Ci）变化没有显著差异。蒲公英水蒸气压亏缺（VPD）随光照度减弱逐渐升高，极值分别为VPD（对照）=1.22 mp，VPD（T4）=2.25 mp。水分利用效率（WUE）指叶片净光合速率与蒸腾速率的比值，T2、T3、T4 处理显著低于T1 和对照。总体而言，100%光照条件下蒲公英叶片的光合作用水平远高于不同程度的遮阴处理。

2.2 光照度对蒲公英主要黄酮类组分的影响

利用HPLC 测量发现蒲公英主要黄酮类化合物含量在不同光照度处理下表现出显著差异（图3），其中，T2 处理（透光率60.3%）下5 种黄酮类化合物含量最高，分别为芦丁346.85 μg/g、槲皮素502.75 μg/g、木犀草素299.53 μg/g、山奈酚241.90 μg/g、异鼠李素273.35 μg/g，对照（透光率100%）和T1（透光率80.3%）次之，T3（透光率37.9%）与T4（透光率14.5%）表现出显著低于前3 组的趋势，低于60.3%后不利于黄酮类化合物积累。

图2 不同光照处理下蒲公英的光合参数

图3 不同光照度处理下蒲公英主要黄酮类组分含量

3 小结

蒲公英的光合效率受光照度影响明显。随着光照度的降低，净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均明显下降，水蒸气压亏缺随光照度降低而增高，各处理组细胞间CO2浓度变化没有显著差异。气孔导度调节CO2进入叶片的速率，与光合反应对CO2的需求量相互协调［14］，因此气孔导度的改变使细胞间CO2浓度保持在一个恒定的水平。此外，气孔张开使得CO2扩散进入叶片的同时，引起蒸腾水分丧失，而且VPD增高会引起气孔导度降低，导致蒸腾水分丧失减少，蒸腾速率降低；减少蒸发量将提高水分利用效率。

光照度的变化会影响植物生长发育及代谢物合成，对某些次级代谢物的影响因植物而异，尤其黄酮类化合物含量，不同的植物其影响差异较大。Federico等［15］发现长春花（Catharanthus roseus）在高光强处理下几种黄酮类化合物含量远高于低光强。而蒲公英5 种主要黄酮类组分在透光率60.3%（平均光照度9 545 lx）处理下表现出最高积累量，与孟宇航等［13］在光照度对蒲公英营养品质影响的研究结果（透光率在60.1%～82.6%营养物质含量最佳）相近。蒲公英作为药食同源植物，具有丰富的营养价值与药用功能，作为佐餐野菜栽培时，可适当增强光照度，提高其营养品质含量和产量；而在培育药用蒲公英时，可适当降低光照度，提升主要黄酮类组分的积累。