不同株行距和種莖對浙貝母生理生化特性影響

鄔小紅，唐雨琴，周 濃，朱芙蓉，郭冬琴，祁俊生，杜慧慧*

(1. 重慶三峽學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院，重慶 404120； 2. 三峽庫區(qū)道地藥材綠色種植與深加工重慶市工程實驗室，重慶 404120)

浙貝母(FritillariathunbergiiMiq.)為百合科貝母屬多年生草本植物，其種類較多，常以地下鱗莖入藥，具有清熱散結(jié)、止咳化痰等功效，是民間常用中藥材之一[1-3]。浙貝母喜濕溫暖氣候，多栽培于浙江、江蘇、福建、江西等地，近年來重慶也有種植栽培[4-5]。但因產(chǎn)地、管理等各種因素不同，其質(zhì)量也參差不齊。因此，為了保證引種后浙貝母產(chǎn)量和質(zhì)量，規(guī)范化種植浙貝母是目前亟待解決的問題。

株行距是“行距”和“株距”的合稱，指栽培作物株間相隔的距離。適宜的株行距既能改善作物通風(fēng)透光條件與提高光能利用率，又能充分發(fā)揮個體生產(chǎn)潛力，提高作物產(chǎn)量[6]。戴建昊[7]等人發(fā)現(xiàn)核桃在5 m×6 m株行距條件下，其光合作用及葉面積指數(shù)最佳且單株產(chǎn)量和單果重量最高。申嘉澍[8]等人在甘薯生產(chǎn)過程中選用0.8 m×0.3 m的株行距，其單行鮮薯重效果最好。浙貝母以鱗莖作為繁殖材料，選取不同規(guī)格的鱗莖作為種莖栽培，其產(chǎn)量也不盡相同。李林等[9]通過研究浙貝母種莖大小與產(chǎn)量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)浙貝母的產(chǎn)量隨種(鱗)莖的增大而增加。而對其他以塊莖為繁殖材料的藥材研究發(fā)現(xiàn)，元胡種莖規(guī)格不同對其產(chǎn)量及品質(zhì)也有一定程度的影響，規(guī)格較大的種莖其產(chǎn)量較高，但規(guī)格較小的種莖有效成分延胡索乙素含量較高[10-11]。因此，株行距和種莖大小選擇對浙貝母各種生長指標影響的研究具有重要意義。而目前有關(guān)浙貝母株行距與種莖大小對其苗期葉片中生理生化特性的影響鮮有報道。為此，本研究以不同種源的浙貝母為研究對象，以不同的光合色素含量、保護酶活性以及丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白等生理生化特性為指標，研究不同株行距與不同種莖大小對苗期浙貝母生長的影響，為浙貝母標準化種植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

浙貝母新鮮鱗莖分別采自浙江省寧波市千祥鎮(zhèn)、浙江省磐安縣新渥鎮(zhèn)、江蘇南通市張芝山鎮(zhèn)、重慶市奉節(jié)縣馮坪鄉(xiāng)種植基地，經(jīng)三峽庫區(qū)道地藥材綠色種植與深加工重慶市工程實驗室(重慶三峽學(xué)院)周濃教授鑒定為百合科貝母屬浙貝母的新鮮鱗莖。

1.2 試驗設(shè)計

田間試驗于2019年10月～2020年05月在重慶市萬州區(qū)龍駒鎮(zhèn)梧桐村浙貝母優(yōu)質(zhì)種源基地露地進行。栽培基地土壤為沙壤土：pH 6.66，有機質(zhì)含量34.94 g·kg-1，速效氮含量67.42 mg·kg-1，速效磷含量13.97 mg·kg-1，速效鉀含量43.45 mg·kg-1。選擇大小基本一致的浙貝母新鮮鱗莖(二級，種鱗莖大小，81～120個/千克)，試驗設(shè)4種不同株行距處理水平：10 cm×25 cm(RS1)、15 cm×25 cm(RS2)、20 cm×25 cm(RS3)、25 cm×25 cm(RS4)，重復(fù)3次。按照株行距15 cm×25 cm，試驗設(shè)3種不同種莖大小分級處理水平：121～160個/千克(三級，SSG1)、81～120個/千克(二級，SSG2)、≤80個/千克(一級，SSG3)，重復(fù)3次。各處理均施商品有機肥(有機質(zhì)含量為45%以上，不含氮磷鉀肥)3.0 g·kg-1為基肥，于2019年10月2日移栽時施入。整個生長期間進行相同水肥管理，隨時清除田間雜草及防治病蟲害。

1.3 測定方法

摘取健康浙貝母植株中部的葉片按照張志良等[12]的方法，采用紫外分光光度法測定葉片光合色素含量；丙二醛(Malondialdehyde，MDA)和可溶性糖(Soluble saccharide，SS)含量采用硫代巴比妥酸法測定；可溶性蛋白(Soluble protein，SP)含量采用考馬斯亮藍比色法測定；超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性采用氮藍四唑法測定；過氧化物酶(Peroxidase,POD)活性采用愈創(chuàng)木酚顯色法測定；過氧化氫酶(Catalase,CAT)活性采用紫外分光光度法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016和GraphPad Prism 8軟件進行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制，SPSS25.0軟件進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同株行距和種莖大小對浙貝母葉片光合色素含量的影響

不同株行距對苗期浙貝母葉光合色素含量影響結(jié)果見表1。浙貝母葉光合色素含量大小為葉綠素a>類胡蘿卜素>葉綠素b，且不同產(chǎn)地與不同株行距的苗期浙貝母葉光合色素含量之間均具有一定差異性(P<0.05)。浙江寧波市與磐安縣RS4(株行距：25 cm×25cm)樣品類胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素b含量與葉綠素總量高于其他株行距樣品，其次為RS2(株行距：15 cm×25 cm)樣品；江蘇南通市與重慶奉節(jié)縣RS3(株行距：20 cm×25 cm)樣品類胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素b含量與葉綠素總量高于其他株行距樣品，其次為RS4(株行距：25 cm×25 cm)和RS2(株行距：15 cm×25 cm)樣品，表明不同種源的浙貝母適宜栽培的株行距不同，原因可能與產(chǎn)地的土壤因子和氣候環(huán)境有關(guān)，選擇適宜的株行距栽培浙貝母有助于提高苗期浙貝母的葉片內(nèi)光合利用效率。所有產(chǎn)地不同株行距的浙貝母葉綠素a/b值均大于2.59，顯著高于植物葉片內(nèi)葉綠素a/b值(2.59±0.11)的范圍[13]。綜合來看，四種不同種源引種萬州后，可選擇株行距為RS2(株行距：15 cm×25 cm)。

表1 不同株行距對苗期浙貝母葉光合色素含量的影響s，n=3，鮮葉重)Table 1 Effects of different row spacing on photosynthetic pigment content of F. thunbergii leaves at seedling stage

4個產(chǎn)地種莖大小對苗期浙貝母葉光合色素含量影響結(jié)果見表2。不同種莖大小的苗期浙貝母葉光合色素含量之間具有一定差異性(P<0.05)。除南通市張芝山鎮(zhèn)SSG2(81～120個/千克)樣品類胡蘿卜素含量高于同產(chǎn)地其他大小的種莖外，其他地區(qū)均為SSG1(121～160個/千克)樣品的類胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素b含量與葉綠素總量最高，其次為SSG2(81～120個/千克)樣品，SSG3(≤80個/千克)樣品最低，表明浙貝母種莖越小越有利于苗期浙貝母的葉片內(nèi)光合利用效率。所有產(chǎn)地不同種莖大小的苗期浙貝母葉綠素a/b值均大于2.59，與不同株行距的浙貝母葉綠素a/b值結(jié)果一致。綜上所述，4種不同種源浙貝母引種萬州后，可選擇株行距為RS2(株行距：15 cm×25 cm)和種莖大小為SSG2(81～120個/千克)樣品。

表2 不同種莖大小對苗期浙貝母葉光合色素含量的影響s，n=3，鮮葉重)Table 2 Effects of different stem sizes on photosynthetic pigment content of F. thunbergii leaves at seedling stage

續(xù)表2 不同種莖大小對苗期浙貝母葉光合色素含量的影響s，n=3，鮮葉重)Table 2 Effects of different stem sizes on photosynthetic pigment content of F. thunbergii leaves at seedling stage

2.2 不同株行距和種莖大小對浙貝母葉保護酶活

性的影響

植物抗性研究的關(guān)鍵指標：超氧化物歧化酶(SOD)其作用為清除超氧陰離子自由基；過氧化物酶(POD)與植物光合作用、呼吸作用及生長素的氧化相關(guān)；過氧化氫酶(CAT)將氧化氫分解為氧氣和水，使植物免受毒害。4個產(chǎn)地不同株行距的苗期浙貝母葉片保護酶活性含量影響分析可知，不同產(chǎn)地與不同株行距的3種保護酶活性之間具有一定的差異性(P<0.05)(圖1A)，其中浙江寧波RS4(株行距：25 cm×25 cm)樣品CAT、SOD活性較高，RS1(株行距：10 cm×25 cm)樣品POD活性較高，三種保護酶活性大小為CAT>SOD>POD；浙江磐安RS2(株行距：15 cm×25 cm)樣品CAT、POD活性較高，RS3(株行距：20 cm×25 cm)與RS4(株行距：25 cm×25 cm)樣品SOD活性較高，三種保護酶活性大小為SOD>CAT>POD；江蘇南通RS3(株行距：20 cm×25 cm)樣品CAT、POD活性較高，RS4(株行距：25 cm×25 cm)樣品SOD活性較高，三種保護酶活性大小為SOD> CAT>POD；重慶奉節(jié)RS2(株行距：15 cm×25 cm)樣品CAT、POD活性較高， RS1(株行距：10 cm×25 cm)樣品SOD活性較高，三種保護酶活性大小為CAT>SOD>POD，以上表明不同產(chǎn)地的不同株行距栽培的浙貝母葉片中保護酶活性差異性較大。

圖1 不同株行距(A)和種莖大小(B)對苗期浙貝母葉保護酶活性的影響s，n=3)Fig. 1 Effects of different row spacing(A) and stem size (B) on protective enzyme activity of mother leaf of F. thunbergii at seedling stage 注：每組同列不同的小寫字母代表P<0.05水平上顯著性差異，下同。

4個產(chǎn)地不同大小種莖對苗期浙貝母葉保護酶活性含量的影響結(jié)果見圖1B。不同產(chǎn)地與不同大小種莖的3種保護酶活性之間具有一定的差異性(P<0.05)。浙江寧波SSG2(81～120個/千克)樣品CAT、SOD活性較高，SSG1(121～160個/千克)樣品POD活性較高，三種保護酶活性大小為CAT>SOD>POD；浙江磐安SSG3(≤80個/千克)樣品CAT活性較高，SSG2(81～120個/千克)樣品POD活性較高，SSG1(121～160個/千克)樣品SOD活性較高，三種保護酶活性大小為CAT>SOD>POD；江蘇南通SSG2(81～120個/千克)樣品CAT、POD活性較高，SSG3(≤80個/千克)樣品SOD活性較高，三種保護酶活性大小為SOD>CAT>POD；重慶奉節(jié)SSG1(121～160個/千克)樣品CAT活性較高，SSG2(81～120個/千克)樣品POD、SOD活性較高，三種保護酶活性大小為CAT>SOD>POD。整體來看，SSG2、SSG1樣品中的3種保護酶活性較高，表明浙貝母種莖越小越有利于提高其葉片中保護酶活性，與不同大小種莖對苗期浙貝母葉光合色素含量的影響結(jié)果基本一致。

2.3 不同株行距和種莖大小對浙貝母葉丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白含量的影響

由圖2可知，浙江寧波RS4(株行距：25 cm×25 cm)樣品可溶性蛋白(SP)含量較高，RS2(株行距：15 cm×25 cm)樣品丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)含量較高；浙江磐安RS3(株行距：20 cm×25 cm)樣品MDA、SP含量較高，RS2(株行距：15 cm×25 cm)樣品SS含量較高；江蘇南通所有樣品MDA含量整體較低，RS1(株行距：10 cm×25 cm)樣品SP含量較高，RS4(株行距：25 cm×25 cm)樣品SS含量較高；重慶奉節(jié)RS4(株行距：25 cm×25 cm)樣品MDA含量較高，RS3(株行距：20 cm×25 cm)樣品SP含量較高，RS2(株行距：15 cm×25 cm)樣品SS含量較高。由此可知，不同種源與不同株行距的丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白含量差異性較大(P<0.05)，隨著株行距的擴大不同種源的浙貝母葉片中MDA整體表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，而SS在株行距RS1、RS3含量較高，SP在株行距RS3、RS4含量較高，表明隨著株行距增大對浙貝母的健康生長有一定的積極作用。

圖2 不同株行距和種莖大小對苗期浙貝母葉丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白含量的影響s，n=3)Fig. 2 Effects of different plant spacing and stem sizes on malondialdehyde,soluble sugar and soluble protein content of F. thunbergii leaves at seedling stage

浙江寧波SSG1(121～160個/千克)樣品MDA含量較高，SSG2(81～120個/千克)樣品SS含量較高，SSG2(81～120個/千克)與SSG1(121～160個/千克)樣品SP含量較高；浙江磐安SSG2(81～120個/千克)樣品MDA含量較高，SSG3(≤80個/千克)樣品SS含量較高，SSG1(121～160個/千克)樣品SP含量較高；江蘇南通SSG1(121～160個/千克)樣品MDA含量較高，SSG2(81～120個/千克)樣品SS含量較高，SSG3(≤80個/千克))與SSG1(121～160個/千克)樣品SP含量較高；重慶奉節(jié)SSG1(121～160個/千克)樣品MDA、SS含量較高，SSG2(81～120個/千克)樣品SP含量較高(圖2C，2D)。隨著種莖的減小，苗期浙貝母葉片中MDA、SS、SP含量表現(xiàn)出不同程度的提高，與光合色素和保護酶結(jié)果基本一致，然而MDA含量過高不利于浙貝母的生長發(fā)育，因此在選擇浙貝母種莖時不能選擇過小的鱗莖進行栽培種植。

3 討論

葉片中的光合色素(參與植物光合作用的各種色素)含量可用于反應(yīng)植物生長、健康狀況，是植物環(huán)境脅迫、光合作用能力和植物發(fā)育階段的指示器[14]。類胡蘿卜素具有光吸收和光保護的作用，可作為細胞膜的抗氧化保護劑，葉綠素參與光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換過程，與植物的抗旱性密切相關(guān)[15-16]。本研究結(jié)果表明，不同種源的浙貝母引種后苗期葉片中的光合色素含量及其比例均有差異。隨著浙貝母栽培株行距的擴大，類胡蘿卜素、葉綠素a及葉綠素b含量均呈上升趨勢，其中浙江寧波及磐安產(chǎn)地在株行距RS4時達最大值，而江蘇南通與重慶奉節(jié)產(chǎn)地在株行距RS3時光合色素含量較高。隨著株行距的進一步擴大，光合色素含量及其比值呈下降趨勢，表明株行距在苗期浙貝母葉片中的光合色素特征具有一定地域性。種莖的大小對光合色素的影響較為明顯，浙貝母種莖越小，苗期浙貝母的葉片中的光和色素含量越高。因此，選擇較小的浙貝母種莖和較大的株行距有利于提高其苗期葉片中的光合利用率。

植物在生長過程中，其正常代謝和在各種環(huán)境脅迫下產(chǎn)生的活性氧和自由基的積累會引起植物細胞結(jié)構(gòu)及其功能的破壞，而由過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)等組成的保護酶系統(tǒng)是植物體內(nèi)清除自由基的重要保障[17]。本研究結(jié)果顯示，不同產(chǎn)地的不同株行距栽培的浙貝母葉片中保護酶活性不同，其中CAT在株行距RS1、RS2活性較高；POD在株行距RS1活性較高；SOD在株行距RS3、RS4活性較高。種莖大小對浙貝母葉片中保護酶活性的影響與光合色素相似，二、三級浙貝母種莖的3種保護酶活性較高，可選擇二級浙貝母種莖有利于提高其葉片中保護酶活性。

丙二醛(MDA)是植物細胞膜脂過氧化的主要產(chǎn)物，其含量高低反映了植物細胞膜脂過氧化和受脅迫傷害的程度[18]?？扇苄蕴?SS)和可溶性蛋白(SP)都是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量高低可反映植物自身生理代謝過程的調(diào)節(jié)能力[19]。本研究中，不同產(chǎn)地與不同株行距的MDA、SS、SP含量差異性較大，江蘇南通產(chǎn)地苗期浙貝母葉片中MDA含量整體較低，其他地區(qū)浙貝母隨著株行距的擴大，MDA整體表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢；SS與SP分別在株行距RS3和RS4含量較高，表明株行距增大有利于浙貝母的健康生長。隨著種莖的減小，苗期浙貝母葉片中MDA、SS、SP含量均有不同程度的提高。因此，在選擇浙貝母種莖時不能選擇過小的鱗莖進行栽培種植，以避免丙二醛含量過高而影響浙貝母的生長發(fā)育?？傮w而言，在栽培種植浙貝母時，選擇栽培距離應(yīng)考慮種莖的產(chǎn)地來源及種植產(chǎn)地的環(huán)境因素，選擇較小的種莖進行栽培種植，這樣既能保證浙貝母幼苗葉片中的各種生理指標達到最適生長水平，又能避免資源的浪費，為浙貝母品質(zhì)提高和合理利用提供基礎(chǔ)條件。本研究目前重點關(guān)注引種后株行距和種莖大小對浙貝母生長指標的影響，后期研究將重點研究株行距和種莖大小對引種后浙貝母的產(chǎn)量和品質(zhì)影響。因此，在萬州龍駒引種栽培浙貝母時可選擇株行距為RS2(株行距：15 cm×25 cm)和種莖大小為SSG2(二級，81～120個/千克)，但不同種源的株行距和種莖大小可做適當(dāng)調(diào)整。