代艾林， 張永剛， 艾強， 滕熙超， 楊利民

（吉林農(nóng)業(yè)大學中藥材學院，長春 130118）

朝鮮淫羊藿（Epimedium koreanum Nakai）為小檗科淫羊藿屬多年生草本植物，主要分布于中國東北長白山地區(qū)、日本海沿岸、朝鮮北部[1]。朝鮮淫羊藿作為常用中藥淫羊藿的重要基原，1977年起被歷版《中國藥典》收載，以其干燥葉入藥，具有補腎陽、祛風濕、強筋骨的功效。朝鮮淫羊藿的主要活性成分為黃酮類物質(zhì)，其中，總黃酮、淫羊藿苷、朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C被2020年版《中國藥典》列為指標性成分[2]。

吉林省長白山地區(qū)是朝鮮淫羊藿的主要分布地。近年來，由于需求量增加和不合理采集，野生朝鮮淫羊藿資源急劇減少，亟需擴大人工栽培以解決朝鮮淫羊藿資源短缺的現(xiàn)狀。栽培環(huán)境和生態(tài)因子是影響朝鮮淫羊藿產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。野生朝鮮淫羊藿多生于疏林下、灌叢間或林緣半陰環(huán)境，上層林木對太陽輻射的吸收、反射，使得林下透射光的光強和光質(zhì)發(fā)生改變[3]。研究表明，包括光質(zhì)在內(nèi)的光環(huán)境會影響藥用植物的生長和品質(zhì)[4-6]。因此，光調(diào)控成為朝鮮淫羊藿栽培生產(chǎn)中的重要影響因素[7-8]。目前，有關光質(zhì)對朝鮮淫羊藿生長、生理和黃酮類成分積累的研究還較為缺乏。因此，本文以朝鮮淫羊藿為研究對象，設置4個光質(zhì)處理，探討不同光質(zhì)處理對其生長、生理和黃酮類成分積累的影響，以期為朝鮮淫羊藿培育過程中的光照管理優(yōu)化、提高藥材的產(chǎn)量和品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

將由吉林省臨江市錯草溝的野生朝鮮淫羊藿根莖繁殖而來的朝鮮淫羊藿栽植于吉林農(nóng)業(yè)大學藥用植物園，于2020年6月移栽于塑料盆（長、寬、高分別為43.0、18.5、14.0 cm）中培養(yǎng)，選取長勢一致的植株作為試驗材料。

1.2 試驗設計

設置白光（400～690 nm，對照）、紅光（600～690 nm）、黃光（560～580 nm）和藍光（400～510 nm）4種光質(zhì)處理。將試驗材料移至具有不同光源的培養(yǎng)間培養(yǎng)（光照16 h·d-1，日間溫度24～27℃，夜間溫度15～19℃，空氣濕度60%），處理30 d后采收樣品，進行相關指標測定。LED光源購自深圳宸華節(jié)能照明有限公司。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 形態(tài)指標測定 采用直尺測量朝鮮淫羊藿株高；游標卡尺測量莖粗；電子天平（德國Sartorius）測量其鮮重；CI-203葉面積儀（美國CID公司）測定葉面積；60℃干燥至恒重后測量干重，粉碎備用。

1.3.2 葉綠素含量測定 采用95%乙醇浸提法[9]測定朝鮮淫羊藿葉片中葉綠素a（chlorophyll a，Chl a）和葉綠素b（chlorophyll b，Chl b）含量，計算葉綠素a+b（chlorophyll a+b，Chl a+b）含量和葉綠素a/b（chlorophyll a/b，Chl a/b）的值。

1.3.3 葉片光合參數(shù)測定 使用LCpro+便攜式光合作用系統(tǒng)（英國 ADC BioScientific Ltd.）在9:00—10:00測定4個光質(zhì)處理組的朝鮮淫羊藿葉片光合參數(shù)，包括凈光合速率（net photosynthetic rate，Pn）、蒸騰速率（transpiration rate，Tr）、氣孔導度（stomatal conductance，Gs）和 胞 間 CO2濃 度（intercellular CO2concentration，Ci）。

1.3.4 抗氧化酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)測定 采集4個處理組新鮮朝鮮淫羊藿葉片各0.50 g，3次重復。加適量液氮徹底研磨成粉末，轉入10 mL離心管中，加磷酸鹽緩沖液（phosphate buffer saline，PBS）至終體積5 mL，混勻，12 000 r·min-1、4 ℃低溫離心20 min，取上清液使用酶標儀進行檢測。超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性采取NBT光化還原法于560nm測定；過氧化物酶（peroxidase，POD）活性采取愈創(chuàng)木酚法于420 nm測定；過氧化氫酶（catalase，CAT）活性采取可見光法于405 nm測定；丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量采取硫代巴比妥酸比色法于532 nm測定；可溶性蛋白質(zhì)含量采取考馬斯亮藍染色法于595 nm測定[9]。

1.3.5 黃酮類成分含量測定 取4個處理組朝鮮淫羊藿烘干樣品各0.50 g，3次重復。參照《中國藥典》[2]測定總黃酮、淫羊藿苷、朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C的含量，總黃酮醇苷含量為淫羊藿苷、朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C含量的總和。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用DPS軟件對相關數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，利用Origin 2017軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 光質(zhì)對朝鮮淫羊藿生長的影響

由表1可知，不同光質(zhì)處理對朝鮮淫羊藿株高、莖粗影響不顯著。藍光、黃光、紅光處理下的葉面積與對照白光處理均無顯著差異；藍光和黃光處理的葉面積顯著高于紅光處理（P＜0.05）。與白光處理相比，黃光和藍光處理均顯著增加了朝鮮淫羊藿的葉鮮重和干重（P＜0.05），其中，黃光和藍光處理的葉干重分別較對照增加25.9%和13.9%。綜合各項生長指標表明，與對照白光相比，短期黃光和藍光處理對株高、莖粗及葉面積無顯著影響，但葉鮮重和干重顯著增加。

表1 不同光質(zhì)下朝鮮淫羊藿的生長指標Table 1 Growth indexes of Epimedium koreanum under different light quality

2.2 光質(zhì)對朝鮮淫羊藿葉片葉綠素含量的影響

由圖1可知，光質(zhì)對朝鮮淫羊藿葉片中葉綠素含量有顯著影響。葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a+b含量均以藍光處理最高，表現(xiàn)為：藍光處理＞白光處理＞黃光處理和紅光處理。藍光處理的葉綠素a/b值最高，顯著高于黃光處理，但與白光和紅光處理差異不顯著。綜合表明，藍光處理增加了朝鮮淫羊藿葉片中葉綠素含量，而黃光處理和紅光處理不利于朝鮮淫羊藿葉片中葉綠素的積累。

圖1 不同光質(zhì)下朝鮮淫羊藿的葉綠素含量Fig.1 Chlorophyll contents of Epimedium koreanum under different light quality

2.3 光質(zhì)對朝鮮淫羊藿葉片光合參數(shù)的影響

由圖2可知，光質(zhì)對朝鮮淫羊藿葉片的光合參數(shù)有顯著影響。藍光處理下朝鮮淫羊藿葉片的凈光合速率最高，顯著高于紅光和黃光處理，但與對照白光處理無顯著差異。藍光處理下葉片的Gs也最高，顯著高于其他處理；而紅光和黃光處理葉片的Gs顯著低于白光對照。不同處理間的Tr和Ci均存在顯著差異，但Tr表現(xiàn)為藍光處理＞白光處理＞黃光處理＞紅光處理；Ci表現(xiàn)為白光處理＞藍光處理＞黃光處理＞紅光處理。以上結果表明，藍光處理能夠更有效地誘導氣孔開放，有利于朝鮮淫羊藿葉片的光合作用；而紅光和黃光處理則會抑制其光合作用。

圖2 不同光質(zhì)下朝鮮淫羊藿的光合參數(shù)Fig.2 Photosynthetic parameters of Epimedium koreanum under different light quality

2.4 光質(zhì)對朝鮮淫羊藿葉片MDA和可溶性蛋白含量及抗氧化酶活性的影響

由圖3可知，光質(zhì)對朝鮮淫羊藿葉片中抗氧化酶活性及可溶性蛋白和MDA含量有顯著影響。朝鮮淫羊藿葉片中SOD、POD、CAT活性總體呈現(xiàn)黃光和紅光處理較高，藍光處理低于對照白光處理，即黃光和紅光處理增強了葉片中SOD、POD和CAT活性，有利于葉片中活性氧的清除。藍光處理顯著提高了葉片中可溶性蛋白含量，較對照白光處理提高12.7%；而紅光、黃光處理可溶性蛋白含量分別較對照白光處理顯著降低22.8%和22.2%。紅光、黃光、藍光處理葉片中MDA含量均顯著低于對照白光處理，減輕了膜脂過氧化程度。

圖3 不同光質(zhì)下朝鮮淫羊藿的抗氧化酶活性及MDA和可溶性蛋白含量Fig.3 Antioxidant enzyme activity，MDA and soluble protein content of Epimedium koreanum under different light quality

2.5 光質(zhì)對朝鮮淫羊藿葉片黃酮類成分含量的影響

由表2可知，不同光質(zhì)對朝鮮淫羊藿葉中總黃酮、朝藿定A、淫羊藿苷、總黃酮醇苷含量的影響趨勢一致。藍光處理朝鮮淫羊藿葉中總黃酮、淫羊藿苷和總黃酮醇苷含量最大，較對照白光處理分別顯著提高12.9%、14.3%和8.6%。紅光和黃光處理葉中總黃酮、淫羊藿苷和總黃酮醇苷含量顯著低于藍光和對照白光處理。綜上表明，藍光處理促進了朝鮮淫羊藿黃酮類成分的積累，而紅光、黃光處理不利于黃酮類成分的積累。

表2 不同光質(zhì)下朝鮮淫羊藿的黃酮類成分含量Table 2 Content of flavonoids in Epimedium koreanum under different light quality

3 討論

光是植物生長發(fā)育的基本環(huán)境因素，光質(zhì)對植物的形態(tài)建成具有重要的調(diào)節(jié)作用。研究顯示，紅光促進莖伸長，而藍光則抑制莖伸長、增加葉面積，補充藍光顯著降低了丹參種子直播苗以及根栽苗的株高[10]。遠志的株高在紅光、黃光處理下顯著增加，葉寬則表現(xiàn)為藍光處理下顯著高于紅光和黃光處理[11]。草珊瑚幼苗進行紅光處理，表現(xiàn)為促進莖伸長，但抑制莖的橫向增長，葉面積相對較小，根部發(fā)育明顯弱化，導致鮮重和干重較白光和藍光處理顯著降低[12]。本研究中，朝鮮淫羊藿在各光質(zhì)處理30 d后，株高、莖粗雖差異不顯著，但藍光處理有降低趨勢；葉面積在藍光和黃光處理下顯著高于紅光處理，但與對照白光處理差異不顯著；葉鮮重在紅光、黃光、藍光處理下較對照增加；葉干重在黃光和藍光處理下顯著高于對照白光處理。即光質(zhì)在一定程度上對朝鮮淫羊藿的生長起調(diào)控作用，與前人研究結果相一致。但對分布于我國貴州、廣西等?。ㄗ灾螀^(qū)、市）的同屬植物擬巫山淫羊藿的研究顯示，藍光和紅光處理顯著降低了擬巫山淫羊藿的葉面積，而黃光處理與白光處理差異不顯著[6,13]。由此表明，環(huán)境可能影響植物對光調(diào)控的響應，且不同植物對同種光質(zhì)的應答也可能存在差異。

光質(zhì)通過植物體內(nèi)光敏色素來調(diào)控植物的光合作用，不同光質(zhì)對葉綠素的調(diào)節(jié)可能因植物種類、組織器官的不同而存在差異。Johkan等[14]發(fā)現(xiàn)藍光可提高葉片葉綠素a和類胡蘿卜素含量；不同光質(zhì)下紫蘇葉片凈光合速率表現(xiàn)為：藍光＞紅光＞綠光＞黃光，可能是藍光和紅光有利于提高葉綠素a、b和類胡蘿卜素的含量[15]。本研究中，藍光處理下朝鮮淫羊藿葉片中葉綠素a、b和葉綠素a+b含量均較高，表現(xiàn)為：藍光處理＞白光處理＞黃光處理＞紅光處理。凈光合速率與葉綠素含量呈顯著正相關。藍光促進葉片氣孔開放，增加了胞間CO2濃度，凈光合速率高于其他處理。

光質(zhì)對植物氮代謝有重要的調(diào)節(jié)作用，藍光區(qū)光量子能量較高，有利于提供較多能量用于合成蛋白質(zhì)[16]。MDA含量常被用來作為膜脂過氧化指標，間接測定膜脂受損傷程度。SOD、POD、CAT是植物體內(nèi)重要的保護酶，其活性高低反映了某一時期植株體內(nèi)代謝和抗逆性的變化及受活性氧毒害的程度。研究表明，草珊瑚幼苗在長時間藍光誘導后，葉片MDA含量增加，植株膜系統(tǒng)受到一定程度損傷，SOD和POD活性增高以應對并減緩活性氧對植株的毒害；而紅光誘導下MDA含量及SOD和POD活性均顯著低于藍光和白光，認為紅光誘導下草珊瑚幼苗并未受到活性氧毒害[12]。盧素萍等[17]研究顯示，藍光和紫光處理后烤煙葉片CAT活性較白光降低，葉片中H2O2和MDA含量顯著高于對照；紅光和黃光處理后煙葉CAT活性升高，降低了煙葉中H2O2和MDA含量。本研究中，黃光和紅光處理增強了朝鮮淫羊藿葉片SOD、POD、CAT活性，且顯著降低了朝鮮淫羊藿葉片中MDA含量，減輕了膜脂過氧化程度；藍光處理后，朝鮮淫羊藿葉中MDA含量及SOD、POD、CAT活性均低于對照白光處理，且藍光處理后葉片的光合速率和可溶性蛋白含量也較高，表明其受到活性氧毒害的程度較低。

光質(zhì)不僅影響植物的生長和初生代謝，還影響植物的次生代謝過程。研究表明，藍光對黃酮、生物堿、萜類內(nèi)酯、糖苷等次生代謝產(chǎn)物有顯著影響[18]；可促進水母雪蓮中黃酮合成[19-20]；提高苦蕎麥芽中酚類化合物含量[21]；短波段的藍光更有利于植物葉內(nèi)黃酮類化合物的積累，而長波段的紅光對葉中黃酮類化合物積累有抑制作用[22]；不同光質(zhì)對金線蓮中總黃酮含量的促進效果表現(xiàn)為藍光＞黃光＞紅光＞白光，對總黃酮、槲皮素、異鼠李素和山柰酚的促進作用均表現(xiàn)為藍光大于黃光，紅光效果最差[23]；LED藍光處理更有利于青錢柳葉中異槲皮苷、山奈酚和槲皮素黃酮類化合物的積累[24]。本研究表明，藍光處理后，朝鮮淫羊藿葉中總黃酮、淫羊藿苷和總黃酮醇苷含量均較高，表明藍光有利于黃酮類成分的積累，與前人研究結果一致。

朝鮮淫羊藿作為常用中藥材和保健品的重要原料，其黃酮類成分產(chǎn)量的高低，不僅與葉中黃酮類成分的含量高低有關，也與葉生物量的多少密切相關。本研究顯示，和其他光質(zhì)比較，補充藍光會更有利于提高葉片產(chǎn)量和葉中黃酮類物質(zhì)的積累。因此，在朝鮮淫羊藿栽培過程中可通過覆蓋藍色透光膜或在夜晚補充藍色LED光源，從而提高葉片產(chǎn)量和葉中黃酮類成分含量。另外，本研究僅對朝鮮淫羊藿進行了30 d光質(zhì)調(diào)控，關于階段性及長期光質(zhì)調(diào)控對朝鮮淫羊藿的影響還有待進一步研究。