UV-B輻射下不同氮素水平對燈盞花生長和總黃酮產量的影響

李 元，王美娟，姬 靜

（云南農業大學資源與環境學院，云南昆明65020）

就大多數植物而言，次生代謝產物的合成往往受制于所處環境的變化，它們根據所處環境的變化來決定合成次生代謝產物的種類和數量[1]。可誘導或影響次生代謝產物合成與積累的有生物因子和非生物因子。非生物因子包括水分、溫度、紫外線、土壤養分供應和空氣污染等[1～3]。 陸生植物的N主要來自土壤，土壤供N量影響著植物體內的N含量。按照 “碳素／營養平衡假說”，植物酚類次生代謝產物的含量與含N量呈反比[4]，土壤豐富的供N量會抑制植株體內次生代謝產物的合成與積累。而氮又是對燈盞花營養生長影響最大的元素，適當增加氮的用量將有利于植株的旺盛生長，并明顯提高燈盞花的生長速率和生物量[5]。所以研究 UV-B輻射下不同氮素水平對不同品種燈盞花生長和總黃酮含量的影響，對總黃酮的增產具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料

燈盞花種子為印江種，采集于貴州省梵凈山，采集地海拔為1 200～2 400 m。

1.2 試驗方法

試驗采用的土壤為高原紅土，栽培季節是夏季，溫度為15～30℃。選用3個燈盞花種，即麗江種D63、鳳儀種D53、印江種D47，分別設處理1：不施氮肥不加 UV-B輻射（CK）；處理 2：不施氮肥加UV-B輻射強度為5.0 KJ/m2；處理3：施5 g/0.5 m2氮肥加UV-B輻射 (UV+N1)；處理4：施10 g/0.5 m2氮肥加 UV-B輻射（UV+N2）； 處理 5：施 15 g/0.5 m2氮肥加UV-B輻射（UV+N3）。每個處理設3個重復，共有45個小區，小區面積0.5 m2，氮肥采用尿素。照紫外光時間從早上9點到下午5點，共8 h。歷時90 d，每隔30 d測一次指標，共測3次，所測指標分別是株高、基葉數、葉長、葉寬、生物量、總黃酮含量和總黃酮產量（生物量和總黃酮產量最后一次才測）。

1.3 測定方法

生長指標測定：采用精確到1 mm的直尺測量株高和根長，用電子天平測生物量。

精密稱取干燥的無水蘆丁10 mg，置于50 ml容量瓶中，加適量60%乙醇，水浴微熱使其溶解，放冷，用60%乙醇溶液稀釋至刻度，搖勻；精密稱取25 ml置50 ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，制成0.1 mg/ml標準溶液。分別吸取標準溶液0 ml、2.5 ml、5.0 ml、7.5 ml、 10.0 ml、12.5 ml置 25 ml容量瓶中，各加入30%乙醇溶液至12.5 ml；再分別向每個容量瓶中加入5%NaNO2溶液0.75 ml，搖勻，放置6 min； 再分別加入 10%Al（NO3）3溶液 0.75 ml， 搖勻，放置 6 min；再加入1 mol/ml NaOH溶液10 ml，用30%乙醇溶液稀釋至刻度，搖勻，放置15 min。使用T6紫外可見分光光度計（普析通用儀器有限公司，北京）將上述溶液依次在510 nm波長下測定吸光值。

總黃酮提取：采用超聲波提取法（武正才，2004）[6]， 精密稱取樣品粉末0.1g于 25ml容量瓶中，加入60%乙醇稀釋至刻度。60℃下，利用JU-6100超聲波提取器（杰恩普超聲設備有限公司，上海）60 kh超聲波提取40 min。總黃酮含量參考蘇文華（2006）[7]的測定方法，將上述超聲波取后的溶液過濾，量取1 ml濾液置于25 ml容量瓶中，同標準曲線繪制的方法依次加入試劑，T6紫外可見分光光度計（普析通用儀器有限公司，北京）在510 nm波長下測定吸光值，計算樣品中總黃酮含量（mg/g）。

1.4 數據統計方法

試驗數據采用SPSS11.5軟件進行多元方差分析和多個變量間的相關性分析。

2 結果與分析

2.1 UV-B輻射下不同氮素水平對燈盞花生長指標的影響

UV-B輻射使株高顯著降低（表1），隨氮濃度的增加，株高呈顯著的上升趨勢，其中施10 g/0.5 m2氮肥時株高達最高。就鳳儀種而言，90 d時，UV株高較CK株高下降7%；30 d、60 d、90 d時，UV+N1株高分別較UV株高上升2%、1%、3%；90 d時，UV+N2株高較UV+N1株高上升18%，UV+N3株高較UV+N2株高下降28%。就麗江種而言，90 d時，UV株高較 CK株高下降18%；30 d、60 d、90 d時，UV+N1株高分別較UV株高上升6%、9%、15%；90 d時，UV+N2株高較UV+N1株高上升26%，UV+N3株高較UV+N2株高下降38%。就印江種而言，90 d時，UV株高較CK株高下降11%；30 d、60 d、90 d時，UV+N1株高分別較UV株高上升88%、47%、34%；90 d時，UV+N2株高較UV+N1株高下降7%，UV+N3株高較UV+N2株高下降15%。相同處理下不同群系的株高之間無明顯差別。隨時間的延長，株高極顯著增大。

UV-B輻射使基葉數極顯著降低（表1），隨氮濃度的增加，基葉數呈顯著上升的趨勢，其中施10 g/0.5 m2氮肥時基葉數達到最高。就鳳儀種而言，90 d時，UV基葉數較CK基葉數下降13%；30 d、60 d、90 d時，UV+N1基葉數分別較UV基葉數上升43%、30%、32%；90 d時，UV+N2基葉數較UV+N1基葉數上升21%，UV+N3基葉數較UV+N2基葉數下降51%。就麗江種而言，90 d時，UV基葉數較CK基葉數下降22%；30 d、60 d、90 d時，UV+N1基葉數分別較UV基葉數上升44%、29%、62%；90 d時，UV+N2基葉數較UV+N1基葉數上升38%，UV+N3基葉數較UV+N2基葉數下降60%。就印江種而言，90

d時，UV基葉數較CK基葉數下降12%；30 d、60 d、90 d時，UV+N1基葉數分別較UV基葉數上升67%、57%、78%；90 d時，UV+N2基葉數較UV+N1基葉數下降10%，UV+N3基葉數較UV+N2基葉數下降50%。相同處理下不同群系的基葉數之間無明顯變化規律，只是就平均水平而言，印江種和麗江種基葉數極顯著大于鳳儀種，印江種大于麗江種，但差異不顯著。隨時間的延長，基葉數極顯著增大。

表1 UV-B輻射下不同氮素水平對燈盞花生長指標的影響

UV-B輻射使葉長極顯著降低（表1），隨氮濃度的增加，葉長呈極顯著的上升趨勢，其中施10 g/0.5 m2氮肥時葉長達到最高。就鳳儀種而言，30 d、60 d、90 d時，UV+N1葉長分別較UV葉長上升13.7%、14.6%、22.3%；90 d時，UV+N2葉長較UV+N1葉長上升19%，UV+N3葉長較UV+N2葉長下降42%。就麗江種而言，30 d、60 d、90 d時，UV+N1葉長分別較UV葉長上升12.9%、14.8%、17.8%；90 d時，UV+N2葉長較UV+N1葉長上升7%，UV+N3葉長較UV+N2葉長下降37%。就印江種而言，90 d時，UV葉長較CK葉長下降19%，UV+N2葉長較UV+N1葉長下降23%，UV+N3葉長較UV+N2葉長下降18%。相同處理下不同群系的葉長之間無明顯變化規律，只是就平均水平而言，印江種、鳳儀種和麗江種的葉長之間存在顯著的遞增趨勢。隨時間的延長，葉長顯著增大。

UV-B輻射使葉寬顯著降低（表1），隨氮濃度的增加，葉寬呈顯著的上升趨勢，其中施5 g/0.5 m2氮肥時葉寬達到最寬。就鳳儀種而言，30 d、60 d、90 d時，UV+N1葉寬分別較UV葉寬上升12%、13%、22%；90 d時，UV+N2葉寬較UV+N1葉寬下降12%，UV+N3葉寬較UV+N2葉寬下降14%。就麗江種而言，30 d、60 d、90 d時，UV+N1葉寬分別較UV葉寬上升4%、3%、6%；90 d時，UV+N2葉寬較UV+N1葉寬下降15%，UV+N3葉寬較UV+N2葉寬下降7%。就印江種而言，90 d時，UV葉寬較CK葉寬下降16%；30 d、60 d、90 d時，UV+N1葉寬分別較UV葉寬上升14%、21%、23%；90 d時，UV+N2葉寬較UV+N1葉寬下降16%，UV+N3葉寬較UV+N2葉寬下降11%。相同處理下不同群系的葉寬之間無明顯變化規律，就平均水平而言，麗江種的葉寬顯著大于鳳儀種和印江種，鳳儀種大于印江種，但差異不顯著。隨時間的延長，葉寬極顯著增大。

UV-B輻射使生物量顯著降低（表1），隨氮濃度的增加，生物量呈顯著的上升趨勢，其中施5 g/0.5 m2氮肥時生物量達到最高。就鳳儀種而言， 90 d時，UV+N1生物量較UV生物量上升8%，UV+N2生物量較UV+N1生物量下降24%，UV+N3生物量較UV+N2生物量下降61%。就麗江種而言，90 d時，UV+N1生物量較UV生物量上升31%，UV+N2生物量較UV+N1生物量下降29%，UV+N3生物量較UV+N2生物量下降55%。就印江種而言，90 d時，UV生物量較CK生物量下降16%，UV+N1生物量較UV生物量上升158%，UV+N2生物量較UV+N1生物量下降51%，UV+N3生物量較UV+N2生物量下降48%。鳳儀種的生物量極顯著大于麗江種和印江種，麗江種生物量大于印江種，但差異不顯著。在CK處理下，鳳儀種的生物量比麗江種的生物量大43%，麗江種的生物量比印江種的生物量大25%;在UV處理下，鳳儀種的生物量比麗江種的生物量大62%，麗江種的生物量比印江種的生物量大79%;在UV+N1處理下，鳳儀種的生物量比麗江種的生物量大34%，麗江種的生物量比印江種的生物量小9%;在UV+N2處理下，鳳儀種的生物量比麗江種的生物量大42%，麗江種的生物量比印江種的生物量大34%；在UV+N3處理下，鳳儀種的生物量比麗江種的生物量大21%，麗江種的生物量比印江種的生物量大17%。

2.2 UV-B輻射下不同氮素水平對燈盞花總黃酮含量及產量的影響

UV-B輻射使總黃酮含量極顯著增加（表2），隨氮濃度的增加，總黃酮含量呈極顯著的下降趨勢。就鳳儀種而言，90 d時，UV總黃酮含量較CK總黃酮含量上升20%；30 d、60 d、90 d時，UV+N1總黃酮含量分別較UV總黃酮含量下降8%、4%、5%；90 d時，UV+N2總黃酮含量較UV+N1總黃酮含量下降3%，UV+N3總黃酮含量較UV+N2總黃酮含量下降21%。就麗江種而言，90 d時，UV總黃酮含量較CK總黃酮含量上升26%；UV+N2總黃酮含量較UV+N1總黃酮含量下降16%，UV+N3總黃酮含量較UV+N2總黃酮含量下降19%。就印江種而言，90 d時，UV總黃酮含量較CK總黃酮含量上升9%；30 d時，UV+N1總黃酮含量較UV總黃酮含量下降22%。相同處理下不同群系的總黃酮含量之間無明顯變化規律，只是就平均水平而言，印江種的總黃酮含量顯著大于麗江種和鳳儀種，麗江種大于鳳儀種，但差異不顯著。隨時間的延長，總黃酮含量極顯著增大。

表2 UV-B輻射下不同氮素水平對燈盞花總黃酮含量及產量的影響

UV-B輻射使總黃酮產量極顯著增加（表2），隨氮濃度的增加，總黃酮產量呈極顯著的上升趨勢，其中施5 g/0.5 m2氮肥時總黃酮產量達到最高。就鳳儀種而言，90 d時，UV總黃酮產量較CK總黃酮產量上升63%，UV+N1總黃酮產量較UV總黃酮產量上升3%；UV+N2總黃酮產量較UV+N1總黃酮產量下降28%；UV+N3總黃酮產量較UV+N2總黃酮產量下降69%。就麗江種而言，90 d時， UV總黃酮產量較CK總黃酮產量上升50%，UV+N1總黃酮產量較UV總黃酮產量上升33%，UV+N2總黃酮產量較UV+N1總黃酮產量下降42%，UV+N3總黃酮產量較UV+N2總黃酮產量下降63%。就印江種而言， 90 d時，UV+N1總黃酮產量較UV總黃酮產量上升168%，UV+N2總黃酮產量較UV+N1總黃酮產量下降46%，UV+N3總黃酮產量較UV+N2總黃酮產量下降39%。鳳儀種的總黃酮產量顯著大于麗江種和印江種，麗江種大于印江種，但差異不顯著。在CK處理下，鳳儀種的總黃酮產量比麗江種的總黃酮產量高82%，麗江種的總黃酮產量比印江種的總黃酮產量高4%;在UV處理下，鳳儀種的總黃酮產量比麗江種的總黃酮產量高100%，麗江種的總黃酮產量比印江種的總黃酮產量高70%;在UV+N1處理下，鳳儀種的總黃酮產量比麗江種的總黃酮產量高43%，麗江種的總黃酮產量比印江種的總黃酮產量小9%;在UV+N2處理下，鳳儀種的總黃酮產量比麗江種的總黃酮產量高80%，麗江種的總黃酮產量比印江種的總黃酮產量小4%;在UV+N3處理下，鳳儀種的總黃酮產量比麗江種的總黃酮產量高50%，麗江種的總黃酮產量比印江種的總黃酮產量小42%。

3 討論與結論

3.1 討論

過量的紫外輻射能使植株矮化，主要是節間伸長受到抑制[8]。 Li Yuan 等 (2002)[9]在 20 個大豆品種中研究得出，有18個品種的節間長有不同程度的降低，其中8個品種達極顯著水平 (P<0.01)。在紫外輻射增強脅迫下，對春小麥地下與地上部器官生長的系統研究表明，根長、根系數量、根體積、株高、葉片數、葉面積等生長指標皆低于對照植株，降幅達28.6%～36.1%[10]。 增施氮肥和適當施磷、 控施鉀肥能提高燈盞花產量和燈盞乙素含量，為燈盞花高產優質栽培提供了依據[5]。本實驗數據印證了前人的研究，UV-B輻射使燈盞花的株高、基葉數極顯著降低，葉長、葉寬也相應降低，但未達顯著水平。隨氮濃度的增加，株高、基葉數、葉長、葉寬呈極顯著的上升趨勢，其中施5～10 g/0.5 m2氮肥時達到最高。

總生物量代表所有生理、生化和生長因子的長期響應的完整性[11]。 陳建軍等 (2004)[12]對20個大豆品種的研究表明，UV-B輻射增強可顯著降低大豆葉、根、莖、籽粒的生物量，20個大豆品種的總生物量均有不同程度的降低，原因可能是增強UV-B輻射可使植物體內發生強烈的自由基反應，產生大量的自由基，傷害植物光系統Ⅱ，使凈光合速率降低，同時葉面積指數降低，光合有效面積減少，引起植株光合能力下降，從而降低總生物量和產量。氮是對燈盞花營養生長影響最大的元素，適當增加氮的用量將有利于植株的旺盛生長，并明顯提高燈盞花的生長速率和生物量[5]。在本試驗中，UV-B輻射使燈盞花生物量極顯著降低，隨氮濃度的增加，生物量呈極顯著的上升趨勢，其中施5 g/0.5 m2氮肥時生物量達到最高。鳳儀種的生物量極顯著大于麗江種和印江種，麗江種大于印江種，但差異不顯著。

氮素匱乏會誘導植物合成較多抗性物質以減輕缺素對植物的損傷，而這些抗性物質也能減輕UV-B輻射對植株的傷害，因而缺素誘導增加了植物的抗逆性，在高氮水平下，植物能吸收充足的養分而減少類黃酮等抗性物質的合成，使植物對逆境脅迫更敏感[13]。UV-B輻射使總黃酮含量顯著增加，隨氮濃度的增加，總黃酮含量呈顯著的下降趨勢，其中施15 g/0.5 m2氮肥時總黃酮含量最低。隨時間的延長，總黃酮含量極顯著增大。總黃酮含量還與品種有關，不同種的燈盞花之間總黃酮含量存在極顯著的差異，在3個種中印江種含量最高。

高總黃酮產量是總黃酮含量和生物量的組合。UV-B輻射使總黃酮產量顯著增加，隨氮濃度的增加，總黃酮產量呈顯著的上升趨勢，其中施5 g/0.5 m2氮肥時達到最高。鳳儀種的總黃酮產量顯著大于麗江種和印江種，麗江種大于印江種，但差異不顯著。綜上所述，選用鳳儀種，加以UV-B輻射和施5 g/0.5 m2氮肥，可使燈盞花總黃酮產量提高。

3.2 結論

采用大棚中土培的方法，研究UV-B輻射下不同氮素水平對不同種燈盞花生長和總黃酮含量的影響，結果表明：（1）從生長指標來看，UV-B輻射會使燈盞花植株的生物量減小，植株矮化，葉長減小，葉片變窄，卻能增加總黃酮產量，而適當增加氮素含量會對燈盞花生物量進行補償甚至提高，尤其在施5 g/0.5 m2氮肥的情況下這種現象更明顯且生物量提高得更快。（2）從總黃酮含量來看，UV-B輻射使總黃酮含量顯著增加，隨氮濃度的增加，總黃酮含量呈顯著的下降趨勢，其中施15 g/0.5 m2氮肥時達到最低。總黃酮含量還與群系有關，不同種的燈盞花之間總黃酮含量存在極顯著的差異，在3個種中印江種總黃酮含量最高。（3）從總黃酮產量來看，UV-B輻射使總黃酮含量顯著增加，隨氮濃度的增加，總黃酮產量呈顯著的上升趨勢，其中施5 g/0.5 m2氮肥時達到最高。鳳儀種的總黃酮產量顯著大于麗江種和印江種，麗江種大于印江種，但差異不顯著。

綜合起來考慮，選用鳳儀種，加以UV-B輻射和施5 g/0.5 m2氮肥，可使燈盞花總黃酮產量提高68%。

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