安徽省鷂落坪自然保護區(qū)不同居群魚腥草葉面積與葉綠素相關(guān)性研究

朱訓(xùn)增，王曉鵬，笪豪俊，瞿　飛，舒　東

(安徽科技學院　生命科學學院，安徽　鳳陽　233100)

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安徽省鷂落坪自然保護區(qū)不同居群魚腥草葉面積與葉綠素相關(guān)性研究

朱訓(xùn)增，王曉鵬*，笪豪俊，瞿飛，舒東

(安徽科技學院生命科學學院，安徽鳳陽233100)

摘要：目的：探索安徽省鷂落坪自然保護區(qū)不同居群魚腥草葉面積、葉綠素含量及相關(guān)性，為魚腥草生態(tài)栽培、科學管理、良種選育提供了科學依據(jù)。方法:掃描儀測定法、丙酮法和生物統(tǒng)計學方法。結(jié)果:不同居群魚腥草葉面積、葉綠素含量具極顯著性差異。葉面積與總?cè)~綠素(Chl)、葉綠素a(Chl a)和葉綠素b(Chlb)含量均呈二項式相關(guān)，葉面積與Chl a/Chlb呈負線性相關(guān)；光照強度與魚腥草Chl, Chl a, Chl b含量和Chl a/Chlb之間均呈負線性相關(guān)，葉面積與光照強度呈多項式相關(guān)。而Chl a/Chlb與Chl, Chl a, Chl b含量呈負線性相關(guān)，Chl與Chl a, Chl b含量之間均呈極顯著正線性相關(guān)。結(jié)論:不同居群魚腥草葉面積與葉綠素含量之間存在適應(yīng)性變化，魚腥草具有較好的耐蔭特性。H1居群魚腥草葉綠素含量、葉面積最大，Chl a/Chlb最小，H1居群的生境最適合魚腥草藥材生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：魚腥草; 居群; 葉綠素; 葉面積; 相關(guān)性

魚腥草(HouttuyniacordataThunb)隸屬于三白草科蕺菜屬，全草藥用。常生長在背陰山坡、村邊田埂、河畔溪邊及濕地草叢中[1]，鮮草所含抗菌有效成分揮發(fā)油主要是魚腥草素，具有抗菌和抗病毒的持久性[2]，藥品開發(fā)研究前景十分樂觀。葉面積是測度植物生長的重要形態(tài)指標，而葉綠素是植物光合作用的必需物質(zhì)。目前國內(nèi)有關(guān)植物葉面積的研究大多與植物的品質(zhì)、生物量、株高、葉重聯(lián)系較多[3]，劉偉東等研究水稻葉面積指數(shù)和葉綠素密度呈正相關(guān)性[4]，林霞等研究了不同冬小麥品種旗葉葉面積和葉綠素含量呈正相關(guān)性[5]，而對魚腥草葉面積的研究僅限于考察生理特征時形態(tài)指標的研究[6]，關(guān)于魚腥草葉面積和葉綠素相關(guān)性研究，目前未見報道。通過研究安徽省鷂落坪自然保護區(qū)不同居群魚腥草葉面積與葉綠素的相關(guān)性，為魚腥草的生態(tài)栽培、科學管理、良種選育等，提供一定的科學依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究地點概況

鷂落坪國家自然保護區(qū)，位于安徽省岳西縣包家鄉(xiāng)境內(nèi)，是旨在保護大別山區(qū)生物多樣性、涵養(yǎng)淮河水源，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的示范性國家級自然保護區(qū)。地處北亞熱帶季風區(qū)內(nèi)，呈“夏雨冬雪春秋霧”的氣候特點，冬寒夏涼，年平均氣溫為12.7℃，最熱平均氣溫也低于23℃，晝夜溫差較大。雨量充沛，年平均降雨量為1400～2000mm。魚腥草樣本采集點環(huán)境資料如表1。

表1　魚腥草居群的環(huán)境資料

1.2研究方法

1.2.1樣本的采集2014年7月，在鷂落坪自然保護區(qū)選取六個居群，分別命名為貓耳壟-1(H1)、貓耳壟-2(H2)、貓耳壟-3(H3)、鷂落坪(H4)、美麗村(H5)、瓦泄排(H6)。分別采集1×1m2所有魚腥草樣本，以測定葉面積和葉綠素含量。

1.2.2指標測定采用丙酮法測定葉綠素含量，每次試驗均測定3 個平行，3 次重復(fù)，取其平均值作為試驗數(shù)據(jù)[7]。采用金冬梅的掃描儀測定法測定葉面積[8]，掃描1×1m2居群所有魚腥草樣本葉面積，除以葉總數(shù)，取其單葉平均葉面積為試驗結(jié)果。

1.2.3擬合魚腥草葉面積與葉綠素的相關(guān)性方程Excel 2007 軟件處理試驗數(shù)據(jù)， SPSS17.0 軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。用單因素方差分析(one-way ANOVA)比較不同樣本葉面積和葉綠素含量差異；運用相關(guān)分析、回歸分析分析葉面積、葉綠素、光照強度之間的相關(guān)性，并擬合相關(guān)方程；對線性相關(guān)的數(shù)據(jù)進行配對樣本T檢驗，對非線性相關(guān)的數(shù)據(jù)進行F檢驗。

2結(jié)果與分析

2.1不同居群魚腥草葉面積和葉綠素含量

不同居群魚腥草葉綠素含量和葉面積差異極顯著，如表2。H1 Chl與其他各居群之間均有極顯著差異，H2和H6居群之間，H4與H1、H3居群之間均差異不大，其他各居群之間均有極顯著性差異(P<0.01)；H2和H6居群之間，H4與H1、H3居群之間Chl a含量均差異不大，其他各居群之間均有極顯著性差異(P<0.01)；H2與H3居群之間、H3與H4居群之間、H5與H6居群之間Chl b含量無極顯著性差異，其他各居群之間極顯著性差異(P<0.01)，其中H5與H6居群之間Chl b含量顯著性差異(P<0.05)；H1居群Chl a/Chlb，除H4外，與各居群之間有極顯著性差異(P<0.01)，與各居群之間均有顯著性差異(P<0.05)；H1居群葉面積最大，除H5外，與其他各居群之間均有極顯著性差異(P<0.01)?？偟膩碚f，H1居群葉綠素含量和葉面積最大、Chl a/Chlb最小，相反，H5居群則表現(xiàn)為葉綠素含量最小、Chl a/Chlb較大，葉面積與H1無極顯著性差異(P<0.01)，暗示魚腥草葉面積與葉綠素含量之間存在適應(yīng)性生長。

表2　不同居群魚腥草的葉面積和葉綠素含量

注：小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。

Note: The small letters indicate significant difference between treatment atP<0.05, and the capital small letters indicate very significant difference between treatment atP<0.01.

2.2不同居群魚腥草葉綠素含量、葉面積、光照強度之間相關(guān)性分析

表3不同居群魚腥草葉面積、光照強度、葉綠素含量的相關(guān)性分析

Table 3Analysis of correlation among leaf area, Luminosity and chlorophyll content ofHcordatain different populations

項目Item葉面積LA光照強度LuminosityChla/ChlbChla/Chlb葉綠素bChlb葉綠素aChla總?cè)~綠素Chl0.6020.6410.6730.985**0.984**葉綠素aChla0.5940.6030.5320.938**葉綠素bChlb0.6370.6580.789Chla/ChlbChla/Chlb0.7680.598光照強度Luminosity0.972

注：表中數(shù)字為相關(guān)系數(shù)，*表示顯著(P<0.05)，**表示顯著(P<0.01)。

Note: The numbers in the table indicate correlation coefficient, and*indicate significant difference atP<0.05 and**indicate very significant difference atP<0.01

葉面積大小與葉片光合作用效率相關(guān)，直接反映植物生長情況。葉綠素是捕獲光能、同化 CO2的基本色素，其含量直接反映植物光合效率和同化能力的大小。光照是植物生長發(fā)育和各種化學物質(zhì)積累的最重要的因素之一。高等植物通過光合作用吸收光能，然后還原CO2并釋放出O2。通過相關(guān)性分析(如表3)和回歸分析，葉面積與Chl, Chl a, Chl b含量呈二項式相關(guān)(Chl = 0.022LA2- 0.867LA + 10.23, r = 0. 602,P= 0.509; Chla = 0.011 LA2- 0.440 LA + 5.357, r = 0.594,P= 0.521; Chlb = 0.011 LA2- 0.427 LA + 4.872, r = 0.637,P= 0.458, 其中， LA為葉面積)，魚腥草葉面積與Chl a/Chlb呈負線性相關(guān)(RChla,Chlb= -0.015LA+1.543, 其中，RChla,Chlb為Chl a/Chlb比值, r = 0.768,P= 0.075)，葉面積與光照強度呈多項式相關(guān)(Lu= -772.1 LA3+ 46440 LA2- 91606 LA + 6E+06, r = 0.972,P= 0.182, 其中，Lu表示光強)，但均未達到顯著性相關(guān)水平(P<0.05)。光照強度與魚腥草Chl, Chl a, Chl b含量和Chl a/Chlb之間呈負線性相關(guān)(Chl = -9E-06Lu+2.245, r =0.641,P=0.170；Chla = -4E-06Lu+1.230, r=0.603,P=0.205；Chlb = -5E-06Lu+1.015, r=0.658,P=0.156； RChla,Chlb= 2E-06Lu+1.224, r =0.598,P=0.210)。在一定的范圍內(nèi)，光照強度對魚腥草Chl, Chl a, Chl b含量有抑制作用，光照強度越高，相應(yīng)的葉綠素含量就越低，但均未達到顯著性相關(guān)水平(P<0.05)。Chl a/Chlb與Chl, Chl a, Chl b含量呈負線性相關(guān)(Chl = -2.951 RChla,Chlb + 5.782, r= 0.673,P= 0.143;Chla = -1.159 RChla,Chlb+ 2.604, r= 0.532,P= 0.278;Chlb = -1.791 RChla,Chlb+3.178, r= 0.789,P= 0.062)，但均未達到顯著性相關(guān)(P<0.05)水平；Chl與Chl a, Chl b含量之間均呈正線性相關(guān)(Chl = 1.976 Chla - 0.201, r= 0.984,P= 0.0004; Chl = 1.901 Chl b + 0.317, r= 0.985,P= 0.0003；Chl b = 0.976 Chla - 0.201, r= 0.938,P= 0.0006),均達到極顯著性相關(guān)水平(P<0.01)。

3結(jié)論與討論

植物在光合作用過程中將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能儲藏在植物體中，提供植物生長和代謝所需的能量。葉綠素是植物葉綠體內(nèi)參與光合作用的重要色素，它能夠捕捉光能并將光能進行轉(zhuǎn)化和重新導(dǎo)向[9-10]。Chl a/Chlb是衡量植物耐陰性的重要指標，Chl a/Chlb越小，表明其耐陰性越強[11]，同時，較高的Chla/Chlb有利于植物對光能的吸收和利用。不同居群魚腥草葉綠素含量、葉面積差異極顯著，表明環(huán)境變化明顯影響其葉綠素和葉面積生長，并顯著影響其Chl a/Chlb，通過調(diào)整對光能的吸收、轉(zhuǎn)化和利用效率來適應(yīng)環(huán)境的變化。光照強度與魚腥草Chl, Chl a, Chl b含量和Chl a/Chlb之間呈負線性相關(guān)，不同居群魚腥草葉面積與Chl a/Chlb比值呈負線性相關(guān)，與劉寶臣等對麥冬和玉簪以及楊秉建等對叉花草的研究結(jié)果一致[12,13]，說明魚腥草與玉簪和叉花草一樣也具有較好的耐蔭特性；而葉面積與葉綠素含量呈二項式相關(guān)，與林霞等研究結(jié)果呈正線性相關(guān)完全不同[5]，處于不同環(huán)境條件下魚腥草葉片，由于光照環(huán)境條件的變化，不僅影響其葉面積、葉綠素含量，而且也影響其葉厚的發(fā)育，葉厚的變化干擾了魚腥草葉面積與葉綠素含量之間并不呈正線性相關(guān)，但在少量的觀測值內(nèi)，會呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系；葉面積與光照強度呈多項式相關(guān)，在較小的范圍內(nèi)，可呈負線性關(guān)系，這一點與楊秉建等對叉花草的研究結(jié)果基本一致[13]，但隨著光照強度的進一步變化，偶爾也會出現(xiàn)在較強的光照強度下，因受其他因素綜合影響，會出現(xiàn)葉面積增大的情況。如H5居群葉綠素含量最小，Chl a/Chl b較大，葉面積位居第二，而H1居群葉綠素含量、葉面積最大，Chl a/Chl b最小，說明魚腥草葉綠素含量、葉面積和Chl a/Chl b三者之間隨著環(huán)境變化有適應(yīng)性調(diào)整作用。一定范圍的弱光可促進魚腥草葉綠素的合成，并通過提高Chlb的增幅，降低Chl a/Chlb，提高耐陰能力，盡管對光能的吸收、利用轉(zhuǎn)換率下降[14]，但是，通過增大葉面積，提高整體光合效能，以彌補光照強度的不足。這足以表明魚腥草更適合生長在光照較弱的環(huán)境中。

綜合以上相關(guān)分析，不同居群魚腥草葉面積與葉綠素含量之間存在適應(yīng)性變化。由于魚腥草為全草藥用植物，葉片為主要藥用部位，其主要有效成分揮發(fā)油分布于近表皮的油細胞中，因此，葉面積的大小直接決定著藥材的品質(zhì)和產(chǎn)量。綜合評估各居群的環(huán)境和各項指標，H1居群生長環(huán)境有利于提高魚腥草葉面積和葉綠素含量，以提高其有效成分產(chǎn)量，因此，是H1居群生長環(huán)境是魚腥草藥材生產(chǎn)最適合的環(huán)境，可以為魚腥草生態(tài)栽培提供一定的科學依據(jù)。

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(責任編輯：李孟良)

收稿日期：2015-12-20

基金項目：安徽科技學院自然科學研究項目(ZRC2014420)；安徽科技學院質(zhì)量工程“振興計劃”重大項目(X2014030)；安徽省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(AH201410879061)；安徽科技學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課題(14XSZ128)。

作者簡介：朱訓(xùn)增(1993-)，男，安徽省安慶市人，在讀本科生，主要從事植物生態(tài)研究。*通訊作者：王曉鵬，副教授，E-mail:wangxiaopeng2262@163.com。

中圖分類號：Q945.79

文獻標識碼：A

文章編號：1673-8772(2016)03-0031-04

Study on Correlation between Leaf Area and Chlorophyll Content ofHouttuyniacordatain Different Populations of Yaoluoping Nature Reserve, Anhui Province

ZHU Xun-zeng, WANG Xiao-peng*, DAO Hao-jun, QU Fei, SHU Dong

(College of Life Sciences, Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100,China)

Abstract：Objective: To explore the correlations between leaf area and chlorophyll content on Houttuynia cordata in different populations of Yaoluoping Nature Reserve, Anhui Province the research provided the scientific basis for its ecological cultivation, scientific management and breeding. Methods: Analysis was performed by the scanner determining mensuration method , acetone method and biometrical method. Results: The leaf area and chlorophyll content had extremely significant differences on Houttuynia cordata in different populations. The leaf area had binomial correlation with the content of total Chl, Chla, Chlb.The leaf area and ratio of Chla and Chlb was a negative linear correlation.The content of total Chl, Chla, Chlb and ratio of Chla and Chlb had also a negative linear correlation with light intensity, which had polynomial correlation with leaf area. Moreover, ratio of Chl a and Chlb had a negative linear correlation with content of total Chl ,Chla and Chlb, while total Chl content had a extremely significant positive linear correlation with content of Chla and Chlb. Conclusion: The leaf area and the chlorophyll content of Houttuynia cordata had adaptive changes in different Houttuynia cordata populations, Houttuynia cordata exhibited the shade-tolerant characteristics. The habitat of H1 population was the most suitable for the medicinal materials production with the highest content of chlorophyll and leaf area, the lowest ratio of Chla and Chlb.

Key words:Houttuynia cordata; Population; Chlorophyll; Leaf area; Correlation