光質(zhì)對(duì)金釵石斛生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響

彭金彬

(泉州市洛江區(qū)林業(yè)局，福建 泉州 362010)

光質(zhì)對(duì)金釵石斛生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響

彭金彬

(泉州市洛江區(qū)林業(yè)局，福建 泉州 362010)

以貴州赤水的金釵石斛(DendrobiumnobileLindl)為試驗(yàn)材料，以白光對(duì)照，采用紅光(R)、藍(lán)光(B)和不同比例的紅藍(lán)混光處理(2R1B、1R2B，紅光 ∶藍(lán)光分別為2 ∶1、1∶2)，觀測(cè)不同光質(zhì)對(duì)金釵石斛生長(zhǎng)發(fā)育及有效成分合成與積累的影響。結(jié)果表明，單純紅光或藍(lán)光對(duì)金釵石斛生長(zhǎng)都不利，會(huì)引起金釵石斛徒長(zhǎng)或矮壯。當(dāng)紅光 ∶藍(lán)光=1∶2時(shí)(1R2B)，金釵石斛的生長(zhǎng)量最大，鮮重、干重分別比對(duì)照增加25.8%、38.8%。處理180 d后，1R2B處理的根、莖、葉的多糖含量都顯著高于其它處理，分別較對(duì)照高9.36%、14.51%、31.05%；且整株多糖積累量最多，比對(duì)照高68.14%；1R2B處理的生物堿含量及積累量顯著高于其它處理，比對(duì)照高3.23%、45.4%。相關(guān)性分析表明，不同光質(zhì)處理下金釵石斛多糖、生物堿含量與金釵石斛的生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)不顯著，但多糖含量、積累量與生物堿含量、積累量存在著協(xié)同關(guān)系。研究結(jié)果可為金釵石斛優(yōu)質(zhì)、低碳、高效生產(chǎn)提供參考。

金釵石斛；光質(zhì)；生長(zhǎng)；多糖；生物堿

金釵石斛(DendrobiumnobileLind1)又名金釵石、扁金釵、扁黃草、扁草、黃草，為蘭科石斛屬多年生附生草本植物。金釵石斛具有較高的觀賞價(jià)值，又是常用名貴中藥材，以新鮮或干燥莖入藥，具有滋陰清熱、益胃生津之功效。石斛生物堿(alkaloid)是金釵石斛的主要有效成分，現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明金釵石斛生物堿對(duì)白內(nèi)障、心血管和胃腸道等疾病具有一定療效[1-2]。

由于生長(zhǎng)條件的特殊要求，生長(zhǎng)繁殖緩慢，加上野生資源濫采、濫挖及環(huán)境破壞等原因，金釵石斛已瀕臨滅絕。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外的石斛研究主要集中于藥用化學(xué)方面[3-4]，對(duì)石斛資源再生的研究以組織培養(yǎng)為主[5-6]，成活率很低，難以在生產(chǎn)中應(yīng)用。弄清金釵石斛生長(zhǎng)所需的環(huán)境條件及其生理生化特點(diǎn)是解決石斛人工栽培馴化、恢復(fù)種群的理論基礎(chǔ)。本試驗(yàn)首次系統(tǒng)地研究不同光質(zhì)處理對(duì)金釵石斛生長(zhǎng)發(fā)育及有效成分合成積累的影響，旨在弄清金釵石斛生長(zhǎng)對(duì)光質(zhì)的需求規(guī)律，找出適合金釵石斛生長(zhǎng)及其有效成分合成與積累的光質(zhì)組合，為金釵石斛的栽培馴化，恢復(fù)金釵石斛資源提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

2013年1月，以貴州赤水金釵石斛(DendrobiumnobileLindl)移栽苗(移栽28 d)為試驗(yàn)材料，種苗在智能溫室的苗床上種植，周圍用不透明材料覆蓋，防止不同處理間光照的影響。LED光源系統(tǒng)模塊功率30 W，分紅色、藍(lán)色單色光，可分別調(diào)節(jié)光強(qiáng)大小。

1.2 試驗(yàn)方法

LED光源模塊共有12排燈帶，其中紅光帶8條，藍(lán)光帶4條，調(diào)節(jié)紅、藍(lán)光條帶數(shù)，進(jìn)行對(duì)比處理。各處理參數(shù)見(jiàn)表1。

光照時(shí)間為間斷光照，每隔2 h照射1次，白天溫度控制在22～25 ℃，夜間溫度控制在14～16 ℃，濕度控制在70%～90%。每種光處理3次重復(fù)，每次重復(fù)為20盆移栽苗。其他管理方法按照日常管理方法進(jìn)行。

表1 不同光質(zhì)LED光源的主要技術(shù)參數(shù)

1.3 測(cè)定方法

在不同光照條件下培養(yǎng)60、120、180 d后進(jìn)行取樣測(cè)定。用米尺測(cè)量金釵石斛苗高，取最長(zhǎng)根的長(zhǎng)度作為根長(zhǎng)；游標(biāo)卡尺測(cè)定植株中間部位作為地徑；然后將金釵石斛整株經(jīng)105 ℃殺青15 min，60 ℃干燥至恒重，再制成粉末，過(guò)60目篩。

金釵石斛多糖含量測(cè)定參考張西玉[7]測(cè)定石斛蘭多糖的苯酚-硫酸法，生物堿含量參照徐寧[8]測(cè)定石斛蘭生物堿含量的酸性染料分光光度法。含水率=(器官鮮重-器官干重)/器官干重×100%；有效成分積累量=有效成分含量×器官的干重；生長(zhǎng)期內(nèi)各指標(biāo)的平均值為培養(yǎng)60、120、180 d測(cè)定的各指標(biāo)的總和/3。采用Excel 2003整理數(shù)據(jù)，利用DPS軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)對(duì)金釵石斛生長(zhǎng)的影響

由表2可知，60～180 d期間，R處理下苗高的增幅最大，為3.35 cm；B處理下的苗高增幅最小，為0.78 cm；3個(gè)處理時(shí)間的苗高平均值，R處理最大，為3.26 cm，較對(duì)照高27.9%，呈徒長(zhǎng)狀。B處理下地徑的增長(zhǎng)幅度最大，為0.61 cm，R處理下的地徑增幅最小，為0.21 cm；3個(gè)處理時(shí)間的地徑平均值，B處理最大，為0.64 cm，較對(duì)照增加13.5%。試驗(yàn)期間，除了180 d后R處理下節(jié)數(shù)為3個(gè)外，金釵石斛莖節(jié)數(shù)基本上保持不變。同時(shí)，除B、1R2B處理下的芽數(shù)在處理120～180 d后有所增加之外，其余芽數(shù)都是1個(gè)。生長(zhǎng)期間，1R2B處理下根系狀況最好，根長(zhǎng)增長(zhǎng)幅度最大，為5.67 cm，有8條根；R處理下根長(zhǎng)增幅最小，為3.44 cm，5條根；3個(gè)處理時(shí)間的根長(zhǎng)平均值，1R2B處理最大，為3.91 cm，較對(duì)照增加8.5%。從金釵石斛產(chǎn)量來(lái)看，1R2B處理下鮮重、干重增幅都最大，分別為34.2 g、7.02 g；3個(gè)處理時(shí)間的鮮重、干重的平均值也是1R2B處理最大，分別為16.6 g、2.99 g，比對(duì)照增加25.8%、38.8%。

2.2 不同光質(zhì)對(duì)金釵石斛多糖含量及積累量的影響

由表3可知，各個(gè)生長(zhǎng)階段中金釵石斛器官多糖含量大小順序基本為莖>葉>根，同一器官的多糖含量隨著生長(zhǎng)時(shí)間推移不斷增加，同一生長(zhǎng)時(shí)間下不同處理下的多糖含量不同。60～120 d期間，1R2B處理下的根、莖、葉的多糖增長(zhǎng)幅度都最大，分別為0.78%、12.95%、9.48%；3個(gè)處理時(shí)間根的多糖含量平均值，2R1B處理最大，為1.82%，比對(duì)照增長(zhǎng)8.98%；3個(gè)處理時(shí)間莖、葉的多糖含量平均值皆為1R2B處理最大，分別為12.95%、9.48%，分別比對(duì)照增加15.25%、20.85%。

表2 不同光質(zhì)對(duì)金釵石斛生長(zhǎng)的影響

*：同一列數(shù)據(jù)后不同小寫字母為差異達(dá)5%顯著水平；不同大寫字母為差異達(dá)1%顯著水平。下同。

不同處理下，金釵石斛多糖積累量隨著生長(zhǎng)時(shí)間的推移逐漸增加，不同光質(zhì)處理下的多糖積累量卻各有不同。表3顯示，60～180 d期間多糖積累量，增幅最大的是1R2B處理，增加9.42 mg，R處理下增幅最小，只增加1.46 mg；3個(gè)處理時(shí)間多糖積累量平均值，1R2B處理最大，為3.62 mg，比對(duì)照增加68.8%。

2.3 不同光質(zhì)對(duì)金釵石斛生物堿含量及積累量的影響

由表4可知，60～180 d期間，不同光質(zhì)處理下莖段生物堿含量增幅最大的是2R1B處理，增幅為0.80%；最小的是B處理，為0.22%。3個(gè)處理時(shí)間生物堿含量平均值最高為2R1B處理，為0.83%，比對(duì)照增加15.8%。不同光質(zhì)處理下莖段生物堿積累量增幅最大的是1R2B處理，增幅為0.69 mg；最小的是R處理，為0.14 mg。3個(gè)處理時(shí)間生物堿積累量平均值最高為2R1B處理，為0.27 mg，比對(duì)照增加44.1%。

表3 不同光質(zhì)處理對(duì)金釵石斛多糖含量及積累量的影響

表4 不同光質(zhì)處理對(duì)金釵石斛生物堿含量及積累量的影響

2.4 不同光質(zhì)處理下金釵石斛生長(zhǎng)指標(biāo)及有效成分含量間相關(guān)性分析

由表5可知，不同光質(zhì)處理下，金釵石斛的根系生長(zhǎng)情況與莖粗、干重呈極顯著正相關(guān)；莖粗與莖長(zhǎng)呈顯著負(fù)相關(guān)；多糖積累量與干重呈極顯著正相關(guān)，與多糖含量呈顯著正相關(guān)；生物堿含量與多糖含量呈顯著正相關(guān)；生物堿含量與干重、多糖含量、多糖積累量呈正相關(guān)，達(dá)到顯著或者極顯著水平。

表5 不同光質(zhì)處理下金釵石斛生長(zhǎng)指標(biāo)及有效成分含量間相關(guān)性分析

*：*、**分別表示在0.05、0.01水平上的相關(guān)顯著性。

3 討論

3.1 不同光質(zhì)對(duì)金釵石斛生長(zhǎng)的影響

在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，光可經(jīng)過(guò)內(nèi)光環(huán)境、光受體的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，從地上部傳輸?shù)礁?，?duì)其生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)行調(diào)控[7]。根系雖未直接接受光照條件，但對(duì)不同光質(zhì)的反應(yīng)卻不同，相關(guān)研究表明，三基色熒光燈下水稻幼苗根長(zhǎng)最長(zhǎng)、紅光次之、藍(lán)光和白光下最短[8]。高亭亭等[9]研究表明，紅光有利于鐵皮石斛種苗根系與苗高生長(zhǎng)，藍(lán)光有利于鐵皮石斛種苗增粗與生物堿積累，紅藍(lán)混光有利于其葉綠素與多糖含量增加，其原因是富含遠(yuǎn)紅光成分的光能激活特定的IAA載體蛋白或IAA載體蛋白調(diào)控因子，使IAA運(yùn)輸方向改變，從而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育。藍(lán)光提高了IAA氧化酶活性，降低了植物體內(nèi)的IAA水平，進(jìn)而抑制了植物的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)[10]。

迄今為止，尚無(wú)人對(duì)金釵石斛生長(zhǎng)及有效成分合成與積累所需的適宜光質(zhì)比進(jìn)行系統(tǒng)的研究。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，單純紅光照射導(dǎo)致金釵石斛出現(xiàn)徒長(zhǎng)現(xiàn)象，單純的藍(lán)光照射導(dǎo)致金釵石斛過(guò)于矮壯，不利于金釵石斛干物質(zhì)量積累；從最終產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀來(lái)評(píng)價(jià)，當(dāng)紅藍(lán)光比例為1∶2時(shí)，最有利于金釵石斛生長(zhǎng)發(fā)育。通過(guò)分析不同光質(zhì)比處理下金釵石斛農(nóng)藝性狀之間相關(guān)性顯示，其根系生長(zhǎng)情況與干物質(zhì)積累呈極顯著正相關(guān)(r=0.92**)，由此證明不同光質(zhì)處理主要是通過(guò)地上部傳輸?shù)礁?，進(jìn)而影響金釵石斛的生長(zhǎng)發(fā)育，這與張西玉[7]研究結(jié)果一致。

3.2 不同光質(zhì)對(duì)金釵石斛有效成分合成與積累的影響

研究表明，光質(zhì)對(duì)藥用植物中有效成分的合成與積累起到重要的調(diào)節(jié)作用[10-13]。通過(guò)研究不同光質(zhì)對(duì)鐵皮石斛多糖與生物堿含量的影響發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光有利于鐵皮石斛種苗生物堿積累，紅藍(lán)混光有利于多糖含量的積累[9]，對(duì)于不同光質(zhì)處理對(duì)金釵石斛不同器官多糖含量及積累量的影響以及對(duì)莖的生物堿合成與積累的影響至今尚未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)結(jié)果表明，金釵石斛各器官多糖含量大小順序?yàn)榍o>葉>根，與章金輝等[14]的試驗(yàn)結(jié)果一致。結(jié)果同時(shí)顯示，不同光質(zhì)比處理下金釵石斛整株平均多糖含量大小順序?yàn)?R2B>2R1B>CK>B>R，不同光質(zhì)處理下金釵石斛整株平均多糖積累量大小順序?yàn)?R2B>CK>2R1B>B>R。相關(guān)性分析顯示，不同光質(zhì)比處理下金釵石斛多糖含量與其干物質(zhì)積累量呈正相關(guān)，多糖積累量與多糖含量、干物質(zhì)積累量呈正相關(guān)，達(dá)到顯著或極顯著水平。由此說(shuō)明，當(dāng)紅藍(lán)光比例為1∶2時(shí)有利于金釵石斛多糖的合成，其前提是該光質(zhì)比例有利于金釵石斛生長(zhǎng)發(fā)育，從而有利于多糖的合成與積累，所以生產(chǎn)上調(diào)整合適的光質(zhì)比不僅有利于金釵石斛生長(zhǎng)發(fā)育，還有利于其多糖的合成與積累。

不同光質(zhì)處理下金釵石斛莖段生物堿含量大小順序?yàn)?R1B>1R2B>CK>R>B，不同光質(zhì)比處理下金釵石斛莖段生物堿積累量大小順序?yàn)?R2B>2R1B>CK>B>R。相關(guān)性分析顯示，生物堿含量與多糖含量呈正相關(guān)，達(dá)到顯著水平；生物堿積累量與多糖含量、多糖積累量達(dá)到極顯著正相關(guān)，與干重顯著正相關(guān)。由此說(shuō)明，生物堿的合成、積累與多糖的合成、積累之間存在協(xié)同關(guān)系，其機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

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Effects of Different Light Quality on the Growth and Effective Components ofDendrobiumnobile

PENG Jin-bin

(QuanzhouLuojiangDistrictBureauofForestry，Quanzhou362010，F(xiàn)ujian，China)

Taking Guizhou ChishuiDendrobiumnobile(Dendrobium nobile Lindl) as experimental materials，with white light control，light red and blue with red light，blue light and 2 different proportion of mixing，observation of the growth and effective components ofDendrobiumnobilesynthesis and accumulation effect.The results showed，the pure red or blue light on the growth ofDendrobiumnobileis bad，would cause excessive growth ofDendrobiumnobileor stocky.When the red light∶blue=1∶2 (1R2B)，the largest amount of growth ofDendrobiumnobile，the fresh weight and dry weight increased 25.8% and 38.8% respectively compared with the CK After 6 months growth，polysaccharide content in 1R2B treated roots，stems，leaves were significantly higher than other，respectively 9.36%，14.51% higher than CK，31.05%；and the whole plant polysaccharides accumulation up，higher than CK 68.14% Alkaloids content and accumulation amount of treatment 1R2B was significantly higher than other treatments，higher than CK 3.23%，45.4% correlation analysis showed，different light qualities ofDendrobiumnobilepolysaccharide，the alkaloid content ofDendrobiumnobileand growth is not significantly related to，but the content of polysaccharide，accumulation and the content of alkaloid accumulation，there is synergetic relationship.The research results provide the technical support for theDendrobiumnobilehigh-quality，low carbon，high efficient production.

Dendrobiumnobile；light quality；growth；polysaccharide；alkaloid

2014-12-10；

2015-01-21

泉州市科技重大項(xiàng)目(2013N70)

彭金彬(1977—)，男，福建泉州人，泉州市洛江區(qū)林業(yè)局工程師，從事林業(yè)造林技術(shù)研究。E-mail：1539572250@qq.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.04.014

S567.23+9

A

1002-7351(2015)04-0067-05