鄧 堅，李曉暉，羅應怡，張平剛，甘鳳瓊，李良波，黃榮韶

(1.崇左市食品藥品監(jiān)督管理局，廣西 崇左 532200； 2.廣西大學農學院，廣西 南寧 530004)

涼粉草(Mesonachinensis)別名仙人草、仙草、或薪草，為唇形科仙草屬一年生草本植物[1]，分布于我國的廣東、福建、廣西、江西、浙江、海南、云南和臺灣等地，其他國家如印度、印度尼西亞和馬來西亞也有分布。涼粉草喜潮濕和中性、微酸性或微堿性的疏松砂質土壤環(huán)境，其適應性和抗病蟲害能力均較強，耐澇、耐陰、耐貧瘠，但不耐干旱和低溫。在林間、坡地、干沙地草叢或溝溪邊均可生長[2]。其枝葉水煮煎汁可制成涼粉和涼茶，其性寒，味澀、甘，具清暑解渴、涼血之功效，可治療中暑、高血壓、肌肉及關節(jié)疼痛[3]。涼粉草是龜苓膏等多種功能性飲料和保健品的主要原料植物，隨著使用量的急劇增加，人工栽培面積也隨之擴大。然而，目前對涼粉草的研究多集中在成分提取、藥理活性和食品開發(fā)等方面[4-7]，對其種質資源及其生長生理特性方面的研究均未見報道。

光合作用不僅是植物生長發(fā)育的基礎，同時也是植物生產力高低的決定因素[8]，植物適應光環(huán)境變化的能力在很大程度上決定了它的物種豐度和分布模式[9]。本研究對來自福建、廣東以及廣西等地的涼粉草栽培種進行研究，以期為廣西涼粉草規(guī)范化種植和選擇優(yōu)良種質資源提供理論依據。

1 材料與方法

1.1試驗地概況與供試材料 試驗地位于廣西大學農學院試驗基地，地理位置為108°17′ E，22°50′ N，海拔88 m，屬于亞熱帶季風氣候。年平均氣溫21.6 ℃，冬季最冷月(1月)平均氣溫12.8 ℃，夏季最熱月(7、8月)平均氣溫28.2 ℃，極端最低溫-2.1 ℃，極端最高溫40.4 ℃。雨量充沛，霜少無雪，年均降水量達1 304.2 mm。土壤類型為紅壤[10]。

供試的6種涼粉草種質資源是：靈山大葉、靈山小葉、下壩仙草、派潭仙草、三甲仙草和越南仙草。其中靈山大葉和靈山小葉來自廣西靈山縣，下壩仙草來自福建武平，派潭仙草來自廣東增城，三甲仙草來自廣東陽春，越南仙草為越南引進種，來自廣西南寧。于2011年4月21日統(tǒng)一栽植，常規(guī)水肥管理。

1.2試驗方法

1.2.1光合日變化的測定 用美國LI-COR公司生產的LI-6400XT便攜式光合系統(tǒng)測定儀進行光合日變化的測定。于2011年7月，各種質涼粉草均處于生長中期，選擇晴朗天氣的09:00-17:00，以10 d為間隔，重復測定3次，選取植株上部第3或第4節(jié)上完全展開的健康葉片，對葉片凈光合速率(Pn，μmol·m-2·s-1)、氣孔導度(Gs，mol·m-2·s-1)、細胞間CO2濃度(Ci，μmol·mol-1)和蒸騰速率(Tr，μmol·m-2·s-1)等相關參數每隔1 h測量1次。每個品種重復3次，每個葉片重復讀取3個數據。

1.2.2光響應曲線的測定 于2011年7月，選擇無風晴朗的天氣，使用LI-6400XT光合系統(tǒng)測定儀，選擇紅藍光源，開放式氣路，設定光照強度梯度為0、20、40、80、120、160、200、300、400、600、800、1 000、1 200、1 600和2 000 μmol·m-2·s-1，測定植株上部第3或第4節(jié)上完全展開的健康葉片的凈光合速率，設定自動取值間隔最大為3 min，最小為1.5 min。所得數據采用非直角雙曲線模型公式，通過SPSS非線性回歸，得到PAR-Pn的擬合曲線；將200 μmol·m-2·s-1以下的Pn-PAR響應曲線進行直線回歸，得到擬合直線方程Y=aX+b，表觀量子效率的值為a，光補償點的值為擬合直線與X軸的交點(b)，將最大凈光合速率(Pn，max)的預測值代入擬合直線方程，計算得到光飽和點(LSP)。非直角雙曲線模型公式[11-12]為：

式中，PAR表示光合有效幅射，Pn，max表示最大凈光合速率，Q表示表觀量子效率，K表示光響應曲線曲角，Rd表示暗呼吸速率。

1.2.3葉片葉綠素含量的測定 完成光合相關的測定后，采集相應的葉片，采用95%的乙醇浸提法，準確稱取鮮樣0.30 g，加95%的乙醇25 mL浸提， 置黑暗處至白色，以95%乙醇為對照，測定665和649 nm處吸光度。計算葉綠素a、b及葉綠素總含量[13]。

1.3數據分析 采用Excel 2010和SPSS Statistics 19.0對測定數據進行計算與分析，并用SPSS Statistics 19.0對相關數據進行方差和相關性分析。

2 結果與分析

2.16種涼粉草的光合日變化

2.1.1凈光合速率的日變化 靈山小葉、派潭仙草、靈山大葉和越南仙草的凈光合速率日變化均呈“雙峰型”，靈山小葉和派潭仙草的第1次高峰出現(xiàn)在09：00之前，靈山大葉和越南仙草在10：00達到第1次高峰，隨后均開始下降，前兩者下降幅度較大，后兩者幅度較小，到12：00達到谷底，呈“午休”現(xiàn)象，而從12：00開始，4種涼粉草凈光合速率開始逐漸上升，其中越南仙草在13：00就達到第2次高峰，其余3者在接近14：00時達到峰值；下壩仙草和三甲仙草凈光合速率日變化呈“單峰型”，下壩仙草峰值出現(xiàn)在10：00，隨后下降幅度較大，13：00以后趨于平緩，三甲仙草峰值出現(xiàn)在09：00之前，隨后至10：00降幅較大，10：00以后降幅減小(圖1)。從大田觀測來看，隨著光照強度和溫度的逐漸上升，下壩仙草和三甲仙草葉片均出現(xiàn)輕度萎蔫，“光抑制”現(xiàn)象較為明顯，且兩者光合能力在光照強度下降時并沒有得到較大程度的恢復。

2.1.2氣孔導度日變化 靈山大葉、靈山小葉、派潭仙草和越南仙草的氣孔導度日變化呈明顯的“雙峰型”變化；三甲仙草在13：00氣孔導度略有上升，但變化不明顯；下壩仙草氣孔導度日變化為“單峰型”，6種涼粉草種質的氣孔導度的變化規(guī)律和凈光合速率日變化趨勢大體一致(圖2)。越南仙草總體保持較高的氣孔導度。

圖1 凈光合速率日變化Fig.1 Diurnal variations of net photosynthetic rate

2.1.3蒸騰速率日變化 6種涼粉草種質的蒸騰速率日變化曲線均呈現(xiàn)“雙峰型”(圖3)。下壩仙草和三甲仙草“雙峰型”變化并不明顯，兩者第1高峰與凈光合速率日變化相似，分別出現(xiàn)在10：00和09：00左右，在11：00蒸騰速率降到谷底后，到13：00略有上升達到第2峰值，之后呈逐漸下降趨勢；其余4種種質蒸騰速率的變化規(guī)律同其凈光合速率、氣孔導度變化相似，第2峰值都出現(xiàn)在13：00左右。

2.1.4胞間CO2濃度日變化 6種涼粉草種質的胞間CO2濃度在16：00之前的變化趨勢同蒸騰速率變化大體相同，也與氣孔導度變化相似。越南仙草、下壩仙草和三甲仙草胞間CO2濃度變化較為平緩，波動不大，而其余3份種質在12：00時Ci值降到最低，降幅較大，而13：00至14：00又達到峰值，說明胞間CO2濃度和氣孔導度同時影響了這3種涼粉草的光合午休現(xiàn)象。三甲仙草胞間CO2濃度從15：00開始升高，靈山大葉和下壩仙草在16：00胞間CO2濃度值開始顯著升高，其余3份種質從16：00開始，基本無變化(圖4)。

2.1.5氣孔限制值日變化 三甲仙草在11：00時氣孔限制值在上午達到最大，其余5種涼粉草均在12：00左右達到高峰；在13：00至14：00之間，氣孔限制值降至最低，然后逐漸上升，三甲仙草最先達到下午最大值(15：00)，而其余品種氣孔限制值均出現(xiàn)在16：00左右(圖5)。結合氣孔導度的變化情況，靈山大葉、靈山小葉、派潭仙草及越南仙草，這4種涼粉草的氣孔導度在12：00時降至最低，而氣孔限制值則相反，說明這4種涼粉草的午休現(xiàn)象是由氣孔因素引起的，而三甲仙草和下壩仙草凈光合速率一直下降，此時氣孔限制值也逐漸降低，三甲仙草的氣孔導度略有升高，說明兩者也受到非氣孔因素限制的影響。

圖2 氣孔導度日變化Fig.2 Diurnal variations of stomatal conductance

圖3 蒸騰速率日變化Fig.3 Diurnal variations of transpiration rate

圖4 胞間CO2濃度日變化Fig.4 Diurnal variations of intercellular CO2 concentration

圖5 氣孔限制值Ls的日變化Fig.5 Diurnal variations of stomatal limitation value

2.1.6凈光合速率與氣孔導度、蒸騰速率和胞間CO2濃度的相關性分析 凈光合速率與氣孔導度除靈山大葉和靈山小葉表現(xiàn)為顯著相關外(P<0.05)，其余4種種質表現(xiàn)極顯著相關(P<0.01)；氣孔導度與胞間CO2濃度，除靈山大葉和下壩仙草顯著相關外，其余4種種質均表現(xiàn)為極顯著相關。6種涼粉草氣孔導度與蒸騰速率均呈極顯著相關(表2)。結果表明，氣孔導度是6種涼粉草光合作用的直接限制性因素，而蒸騰速率與胞間CO2濃度也均受氣孔導度的影響。

2.2光合-光響應曲線及特征參數比較

2.2.1凈光合速率的光響應曲線 6種種質的凈光合速率隨光合有效輻射變化的規(guī)律是相同的。當光合有效輻射的值在0～200 μmol·m-2·s-1的范圍內時，凈光合速率呈直線上升的趨勢，當光合有效輻射繼續(xù)增強時，凈光合速率的增幅越來越小，最后趨于平穩(wěn)(圖6)。方差分析表明，靈山大葉與其他5種種質存在顯著差異(P<0.05)，靈山小葉與越南仙草存在顯著差異。凈光合速率光響應均值大小為靈山大葉(10.836 μmol·m-2·s-1)>靈山小葉(8.806 μmol·m-2·s-1)>派潭仙草(8.547 μmol·m-2·s-1)>三甲仙草(8.170 μmol·m-2·s-1)>下壩仙草(7.643 μmol·m-2·s-1)>越南仙草(7.120 μmol·m-2·s-1)。

2.2.2光合-光響應特征參數比較 利用非直角雙曲線模型對每種種質的光合-光響應曲線進行擬合，得到6種種質的光補償點、光飽和點和表觀量子效率(表3)。所有種質的決定系數均在0.97以上。

光補償點和光飽和點反映了植物對光照條件的要求，表觀量子效率反映了葉片對光能的利用情況，尤其是對弱光的利用能力[14]。6種涼粉草的光補償點表現(xiàn)為越南仙草<靈山大葉<派潭仙草<下壩仙草<三甲仙草<靈山小葉，光飽和點的大小為靈山小葉>下壩仙草>越南仙草>派潭仙草>靈山大葉>三甲仙草(表3)。方差分析結果表明，靈山小葉的光補償點和光飽和點均顯著高于其他5種涼粉草，說明其對較高光照強度的適應性強于其他5種種質，而越南仙草的光補償點最低，說明其對弱光的適應性較好；靈山大葉的表現(xiàn)量子效率最高，表明其在弱光的條件下，仍能表現(xiàn)出較高的光合能力。

表1 不同涼粉草種質的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和胞間CO2濃度之間的相關性分析Table 1 Correlation Analysis of Pn, Gs, Tr and Ci from different Mesona chinensis germplasm

圖6 不同涼粉草種質凈光合速率對光合有效輻射的響應Fig.6 Response of Pn to PAR for different Mesona chinensis germplasm

表2 不同涼粉草種質的光響應曲線參數Table 2 The parameters of light response curves for different Mesona chinensis germplasm

2.3葉片葉綠素含量 通過測定葉片葉綠素濃度，計算出單位葉面積的葉綠素含量，并與最大凈光合速率和凈光合速率均值做比較(表4)。相關性分析表明，葉片葉綠素含量與最大凈光合速率呈顯著正相關(R=0.822，P<0.05)，而與凈光合速率均值不存在相關性，說明6種涼粉草的光合能力是受葉片葉綠素含量影響的，而在自然條件中，葉片的光合日變化是多種因素共同作用促成的。

表3 不同涼粉草種質的葉綠素含量、最大凈光合速率和凈光合速率均值Table 3 Chlorophyll content,Pn,max and Pn of diurnal variation for different Mesona chinensis germplasm

3 討論與結論

判斷導致葉片凈光合速率降低的主要原因是氣孔因素還是非氣孔因素的兩個可靠依據是胞間CO2濃度和氣孔限制值的變化趨勢：胞間CO2濃度降低和氣孔限制值升高表明氣孔因素為光合作用降低的主要原因；而胞間CO2濃度升高和氣孔限制值降低表明了非氣孔因素為主要原因[15]。對秦艽(Gentianamacrophylla)與小秦艽(G.dahurica)的光合日變化研究發(fā)現(xiàn)，兩種秦艽的午休現(xiàn)象主導因素為非氣孔因素，其午休產生的機理為非氣孔型限制導致了葉綠素的降低，RuBP羧化酶活性的降低，電子傳遞和光合磷酸化受到抑制，光合片層結構遭到破壞[16]。從試驗結果來看，靈山大葉、靈山小葉、派潭仙草及越南仙草的午休現(xiàn)象主要因素應為氣孔因素，而三甲仙草和下壩仙草應為氣孔因素和非氣孔因素共同作用的結果。三甲仙草和下壩仙草可能對強光不適應，或由于氣溫偏高，水分供應不足，造成光抑制的結果。相關性分析表明，6種種質的凈光合速率與氣孔導度呈顯著正相關,氣孔導度與胞間CO2濃度、蒸騰速率也均呈顯著正相關。說明涼粉草的氣孔開合程度，均對其光合作用、蒸騰作用產生直接的影響，而氣孔開放也受下腔CO2濃度的影響，兩者呈相同的變化趨勢。

光補償點和光飽和點作為光合作用中兩個特定的光照強度指標，代表了植物對弱光和強光的利用能力，反映了植物的需光特性。光補償點越低，光飽和點越高，就越有利于光能的利用。本研究結果表明，靈山小葉的光飽和點最高，能夠適應光照較強的環(huán)境，但光補償點也最高，說明消耗的產物最多，這也是靈山小葉產量較低的原因。越南仙草的光補償點最低，而光飽和點并不高，說明越南仙草的弱光環(huán)境適應性較強，較為耐陰，對林下栽培的環(huán)境可能有較強的適應能力。

6種涼粉草葉片葉綠素總含量對其光合能力起到決定性作用；而在一定的環(huán)境中，植物一天的光合作用還要受到外界溫度、濕度和CO2濃度等環(huán)境因素以及一些其它內在因素的影響[17-18]，是多種因素促成的結果，而其中哪些因素對涼粉草光合作用起到較大作用，還需要進一步進行研究。

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