魏宏通

(永泰藤山省級自然保護(hù)區(qū)管理處，福建 福州 350700)

滇重樓[ParispolyphyllaSmith var.yunnanensis(Franch.) Hand. -Mazz]為百合科重樓屬多年生草本植物，生于海拔1 500～3 000 m的林下，主要分布在我國云南省騰沖市[1]。重樓是由滇重樓或七葉一枝花地下根莖干燥后制成，有止血、消腫止痛、抗細(xì)胞毒等功效，可用于治療外科炎癥、功能性子宮出血及腫瘤等疾病，是云南白藥、宮血寧、抗病毒顆粒和季德勝蛇藥片等產(chǎn)品的主要原料[2-3]。目前，野生重樓資源匱乏，且其種子自然繁育率低、萌發(fā)周期長、出苗率低，成苗后生長緩慢，成熟周期達(dá)10 a左右。因此，利用人工栽培實(shí)現(xiàn)重樓資源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。福建省永泰縣森林資源豐富，地形地勢與氣候獨(dú)特，野生藥用植物資源種類繁多，但滇重樓在該區(qū)的引種馴化仍處于起步階段。

光對植物的生長發(fā)育、形態(tài)建成及光合作用具有重要的調(diào)控作用[4]。隨著半導(dǎo)體光源技術(shù)的不斷發(fā)展，LED人工光源已實(shí)現(xiàn)對光質(zhì)和光強(qiáng)的精準(zhǔn)、智能調(diào)控。有關(guān)LED在植物栽培的應(yīng)用主要以單色光質(zhì)和組合光為主，王帥等[5]研究了單色紅光、藍(lán)光對葡萄葉片衰老和活性氧代謝的影響；劉慶等[6]探討不同LED組合光質(zhì)對草莓生長的影響。目前，有關(guān)某一波長光質(zhì)對植物生長的影響已見報道[7-8]，但缺少對同一光質(zhì)不同波長的比較研究。已有研究表明，藍(lán)光(400～499 nm)可促進(jìn)植物光合色素的合成與積累[9]，調(diào)控葉綠體發(fā)育[10-11]，有利于植物生長和生物量的累積[12]，但關(guān)于不同波長藍(lán)光對植物生長發(fā)育影響的對比鮮有報道。因此，本文探討了不同波長藍(lán)光對滇重樓生長狀況及光合作用的影響，篩選適宜滇重樓生長的最佳藍(lán)光波長，以期為LED人工光源在滇重樓的引種栽培及補(bǔ)光上的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及試驗(yàn)設(shè)計

供試滇重樓種苗為云南騰沖種源。選用植株狀況較為一致、整株初始鮮質(zhì)量為(6.5±0.1) g的3年生滇重樓種苗，定植于以草炭土、蛭石、珍珠巖(體積比為3∶1∶1)為基質(zhì)的塑料花盆中(口徑12 cm)，常規(guī)水分管理。試驗(yàn)光源由福州大江南儀器儀表有限公司提供，燈珠均勻分布，燈板功率17.8 W，燈板電流0.45 A。試驗(yàn)于2018年10月1日在光照生長箱中進(jìn)行，光強(qiáng)100 μmol·m2·s-1[7]，光周期10 h(8:00～18:00)，每個處理10株，3次重復(fù)。分別設(shè)置藍(lán)光波長為410、440、450、460、485 nm(A1～A5處理)。光照處理3個月后(2019年1月1日)測定滇重樓光合參數(shù)及葉綠素?zé)晒鈪?shù)。整株采收、洗凈、晾干表面水分后分別測定不同部位的鮮質(zhì)量及葉片光合色素含量。

1.2 測定指標(biāo)及方法

1.2.1 光合參數(shù)及葉綠素?zé)晒鈪?shù) 每個處理選取3片當(dāng)年生、全展且無病蟲害的代表葉，3次重復(fù)。采用Li-6400便攜式光合儀于上午9:00～11:00測定光合參數(shù)，包括凈光合速率(photosynthesis rate,Pn)、胞間CO2濃度(intercellular CO2concentration,Ci)、氣孔導(dǎo)度(stomatal conductance,Gs)、蒸騰速率(transpiration rate,Tr)；采用Handy PEA葉綠素?zé)晒鈨x測定葉綠素?zé)晒鈪?shù)，包括PSⅡ最大光化學(xué)效率(maximal photochemistry efficiency,Fv/Fm)、光化學(xué)量子產(chǎn)額[yield of PSⅡ, Y(Ⅱ)]、非光化學(xué)猝滅參數(shù)(non-photochemical quenching, NPQ)、光化學(xué)猝滅參數(shù)(photochemical quenching, qP)、表觀電子傳遞速率(electrontran sport rate, ETR)等。

1.2.2 鮮質(zhì)量及光合色素含量 用電子天平(精確度為0.000 1 g)分別測定滇重樓全株及根、莖、葉鮮質(zhì)量。每個處理選取當(dāng)年生、全展且無病蟲害的代表葉10片，進(jìn)行光合色素含量測定。采用丙酮、無水乙醇、蒸餾水混合液(體積比為4.5∶4.5∶1)進(jìn)行提取[13]。

1.3 統(tǒng)計與分析

采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理；采用SPSS 17.0進(jìn)行顯著性分析；采用Duncan法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 藍(lán)光對滇重樓光合特性的影響

光合參數(shù)反映了植物的光合作用能力，其中Pn直接反映了植物光合能力的高低[14]。由表1可知，A2處理滇重樓Pn最高，為6.32 μmol·m2·s-1，A3處理次之，A1最低，僅4.65 μmol·m2·s-1；除A3處理外，A2處理Pn顯著高于其他處理。Ci受植物葉肉細(xì)胞光合活性的間接影響[15]。A1處理Ci最高，為322.64 μmol·mol-1，A5次之，兩者與其他處理間差異均達(dá)顯著水平。Gs反映了氣孔的開張程度，與Tr呈正相關(guān)關(guān)系[16]。不同處理間Gs依次為：A2>A3>A4>A5>A1，其中A2處理Gs顯著高于A1、A4、A5處理，但與A3處理差異不顯著。A2處理Tr值最高，與A1、A5處理存在顯著差異,與A3、A4處理差異不顯著。以上表明，A2處理滇重樓的光合能力較強(qiáng)。

1)A1～A5表示藍(lán)光波長分別為410、440、450、460、485 nm。同列數(shù)值后附不同小寫字母者表示差異達(dá)0.05顯著水平。

2.2 藍(lán)光對滇重樓葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

葉綠素?zé)晒鈪?shù)反映了植物光合作用過程中光能吸收、光化學(xué)反應(yīng)及激發(fā)能傳遞的變化[17]。其中，F(xiàn)v/Fm反映了植物葉片的光化學(xué)效率；Y(Ⅱ)是判斷植物葉片光合作用時電子傳遞速率的重要指標(biāo)；NPQ則體現(xiàn)了在非光化學(xué)過程中植物葉片的熱耗散能力；qP值反映了植物光合活性的高低；ETR值體現(xiàn)了電子傳遞效率的高低[18]。由表2可知，除NPQ外，A2處理滇重樓葉片光系統(tǒng)Ⅱ的Fv/Fm、Y(Ⅱ)、qP和ETR值均最高，且與A3處理差異均不顯著，表明A2和A3處理滇重樓葉片光合潛力相對較強(qiáng)。A1與A5處理葉綠素?zé)晒鈪?shù)值均較低，說明該處理下滇重樓葉片光合潛力較弱。

表2 不同波長藍(lán)光處理下滇重樓葉綠素?zé)晒鈪?shù)比較1)

1)A1～A5表示藍(lán)光波長分別為410、440、450、460、485 nm。同列數(shù)值后附不同小寫字母者表示差異達(dá)0.05顯著水平。

2.3 藍(lán)光對滇重樓生長的影響

由表3可知，A2處理滇重樓葉鮮質(zhì)量最大，顯著高于A3和A4處理，但與A1、A5處理差異不顯著；A2、A3及A4處理滇重樓莖鮮質(zhì)量和根鮮質(zhì)量均無顯著差異，A5處理莖鮮質(zhì)量和根鮮質(zhì)量均最??；各處理全株平均鮮質(zhì)量排序?yàn)椋篈2>A1>A3>A4>A5，其中A2處理全株平均鮮質(zhì)量顯著大于其他處理，且全株鮮質(zhì)量變化最大，比初始鮮質(zhì)量增加3.90 g，增幅達(dá)60.00%。

2.4 藍(lán)光對滇重樓葉片光合色素含量的影響

植物葉片中部分葉綠素a將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而部分則與葉綠素b參與光能的傳遞和吸收[19]。由表4可知，A2處理葉綠素a含量最高，為2.052 mg·g-1，顯著高于其他處理；A3處理葉綠素b含量最高，但與A1、A2和A4處理差異不顯著；A1處理類胡蘿卜素含量最高，與A2、A5處理差異不顯著；A2處理葉綠素(a+b)含量最高，A5處理最低；A2處理葉綠素a/b最高?？傮w來看，A2處理更有利于滇重樓葉片光合色素的累積。

表3 不同波長藍(lán)光處理下滇重樓生長情況比較1)

1)A1～A5表示藍(lán)光波長分別為410、440、450、460、485 nm。同列數(shù)值后附不同小寫字母者表示差異達(dá)0.05顯著水平。

表4 不同波長藍(lán)光處理下滇重樓光合色素含量比較1)

1)A1～A5表示藍(lán)光波長分別為410、440、450、460、485 nm。同列數(shù)值后附不同小寫字母者表示差異達(dá)0.05顯著水平。

3 討論與結(jié)論

已有研究表明，多數(shù)高等植物在橙紅光(600～700 nm)下光合速率最高，藍(lán)紫光(400～499 nm)次之[20-21]。本研究表明，A1和A5處理滇重樓葉片Pn較低，而A2、A3和A4處理則較高，這與潘瑞熾[22]研究結(jié)果相似，主要是因?yàn)樗{(lán)光對植物葉片光合色素含量以及光合作用中有關(guān)蛋白的合成與積累均有促進(jìn)作用[9,23]，而A1和A5處理波長接近藍(lán)光波段端點(diǎn)值，作用削弱。A2處理滇重樓Pn、Gs、Tr值均高于其他處理，而Ci濃度較低。Fv/Fm是判斷植物是否受到光抑制或環(huán)境脅迫的指標(biāo)之一，多數(shù)高等植物在正常生理狀態(tài)下的Fv/Fm在0.80～0.85之間[18]，而本研究各處理下滇重樓Fv/Fm均小于0.8，表明單色藍(lán)光會影響滇重樓光合作用，使其受到一定程度的光脅迫干擾。A2處理NPQ值較低，反映了其光保護(hù)能力也偏弱。

本研究表明，A2處理滇重樓全株鮮質(zhì)量增加比例最高，與其潛在光合能力較高有關(guān)，有利于促進(jìn)滇重樓生長發(fā)育。趙占娟等[24]研究發(fā)現(xiàn)，葉綠素a藍(lán)光吸收峰(436 nm)高于葉綠素b；Rivkin et al[25]認(rèn)為藍(lán)光更有利于葉綠素a的合成。本研究中A2處理滇重樓葉綠素a含量顯著高于其他處理，可能是因?yàn)?40 nm波段與436 nm波段較為接近，而熊亞利等[26]認(rèn)為450 nm藍(lán)光照射下水稻秧苗壯苗指數(shù)最大，與本研究結(jié)果存在一定差異，可能由于植物種類不同，且對于不同發(fā)育階段的植物而言，其所需的最佳藍(lán)光波段也不同。

綜上所述，A2處理(440 nm藍(lán)光處理)滇重樓葉片光合能力較強(qiáng)，有利于植株鮮質(zhì)量的增加和光合色素含量的積累。因此，在進(jìn)行滇重樓引種馴化期間，適當(dāng)照射440 nm藍(lán)光進(jìn)行補(bǔ)光、壯苗，可促進(jìn)幼苗生長，縮短栽培周期。