不同光照強度對臺灣金線蓮生長發育和次生代謝物合成的影響

鄭連金　馬增強　肖玉蘭

摘 要：該研究以臺灣金線蓮（A. formosanus Hayata）為試驗材料，分別采取光照強度為10μmol·m-2·s-1、30μmol·m-2·s-1、60μmol·m-2·s-1、90μmol·m-2·s-1進行處理，觀測不同光照強度對臺灣金線蓮的形態指標和生理指標的影響。結果表明，L10光強條件下，臺灣金線蓮能夠積累更多的總黃酮；L30光強條件下，最有利于生物量的積累；L60光強條件下，可誘導臺灣金線蓮產生次生代謝產物異鼠李素。

關鍵詞：臺灣金線蓮；光照強度；總黃酮；異鼠李素

中圖分類號 S567 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）16-0025-03

Abstract：Taking Aoectochilus formosanus as experiment material，we used light intensity of 10，30，60，90μmol·m-2·s-1 respectively to observe the influence of different light intensities on the morphological and physiological indexes of Aoectochilus formosanus. The results showed that，Aoectochilus formosanus can accumulate more total flavonoids by L10；L30 was most beneficial to the accumulation of biomass；Hard light L60 can induce Aoectochilus formosanus to produce the secondary metabolites of isorhamnetin.

Key words：Aoectochilus formosanus；Light intensity；Total flavonoids；Isorhamnetin

臺灣金線蓮（A. formosanus Hayata）是蘭科（Orchidaceae）開唇蘭屬（Anoectochilus）的多年生草本植物，是我國傳統的珍貴藥材，在民間素有“藥王”、“金草”、“神藥”、“烏人參”等美稱。臺灣金線蓮全草均可入藥，其味甘微苦，性平、微寒，具有清熱涼血，除濕解毒，生津養顏，調和氣血、五臟，養壽延年的功效。

由于金線蓮對生態環境要求嚴格，加之近年其自然生境遭受嚴重破壞，野生金線蓮越來越少。本試驗研究了不同光照強度對臺灣金線蓮的形態指標和生理指標的影響，旨在了解臺灣金線蓮對光照強度的需求規律，找出適合臺灣金線蓮生長發育的光照強度，為臺灣金線蓮的人工栽培馴化提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料 2014年1月，以經過組織培養2個月的臺灣金線蓮（平均鮮重0.8g，高約7cm）移栽苗（移栽15d）為試驗材料。種苗栽到塑料培養盤中（550mm×230mm×10mm，32株/盤），將培養盤放在環境控制室人工光源（36W三基色熒光燈）條件下培養，培養基質為蛭石與腐殖土（1∶3）。

1.2 方法 臺灣金線蓮幼苗在光環境控制條件下培育45d，根據熒光燈開啟數量不同調節光照強度（PPF）設置4個PPF試驗區，光照強度分別為10μmol·m-2·s-1、30μmol·m-2·s-1、60μmol·m-2·s-1、90μmol·m-2·s-1，觀察不同PPF試驗區條件下臺灣金線蓮幼苗生長狀況。培養的條件如下：環境控制室保持溫度（25±1）℃、相對濕度（80±5）%、光周期14h/d、CO2濃度1 200μmol/mol。

1.3 測定方法 用電子天平量植株鮮重后，于80℃烘箱中烘72h后測量其干重。凈光合電子傳遞速率采用葉綠素熒光成像系統（Maxi-Imaging-PAM）測量。葉綠素及類胡蘿卜素含量測量采用1∶1的乙醇、丙酮混合液在黑暗中常溫浸提72h后用分光光度計測量其吸光度值，按照Arnon法修正公式計算。依據SOD抑制NBT在光下的還原作用來確定其活性大小。金線蓮槲皮素、山奈酚、異鼠李素苷元的定性及定量分析，采用高效液相色譜法（HPLC）。總黃酮含量的測量：以異鼠李素為標準液，用分光光度計法測定。

2 結果與分析

2.1 形態指標 臺灣金線蓮的幼苗在不同光照強度下培育45d后，各試驗區不同光強下生長發育呈現出明顯的差異，葉面積、株高、鮮重、干重及干鮮重比例均有顯著性差異（表1，圖1）。第45d，試驗區PPF30葉色深綠、葉片肥厚，莖稈粗壯、節間較長、莖的下部呈現輕微的紫紅色，其葉面積、株高、鮮重和干重為最高水平；試驗區PPF90葉片較小、節間較短、莖稈和葉片呈黃綠色，明顯表現出生長受到抑制，其葉面積、株高、鮮重和干重為最低水平；試驗區PPF60的臺灣金線蓮的葉色淺綠、葉片薄弱，莖桿纖弱、節間距短，表現出生長受到抑制的現象；試驗區PPF10的葉色、莖粗和節間距介于試驗區PPF30與PPF60之間，其鮮重和干重明顯低于試驗區PPF30與PPF60。結果表明，光照強度從10μmol·m-2·s-1增強到30μmol·m-2·s-1臺灣金線蓮植物鮮重干重顯著增加，超過30μmol·m-2·s-1時，光照強度可導致植物干重鮮重明顯降低。

2.2 生理指標

2.2.1 葉綠素 從葉綠素總含量來看（圖2），各試驗區葉綠素總含量存在顯著差異，其中L10處理條件下的葉綠素總含量最高，L30與L60處理條件下的葉綠素總含量相近，但比L10處理條件下要低，L90處理條件下葉綠素含量最低。隨著光照強度的增加，葉綠素總含量存在降低的趨勢，葉綠素a/b值呈現先升高后降低的趨勢，表明較高的光照強度可以抑制臺灣金線蓮體內的葉綠素合成，但可以顯著提高葉綠素a/b值。由于葉綠素總含量及綠素a/b值共同決定植物的光合能力，低光照L30條件下，臺灣金線蓮植株因為合成相對較多的葉綠素以及存在相對較高綠素a/b值，從而可以吸收更多的光能用于光合作用。

2.2.2 植物抗氧化活性研究 植物處于逆境（光脅迫）時，體內會產生大量的活性氧，從而對植物本身造成嚴重的傷害，而SOD有保護生物體免受活性氧傷害的能力。強光脅迫對SOD活性的影響，前人已在植物整體和細胞水平上進行了一些研究，在灼燒條件下，SOD活性有所下降，而未灼燒時，SOD活性呈上升趨勢。本文分別測定了4個PPF試驗區條件下的SOD活性變化，結果發現（圖3）：經不同光照強度處理的葉片SOD活性變化幅度非常顯著，隨著光照強度的提高，SOD活性呈上升趨勢。L10光強下葉片的SOD活性最小為61.11U/g，L60光強下葉片的SOD活性最大為103.33U/g，L30與L90光強下葉片的SOD活性介于L10與L60光照處理組之間，分別為103.33U/g、123.89U/g。SOD活性可在一定程度上反映植物的生長狀況，L60與L90條件下SOD酶活性最高，光照強度已對植物造成一定程度的灼燒，此光照條件并不適合臺灣金線蓮生長發育，相比較而言，L10與L30光照條件更適合臺灣金線蓮生長。對于短時間內一定光強的變化，植物體可以通過產生類胡蘿卜素的方式使其免受強光造成的傷害。從圖3可以看出，隨光強度的增強，類胡蘿卜素含量隨著光照強度的增加逐漸下降，這可能由于植物體內產生了其他抗氧化物質（如SOD酶）及啟動了其他抗氧化調節機制（如次生代謝調節），不再需要合成大量的類胡蘿卜素。

2.2.3 臺灣金線蓮槲皮素、山奈酚、異鼠李素的測定 化學成分研究結果顯示，臺灣金線蓮含有黃酮化合物20種，黃酮種類較多，其母核類型則相對集中，主要為槲皮素、山奈酚、異鼠李素型三種，目前發現的臺灣金線蓮黃酮均為苷鍵易斷裂的氧苷。本實驗對藥材提取物進行酸水解，使樣品種黃酮苷鍵斷裂，生成了幾種主要苷元。不同試驗區培養的臺灣金線蓮，其母核類型可能會有所差異，水解后的苷元類型的有無及含量多少將作為一項重要的檢測指標。本研究利用HPLC技術對4種試驗區培養45d的臺灣金線蓮槲皮素、山奈酚、異鼠李素苷元進行定性及定量分析，只有L60試驗區臺灣金線蓮檢測到少量異鼠李素（圖4，含量約為0.002%），L10、L30、L90試驗區臺灣金線蓮均未檢測到槲皮素、山奈酚、異鼠李素三種苷元（圖5）。結果表明，L60的強光照條件下，可有效地促進臺灣金線蓮體內異鼠李素的合成與積累。

2.2.4 臺灣金線蓮總黃酮含量的測定 臺灣金線蓮總黃酮含量隨光照強度的增強而顯著降低，在試驗區L10時，黃酮含量達到最高值為2.40%，隨后呈下降趨勢（圖7）。總黃酮含量的變化與類胡蘿卜素的變化趨勢基本一致，與SOD活性的變化趨勢基本相反。結果表明，臺灣金線蓮總黃酮累積在光照強度超過10μmol·m-2·s-1后受到抑制，光照強度的增強不利于總黃酮含量的累積。

3 結論

由本次試驗可知：L10光強條件下，臺灣金線蓮能夠積累更多的總黃酮；L30光強條件下，最有利于生物量的積累，從生長角度來說，最適合植物的生長發育；L60光強條件下，強光可誘導臺灣金線蓮產生此生代謝產物異鼠李素。

參考文獻

[1]廣東省植物研究所.海南植物志：第4卷[M].北京：科學出版社，1977：203-204

[2]福建中醫研究院.福建藥物志[M].福州：福建科學技術出版社，1994

[3]《全國中草藥匯編》編寫組.全國中草藥匯編[M].上海：人民衛生出版社.

[4]張群誠，張超，陳強，等.金線蓮產業現狀及發展對策[J].福建林業科技，2014，45（4）：220-223. （責編：張宏民）