光照度對蒲公英光合效率及主要黃酮類化合物含量的影響

徐翌深，謝小翌，郭仰東，張喜春

（1.北京農學院植物科學技術學院，北京 102206；2.中國農業大學園藝學院，北京 100083）

蒲公英（Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz.），別稱婆婆丁，為多年生菊科草本植物，在中國分布廣泛，是中國常見的野生蔬菜資源之一［1，2］。蒲公英具有極高的藥用價值，在中國古代《本草經疏》《本草述》《本草圖經》等中醫藥學著作中均有記載，目前已被國家衛生部收錄為藥食同源食品［3］。現代研究表明，蒲公英的主要化學成分為黃酮類、酚酸類、萜類、甾醇類、蒲公英色素、香豆素類等［4-6］，具有抗癌、抗腫瘤、抗氧化性、清除自由基和抑菌等多種藥理價值［7-9］。蒲公英全草中黃酮類物質含量較多，約為1.35%，Wolbis 等［10］從蒲公英的花瓣中檢測出20 種黃酮類物質，并確定了10 種化學結構，研究發現，蒲公英黃酮類化合物中以蘆丁（Rutin）、槲皮素（Quer?cetin）、木犀草素（Luteolin）、山奈酚（Kaempferol）及異鼠李素（Isorhamnetin）的含量較高［11］。近年來，蒲公英因其特殊的苦味口感和藥用價值愈發受到人們的喜愛，在歐洲、北美及東南亞等國已開始大量種植，中國東北、西北和西南地區均有栽培。

光照度變化會影響植物的生長發育及代謝物的合成。趙英明等［12］認為45%的自然光強處理下蒲公英生長后期地上部干鮮質量最大；孟宇航等［13］認為透光率保持在60.1%～82.6%之間有助于提高蒲公英維生素C、總酚酸、可溶性糖和可溶性蛋白質等指標的含量，而有關光照度與蒲公英黃酮類化合物含量及光合特性之間的關系迄今鮮有報道。為此，試驗測定了不同光照度處理下蒲公英凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、細胞間CO2濃度、水蒸氣壓虧缺、水分利用效率及5 種主要黃酮類化合物的含量，以期明確光照度與蒲公英葉片光合作用及黃酮類組分積累量的關系，從而揭示蒲公英對光照度的需求習性，為蒲公英光合生理機制研究及生態因子的調節提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

CIRAS-3 便攜式植物光合作用測定儀（美國PP SYSTEMS 公司）；1200 液相色譜儀（美國Agilent 公司）；冷凍干燥機Modulyod-230（美國Thermo Fisher公司）；KQ-500DE 超聲波清洗器（昆山超聲儀器）；RE-2000 旋轉蒸發儀（上海亞榮生化儀器廠）；AL2002 電子天平（METTLER TOLEDO 公司）。

供試樣品為北京市昌平區沙河種子站提供的“北農一號”蒲公英；遮光材料PE 遮陽網購于山東悅農塑料制品廠，密度分別為2 針、3 針、4 針及6 針；5種黃酮類組分所使用的標準品蘆丁、槲皮素、木犀草素、山奈酚及異鼠李素購于貴州迪大科技有限責任公司（純度≥98%）；0.45 μm 微孔濾膜過濾器；乙酸、甲醇（色譜純，天津市光復科技發展有限公司）。

1.2 試驗方法

采用溫室分區溝播方式種植蒲公英，待全部出苗10 d 后分別置于不同密度遮陽網下生長，實際透光率分別為100%（平均光照度15 822 lx，對照）、82.8%（平均光照度13 116 lx，T1）、60.3%（平均光照度9 545 lx，T2）、37.9%（平均光照度6 003 lx，T3）、14.5%（平均光照度2 303 lx，T4）。

1.2.1 光合特性的測定 采用CIRAS-3 便攜式植物光合作用測定儀，于遮陰后10、20、30 d 測量蒲公英第4～6 片葉，每個處理分別測量5 株，每株測量3片葉片。

1.2.2 主要黃酮類組分的測定 利用HPLC 法測量蒲公英5 種主要黃酮類組分，分別蘆丁、槲皮素、木犀草素、山奈酚、異鼠李素，測定方法參考王文斌［11］的方法，在此基礎上做了改進。

標準品溶液的配制：精密稱取蘆丁、槲皮素、木犀草素、山奈酚、異鼠李素適量，用混合提取液（水∶甲醇∶乙腈體積比3∶5∶2）配制濃度為1 mg/mL 的工作液，于4 ℃保存備用；隨后用混合提取液分別稀釋到 濃 度 為0.1、0.5、1.0、10.0、100.0、200.0、500.0、1 000.0 mg/L 的混合標準品溶液。

蒲公英提取液的配制：稱取冷凍干燥機凍干的蒲公英葉片粉末1.0 g，加入混合提取液（水∶甲醇∶乙腈體積比3∶5∶2）20 mL 溶解于三角瓶中，55 ℃超聲提取30 min，離心棄上清液，用5 mL 混合提取液溶解并定容至5 mL 容量瓶中，過0.45 μm 微孔濾膜即得供試樣品溶液。

色譜分析條件：Eclipse XDB-C18 色譜柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流動相A 為0.25%的乙酸溶液，流動相B為90%的甲醇溶液；洗脫程序為0～5 min，90%A，10%B；5～35 min，80%A，20%B；35～40 min，90% A，10% B；柱溫為室溫，流速0.75 μL/min，進樣量10 μL。

標準品色譜圖：根據上述色譜條件結合DAD 檢測器對5 種黃酮類化合物標樣進行最大吸收光譜掃描，在283 nm 左右均有較大吸收峰，能較好地分離出各物質。標樣中各組分的出峰順序依次為蘆丁、槲皮素、木犀草素、山奈酚、異鼠李素，出峰時間分別為18.501、22.540、23.462、24.833、25.473 min（圖1）。

圖1 黃酮類化合物混合標樣

標準曲線繪制：采用內標法測得各組分峰面積Y 與質量濃度X（μg/mL）進行線性回歸，回歸方程和線性系數（表1）顯示5 種成分線性關系良好（r>0.990 0）。

表1 黃酮類化合物的線性關系

2 結果與分析

2.1 光照度對蒲公英光合特性的影響

光照度對蒲公英葉片的光合作用影響顯著（圖2）。隨著光照度的減弱，蒲公英凈光合速率（Pn）及蒸騰速率（Tr）都呈降低趨勢，極值分別為：Pn（對照）=18.04 μmol/（m2·s），Pn（T4）=5.49 μmol/（m2·s）；Tr（對照）=6.34 mmol/（m2·s），Tr（T4）=2.58 mmol/（m2·s）。氣孔導度（Gs）各處理數據均顯著低于對照。細胞間CO2濃度（Ci）變化沒有顯著差異。蒲公英水蒸氣壓虧缺（VPD）隨光照度減弱逐漸升高，極值分別為VPD（對照）=1.22 mp，VPD（T4）=2.25 mp。水分利用效率（WUE）指葉片凈光合速率與蒸騰速率的比值，T2、T3、T4 處理顯著低于T1 和對照。總體而言，100%光照條件下蒲公英葉片的光合作用水平遠高于不同程度的遮陰處理。

2.2 光照度對蒲公英主要黃酮類組分的影響

利用HPLC 測量發現蒲公英主要黃酮類化合物含量在不同光照度處理下表現出顯著差異（圖3），其中，T2 處理（透光率60.3%）下5 種黃酮類化合物含量最高，分別為蘆丁346.85 μg/g、槲皮素502.75 μg/g、木犀草素299.53 μg/g、山奈酚241.90 μg/g、異鼠李素273.35 μg/g，對照（透光率100%）和T1（透光率80.3%）次之，T3（透光率37.9%）與T4（透光率14.5%）表現出顯著低于前3 組的趨勢，低于60.3%后不利于黃酮類化合物積累。

圖2 不同光照處理下蒲公英的光合參數

圖3 不同光照度處理下蒲公英主要黃酮類組分含量

3 小結

蒲公英的光合效率受光照度影響明顯。隨著光照度的降低，凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度均明顯下降，水蒸氣壓虧缺隨光照度降低而增高，各處理組細胞間CO2濃度變化沒有顯著差異。氣孔導度調節CO2進入葉片的速率，與光合反應對CO2的需求量相互協調［14］，因此氣孔導度的改變使細胞間CO2濃度保持在一個恒定的水平。此外，氣孔張開使得CO2擴散進入葉片的同時，引起蒸騰水分喪失，而且VPD增高會引起氣孔導度降低，導致蒸騰水分喪失減少，蒸騰速率降低；減少蒸發量將提高水分利用效率。

光照度的變化會影響植物生長發育及代謝物合成，對某些次級代謝物的影響因植物而異，尤其黃酮類化合物含量，不同的植物其影響差異較大。Federico等［15］發現長春花（Catharanthus roseus）在高光強處理下幾種黃酮類化合物含量遠高于低光強。而蒲公英5 種主要黃酮類組分在透光率60.3%（平均光照度9 545 lx）處理下表現出最高積累量，與孟宇航等［13］在光照度對蒲公英營養品質影響的研究結果（透光率在60.1%～82.6%營養物質含量最佳）相近。蒲公英作為藥食同源植物，具有豐富的營養價值與藥用功能，作為佐餐野菜栽培時，可適當增強光照度，提高其營養品質含量和產量；而在培育藥用蒲公英時，可適當降低光照度，提升主要黃酮類組分的積累。