不同LED光源對越南槐幼苗生物量及活性成分含量的影響

摘要：通過盆栽試驗，以自然光為對照，測定紅光、藍光、白光3種不同LED光源處理下越南槐（Sophora tonkinensis Gagnep.）幼苗的生物量和活性成分含量，以探討不同LED光源對越南槐幼苗生物量和活性成分含量的影響。結(jié)果表明，不同LED光源對越南槐幼苗生物量和活性成分含量的影響不同，與自然光相比，紅光、藍光及白光均抑制了越南槐幼苗生物量的積累，而藍光能提高越南槐幼苗苦參堿與氧化苦參堿總量，且隨著處理時間的延長，藍光與自然光條件下含量差異越明顯，表現(xiàn)為在藍光處理下60、90 d時越南槐幼苗苦參堿和氧化苦參堿的總量分別為自然光的1.04、1.17倍。

關(guān)鍵詞：LED光源；越南槐（Sophora tonkinensis Gagnep.）；生物量；苦參堿；氧化苦參堿

中圖分類號：S567.1+9 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）23-5797-03

豆科槐屬植物越南槐（Sophora tonkinensis Gagnep.）的干燥根廣豆根是廣西著名的道地藥材。研究表明，次生代謝產(chǎn)物苦參堿與氧化苦參堿為廣豆根的主要活性成分，具有抗癌[1，2]、抗腫瘤[3，4]、抗炎[5，6]、抑菌[7，8]等功效。次生代謝產(chǎn)物的形成是藥用植物在長期進化過程中對外界環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果。目前，光質(zhì)對植物生長發(fā)育的影響研究較多，而對次生代謝的影響研究還相對較少，且多集中在組織培養(yǎng)領(lǐng)域[9-11]。在科研試驗或生產(chǎn)實踐中，人們通常是利用不同顏色的熒光燈或濾光膜（濾光片）來獲得不同的光質(zhì)，而LED（Light emitting diode）光源與傳統(tǒng)光源相比，是一種能實現(xiàn)精確的光質(zhì)配比，并具有節(jié)能、產(chǎn)熱量低、使用壽命長等優(yōu)點的新型光源，將其作為人工光源或補光光源應(yīng)用在藥用植物栽培和生產(chǎn)等領(lǐng)域?qū)⑷找鎻V泛。為此，研究不同LED光源對越南槐生長過程中生物量和活性成分積累的影響，可為提高廣豆根藥材的產(chǎn)量與質(zhì)量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用越南槐種子來源于廣西藥用植物園種苗培育基地。采集并挑選均一飽滿的越南槐種子均勻撒播于沙床中，定期澆水，待其長出兩片真葉時，挑選長勢一致的幼苗移植到統(tǒng)一規(guī)格的營養(yǎng)杯中，6個月后將幼苗定植到塑料盆中，塑料盆盆口直徑25 cm，盆底直徑21 cm，盆高25 cm。其中營養(yǎng)杯與塑料盆中的栽培基質(zhì)均為壤土加有機質(zhì)（體積比4∶1）。每盆裝入基質(zhì)2.5 kg，并栽上4株幼苗，待其生長穩(wěn)定后即可進行光處理。

1.2 光處理

以自然光為對照（CK），采用紅光（RL，λ=630 nm）、藍光（BL，λ=460 nm）和白光（WL，由RGB三基色配比設(shè)計而成，色溫7 000 K）3種LED光源處理幼苗。LED燈外徑270 mm，內(nèi)徑150 mm，厚60 mm，功率90 W。

分別挑選長勢一致的越南槐幼苗置于已安裝好處理光源的培養(yǎng)架內(nèi)，每處理3次重復，每個重復28盆，調(diào)節(jié)光源的高度使各處理光照強度一致，所有處理光照強度均設(shè)為100 μmol/（m2·s），光照時間為12 h/d，培養(yǎng)架外圍用遮光布覆蓋。為避免光照的不均勻，每隔10 d交換一次各培養(yǎng)架內(nèi)花盆的位置，處理過程中水肥管理一致。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 生物量的測定 每30 d采樣一次，共采樣3次，每個重復每次采樣10株，清洗并分裝，80 ℃烘干至恒重，測定全株及各部位生物量。

1.3.2 活性成分含量的測定 每30 d采樣烘干，測定植株各部位苦參堿及氧化苦參堿的含量，并計算其總量。測定方法參照文獻[12]。HPLC色譜條件：色譜柱：Venusil XBP NH2100A，250 mm×4.6 mm，5 μm；柱溫：25 ℃；流動相：乙腈∶異丙醇∶0.5%磷酸（體積比70∶15∶15）；流速：1.0 mL/min；檢測波長：220 nm；進樣體積：5 μL。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel及DPS軟件進行統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同LED光源對越南槐生物量積累及分配的影響

植物生物量的大小綜合反映了外界環(huán)境對植物生長的影響狀況以及植物對外界環(huán)境的適應(yīng)能力[13]。由圖1可知，LED光源處理組全株及各部位生物量均明顯低于自然光對照組，并與對照組差異顯著（P<0.05）。表明各組LED光源不同程度地抑制了越南槐生物量的積累。其中紅光與藍光組全株及各部位生物量隨著時間的延長均呈先降低后升高的趨勢，而白光組全株及葉、莖生物量隨時間延長呈下降趨勢，并出現(xiàn)部分植株落葉甚至死亡的現(xiàn)象。

2.2 不同LED光源對越南槐活性成分積累與分布的影響

植物次生代謝物的產(chǎn)生與分布通常存在著種屬、器官、組織和生長發(fā)育期的特異性，同時也受環(huán)境中各種因素的影響[14]。表1結(jié)果表明，從整體來看，不論是哪種光源處理的越南槐各部位中苦參堿與氧化苦參堿的總量總體上均表現(xiàn)為根>莖>葉，且只有根部中的總量基本符合《中國藥典》對廣豆根藥材苦參堿與氧化苦參堿總量不得少于7 mg/g的要求。由圖2可知，處理30 d時，各處理根部苦參堿與氧化苦參堿的總量差異不大，隨著處理時間延長到60 d時，除紅光處理其總量下降外，其余各組總量均呈上升趨勢，其中只有藍光組的總量高于對照組，為同期對照組的1.04倍。處理90 d時，除紅光處理組總量升高外，其他各組均有不同程度的降低，但藍光處理組的總量仍高于自然光對照組，為同期對照組的1.17倍，而白光處理組下降最明顯，此期各處理間差異顯著（P<0.05）。

3 小結(jié)與討論

不同波長的光對植物光合作用的有效性不一樣，對植物體內(nèi)次生代謝的影響也較為復雜。研究結(jié)果表明，不同LED光源對越南槐幼苗生物量和活性成分含量的影響不同，與自然光相比，紅光、藍光及白光均嚴重抑制了幼苗生物量的積累，而只有藍光有利于幼苗苦參堿和氧化苦參堿總量的提高，且隨著處理時間的延長，差異越明顯（處理60、90 d時分別為同期對照的1.04、1.17倍）。因此，藍光在一定程度上能促進廣豆根活性成分的積累，并有可能縮短廣豆根藥材采收的年限，LED光源對藥用植物的生長及次生代謝的影響值得進一步研究。研究可為今后探討不同光質(zhì)配比的LED光源對越南槐生長、生物堿次生代謝的影響及以成熟越南槐為研究對象所開展的光質(zhì)調(diào)控研究奠定基礎(chǔ)。

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