鄭斌等

摘要：采用不同遮陰處理（全光照、73%全光照、55%全光照、30%全光照）研究遮陰條件下白花敗醬[Patrinia villosa （Thunb.） Juss.]葉片的形態(tài)、解剖結(jié)構(gòu)及生理特性的差異，并探討其在夏季環(huán)境條件下的產(chǎn)量及藥用成分。結(jié)果表明，隨著遮陰程度的增大，白花敗醬葉寬、單葉面積、單葉鮮重和葉綠素含量呈增大的趨勢，氣孔密度、比葉重、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸和丙二醛含量呈降低的趨勢，單株產(chǎn)量呈先增后減的趨勢，而總皂苷和總黃酮含量則呈先減后增的趨勢。綜合考慮，在夏季給予55%全光照的遮陰，白花敗醬的產(chǎn)量及藥用成分含量均較高。

關(guān)鍵詞：白花敗醬[Patrinia villosa （Thunb.） Juss.]；遮陰；形態(tài)；解剖；生理特性；藥用成分

中圖分類號：R282 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）13-3111-05

Effects of Shade on Morphological， Anatomical and Physiological Properties

of Patrinia villosa （Thunb.） Juss. Leaves

ZHENG Bin，CHEN Hong-guo，YAN Zhi-qiang，LUO Xian-zhen，DUAN Lai-jun，HE Hai-guo

（College of Nuclear Technology， Chemistry and Biology， Hubei University of Science and Technology， Xianning 437100， Hubei， China）

Abstract： Four levels of artificial shade（100%， 73%， 55% and 30% full sunlight） were used to study the morphological， anatomical and physiological properties of Patrinia villosa （Thunb.） Juss. leaves. The results showed that with the increase of shade density， the leaf width， leaf area， leaf fresh weight and chlorophyll content increased gradually. The stomatal density， specific leaf weight（SLW）， the content of soluble sugar， soluble protein， proline and malonaldehyde decreased. The yield per plant and the content of total saponins and flavonoids increased firstly and then decreased. 55% full sunlight in summer can be used to cultivate Patrinia villosa（Thunb.） Juss due to its high yield and the accumulation of medicinal components.

Key word： Patrinia villosa （Thunb.） Juss.； shade； morphology； anatomy； physiological property； medicinal components

光對植物的生長發(fā)育、形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化等都有重要的作用。不同光環(huán)境下植物的形態(tài)、生物量的分配、光合作用及生化物質(zhì)的含量都會有所不同[1，2]。葉是植物對環(huán)境最敏感的器官，環(huán)境的變化會在葉的生長發(fā)育及生理代謝中得到體現(xiàn)，而分布廣泛、生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)的植物往往有更大的可塑性[3]。植物的次生代謝是植物長期進(jìn)化過程中對復(fù)雜生態(tài)環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果，而藥用植物的次生代謝產(chǎn)物多作為藥用成分，其產(chǎn)生與變化相對初級代謝產(chǎn)物與環(huán)境有著更強(qiáng)的相關(guān)性和對應(yīng)性[4]。

白花敗醬[Patrinia villosa （Thunb.） Juss.]又名敗醬草、苦菜等，是一種歷史悠久的中草藥及野菜。在臨床上常用于治療慢性盆腔炎、結(jié)腸炎等，還具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤、保肝利膽等功效[5，6]。其食用部分富含膳食纖維、維生素C及多種微量元素，還具有明顯的抗便秘作用[7]，因而具有很高的開發(fā)利用價值。隨著天然藥物開發(fā)的日漸興起，提高植物次生代謝產(chǎn)物的含量已成為一個重要環(huán)節(jié)。環(huán)境對次生代謝產(chǎn)物作用的研究，具有很大的理論和實踐意義[8]。白花敗醬在我國分布極廣，適應(yīng)性強(qiáng)，常見于山地溪溝邊、林緣、路邊等較陰濕的環(huán)境中[9]。但目前的研究多集中在化學(xué)成分及藥理方面，有關(guān)環(huán)境條件對其生長發(fā)育等影響的研究尚未見報道。本研究比較了不同遮陰條件下白花敗醬葉片形態(tài)、解剖結(jié)構(gòu)及生理特性的差異，并探討遮陰對其產(chǎn)量及主要藥用成分總皂苷、總黃酮含量的影響，為人工栽培及后續(xù)研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在湖北科技學(xué)院實驗地進(jìn)行，該地氣候概況見參考文獻(xiàn)[10]。于2011年11月，挑選生長狀況較一致的白花敗醬植株進(jìn)行移栽，株行距為20～25 cm。試驗設(shè)置4種光照條件，用黑色遮陽網(wǎng)及紗網(wǎng)進(jìn)行遮光，用ST—80C型照度計（北京師范大學(xué)光電儀器廠）測定光照度，分別為對照（全光照）、一層紗網(wǎng)（73%全光照）、兩層紗網(wǎng)（55%全光照）、一層遮陽網(wǎng)（30%全光照）。棚長×寬為5 m×2 m，高度100 cm，并保持一定的間距。遮陰處理于2012年5月15日開始，于6月25～30日開始測定各項指標(biāo)。試驗期間管理條件一致。

1.2 試驗方法

1.2.1 白花敗醬微環(huán)境、生長及葉形態(tài)的測定 用溫度計測定土壤溫度（距土表8 cm）；利用稱重法測定土壤含水量，選擇有代表性的、處理效果較一致的植株，在其附近空地取表層0～6 cm及6～10 cm的剖面土壤（五點(diǎn)取樣法），迅速用塑料袋裝好，及時測定；單株產(chǎn)量，每組挖取帶根植株若干，再隨機(jī)選取3株，洗去泥土后稱重；單葉厚度，選取生長狀況較一致的枝條上第3～5片葉，將5片葉子重疊，用游標(biāo)卡尺測定總厚度，取平均值；莖粗用游標(biāo)卡尺測量；比葉重用單葉干重比單葉面積進(jìn)行計算；葉長、葉寬用游標(biāo)卡尺測量；單葉面積用比重法測定，用打孔器分別在各組葉相同部位打孔，計算小圓片的面積，分別稱量小圓片及葉片質(zhì)量即得到葉近似面積，以上均重復(fù)3～5次。

1.2.2 葉解剖結(jié)構(gòu)的測定 每組隨機(jī)選取3～5片葉，清水浸泡后再用鑷子撕取下表皮，鏡檢并各選取10個視野，用測微尺統(tǒng)計氣孔數(shù)目并計算氣孔密度；再分別隨機(jī)選取3～5片葉，在葉片中部主脈處進(jìn)行徒手切片，鏡檢并拍照。同時各選取10個視野，用測微尺測定柵欄組織及海綿組織的厚度。

1.2.3 生理指標(biāo)的測定 色素的提取測定采用浸提法[11]，可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸及丙二醛的含量測定均參照張志良等[12]的方法。總皂苷的提取及含量測定參考萬德光等[13]的方法并略作改動：精確稱取10 mg齊墩果酸對照品（上海源葉生物科技有限公司），用甲醇配制成0.2 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別取0.1、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 mL于10 mL試管中，用甲醇定容至刻度線。用TU-1810型紫外可見光分光光度計（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）分別對各標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行光譜掃描，得到最大吸收波長為208 nm。然后在208 nm處測定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，得到回歸方程A=13.159 C+0.001 6，R2=0.999 5，其線性范圍為0.000～0.040 mg/mL。總黃酮含量測定采用NaNO2-Al（NO3）3顯色法[14]，得到回歸方程為A=1.568 6 C-0.003 9，R2=0.999 2，其線性范圍為0.000～0.020 mg/mL?？傇碥蘸涂傸S酮的提取方法：分別取2.5 g烘干的樣品粉末，用70%乙醇進(jìn)行索氏提取，提取液定容搖勻后再分別取樣測定，3次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并用SPSS 16.0 統(tǒng)計軟件進(jìn)行One way ANOVA分析，LSD檢驗比較組間差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 遮陰對白花敗醬的微環(huán)境及生長的影響

由表1可知，各組間土壤溫度的差異達(dá)到了顯著水平，隨著遮陰程度的增大，土壤溫度呈降低的趨勢。土壤濕度則隨遮陰程度的增大呈升高的趨勢，其中30%全光照組土壤濕度明顯較對照組大，0～6 cm土壤剖面的濕度較對照組增加了4.62個百分點(diǎn)，而6～10 cm的土壤剖面濕度較對照組增加了7.51個百分點(diǎn)。這表明重度遮陰能有效降低土壤溫度并增加土壤濕度，尤其是較深土層。同時，遮陰對白花敗醬生長有顯著影響。在各組處理中，全光照下白花敗醬單葉鮮重及莖粗均最小，分別為0.168 0 g和0.252 cm，葉厚度最大，達(dá)0.336 mm。隨著遮光程度的增大，白花敗醬單葉鮮重顯著增加，其中30%全光照組的單葉鮮重為全光照組的2.3倍，達(dá)0.392 5 g。而且遮陰組單葉厚度明顯較對照組小，莖粗則較對照組大，但遮陰組之間的葉厚度和莖粗的差異不大。比葉重隨遮陰程度的增大逐漸減小，各處理差異達(dá)到極顯著水平，單株產(chǎn)量隨遮陰程度的增大呈先增后減的趨勢。

2.2 遮陰對白花敗醬葉片形態(tài)的影響

植物在長期外界生態(tài)環(huán)境的影響下，葉的形態(tài)構(gòu)造上的變異性和塑造性是最大的[15]。本試驗結(jié)果表明，遮陰對白花敗醬葉的形態(tài)有明顯影響。隨著遮陰程度的增大，單葉面積逐漸增大，葉逐漸變寬，由披針形變?yōu)槁研沃灵熉研危~脈由緊密變得疏松，鋸齒也由細(xì)鋸齒變?yōu)榇咒忼X（圖1）。對照組和遮陰組之間的葉寬和單葉面積有極顯著差異。對照組葉狹長，與73%全光照及55%全光照組葉長的差異不顯著，而30%全光照組葉寬大，單葉面積為對照組的3.6倍（表2）。植物通過增加葉面積以增加對陽光的捕獲和利用，以適應(yīng)減弱的光環(huán)境，這體現(xiàn)了白花敗醬較強(qiáng)的耐陰性。

2.3 遮陰對白花敗醬葉解剖結(jié)構(gòu)的影響

由表2可知，對照組與遮陰組白花敗醬的氣孔密度有極顯著差異。全光照下葉下氣孔密度最大，隨著遮陰程度的增加，各處理氣孔密度、柵欄組織厚度及柵欄組織/海綿組織均呈降低趨勢，海綿組織厚度則呈先減后增的趨勢。其中30%全光照下白花敗醬氣孔密度比對照組減小37.8%，且遮陰條件下海綿組織細(xì)胞間隙明顯增大（圖2）。

2.4 遮陰對白花敗醬葉片光合色素含量的影響

由表3可知，隨著遮陰程度的增大，白花敗醬葉片中葉綠素a、葉綠素b的含量逐漸增大，遮陰處理與對照組呈顯著或極顯著差異。葉綠素a/b呈先減后增的趨勢，表明植物通過增加葉綠素b的含量以適應(yīng)減弱的光環(huán)境，這與前人的研究結(jié)論一致[16]。30%全光照葉綠素a/b與55%全光照組差異不顯著。遮陰處理后，白花敗醬葉片類胡蘿卜素呈先減后增的趨勢，其中全光照和55%全光照組無顯著差異。類胡蘿卜素作為光合作用重要的色素，能避免葉綠素的光氧化和紫外線輻射傷害[17]，所以作為一種保護(hù)方式，全光照組類胡蘿卜素含量高于73%全光照組，而30%全光照組較55%全光照組葉綠素及類胡蘿卜素含量顯著增加，則是對弱光適應(yīng)性的體現(xiàn)。

2.5 遮陰對白花敗醬葉片生理指標(biāo)的影響

由表4可知，對照組與各處理組白花敗醬葉片的可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸和丙二醛含量間有顯著或極顯著差異，且均隨遮陰程度的增大呈減小的趨勢。全光照下的可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸和丙二醛含量較其他組差異較大，而30%全光照下的可溶性蛋白質(zhì)含量較其他遮陰組減小幅度較大?？扇苄蕴呛透彼崾菨B透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其變化情況表明各組受脅迫的程度依次減小。丙二醛是膜脂過氧化的產(chǎn)物，反映了植物膜脂過氧化的程度，其變化情況表明遮陰能減弱逆境對植物的傷害。

2.6 遮陰對白花敗醬總黃酮及總皂苷含量的影響

由圖3和圖4可知，隨著遮陰程度的增大，白花敗醬總皂苷和總黃酮的含量均呈先減后增的趨勢，其中白花敗醬總皂苷含量55%全光照組與30%全光照組無顯著差異。全光照條件下白花敗醬總皂苷及總黃酮的含量均高于各遮陰處理組，且存在顯著差異。

3 結(jié)論與討論

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，夏季進(jìn)行遮陰處理是一種常用的方式。遮陰能通過減弱太陽光的直射以降低環(huán)境溫度和增加土壤濕度。溫度的降低，能減少水分的蒸發(fā)，植物有了充足的水分供應(yīng)，通過蒸騰作用也能向環(huán)境中釋放一定的熱量，以降低植物體的溫度，并維持適宜的溫度和濕度，從而有利于植物度過夏季不良環(huán)境。因此，遮陰可以改變植物生長的微環(huán)境，并通過多種因素綜合作用于植物體。

植物的葉作為光合作用的主要器官，其形態(tài)解剖特點(diǎn)在一定程度上能反映環(huán)境的狀況。如，孟慶杰等[15]研究了桃葉解剖結(jié)構(gòu)與其抗旱性的關(guān)系，結(jié)果表明桃葉厚、氣孔密度高，則抗旱性強(qiáng)。本試驗中，全光照組處理的白花敗醬單葉厚度、柵欄組織厚度和氣孔密度均明顯高于遮陰處理，這可能是受高溫、強(qiáng)光、干旱的環(huán)境脅迫所致。而柵欄組織與海綿組織厚度的比值反映了柵欄組織占葉肉厚度的比重[18]，本試驗中該值隨遮陰程度的增大而減小，說明了柵欄組織在葉片中所占的比例逐漸減小，光合能力逐漸減弱。葉片的厚度取決于葉發(fā)育過程中的光照，成熟的葉片厚度則變化很小[19]。本試驗中，白花敗醬海綿組織厚度先降低后升高，這可能由于遮陰條件下植物通過調(diào)整葉肉組織的分化，以適應(yīng)不同的光環(huán)境。強(qiáng)光下，既增加?xùn)艡诮M織的厚度又增加海綿組織的厚度，以增加?xùn)艡诮M織厚度為主。而弱光下柵欄組織厚度減小的同時又增加了海綿組織的厚度，以增加海綿組織厚度為主。

產(chǎn)量可衡量植物的生長情況，是對環(huán)境響應(yīng)的一種體現(xiàn)。光照有利于光合作用的進(jìn)行，但由于強(qiáng)光及水分等限制，影響了植物的生長發(fā)育，所以本試驗中對照組單株產(chǎn)量較低。而當(dāng)光照不足時，植物生長受阻，且對莖和根生物量的分配減少，使得發(fā)枝數(shù)減少，根系稀疏較淺，所以重度遮陰葉面積、單葉鮮重都較大，但整體生物量降低?？傇碥蘸涂傸S酮是白花敗醬重要的藥用成分，前人的研究表明，環(huán)境中光照、溫度、水分等因子對植物體三萜皂苷的合成有較大的影響[4]。研究表明紫外輻射、高光強(qiáng)、低溫、高CO2濃度、適度干旱以及合理的施肥等因素均可以促進(jìn)黃酮類成分的合成[20]。在夏季高溫、強(qiáng)光、干旱的綜合影響下，白花敗醬生長遲緩，從而有利于藥用成分的積累。白花敗醬在野外常見于路邊、林緣等相對陰濕地段，且生長良好。植物的自然分布及其生境條件在人工栽培上是可借鑒的。本研究表明中度遮陰下白花敗醬生長良好，產(chǎn)量及藥用成分均較高。

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2.6 遮陰對白花敗醬總黃酮及總皂苷含量的影響

由圖3和圖4可知，隨著遮陰程度的增大，白花敗醬總皂苷和總黃酮的含量均呈先減后增的趨勢，其中白花敗醬總皂苷含量55%全光照組與30%全光照組無顯著差異。全光照條件下白花敗醬總皂苷及總黃酮的含量均高于各遮陰處理組，且存在顯著差異。

3 結(jié)論與討論

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，夏季進(jìn)行遮陰處理是一種常用的方式。遮陰能通過減弱太陽光的直射以降低環(huán)境溫度和增加土壤濕度。溫度的降低，能減少水分的蒸發(fā)，植物有了充足的水分供應(yīng)，通過蒸騰作用也能向環(huán)境中釋放一定的熱量，以降低植物體的溫度，并維持適宜的溫度和濕度，從而有利于植物度過夏季不良環(huán)境。因此，遮陰可以改變植物生長的微環(huán)境，并通過多種因素綜合作用于植物體。

植物的葉作為光合作用的主要器官，其形態(tài)解剖特點(diǎn)在一定程度上能反映環(huán)境的狀況。如，孟慶杰等[15]研究了桃葉解剖結(jié)構(gòu)與其抗旱性的關(guān)系，結(jié)果表明桃葉厚、氣孔密度高，則抗旱性強(qiáng)。本試驗中，全光照組處理的白花敗醬單葉厚度、柵欄組織厚度和氣孔密度均明顯高于遮陰處理，這可能是受高溫、強(qiáng)光、干旱的環(huán)境脅迫所致。而柵欄組織與海綿組織厚度的比值反映了柵欄組織占葉肉厚度的比重[18]，本試驗中該值隨遮陰程度的增大而減小，說明了柵欄組織在葉片中所占的比例逐漸減小，光合能力逐漸減弱。葉片的厚度取決于葉發(fā)育過程中的光照，成熟的葉片厚度則變化很小[19]。本試驗中，白花敗醬海綿組織厚度先降低后升高，這可能由于遮陰條件下植物通過調(diào)整葉肉組織的分化，以適應(yīng)不同的光環(huán)境。強(qiáng)光下，既增加?xùn)艡诮M織的厚度又增加海綿組織的厚度，以增加?xùn)艡诮M織厚度為主。而弱光下柵欄組織厚度減小的同時又增加了海綿組織的厚度，以增加海綿組織厚度為主。

產(chǎn)量可衡量植物的生長情況，是對環(huán)境響應(yīng)的一種體現(xiàn)。光照有利于光合作用的進(jìn)行，但由于強(qiáng)光及水分等限制，影響了植物的生長發(fā)育，所以本試驗中對照組單株產(chǎn)量較低。而當(dāng)光照不足時，植物生長受阻，且對莖和根生物量的分配減少，使得發(fā)枝數(shù)減少，根系稀疏較淺，所以重度遮陰葉面積、單葉鮮重都較大，但整體生物量降低。總皂苷和總黃酮是白花敗醬重要的藥用成分，前人的研究表明，環(huán)境中光照、溫度、水分等因子對植物體三萜皂苷的合成有較大的影響[4]。研究表明紫外輻射、高光強(qiáng)、低溫、高CO2濃度、適度干旱以及合理的施肥等因素均可以促進(jìn)黃酮類成分的合成[20]。在夏季高溫、強(qiáng)光、干旱的綜合影響下，白花敗醬生長遲緩，從而有利于藥用成分的積累。白花敗醬在野外常見于路邊、林緣等相對陰濕地段，且生長良好。植物的自然分布及其生境條件在人工栽培上是可借鑒的。本研究表明中度遮陰下白花敗醬生長良好，產(chǎn)量及藥用成分均較高。

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2.6 遮陰對白花敗醬總黃酮及總皂苷含量的影響

由圖3和圖4可知，隨著遮陰程度的增大，白花敗醬總皂苷和總黃酮的含量均呈先減后增的趨勢，其中白花敗醬總皂苷含量55%全光照組與30%全光照組無顯著差異。全光照條件下白花敗醬總皂苷及總黃酮的含量均高于各遮陰處理組，且存在顯著差異。

3 結(jié)論與討論

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，夏季進(jìn)行遮陰處理是一種常用的方式。遮陰能通過減弱太陽光的直射以降低環(huán)境溫度和增加土壤濕度。溫度的降低，能減少水分的蒸發(fā)，植物有了充足的水分供應(yīng)，通過蒸騰作用也能向環(huán)境中釋放一定的熱量，以降低植物體的溫度，并維持適宜的溫度和濕度，從而有利于植物度過夏季不良環(huán)境。因此，遮陰可以改變植物生長的微環(huán)境，并通過多種因素綜合作用于植物體。

植物的葉作為光合作用的主要器官，其形態(tài)解剖特點(diǎn)在一定程度上能反映環(huán)境的狀況。如，孟慶杰等[15]研究了桃葉解剖結(jié)構(gòu)與其抗旱性的關(guān)系，結(jié)果表明桃葉厚、氣孔密度高，則抗旱性強(qiáng)。本試驗中，全光照組處理的白花敗醬單葉厚度、柵欄組織厚度和氣孔密度均明顯高于遮陰處理，這可能是受高溫、強(qiáng)光、干旱的環(huán)境脅迫所致。而柵欄組織與海綿組織厚度的比值反映了柵欄組織占葉肉厚度的比重[18]，本試驗中該值隨遮陰程度的增大而減小，說明了柵欄組織在葉片中所占的比例逐漸減小，光合能力逐漸減弱。葉片的厚度取決于葉發(fā)育過程中的光照，成熟的葉片厚度則變化很小[19]。本試驗中，白花敗醬海綿組織厚度先降低后升高，這可能由于遮陰條件下植物通過調(diào)整葉肉組織的分化，以適應(yīng)不同的光環(huán)境。強(qiáng)光下，既增加?xùn)艡诮M織的厚度又增加海綿組織的厚度，以增加?xùn)艡诮M織厚度為主。而弱光下柵欄組織厚度減小的同時又增加了海綿組織的厚度，以增加海綿組織厚度為主。

產(chǎn)量可衡量植物的生長情況，是對環(huán)境響應(yīng)的一種體現(xiàn)。光照有利于光合作用的進(jìn)行，但由于強(qiáng)光及水分等限制，影響了植物的生長發(fā)育，所以本試驗中對照組單株產(chǎn)量較低。而當(dāng)光照不足時，植物生長受阻，且對莖和根生物量的分配減少，使得發(fā)枝數(shù)減少，根系稀疏較淺，所以重度遮陰葉面積、單葉鮮重都較大，但整體生物量降低。總皂苷和總黃酮是白花敗醬重要的藥用成分，前人的研究表明，環(huán)境中光照、溫度、水分等因子對植物體三萜皂苷的合成有較大的影響[4]。研究表明紫外輻射、高光強(qiáng)、低溫、高CO2濃度、適度干旱以及合理的施肥等因素均可以促進(jìn)黃酮類成分的合成[20]。在夏季高溫、強(qiáng)光、干旱的綜合影響下，白花敗醬生長遲緩，從而有利于藥用成分的積累。白花敗醬在野外常見于路邊、林緣等相對陰濕地段，且生長良好。植物的自然分布及其生境條件在人工栽培上是可借鑒的。本研究表明中度遮陰下白花敗醬生長良好，產(chǎn)量及藥用成分均較高。

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