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光质对三七生长、光合特性及有效成分积累的影响中国中药杂志2014年04期打开文本图片集[摘要]为了揭示光质对三七生长、光合特性及有效成分积累的影响，该研究采用7种光质（红、橙、黄、绿、青、紫、蓝），进行盆栽试验，测定三七生长过程中其生长指标、光合特性及有效成分的含量。结果表明，光质对三七生长、光合特性及有效成分均有显著影响，其中红光有利于三七的株高生长，青、黄、紫、蓝光均有利于三七地下部分生物量的积累，蓝、黄光有利三七光合作用，青光有利于人参皂苷Rd的积累，黄、青光有利于单株三七有效成分总量的增加。[关键词]三七；光质；生长指标；光合特性；有效成分光是植物的生存、生长和发育不可缺少的生态因子，不同光质可以调控不同次生代谢产物的分配。已有研究表明，许多药用植物的活性成分含量受光质影响显著，通过改变光质来调控药材的有效成分含量将成为一种常用的安全高效手段。其中，补充红光和蓝光可以显著提高丹参中丹酚酸B的含量[1]；蓝光有利于铁皮石斛种苗增粗与生物碱的积累[2]；黄膜处理能够显著提高二年生毛脉酸模中蒽醌类成分含量[3]；红膜处理红景天增加了其根中的红景天苷含量和产量[4]。三七Panaxnotoginseng（Buke.）F.H.Chen为五加科人参属植物，具有活血化瘀、消肿定痛等功效，是驰名中外的名贵药材。三七为人工栽培的药用植物，栽培历史近400年，主产于云南、广西，而云南文山为其道地产区[5]。近年来，对三七栽培的研究主要集中在不同营养和肥料对三七的影响[6-9]，目前未见光质对三七影响的相关报道。本研究将探索光质对三七生长、光合作用和有效成分含量的影响，这将对于培育优质高效的三七药材有重要的理论与实践意义。1材料与方法1.1三七本实验于2013年4月1日至2013年10月4日在不同颜色透光膜下进行。试验材料为云南苗乡科技园提供的二年生三七，栽培基质为：沸石-甘蔗渣-土5∶3∶2，长势基本一致的二年生三七随机分成8组，每组10盆，每盆3株，共30株，进行不同光质处理。二年生三七在生长过程中均未留花苔。1.2光照处理生长棚选用透光率相近、特制的不同颜色的滤光膜（上海伟康有色薄膜厂，0.03mm）得到不同光质，试验设红色（R）、橙色（O）、黄色（Y）、绿色（G）、青色（C）、紫色（V）和蓝色（B）7种颜色滤膜，处理以白色棚膜（W，为一般大田常用聚氯乙烯白色棚膜）为对照。利用不同目数遮阳网调节各处理透光率，各棚膜下光谱数据用AvaSpec-2048FT型光纤光谱仪（荷兰Avantes公司）采集见表1。1.3检测与统计1.3.1生长指标测定2013年10月4日，每个处理随机选取一半即15株三七，用直尺测量株高，游标卡尺测量基茎粗，所取样品分成地上部分和地下部分2部分，测定鲜物质重，45℃烘干至恒重，并称量为其干重。1.3.2光合特性的测定2013年8月中旬，选择晴朗天气光合旺盛的时间段（9：00—11：00），采用Li-6400便携式光合仪测定不同光质下三七的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）。1.3.3有效成分含量的测定Waters高效液相色谱仪系统（1252BinaryHPLCPump，2487DualλAbsorbanceDetector，2707Auto-sampler）；色谱柱为WatersSymmetryC18柱（4.6mm×250mm，5μm）；样品制备参照《中国药典》2010年版[10]；色谱条件参照《地理标志产品文山三七》[11]国家标准（2008）；所用对照品购于中国食品药品检定研究院（三七皂苷R1批号110745-200617、人参皂苷Rg1批号110703-201027、人参皂苷Rb1批号110704-201122，人参皂苷Rd批号111818-201001）。1.3.4统计分析以每株测定值为单元，用SPSS处理数据，在P0.05水平上进行方差分析及LSD检验。2结果与分析2.1不同光质对三七生长指标的影响不同光质下三七株高、地下部分鲜重、地下部分干重差异显著，见表2。株高的变化幅度为13.7～17.0cm，红光处理下株高最高，为17.0cm，较白光下高3.7cm；地下部分鲜重的变化幅度为4.71～7.03g，紫光下最重，为7.03g，较白光重1.46g；绿光下最轻，为4.71g，较白光下轻0.86g；地下部分干重的变化幅度为1.54～2.40g，青光下最重，为2.40g，较白光下重0.58g；绿光下最轻，为1.54g，较白光下轻0.28g。不同光质对三七茎粗、地上部分鲜重、地上部分干重影响不显著。研究结果表明：长波长的光更利于三七的地上部分伸长生长，而短波长的光更有利于三七地下部分生物量的积累。2.2不同光质对三七光合特性的影响三七光合特性受不同光质影响显著，见表3。三七净光合速率以蓝光下最高，但与对照白光比无显著差异；绿光最低，低于对照白光36.87%。不同光质三七净光合速率变化依次为：蓝光黄光白光紫光橙光红光青光绿光，其中蓝、黄、白、紫光差异不显著。蒸腾速率变化依次为白光蓝光=紫光青光黄光绿光橙光红，对照白光下三七的蒸腾速率明显高于其他，红、橙光下蒸腾速率最低。气孔导度大小白光蓝光黄光紫光青光绿光橙光红光，对照白光显著大于其他，红、橙光下最小。胞间CO2浓度为绿光橙光白光黄光青光蓝光紫光红光，其中绿、橙、白、黄光差异不显著。以上结果说明白光下三七叶片的光合作用最强，其次为蓝光、黄光。2.3不同光质对三七地下部分有效成分含量的影响不同光质下，三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1和总皂苷均为白光下最高，而人参皂苷Rd则为青光下最高。三七单株总皂苷产量：黄光下最高，为白光下的1.124倍；其次是青光下，为白光下1.074倍。以上结果表明，白光更有利于三七有效成分的积累，但黄光下三七单株总皂苷产量最大，见表4。3结论与讨论通过研究表明，光质对三七生长指标、光合特性及有效成分含量有显著影响。其中，红光有利于三七的高生长，绿光有利于茎的横生长但无显著差异，青光有利于地下部分生物量的积累，单株地下部分干物质积累高于白光下31.87%。红光可以促进植物的高生长在黄瓜、番茄、油菜和菊花等植物中均有体现[12-14]。这一现象可能与红光促进赤霉素（GA）在茎叶的积累[15]，抑制生长素（IAA）的生长，从而增加了顶端优势[16]促进茎叶伸长。而对于不同的植物，不同光质对其光合特性的影响却各不相同不同光质处理喜树最大净光合速率为日光黄光红光蓝光[17]；不同光质处理番茄幼苗最大光合速率为红光蓝光白光黄光绿光[18]；不同光质处理莴苣最大光合速率：红光黄光白光蓝光[19]。本研究中蓝光、黄光下三七净光合速率最大，白光下三七蒸腾速率和气孔导度显著高于其他颜色的光，胞间CO2浓度与净光合速率相反绿光下最大。在植物中，次生代谢往往是某些特化的细胞特有的生理现象，不同光质对植物的不同部位的效应具有显著差异，所以前人研究不同光质对植物皂苷类物质积累似乎没有明显规律。本研究中白光下三七总皂苷百分含量最大，但是黄光下三七单株总皂苷产量最高为白光下1.124倍。本研究从光质的角度出发，阐明了红、橙、黄、绿、青、紫、蓝七色光中黄光和青光可以不同程度的提高单株三七地下部分有效成分含量。在生产中，有色塑料薄膜已开始应用于作物的设施栽培，不同光质的塑料薄膜被作为非化学手段来调节植物生长[20]。本研究证明黄光有利于高品质三七的生产，可用于生产实践。[参考文献][1]梁宗锁，李倩，徐文辉.不同光质对丹参生长及有效成分积累和相关酶活性的影响[J].中国中药杂志，2012，37（14）：2055.[2]高亭亭，斯金平，朱玉球，等.光质与种质对铁皮石斛种苗生长和有效成分的影响[J].中国中药杂志，2012，37（2）：198.[3]马伟，王振月，陈立超，等.不同光质对毛脉酸模中蒽醌类成分的影响[J].植物研究，2007，27（6）：763.[4]闫秀峰，王洋，尚辛亥，等.光强和光质对野外栽培高山红景天生物量和红景天甙含量的影响[J].生态学报，2004，24（4）：674.[5]崔秀明，徐珞珊，王强，等.云南三七道地产区地质背景及土壤理化状况分析[J].中国中药杂志，2005，30（5）：332.[6]欧小宏，金航，郭兰萍，等.三七营养生理与施肥的研究现状与展望[J].中国中药杂志，2011，36（19）：2620.[7]孙玉琴，陈中坚，韦美丽，等.不同氮肥种类对三七产量和品质影响的初步研究[J].中国土壤与肥料，2008（4）：22.[8]王朝梁，陈中坚，孙玉琴，等.不同氮磷钾配比施肥对三七生长及产量的影响[J].现代中药研究与实践，2007，21（1）：5.[9]王朝梁，崔秀明.不同底肥量及追肥时期对三七种苗产量和质量的影响[J].中药材，1989，12（12）：11.[10]中国药典.一部[S].2010：11.[11]地理标志产品.文山三七[S].2008.[12]崔瑾，马志虎，徐志刚，等.不同光质补光对黄瓜、辣椒和番茄幼苗生长及生理特性的影响[J].园艺学报，2009，36（5）：663.[13]杜健芳，廖祥儒，叶步青，等.光质对油菜幼苗生长及抗氧化酶活性的影响[J].植物学通报，2002，19（6）：743.[14]邸秀茹，焦学磊，崔瑾，等.新型光源LED辐射的不同光质配比光对菊花组培苗生长的影响[J].植物生理学通讯，2008，44（4）：661.[15]DrozdovaIS，BondarVV，BukhovNG，etal.Effectsoflightspectralqualityonmorphogenesisandsource-sinkrelationsinradishplants[J].RussJPlantPhysiol，2000，48：415.[16]PoudelPR，KataokaI，MochiokaR.Effectofred-andblue-light-emittingdiodesongrowthandmorphogenesisofgrapes[J].PlantCellTissOrganCult，2008，92：147.[17]戴绍军，王洋，阁秀峰，等.滤光膜对喜树幼苗叶片生长和喜树碱含量的影响[J].生态学报，2004，24（5）：870.[18]蒲高斌，刘世琦，刘磊，等.不同光质对番茄幼苗生长和生理特性的影响[J].园艺学报，2005，32（3）：420.[19]许莉，刘世椅，齐连东，等.不同光质对叶用莴苣光合作用及叶绿素荧光的影响[J].植物生理科学，2007，23（1）：96.[20]郑洁，胡美君，郭延平.光质对植物光合作用的调控及其机理[J].应用生态学报，2008，19（7）：1619.Effectoflightqualityongrowth，photosynthesisandeffectivecomponentsofPanaxnotoginsengLUOMei-jia1，XIAPeng-guo1，QIZhi-hong2，ZHANGXiao-hong1*，CHENZhong-jian3，LIUYan2，LIUFeng-hua2，LIANGZong-suo1（1.CollegeofLifeScience，NorthwestA&FUniversity，Yangling712100，China；2.TianjinTASLYModernTCMResourcesCo.，Ltd，Tianjin300402，China；3.MiaoVillageSanqiindustrialCorporationLtd.ofWenshanCounty，Wenshan663000，China）[Abstract]Inordertodiscoverlightquality′seffectsongrowth，photosynthesisandeffectivecomponentscontentofPanaxnotogi