地黃新品系葉片色素及光合特性分析

李建軍，王 君，任美玲，尚星晨，孫樹武，馬文喜

(1.河南師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 綠色藥材生物技術(shù)河南省工程實驗室，河南 新鄉(xiāng) 453007;2.河南省百遼懷藥科技開發(fā)有限公司，河南 焦作 454950; 3.溫縣興科種植專業(yè)合作社，河南 溫縣 454888)

地黃新品系葉片色素及光合特性分析

李建軍1，王 君1，任美玲1，尚星晨1，孫樹武2，馬文喜3

(1.河南師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 綠色藥材生物技術(shù)河南省工程實驗室，河南 新鄉(xiāng) 453007;2.河南省百遼懷藥科技開發(fā)有限公司，河南 焦作 454950; 3.溫縣興科種植專業(yè)合作社，河南 溫縣 454888)

采用分光光度計和LI-6400XT光合儀對8個地黃品種(系)的葉綠素、花青素含量及凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Cond)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)進行測定，比較地黃新品系與主栽品種葉片色素及光合特性的差異，為新品種的選育提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，懷地津8(新品系)、懷地81、85-5、金九、懷地83(新品系)的葉綠素含量較高，分別為2.84、2.71、2.69、2.66、2.63 mg/g；金九、懷地津8花青素相對含量較高，分別為0.169、0.165，懷地83花青素相對含量最低，為0.060；懷地81、懷地83、懷地津8的Pn較高，分別為2.41、2.37、2.25 μmol/(m2·s)；葉片葉綠素含量與Pn呈正相關(guān)關(guān)系，葉片花青素含量與Pn呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。說明新品系懷地津8和懷地83光合性狀表現(xiàn)良好，可在生產(chǎn)中適當(dāng)推廣種植。

地黃； 新品系； 葉綠素； 花青素； 凈光合速率

地黃(RehmanniaglutinosaLibosch.)為玄參科藥用草本植物，是常用的補益中藥，是我國著名的四大懷藥之一,產(chǎn)品暢銷國內(nèi)外[1]。隨著中藥走向世界，我國對地黃已開展了多方面的研究，近年來的研究主要集中在化學(xué)成分、藥理作用、炮制方法等方面[2-3]，關(guān)于地黃資源的葉色與光合特性比較分析卻很少，而植物光合作用的強弱對其豐產(chǎn)性具有十分重要的作用。河南道地藥材綠色生產(chǎn)技術(shù)團隊于2011年采用生津(母本)和85-5(父本)進行雜交，經(jīng)過系統(tǒng)定向篩選、擴繁得到新品系懷地津8；2012年，采用85-5(母本)和懷地3號(父本)進行雜交，經(jīng)過系統(tǒng)定向篩選、擴繁得到新品系懷地83。本研究通過對新品系懷地津8、懷地83與主栽品種葉綠素、花青素含量和光合參數(shù)的測定，比較葉綠素含量、花青素相對含量和光合參數(shù)的差異，為地黃新品種的選育提供理論支撐。

1 材料和方法

1.1 供試材料

2015年4月20日在示范田播種，管理按照大田進行。2015年7月29日在溫縣張寺地黃品種示范田取樣測定。供試材料為懷地津8、懷地81、85-5、懷地83、懷豐、沁懷、北京3號、金九。

1.2 儀器與試劑

儀器：UV-1800紫外-可見分光光度計(北京銳利分析儀器有限公司)、FA2204B型電子分析天平(上海菁海儀器有限公司)、LI-6400XT光合儀(美國LI-COR公司)。試劑：丙酮、無水乙醇、0.1 mol/L HCl、蒸餾水。

1.3 測定指標(biāo)和方法

1.3.1 葉綠素含量的測定 分別取不同地黃品種(系)的新鮮葉片4片，洗凈，擦干，分別去掉其主脈，用0.2 cm2的圓形取樣器將葉片打成小圓片，混合均勻。分別準(zhǔn)確稱取0.2 g，放入25 mL棕色容量瓶中，加入25 mL丙酮-乙醇混合提取液(丙酮與無水乙醇的體積比為1∶1)。每個品種(系)重復(fù)4次。把葉綠素提取物搖勻后倒入比色杯中，分別以提取試劑為對照，測定葉綠素提取液在645 nm和663 nm波長下的吸光值，利用Arnon公式計算葉綠素的濃度，葉綠素a質(zhì)量濃度(Ca)=12.7A663-2.69A645；葉綠素b質(zhì)量濃度(Cb)=22.9A645-4.68A663；葉綠素總質(zhì)量濃度(Ca+b)=Ca+Cb，并換算成每克鮮質(zhì)量的葉綠素含量[4]。

1.3.2 花青素相對含量的測定 稱取材料1 g，用0.3 cm2的圓形取樣器將葉片打成小圓片，置于燒杯中，加入10 mL 0.1 mol/L HCl，杯口用稱量紙蓋緊，置于32 ℃恒溫箱中，浸泡4 h以上，用定性濾紙過濾，濾液即為花青素提取液。以提取試劑為對照，取花青素提取液用分光光度計在波長530 nm處讀取吸光度值。當(dāng)吸光度值為0.1時的花青素濃度稱為1個單位(即將讀取的吸光度值乘上10，用以代表花青素的相對濃度單位)，以比較花青素的相對含量[5]。

1.3.3 光合參數(shù)的測定 2015年7月29日9:00—11:00測定光合參數(shù)。隨機選擇無病蟲害及機械損傷的地黃成熟葉(自頂端起第2輪葉)，采用LI-6400XT光合儀分別測定地黃葉片的凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Cond)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)等參數(shù)，每個處理選3片葉，每個葉片記錄相對恒定的數(shù)值3～5個。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種(系)地黃葉綠素、花青素含量比較

由表1可知，地黃新品系與主栽品種的葉綠素含量為2.51～2.84 mg/g，且葉綠素含量大小依次為懷地津8>懷地81>85-5>金九>懷地83>懷豐>沁懷>北京3號；花青素相對含量為0.060～0.169，且花青素相對含量大小依次為金九>懷地津8>北京3號>懷地81>懷豐>沁懷>85-5>懷地83。

新品系懷地津8葉綠素含量與其他品種(系)差異極顯著；新品系懷地83葉綠素含量與沁懷、北京3號、懷地津8、懷地81和85-5差異極顯著，與金九差異不顯著。懷地津8花青素相對含量與金九差異不顯著，與其他所有品種(系)差異極顯著；懷地83花青素相對含量最低，與所有品種(系)差異極顯著。

表1 地黃新品系與主栽品種葉綠素含量和花青素相對含量的比較

注：不同大、小寫字母分別表示在0.01、0.05水平差異顯著，下同。

2.2 不同品種(系)地黃光合參數(shù)比較

由表2可知，地黃新品系與主栽品種的Pn為1.83～2.41 μmol/(m2·s)，懷地81、懷地83、懷地津8的Pn較高，沁懷的Pn最低。 懷地津8的Pn為2.25 μmol/(m2·s),與懷地81、懷地83、金九差異不顯著，與85-5差異顯著，與其他所有品種差異極顯著；懷地83的Pn為2.37 μmol/(m2·s)，與懷地81、懷地津8差異不顯著，與其他所有品種(系)差異極顯著。懷地津8的Cond為0.292 μmol/(m2·s),與懷地81差異不顯著，與其他所有品種(系)差異極顯著；懷地83的Cond為0.051 μmol/(m2·s)，與懷豐、沁懷差異不顯著，與其他所有品種(系)差異極顯著。懷地津8的Tr為4.48 mmol/(m2·s)，與北京3號、懷地81差異不顯著，與金九差異顯著，與其他所有品種(系)差異極顯著；懷地83的Tr為2.12 mmol/(m2·s)，與沁懷、懷豐、85-5、金九差異不顯著，與懷地81、懷地津8、北京3號差異極顯著。懷地津8的 Ci為340.89 μL/L，與懷地81、懷地83差異顯著，與其他所有品種(系)差異極顯著；懷地83 的Ci為336.20 μL/L，與懷地81差異不顯著，與懷地津8差異顯著，與其他所有品種(系)差異極顯著。

表2 地黃新品系與主栽品種光合參數(shù)的比較

用SPSS軟件對Pn與Cond、Tr、 Ci進行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，Pn與Cond相關(guān)系數(shù)為0.235，呈正相關(guān)，與Tr相關(guān)系數(shù)為0.204，呈正相關(guān)，均未達到顯著水平；Pn與Ci相關(guān)系數(shù)為-0.795，呈負(fù)相關(guān)，達到顯著水平。

通過SPSS計算分析得出，8個品種(系) 地黃Pn與葉綠素含量的相關(guān)系數(shù)為0.678，呈正相關(guān)，未達到顯著水平；地黃8個品種(系) Pn與花青素相對含量的相關(guān)系數(shù)為-0.077，呈負(fù)相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

本試驗中，將不同地黃品種(系)同時栽種于同一品種示范田中進行統(tǒng)一管理，盡量避免客觀因素對試驗結(jié)果造成的影響，測定方法按照同一標(biāo)準(zhǔn)，使測定結(jié)果更客觀、更真實地反映品種(系)間的差異。

本試驗結(jié)果表明，新品系懷地津8葉綠素含量最高，與其他所有品種(系)差異極顯著；新品系懷地83葉綠素含量高于主栽品種懷豐、沁懷、北京3號，與懷豐差異顯著，與沁懷、北京3號差異極顯著。魏書鑾等[6]認(rèn)為，葉綠素含量的高低可直接反映光合作用的強弱。葉綠素含量與光合速率的關(guān)系在許多農(nóng)作物上的研究表明，在一定范圍內(nèi)葉綠素含量與光合速率呈正相關(guān)關(guān)系[7]。本研究中8個地黃品種(系)葉綠素含量與Pn的相關(guān)系數(shù)為0.678，呈正相關(guān)關(guān)系，與上述研究結(jié)果相一致。

懷地津8花青素相對含量低于金九，高于其他所有品種(系)，與金九差異不顯著，與其他所有品種(系)差異極顯著；懷地83花青素相對含量最低，與其他所有品種(系)差異極顯著?；ㄇ嗨仉m不是光合色素，但是花青素與植物光合作用有著密切的關(guān)系[8]，F(xiàn)abrizio等[9]認(rèn)為，玉米葉片中的花青素能吸收大量的波長在400～700 nm的光，并通過計算得出含花青素的葉片與不含花青素的相比，同化等量的CO2多需要60%的光量子。本試驗表明，花青素相對含量與Pn呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與上述研究結(jié)果相一致。

懷地津8的Pn低于懷地81、懷地83，高于其他所有品種，與懷地81、懷地83、金九差異不顯著，與85-5差異顯著，與其他所有品種差異極顯著；懷地83 Pn低于懷地81，高于其他所有品種(系)，與懷地81、懷地津8差異不顯著，與其他所有品種(系)差異極顯著。Pn是植物光合生理特性的綜合反映，也是體現(xiàn)其光合效能的直接指標(biāo)[10]。說明新品系懷地津8和懷地83的光合效能較高。

相關(guān)性分析結(jié)果表明，葉綠素含量與Pn呈正相關(guān)，花青素相對含量與Pn呈負(fù)相關(guān)，Cond和Tr與Pn呈正相關(guān)，Ci與Pn呈顯著負(fù)相關(guān)。

綜合分析以上指標(biāo)，新品系懷地津8和懷地83葉綠素含量較高，Pn也較高，懷地津8花青素含量較高，懷地83花青素含量最低。前期研究結(jié)果表明，懷地津8和懷地83單株鮮質(zhì)量與產(chǎn)量較主栽品種優(yōu)勢顯著，指標(biāo)成分毛蕊花糖苷含量較主栽品種優(yōu)勢顯著，梓醇含量具有相對優(yōu)勢，且指標(biāo)成分遠(yuǎn)高于中國藥典規(guī)定，對葉類病害抗性較高。說明懷地津8和懷地83新品系綜合性狀表現(xiàn)良好，可在生產(chǎn)中適當(dāng)推廣種植。

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Analysis of Leaf Pigment and Photosynthetic Characteristics of Rehmannia glutinosa New Strains

LI Jianjun1,WANG Jun1,REN Meiling1,SHANG Xingchen1,SUN Shuwu2,MA Wenxi3

(1.Engineering Laboratory of Biotechnologies for Green Medicinal Plants,College of Life Sciences of Henan Normal University,Xinxiang 453007,China; 2.Henan Bailiao Local Medicines Science and Technology Development Co.,Ltd.,Jiaozuo 454950,China; 3.Wenxian Xingke Specialized Cooperative,Wenxian 454888,China)

Leaf pigment and photosynthetic characteristics ofRehmanniaglutinosanew strains and major cultivars were analyzed，which can provide basis for breeding new cultivar.Chlorophyll content,anthocyanin content,photosynthetic rate,stomatal conductance,transpiration rate and intercellular CO2concentration were measured by spectrophotometry and LI-6400XT photosynthetic instrument.The results showed that the chlorophyll contents of Huaidijin 8(2.84 mg/g),Huaidi 81(2.71 mg/g),85-5(2.69 mg/g),Jinjiu(2.66 mg/g) and Huaidi 83(2.63 mg/g)were higher;the anthocyanin contents of Jinjiu(0.169),Huaidijin 8(0.165) were higher,and that of Huaidi 83(0.060) was the lowest；the photosynthetic rate of Huaidi 81[2.41 μmol/(m2·s)],Huaidi 83[2.37 μmol/(m2·s)]and Huaidijin 8[2.25 μmol/(m2·s)] were higher; the chlorophyll content was positively correlated with photosynthetic rate,while the anthocyanin content was negatively related with photosynthetic rate.The new strains Huaidijin 8 and Huaidi 83 had good photosynthetic properties,which were suitable for popularizing in the production properly.

Rehmanniaglutinosa; new strain; chlorophyll; anthocyanin; photosynthetic rate

2016-03-22

中醫(yī)藥公共衛(wèi)生專項 (財社 [2011]76 號)；中醫(yī)藥行業(yè)科研專項(201207002)；河南省產(chǎn)學(xué)研合作項目(142107000078)；河南師范大學(xué)2014年度國家級項目培育基金資助項目(2014PL15)

李建軍(1964-)，男，河南新鄉(xiāng)人，副教授，碩士，主要從事藥用植物資源及其育種研究。 E-mail:043081@htu.edu.cn

S567.23+9

A

1004-3268(2016)07-0093-04