閆 莉，劉玉翠，王志純，李 婧，賀立鵬，肖井雷

（1.長春中醫(yī)藥大學藥學院，長春130117；2.長春中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院，長春130021；3.白城中醫(yī)院，白城137000）

黃精（Polygonatum sibiricumRed.）為百合科黃精屬多年生草本植物，始載于《雷公炮炙論》，為黃精藥材的正品來源，具有補氣養(yǎng)陰、健脾、潤肺、益腎的功效[1]。黃精中含有生物堿、芳酮、甾體皂苷、木質(zhì)素、氨基酸和多糖[2-5]等多種化學成分，其中黃精多糖在黃精成分中扮演著重要的角色[6]，是其生物活性主要來源[7]，如抗糖尿病、抗衰老、增強免疫力、抗氧化、抗疲勞等[8-10]。黃精主要分布于東北地區(qū)[11]，為吉林省道地大品種。近年來，黃精市場需求量逐年增加，市場缺口很大，且有拉大趨勢。目前，黃精仍以野生為主，種植不成規(guī)模，資源銳減，采挖量少；生長周期長，產(chǎn)量有限，而人工種植是解決資源匱乏的有效途徑。前人在肥料、透光率、郁閉度、間伐等對黃精生理、產(chǎn)量與多糖含量的影響方面做了許多研究[12-15]，多是基于其耐陰性或需肥性對生理和質(zhì)量的影響，但對于需水規(guī)律的研究較少，而土壤水分狀況直接影響植物的光合作用、形態(tài)特征乃至生態(tài)適合度。而且從生境來看，由于中草藥種類繁多，生長地區(qū)的不同，水分和養(yǎng)分是中草藥生長的關(guān)鍵所在，應當建立在中草藥需水生理規(guī)律基礎(chǔ)上開展其它研究[16]，因此本文基于黃精的葉面積、株高、根莖長、葉綠素熒光值、生物量等生理性指標以及多糖含量內(nèi)在品質(zhì)指標探討黃精適宜性需水量，為其水肥耦合體系的奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實驗設(shè)計

試驗于2019年4～11月在長春中醫(yī)藥大學七星百草園溫室中開展，年平均氣溫在20℃左右，供試材料為生長發(fā)育良好的黃精帶芽根莖，經(jīng)長春中醫(yī)藥大學肖井雷副教授鑒定為百合科植物黃精（Polygonatum sibiricumRed.）。采用盆栽法，花盆高18cm，口徑21cm，每盆土深保持在16cm左右。選用長勢良好且大小相對一致根莖種植于花盆內(nèi)，每個處理3個重復。約兩周待植株適應生長后開始進行不同水肥脅迫處理，分別進行株高、葉面積、根長形態(tài)指標測定；根莖鮮重、根莖干重測定；黃精多糖含量測定。

以吉林省年均降水量680mm為參考并設(shè)為對照，設(shè)計5種供水處理，即嚴重干旱量處理（400mm）、中度干旱量處理（500mm）、輕度干旱量處理（600mm）、充分水量處理（700mm）、極充分供水量處理（800mm）。從苗出土開始供水，每個樣品組的供水次數(shù)、時間相同，每隔5d給水1次，給水時模擬自然降水，用小噴壺將水噴灑在藥材植株上，逐漸進入土中，一般在16:00～17:00供水，記錄每月的供水次數(shù)、供水量、苗長勢等。

1.2 儀器與試劑

JM-A5002電子天平（諸暨市超澤衡器設(shè)備有限公司）；DHG-9053A電熱鼓風干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司）；YMJ-B葉面積測定儀（浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司）；Yaxin-1162葉綠素熒光儀（北京雅欣理儀科技有限公司）；TU-1810紫外分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）；MiLLi-Q超純水機（德國默克化工技術(shù)有限公司）。

無水葡萄糖（110833-201506-20mg，中國食品藥品檢定研究院）；蒽酮（S19210-5g，上海源葉生物科技有限公司）；濃硫酸（北京化工廠）；乙醇（分析純，北京化工廠）；蒸餾水為自制。

1.3 生長指標測定

株高和根莖長采用卷尺和直尺測定，株高每個樣品組分別在生長前期（5月）、中期（7月）、后期（9月）各測定一次取平均值；根莖在采挖后（10月），除去須根及泥沙，測量直線長度，每個樣品組測3次，取平均值，記錄數(shù)據(jù)；葉面積采用葉面積自動測定儀測定每株頂端葉片面積，每個樣品組分別在生長前、中、后期各測定一次取平均值，記錄數(shù)據(jù)；生物量測定于根莖采挖后，除去須根及泥沙，用電子天平測定鮮重（g/株）；室溫下晾干1周后于60℃烘箱中烘干至恒重后測定重量（g/株），每個樣品組測3次，取平均值，記錄數(shù)據(jù)。結(jié)果見表1。

1.4 葉綠素熒光誘導動力學曲線測定

每個處理取3株，對各植株1/2高度的相同部位成熟葉片，進行暗適應處理30min，然后用葉綠素熒光測定儀（光強2500，時長1s）于上午9:30～11:00時，分別測定不同處理條件下植株的葉綠素熒光參數(shù)值，測定3次取平均值，結(jié)果見圖2，并用其安裝目錄下的YGTrans軟件處理繪制快速熒光動力學曲線，OJIP曲線見圖1。

1.5 黃精多糖含量測定

紫外-可見分光光度法測定黃精多糖含量，測定方法參照2020年版《中國藥典》（一部）黃精含量測定項下，所得標準曲線為Y=38.407X+0.0704，R2=0.9994。結(jié)果見圖3。

1.6 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 20.0單因素方差分析方法（One-way ANOVA）及最小顯著差異統(tǒng)計（LSD）t檢驗對各處理效應進行差異顯著性分析比較（P＜0.05），YGTrans.運行處理OJIP曲線，利用EXCEL 2010做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水分梯度處理對黃精生長指標的影響

植物生長形態(tài)指標能直觀反映不同栽培處理方式的促進效果，其中株高是植株生長狀況的重要形態(tài)指標[17]，根生物量是植物形態(tài)變化對養(yǎng)分適應的重要表征[18]，葉面積通常作為評價生理特性的常用參數(shù)[19]。由表1可看出，不同水分處理下，黃精在極充分水環(huán)境條件下的株高度、根莖長度、生物量都顯著高于其它水分生長環(huán)境（P＜0.05），葉面積以充分水條件下較大（P＜0.05）。綜合分析結(jié)果可知，黃精在水分充足條件下生長發(fā)育狀態(tài)較旺盛。

表1 不同水分梯度處理下的黃精生長特性值Table 1.The growth characteristic value of Polygonatum sibiricum Red.under different water gradient

2.2 不同水分梯度處理對黃精快速葉綠素熒光誘導曲線的影響

植物光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）光合變化可以通過OJIP曲線來反映[20]。從圖1可看出，在6種梯度處理下的黃精葉片的OJIP曲線變化趨勢基本相同，但熒光值有差異。在O點處（0.02ms）相差基本不大；從J點（2ms）開始，到I點（30ms）時，不同水分處理間熒光值差異顯著，嚴重干旱量處理下的熒光值顯著高于其它處理；達到P點時，熒光值趨于穩(wěn)定，不同處理的最大熒光值Fm表現(xiàn)為嚴重干旱量＞自然降水量＞輕度干旱量＞充分水量＞中度干旱量＞極充分水量。

葉綠素含量與葉綠素熒光參數(shù)相結(jié)合能夠更加準確地反映植物的生長狀態(tài)。初始熒光F0是PSⅡ反應中心處于完全開放時的熒光產(chǎn)量，F(xiàn)0值越高說明PSⅡ反應中心的失活或受破壞程度越高；最大熒光Fm反映了PSⅡ的電子傳遞和熒光產(chǎn)量的變化，F(xiàn)m越大，電子反映程度越快[21-22]。從圖2可看出F0和Fm均從嚴重干旱處理條件以后呈整體下降趨勢，以其和充分水處理條件下值最大，但各處理水平下的值并沒有顯著性差別。

圖1 不同水分梯度處理下的黃精快速葉綠素熒光誘導動力學曲線FIG.1 Dynamic curve of chlorophyll fluorescence induction under different water gradients

圖2 不同水分梯度處理對黃精初始熒光F0和最大熒光Fm的影響FIG.2 Effects of different water gradient treatments on F0 and Fm of Polygonatum sibiricum Red.

2.3 不同水分梯度處理對黃精多糖含量影響

由圖2可看出，不同水分梯度處理下，以中度干旱和充分水時黃精多糖含量較高，極充分水時黃精多糖含量下降，可見黃精多糖在合成過程中需要一定的水，但以中度干旱為宜，水分過多黃精多糖含量則會下降。

圖3 不同水處理下的黃精多糖含量Fig.3 The content of polysaccharide in different water gradient注：不同小寫字母代表差異性顯著（P＜0.05）Note:Different lowercase letters represent significant differences（P＜0.05）

3 結(jié)論與討論

水分是影響光合作用及蒸騰作用的重要因素，光合速率不僅是反應植物生理特性的重要指標，也是評估光合生產(chǎn)生物量能力的重要參數(shù)之一，充足的水分不僅可以保證植物進行正常的生長發(fā)育，也會促進有效成分的積累，但水分過多也會造成植物根系對養(yǎng)分利用受阻，合成有效成分關(guān)鍵酶的失活，有研究表明在適當干旱脅迫條件下植物可以啟動自身防御系統(tǒng)及刺激，有效成分合成協(xié)同作用來抵制外界環(huán)境對自身的侵害[23]。因此，結(jié)合黃精生長發(fā)育特性和多糖含量實驗結(jié)果，在黃精栽培過程中，保持充足的水分但以中度干旱為主即可有效保證良好的生長發(fā)育和促進黃精多糖含量的提升，否則過旱或水分極度充足時黃精產(chǎn)量和多糖含量均會下降。

與植物外在的直觀表現(xiàn)相比，葉綠素熒光參數(shù)更加能夠反映植物的內(nèi)部變化和植物的生長狀況；通過葉綠素熒光動力學可以在不損傷植物的情況下測試植物葉片的光合反應速率和受脅迫的狀態(tài)。植物經(jīng)過暗適應后暴露在可見光下，熒光值會隨時間有所變化，形成的曲線就是葉綠素熒光誘導曲線。植物快速葉綠素熒光誘導動力學曲線（OJIP）可以反映出大量關(guān)于PSⅡ反應中心原初光化學反應的信息[24]。J相熒光強度升高是由于QB不能及時接受、還原來自QA-的電子，導致QA-的大量積累，I相和P相分別是由于快還原型PQ庫和慢還原型PQ庫被完全還原造成的[25]。本研究中在I點時不同處理間熒光值差異顯著，嚴重干旱量處理的值顯著高于其他處理的；在J～I點之間，嚴重干旱量在QA-向QB的電子傳遞過程中所耗散的能量最小，且熒光值趨于穩(wěn)定，在6種不同水處理下黃精葉片在I點和P點的熒光值差異顯著，可以明顯從OJIP曲線中找出最適梯度為嚴重干旱量。但嚴重的干旱會對植物生長發(fā)育受阻，過分的脅迫會使OJIP曲線出現(xiàn)明顯的K拐點，K點的出現(xiàn)是放氧復合體（OEC）受傷害的標志，K點的相對可變熒光代表OEC被破壞的程度，脅迫越大會對植物傷害程度越大[26]。在本實驗葉綠素熒光特征值對比時發(fā)現(xiàn)，雖然嚴重干旱的電子傳遞效率較高，但其對光能的利用也越低，可能受到失活或破壞的程度越大，會極易出現(xiàn)K拐點。