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(duì)象，開展了不同鉤藤生長(zhǎng)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(yáng)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(zhǎng)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(wú)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(fēng)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(zhǎng)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(yáng)處，貴州省劍河縣鉤藤野生資源豐富[24]。隨著市場(chǎng)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(biāo)準(zhǔn)“劍河鉤藤”到2014年底，全縣種植面積達(dá)到0620 萬(wàn)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(xué)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(jiàn)有報(bào)道，亟需開展相關(guān)研究，為鉤藤規(guī)模化人工栽培、保障藥材質(zhì)量提供理論依據(jù)[6]。

1材料與方法

11試驗(yàn)地點(diǎn)劍河縣屬于中亞熱帶，季風(fēng)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(zhǎng)[78]。試驗(yàn)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(yàn)采用華鉤藤、毛鉤藤、鉤藤以及劍河鉤藤4種植物，選擇生長(zhǎng)年限5～6年，株型基本一致為試驗(yàn)材料，進(jìn)行掛牌標(biāo)記。

12鉤藤葉片的光合、蒸騰日變化測(cè)定葉片光合蒸騰日變化采用美國(guó)LICOR公司生產(chǎn)的Li6400光合測(cè)定儀（LiCor Inc USA）配備常規(guī)透明葉室進(jìn)行觀測(cè)。該系統(tǒng)除了能測(cè)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(shí)測(cè)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(duì)濕度（RH，%）、氣孔導(dǎo)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(gè)微氣象和生理參數(shù)[913]。鉤藤的觀測(cè)日期為2014年8月，鉤藤生長(zhǎng)狀況良好。選擇3株長(zhǎng)勢(shì)良好的鉤藤，每株3個(gè)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(jìn)行觀測(cè)，每個(gè)葉片重復(fù)觀測(cè)5次。觀測(cè)時(shí)間為7：00—19：00，每2 h測(cè)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(cè)定儀（LICOR，Inc，USA）配備紅藍(lán)光源葉室。選擇晴朗的上午進(jìn)行測(cè)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(jì)17個(gè)梯度。測(cè)定時(shí)隨機(jī)選擇健康葉，以葉的中部作為測(cè)試部位，3次重復(fù)，結(jié)果取平均值。葉子飄、韋記青等經(jīng)過(guò)摸索和檢驗(yàn)使用非直線雙曲線模型公式解決了實(shí)測(cè)值中不能獲得完整的曲線的問(wèn)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(cè)值Pv，同時(shí)計(jì)算出Q，Rd，Pnmax及k值，繪制PARPv的擬合曲線。當(dāng)PAR<200 μmol·m-2·s-1時(shí)，使用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)（Pn），對(duì)PARPv進(jìn)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(shí)測(cè)值Pn，x為光合有效輻射PAR，光補(bǔ)償點(diǎn)（LCP，μmol·m-2 s-1）為擬合直線與x軸的交點(diǎn)、表觀量子效率為a，將Pnmax預(yù)測(cè)值代入擬合直線方程求得光飽和點(diǎn)（LSP，μmol·m-2·s-1）。

14鉤藤藥材測(cè)產(chǎn)華鉤藤、毛鉤藤、鉤藤和劍河鉤藤4個(gè)不同鉤藤材料藥材11月份進(jìn)行集中測(cè)產(chǎn)。采用跳躍式取樣法決定測(cè)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(cè)產(chǎn)1株。保留主枝條，去除其余全部枝條及葉片，測(cè)量每株的枝條重量，然后計(jì)算出測(cè)產(chǎn)植株的平均株產(chǎn)。測(cè)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(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析均在Excel 2003與 SPSS 170下完成。試驗(yàn)數(shù)據(jù)均為平均值依標(biāo)準(zhǔn)差（n=3）。每個(gè)供試材料不同處理之間進(jìn)行方差分析（ANOVA），采用Duncan法（P<005）以0 h的數(shù)據(jù)為對(duì)照進(jìn)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(méi)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量值為084 μmol·m-2·s-1。4種鉤藤在全天時(shí)間內(nèi)，凈光合速率在11：00的差異性較為強(qiáng)烈，原因可能是在8：00—11：00，光強(qiáng)驟然增強(qiáng)，光合作用也隨之增強(qiáng)。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(shí)達(dá)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(qiáng)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(lái)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(yáng)輻射有著密切關(guān)系。在觀測(cè)時(shí)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(shí)間段，主要是由于在測(cè)量交替之時(shí)，陽(yáng)光會(huì)被云朵遮擋，以至于實(shí)時(shí)讀取的光照強(qiáng)度值會(huì)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(zhǎng)和抗逆性強(qiáng)弱的指標(biāo)[2122]。

通過(guò)模擬光強(qiáng)對(duì)鉤藤葉片的遞進(jìn)式刺激，發(fā)現(xiàn)4種鉤藤的光飽和點(diǎn)均在1 500 μmol·m-2·s-1以上，表示鉤藤有較強(qiáng)的耐光性，而超過(guò)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(bǔ)償點(diǎn)也均在20 μmol·m-2·s-1以上，證明鉤藤在弱光下也有較強(qiáng)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(qiáng)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(gè)光合因子是影響鉤藤生長(zhǎng)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(duì)光強(qiáng)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(zhǎng)環(huán)境與植物體內(nèi)的生理因子之間復(fù)雜的相互聯(lián)系。但是光合作用過(guò)程，產(chǎn)量相關(guān)變化進(jìn)而影響其產(chǎn)量和質(zhì)量的差異還有待進(jìn)一步研究。

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[收稿日期]20161011

[基金項(xiàng)目]國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（81503258）；江蘇省自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（BK20151005）；江蘇省中醫(yī)藥局科技項(xiàng)目（YB2015009）

[通信作者]*彭國(guó)平，教授，研究方向?yàn)橹兴幊煞址蛛x精制及制劑開發(fā)，Tel：（025）86798186，Email：guopingpeng@126com

[作者簡(jiǎn)介]李存玉，講師，研究方向?yàn)橹兴幹扑幑に囇芯浚琓el：（025）86798186，Email：licunyuok@163com·制劑與炮制·