4種鉤藤植物光合生理特性與藥材產(chǎn)量相關(guān)性研究

羅鳴++宋智琴+楊平飛+劉海+楊再剛+吳明開

[摘要]以華鉤藤（HGT）、毛鉤藤（MGT）、劍河鉤藤（JHGT）以及鉤藤（GT）為研究對象，開展了不同鉤藤生長旺盛期的光合生理生態(tài)特征以及與藥材產(chǎn)量相關(guān)性研究。結(jié)果表明鉤藤凈光合速率（Pn）日變化呈單峰曲線，不存在“光合午休”現(xiàn)象，為典型的陽生植物，鉤藤光合生理生態(tài)因子及藥材產(chǎn)量之間都存在著不同程度的相關(guān)關(guān)系，Pn，Tl，Gs 3種因子與藥材產(chǎn)量M呈現(xiàn)極顯著相關(guān)性，是影響鉤藤生長的最主要因素。

[關(guān)鍵詞]光合日變化； 光響應(yīng)； 光合生理； 環(huán)境因子； 藥材產(chǎn)量

貴州特色藥材鉤藤為茜草科植物鉤藤Uncaria rhynchophylla （Miq.） Miq. ex Havil.、大葉鉤藤Wall.、毛鉤藤U hirsute Havil.、華鉤藤U. sinensis （Oliv.） Havil或無柄果鉤藤U. sessilifructus Roxb.干燥帶鉤莖枝，秋、冬二季采收，去葉，切段，曬干，具有息風定驚，清熱平肝功能[1]。鉤藤野生資源主要分布在廣西、廣東、貴州、福建、江西等地，常生長于海拔600～1 400 m的山坡、山谷、溪邊、丘陵地帶的疏生雜木林間或林緣向陽處，貴州省劍河縣鉤藤野生資源豐富[24]。隨著市場需求不斷增加，人工變家種技術(shù)趨于成熟，貴州省劍河縣已成為鉤藤主要產(chǎn)區(qū)，鉤藤U. rhynchophylla的人工栽培種發(fā)展成為地方標準“劍河鉤藤”到2014年底，全縣種植面積達到0620 萬hm2，產(chǎn)值已超億元[5]。前期已廣泛開展了鉤藤種苗繁育、栽培、化學成分以及藥理等方面的研究，然而鉤藤植物的光合生理生態(tài)特性與環(huán)境因子及其藥材產(chǎn)量相關(guān)性尚未見有報道，亟需開展相關(guān)研究，為鉤藤規(guī)?；斯ぴ耘唷⒈Ｕ纤幉馁|(zhì)量提供理論依據(jù)[6]。

1材料與方法

11試驗地點劍河縣屬于中亞熱帶，季風氣候。縣境內(nèi)四季分明、雨量充沛、濕度較大、熱量較豐、雨熱同季，年均降水量1 2023 mm以上，年均氣溫167 ℃，非常適宜植物生長[78]。試驗地位于貴州省黔東南州苗族侗族自治州劍河縣柳川鎮(zhèn)關(guān)口村鉤藤種植基地，試驗采用華鉤藤、毛鉤藤、鉤藤以及劍河鉤藤4種植物，選擇生長年限5～6年，株型基本一致為試驗材料，進行掛牌標記。

12鉤藤葉片的光合、蒸騰日變化測定葉片光合蒸騰日變化采用美國LICOR公司生產(chǎn)的Li6400光合測定儀（LiCor Inc USA）配備常規(guī)透明葉室進行觀測。該系統(tǒng)除了能測定光合速率（Pn， μmol·m-2·s-1）和蒸騰速率（Tr， mmol·m-2·s-1），還能同時測定葉片表面光合有效輻射（PAR， μmol·m-2·s-1）、葉片溫度（Tl， ℃）、空氣相對濕度（RH，%）、氣孔導度（Gs， mmol·m-2·s-1）和胞間CO2濃度（Ci， μmol·mol-1），大氣CO2濃度（Ca， μmol·mol-1）等多個微氣象和生理參數(shù)[913]。鉤藤的觀測日期為2014年8月，鉤藤生長狀況良好。選擇3株長勢良好的鉤藤，每株3個葉片，所取葉片為枝條頂端向下第4片葉，葉片充分受光、朝向一致。葉面朝向較為一致的葉片進行觀測，每個葉片重復觀測5次。觀測時間為7：00—19：00，每2 h測定1次[1417]。

13鉤藤葉片的光響應(yīng)曲線使用Li6400便攜式光合測定儀（LICOR，Inc，USA）配備紅藍光源葉室。選擇晴朗的上午進行測定，光合有效輻射分別設(shè)定為2 000，1 800，1 500，1 250，1 000，800，600，400，200，150，120，100，80，60，40，20，0 μmol·m-2·s-1，共計17個梯度。測定時隨機選擇健康葉，以葉的中部作為測試部位，3次重復，結(jié)果取平均值。葉子飄、韋記青等經(jīng)過摸索和檢驗使用非直線雙曲線模型公式解決了實測值中不能獲得完整的曲線的問題，Pn=（PAR×Q+Pnmax-（PAR×Q+Pnmax）2-4k×PAR×Q×Pnmax）/（2k）-Rd[1820]，式中Pn為凈光合速率，Pnmax為最大凈光合率，PAR為光合有效輻射，Q為表觀量子效率，Rd為暗呼吸速率，k為光響應(yīng)曲線曲角。根據(jù)該模型利用SPSS非線性回歸，得到相應(yīng)的預(yù)測值Pv，同時計算出Q，Rd，Pnmax及k值，繪制PARPv的擬合曲線。當PAR<200 μmol·m-2·s-1時，使用實測數(shù)據(jù)（Pn），對PARPv進行直線回歸，得到擬合直線方程y=ax+b，式中y為凈光合速率實測值Pn，x為光合有效輻射PAR，光補償點（LCP，μmol·m-2 s-1）為擬合直線與x軸的交點、表觀量子效率為a，將Pnmax預(yù)測值代入擬合直線方程求得光飽和點（LSP，μmol·m-2·s-1）。

14鉤藤藥材測產(chǎn)華鉤藤、毛鉤藤、鉤藤和劍河鉤藤4個不同鉤藤材料藥材11月份進行集中測產(chǎn)。采用跳躍式取樣法決定測產(chǎn)株。即根據(jù)苗圃面積大小，除邊、行以外每間隔數(shù)株，測產(chǎn)1株。保留主枝條，去除其余全部枝條及葉片，測量每株的枝條重量，然后計算出測產(chǎn)植株的平均株產(chǎn)。測產(chǎn)株數(shù)應(yīng)占該苗圃總株數(shù)的5%～10%。

15數(shù)據(jù)處理試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析均在Excel 2003與 SPSS 170下完成。試驗數(shù)據(jù)均為平均值依標準差（n=3）。每個供試材料不同處理之間進行方差分析（ANOVA），采用Duncan法（P<005）以0 h的數(shù)據(jù)為對照進行多重比較。

2結(jié)果與分析

21不同鉤藤光合與蒸騰調(diào)控因子的日變化晴天4種鉤藤凈光合速率（Pn）皆呈單峰曲線，沒有出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象，符合C4植物的光合變化規(guī)律，華鉤藤凈光合速率Pn最大值出現(xiàn)在11：00，為284 μmol·m-2·s-1，此后隨PAR降低，Pn也開始降低，一直降低到19：00，測量值為074 μmol·m-2·s-1；毛鉤藤凈光合速率Pn最大值出現(xiàn)在11：00，為578 μmol·m-2·s-1， 此后隨PAR降低，Pn也開始降低，一直降低到到19：00，測量值為-105 μmol·m-2·s-1；鉤藤凈光合速率Pn最大值出現(xiàn)在11：00，為685 μmol·m-2·s-1，此后隨PAR降低，Pn也開始降低，一直降低到19：00，測量值為094 μmol·m-2·s-1；劍河鉤藤凈光合速率Pn最大值出現(xiàn)在11：00，為1644 μmol·m-2·s-1，此后隨PAR降低，Pn也開始降低，直到19：00，測量值為084 μmol·m-2·s-1。4種鉤藤在全天時間內(nèi)，凈光合速率在11：00的差異性較為強烈，原因可能是在8：00—11：00，光強驟然增強，光合作用也隨之增強。并且在圖中可以明顯觀察到劍河鉤藤的凈光合速率在9：00時達到最高，且大大高于其他3種鉤藤，但是在13：00之后其凈光合速率值急劇下降。

晴天鉤藤的蒸騰速率（Tr）與凈光合速率一樣也呈單峰曲線，4種鉤藤的蒸騰作用隨著光強的變大在11：00左右開始慢慢衰減，主要是隨著溫度的升高，植物葉片的氣孔關(guān)閉致使其蒸騰作用減弱。

PAR是光合作用的能量來源。Tl是葉片能量平衡里的感熱組分（潛熱主要以蒸騰方式耗散掉），兩者都與太陽輻射有著密切關(guān)系。在觀測時段內(nèi)，4種鉤藤的光合有效輻射PAR呈現(xiàn)出單峰的日變化特征。四者PAR峰值存在不同的時間段，主要是由于在測量交替之時，陽光會被云朵遮擋，以至于實時讀取的光照強度值會有稍許偏差。在11：00其讀取數(shù)值在全天數(shù)值中的差異性最大。

因而可用光合作用參數(shù)作為判斷植物生長和抗逆性強弱的指標[2122]。

通過模擬光強對鉤藤葉片的遞進式刺激，發(fā)現(xiàn)4種鉤藤的光飽和點均在1 500 μmol·m-2·s-1以上，表示鉤藤有較強的耐光性，而超過1 700 μmol·m-2·s-1，鉤藤的光合作用便受到一定的抑制。其光補償點也均在20 μmol·m-2·s-1以上，證明鉤藤在弱光下也有較強的適應(yīng)能力，具有一定的耐蔭性，結(jié)果表明野生鉤藤（GT）具有較好的抗弱光、抗強光能力。

32鉤藤的生物量與光合因子、環(huán)境因子之間的關(guān)系本研究中Pn，Tl，Gs 3個光合因子是影響鉤藤生長的關(guān)鍵因子。而光合因子及環(huán)境因子之間的存在著相似的相關(guān)性，Tr，PAR，Gs，Ci，RH，Ta，Tl等作為最主要的光合與環(huán)境因子，也在不同程度上影響著鉤藤凈光合速率Pn。鉤藤凈光合速率是體現(xiàn)植物在這些因子的直接或間接作用下，對光強利用的能力。而且在4種鉤藤中，這些因子之間PnTr，TrPAR，PnGs，RHCi，PARTa，RHCi， TaRH，PARTl， TlCi， TlRH， TaTl都存在極顯著的相關(guān)性，反映了植物生長環(huán)境與植物體內(nèi)的生理因子之間復雜的相互聯(lián)系。但是光合作用過程，產(chǎn)量相關(guān)變化進而影響其產(chǎn)量和質(zhì)量的差異還有待進一步研究。

[參考文獻]

[1]中國藥典一部[S] 2010： 240

[2]羅獻瑞 中國植物志 第71卷第1分冊[M] 北京： 科學出版社， 1999： 255

[3]余再柏，舒光明，秦松云，等 國產(chǎn)鉤藤類中藥資源調(diào)查研究[J] 中國中藥雜志， 1999，24（4）： 198

[4]李金玲，趙致，龍安林，等 貴州野生鉤藤生長環(huán)境調(diào)查研究[J] 中國野生植物資源，2013， 32（4）： 58

[5]高曉宇，王科，何騰兵，等 劍河縣鉤藤產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對策[J] 浙江農(nóng)業(yè)科學，2016，57（8）： 1240

[6]肖智，周江菊，雷啟義，等 貴州省農(nóng)特產(chǎn)品地理標志保護的現(xiàn)狀及對策[J] 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013，（23）：314

[7]王太榮 貴州劍河人工培植鉤藤技術(shù)探討[J]， 現(xiàn)代園藝， 2009（2）：56

[8]冉悠雄，鄧煒 論貴州中藥資源區(qū)域分布與區(qū)劃[J]， 中國中藥雜志， 1995，20（10）：579

[9]劉劍鋒，程云清，劉春明，等 不同倍性高山紅景天種質(zhì)葉片光合特征的比較研究[J] 中國中藥雜志， 2011， 36（12）： 1547

[10]廖建雄， 王根軒 谷子葉片光合速率日變化及水分利用效率[J] 植物生理學報， 1999， 25： 362

[11]陳模舜， 柯世省，倪瓊瓊 田間珊瑚樹凈光合速率及生態(tài)因子的日變化[J] 四川師范大學學報：自然科學版， 2004， 27（3）： 299

[12]李萍萍，胡永光，趙玉國，等 葉用萵苣溫室栽培單株光合作用日變化規(guī)律[J] 園藝學報， 2001， 28： 240

[13]李麗麗，郭先鋒 5個芍藥品種光合特性的比較研究[J]山東農(nóng)業(yè)科學， 20016，48（8）： 46

[14]徐惠風，馮政東， 朱景輝，等 秋水仙素處理下藍薊花期葉片凈光合速率（Pn）日變化的研究[J] 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報：自然科學版， 2016，37（4）： 14

[15]肖丹丹，左力輝， 王進茂，等 5種榆屬植物光響應(yīng)曲線模型對比分析[J] 中國農(nóng)業(yè)導報， 2016，18（4）： 124

[16]張治安，楊福，陳展宇，等 菰葉片凈光合速率日變化及其與環(huán)境因子的相互關(guān)系[J] 中國農(nóng)業(yè)科學， 2006， 39（3）： 502

[17]吳明開，劉海，沈志君，等 珍稀藥用植物白及光合與蒸騰生理生態(tài)及抗旱特性[J] 生態(tài)學報， 2013（18）： 5531

[18]王靜，程積民，萬惠娥，等 黃土高原芨芨草葉片蒸騰作用和光合作用的初步研究[J] 草業(yè)學報， 2003， 12（6）： 47

[19]陸佩玲，羅毅，劉建棟，等 華北地區(qū)冬小麥光合作用的光響應(yīng)曲線的特征參數(shù)[J] 應(yīng)用氣象學報， 2000， 11（2）： 236

[20]陳根云，俞冠路，陳悅，等 光合作用對光和二氧化碳響應(yīng)的觀測方法探討[J] 植物生理與生子生物學報， 2006， 32（6）： 691

[21]何琴，曾憲策 鉤藤及其偽品的性狀鑒別[J] 實用中醫(yī)藥雜志， 2011（4）： 279

[22]孫存華，李揚，賀鴻雁，等 藜的光合特性研究[J] 西北植物學報， 2006， 26（2）： 416[責任編輯呂冬梅]李存玉等：超濾納濾聯(lián)用優(yōu)化益母草生物堿的濃縮工藝

[收稿日期]20161011

[基金項目]國家自然科學基金項目（81503258）；江蘇省自然科學基金青年基金項目（BK20151005）；江蘇省中醫(yī)藥局科技項目（YB2015009）

[通信作者]*彭國平，教授，研究方向為中藥成分分離精制及制劑開發(fā)，Tel：（025）86798186，Email：guopingpeng@126com

[作者簡介]李存玉，講師，研究方向為中藥制藥工藝研究，Tel：（025）86798186，Email：licunyuok@163com·制劑與炮制·