忍冬種質(zhì)資源葉色素與光合特性分析

李建軍，任美玲，王　君，劉保彬，張光田

(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(shí)驗(yàn)室，河南新鄉(xiāng)453007；2.封丘賈莊金銀花種植專業(yè)合作社，河南新鄉(xiāng)453312；3.泰瑞藥業(yè)有限公司，山東平邑273300)

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忍冬種質(zhì)資源葉色素與光合特性分析

李建軍1，任美玲1，王君1，劉保彬2，張光田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(shí)驗(yàn)室，河南新鄉(xiāng)453007；2.封丘賈莊金銀花種植專業(yè)合作社，河南新鄉(xiāng)453312；3.泰瑞藥業(yè)有限公司，山東平邑273300)

摘要：采用分光光度計(jì)和LI-6400XT光合儀對(duì)忍冬資源圃中不同種質(zhì)資源葉片葉綠素、花青素含量與光合特性進(jìn)行測(cè)定，并進(jìn)行不同種質(zhì)資源葉綠素、花青素含量與光合特性比較分析，結(jié)果表明：1、2、4、8、17號(hào)忍冬葉綠素含量較高，分別為3.70、3.65、3.04、3.07、3.52 mg/g，16號(hào)淡紅忍冬最低，為1.49 mg/g；8、9號(hào)紅白忍冬花青素含量較高，分別為1.113和1.360 mg/g，16號(hào)淡紅忍冬為0.496 mg/g，介于忍冬和紅白忍冬之間，忍冬類偏低，在0.100～0.248 mg/g；1、2、3、8、10號(hào)忍冬光合速率較高，分別為6.63、5.72、5.41、5.41、5.00 μmol·m-2s-1；光合速率與葉綠素含量呈極顯著正相關(guān)，花青素相對(duì)濃度影響光合速率，光合速率與氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率正相關(guān)，與胞間CO2濃度顯著負(fù)相關(guān)。由此可知：1、2、3號(hào)忍冬資源葉綠素含量較高，光合速率也較高，花青素含量適中；8號(hào)較9號(hào)葉綠素含量高，光合速率也高，花青素含量較低；1、2、3、8號(hào)為優(yōu)質(zhì)忍冬種質(zhì)資源，可在生產(chǎn)中推廣種植。

關(guān)鍵詞：忍冬；種質(zhì)資源；葉綠素；花青素；光合速率

金銀花為忍冬科植物忍冬Lonicera japonicaThunb的干燥花蕾或帶初開的花，有清熱解毒，涼散風(fēng)熱的功效[1]。忍冬植物的適應(yīng)性很強(qiáng)，除黑龍江、內(nèi)蒙古、青海、寧夏、新疆、西藏和海南等省(區(qū))無(wú)自然生長(zhǎng)外，全國(guó)各省(區(qū)、市)均有分布。由于不同的生態(tài)環(huán)境和長(zhǎng)期的人工選擇形成了不同的生態(tài)類型和不同的種質(zhì)資源，其商品藥材主要來(lái)源于栽培品種，以河南的“密銀花”或“南銀花”和山東的“濟(jì)銀花”或“東銀花”產(chǎn)量最高，品質(zhì)也最佳[2-3]。

本研究團(tuán)隊(duì)收集河南、山東等道地主產(chǎn)區(qū)的不同忍冬種質(zhì)并在道地產(chǎn)區(qū)封丘建立了忍冬資源圃。葉子是忍冬的營(yíng)養(yǎng)器官，也是忍冬植物進(jìn)行光合作用的最主要場(chǎng)所，忍冬的生長(zhǎng)、發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)的形成最終取決于植株個(gè)體與群體的光合作用[4]。影響忍冬光合速率的主要因子有葉綠素含量[5]、光合有效輻射、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、胞間CO2濃度[6]等，花青素也與植物光合速率有著密切的關(guān)系[7]。本研究比較不同忍冬種質(zhì)葉綠素、花青素含量與光合特性差異，并分析葉綠素、花青素含量與光合速率及光合特性指標(biāo)間的相關(guān)性，為忍冬種質(zhì)資源評(píng)價(jià)及新品種選育提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

忍冬葉片于2015年7月24日采自河南省封丘縣(鄉(xiāng)、鎮(zhèn))科技局中藥材忍冬種質(zhì)資源圃中，樣品由河南師范大學(xué)李發(fā)啟副教授鑒定，1、2、3、4、5、6、10、11、12、13、14、17號(hào)種質(zhì)為忍冬(Lonicera japonicaThunb.)，8、9號(hào)種質(zhì)為紅白忍冬(Lonicera japonicThunb.var. chinensis (Wats.)Bak.)，16號(hào)種質(zhì)為淡紅忍冬(Lonicera acuminataWall.)。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

UV-1800紫外-可見分光光度計(jì)(北京銳利分析儀器有限公司)；FA2204B型電子天平(上海菁海儀器有限公司)；LI-6400XT便攜式光合儀(美國(guó)LI-COR公司)。

丙酮、無(wú)水乙醇、0.1mol/LHCl等均為分析純。

1.3葉綠素含量的測(cè)定

分別取不同忍冬種質(zhì)資源2015年新發(fā)枝條上三青期花蕾位葉片，每種選10株，每株選5個(gè)葉片，洗凈，擦干，去掉主脈，剪碎，混合均勻。每個(gè)種質(zhì)資源準(zhǔn)確稱取0.2g，稱取3份，放入25mL棕色容量瓶中，加入25mL丙酮-乙醇(體積比1∶1)混合提取液。將容量瓶置于40 ℃恒溫箱中浸提24h，冷卻至室溫，再次加提取液至容量瓶刻度處，搖勻后過(guò)濾即得葉綠素測(cè)定用溶液。以提取試劑空白為對(duì)照，測(cè)定提取液在663nm和645nm波長(zhǎng)下的吸光度值，利用Arnon公式(葉綠素a濃度(mg/L)：Ca=12.7A663 nm-2.69A645 nm；葉綠素b濃度(mg/L)：Cb=22.9A645 nm-4.68A663 nm；葉綠素總濃度(mg/L)：Ca+b=Ca+Cb)計(jì)算總?cè)~綠素的濃度，并換算成每克鮮葉片葉綠素含量(mg/g)[8]。

1.4花青素含量的測(cè)定

取不同忍冬種質(zhì)資源2015年新發(fā)枝條上三青期花蕾位葉片，每種選10株，每株選5個(gè)葉片，洗凈，擦干，去其主脈，剪碎約0.3cm2，混合均勻。稱取材料0.1g，稱取3份，加入10mL0.1mol/LHCl于燒杯中，杯口用稱量紙蓋緊，置于32 ℃恒溫箱中，浸提4h以上，過(guò)濾，濾液即為花青素提取液。以提取試劑空白為對(duì)照，測(cè)定花青素提取液在波長(zhǎng)530nm處的吸光度值[8]。當(dāng)吸光度值為0.1時(shí)的花青素濃度稱為1個(gè)單位(即將讀取的吸光度值乘上10，用以代表花青素的相對(duì)濃度單位)。

1.5光合特性的測(cè)定

試驗(yàn)于2015年7月24日9：00—11：00進(jìn)行，晴天，采用LI-6400XT便攜式光合儀測(cè)定 15種忍冬種質(zhì)的光合特性。使用標(biāo)準(zhǔn)葉室，控制樣本室內(nèi)氣流速率500μmol/s，參比室CO2體積分?jǐn)?shù)400×10-6，控制溫度為起始時(shí)的外界環(huán)境溫度。在控制條件下，設(shè)定光合有效輻射(PAR)為1 000μmol/m2·s，當(dāng)CO2體積分?jǐn)?shù)穩(wěn)定至±0.5×10-6時(shí)，測(cè)定忍冬植株新發(fā)枝條三青期位葉的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和胞間CO2濃度，每個(gè)種質(zhì)選取10株，每株測(cè)三青期花蕾位葉片3片，分別取平均值。

2結(jié)果與分析

2.1葉綠素與花青素含量測(cè)定結(jié)果

根據(jù)1.3和1.4方法測(cè)定忍冬種質(zhì)資源葉綠素含量與花青素相對(duì)濃度，結(jié)果見表1。

由表1可知，不同種質(zhì)資源忍冬的葉綠素含量為1.49～3.70mg/g，忍冬中1、2、4、17號(hào)葉綠素含量較高，忍冬變種8號(hào)高于9號(hào)，16號(hào)云南淡紅忍冬最低。

花青素含量為0.030～1.360mg/g，其中忍冬變種9號(hào)與8號(hào)花青素相對(duì)濃度最高，16號(hào)云南淡紅忍冬次之，忍冬中5號(hào)羊角花最低。忍冬變種9號(hào)與8號(hào)植株枝條、葉片與花蕾均呈現(xiàn)紫紅色，花青素含量比其他種質(zhì)高1個(gè)數(shù)量級(jí)，與其外在顏色性狀相符；16號(hào)淡紅忍冬葉片與花蕾均呈現(xiàn)淡紅色，花青素相對(duì)濃度低于9號(hào)和8號(hào)，明顯高于其他種質(zhì)，與其外在顏色性狀相符。

表1　忍冬種質(zhì)資源葉綠素與花青素含量測(cè)定結(jié)果

注：1.大、小寫字母分別表示差異達(dá)0.01和0.05顯著水平。

2.2光合特性指標(biāo)測(cè)定結(jié)果及相關(guān)性分析

根據(jù)1.5方法測(cè)定的忍冬種質(zhì)光合特性指標(biāo)結(jié)果見表2。

表2　忍冬種質(zhì)資源光合特性指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

注：1.大、小寫字母分別表示差異達(dá)0.01和0.05顯著水平。

由表2可知，不同忍冬種質(zhì)資源光合速率為2.56～6.63μmol·m-2·s-1，忍冬種質(zhì)中1、2、3、8、10號(hào)種質(zhì)最高，忍冬變種8號(hào)高于9號(hào)，16號(hào)云南淡紅忍冬最低。

由表2可知，不同忍冬種質(zhì)資源氣孔導(dǎo)度為0.111～0.267molH2O·m-2·s-1，種質(zhì)之間差異達(dá)到極顯著水平，不同種質(zhì)資源蒸騰速率為3.68～7.21mmol·m-2·s-1，種質(zhì)之間差異達(dá)到極顯著水平，不同種質(zhì)資源胞間CO2濃度為318.04～349.50μL·L-1，種質(zhì)之間差異達(dá)到極顯著水平。

用SPSS對(duì)光合速率與氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、胞間CO2濃度進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明光合速率與氣孔導(dǎo)度相關(guān)系數(shù)為0.409，與蒸騰速率相關(guān)系數(shù)為0.191，成正相關(guān)，未達(dá)到顯著水平；光合速率與胞間CO2濃度相關(guān)系數(shù)為-0.575，成負(fù)相關(guān)，達(dá)到顯著水平。

2.3光合速率與葉綠素、花青素相關(guān)性分析

對(duì)不同忍冬種質(zhì)的光合速率與葉綠素含量相對(duì)濃度的相關(guān)性進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示，不同忍冬種質(zhì)的光合速率與葉綠素含量的相關(guān)系數(shù)為0.684，達(dá)到極顯著水平，見圖1。

圖1　光合速率與忍冬種質(zhì)資源葉綠素含量相關(guān)性Fig.1　Correlation between photosyntheticrate and chlorophyll of honeysuckle germplasm resources

花青素不直接參與光合作用，但會(huì)影響光合速率[9]。不同忍冬種質(zhì)的光合速率與花青素含量的相關(guān)系數(shù)為0.061。忍冬變種中，8號(hào)光合速率較高，花青素含量較低，9號(hào)光合速率較低，花青素含量較高。

另外，花青素在葉片形成過(guò)程中發(fā)揮著重要的保護(hù)和防御作用，原因是花青素能對(duì)植物在低溫、 干旱、 鹽堿等脅迫條件下引起的光氧化甚至光破壞起到一定的防御和減緩作用[10]。

3結(jié)論

3.1 不同忍冬種質(zhì)葉綠素含量差異極顯著，1、2、17、8、4號(hào)種質(zhì)葉綠素含量較高。葉綠素含量與光合速率的關(guān)系在許多農(nóng)作物的研究表明，在一定范圍內(nèi)葉綠素與光合速率成正相關(guān)關(guān)系[11]。本文測(cè)定的光合速率與葉綠素均使用2015年新發(fā)枝條花蕾三青期對(duì)應(yīng)葉片，得到葉綠素含量與光合速率呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與前人研究相一致[12]。

3.2 不同忍冬種質(zhì)花青素相對(duì)濃度差異極顯著，8、9號(hào)忍冬變種花青素相對(duì)濃度最高，16號(hào)淡紅忍冬次之，忍冬種質(zhì)花青素含量較低?；ㄇ嗨啬苷{(diào)節(jié)葉綠素分子對(duì)光量子的吸收，對(duì)照射到葉片上的光具有過(guò)濾、衰減和反射作用[10]，因此，對(duì)金銀花中花青素含量的測(cè)定能在一定程度上反映光合作用的強(qiáng)弱。

3.3 不同忍冬種質(zhì)光合速率差異極顯著，1、2、3、8號(hào)種質(zhì)光合速率較高，1、2、3號(hào)均為生產(chǎn)上大面積推廣的優(yōu)勢(shì)品種，8號(hào)為選育的優(yōu)勢(shì)忍冬變種紅白忍冬，雖然一年只開2～3茬花，但頭茬花具有較高的產(chǎn)量，較高的光合速率與生產(chǎn)上的高產(chǎn)量相符合。植物凈光合速率的大小直接體現(xiàn)了植物光合作用能力的強(qiáng)弱[13]，本試驗(yàn)表明，1、2、3、8號(hào)忍冬種質(zhì)光合能力較強(qiáng)，是較好的高產(chǎn)忍冬資源。

3.4 葉綠素、花青素含量與光合速率及光合特性指標(biāo)間的相關(guān)性表明：葉綠素含量與光合速率極顯著正相關(guān)，花青素與光合速率相關(guān)性不大，蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度與光合速率呈正相關(guān)，胞間CO2濃度與光合速率顯著負(fù)相關(guān)。

3.5 綜合分析以上指標(biāo)，1、2、3號(hào)忍冬資源葉綠素含量較高，光合速率也較高，花青素相對(duì)濃度適中，前期研究結(jié)果表明1、2、3號(hào)忍冬資源花蕾大，千蕾質(zhì)量高，綠原酸與木犀草苷含量偏高[14]；忍冬變種8號(hào)相對(duì)9號(hào)葉綠素含量高，光合速率也高，花青素相對(duì)濃度低，前期研究結(jié)果顯示8號(hào)忍冬資源花蕾大，千蕾質(zhì)量高，綠原酸含量與木犀草苷含量相當(dāng)[14]。所以，1、2、3、8號(hào)為優(yōu)質(zhì)忍冬種質(zhì)資源，可在生產(chǎn)中大面積推廣種植。

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(責(zé)任編輯王龍杰)

doi:10.16088/j.issn.1001-6600.2016.02.018

收稿日期：2015-10-12

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(31270225)；中醫(yī)藥公共衛(wèi)生專項(xiàng) (財(cái)社 [2011]76號(hào))；中醫(yī)藥行業(yè)科研專項(xiàng)(201207002)；河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目(152102210288)

中圖分類號(hào)：R282.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-6600(2016)01-0122-06

AnalysisofLeafColorandPhotosyntheticCharacteristicsofHoneysuckleGermplasmResources

LIJianjun1，RENMeiling1，WANGJun1，LIUBaobin2，ZHANGGuangtian3

(1.HenanEngineeringLaboratoryofBiotechnologiesforMedicinalMaterrials，CollegeofLifeScience，HenanNormalUniversity，XinxiangHenan453007，China； 2.JiazhuangHoneysucklePlantingProfessionalCooperativesinFengqiu，F(xiàn)engqiuHenan453311，China； 3.TaiRuiPharmaceutialCo.Ltd.,PingyiShandong273300，China)

Abstract:Chlorophyll，anthocyanin content and photosynthetic characteristics were determined in leaves of different germplasm resources in honeysuckle resources garden by spectrophotometry and LI-6400XT photosynthetic instrument，and a comparative analysis was carried out among the chlorophyll，anthocyanin content and photosynthetic characteristics. The results showed that：the chlorophyll content of No.1 (3.70 mg/g)，No.2 (3.65 mg/g)，No.4 (3.04 mg/g)，No.8 (3.07 mg/g) and No.17 (3.52 mg/g) were higher，the chlorophyll content of No.16 (1.49 mg/g)was the lowest. The anthocyanin content of No.8(1.113 mg/L)and No.9(1.360 mg/L)which belonged to Lonicera japonic Thunb.var.chinensis (Wats.)Bak. were higher，anthocyanin content of No.16 (0.496 mg/L) which belonges to Lonicera acuminata Wall. was between Lonicera japonica Thunb. and Lonicera japonic Thunb. var. chinensis (Wats.)Bak.，anthocyanin content of Lonicera japonica Thunb.(0.100～0.248 mg/L) was the lowest. The Photosynthetic rate of No.1 (6.63 μmol·m-2·s-1)，No.2 (5.72 μmol·m-2·s-1)，No.3 (5.41 μmol·m-2·s-1)，No.8 (5.41 μmol·m-2·s-1) and No.10 (5.00 μmol·m-2·s-1) were higher. The photosynthetic rate was extremely and significantly correlated with chlorophyll content，anthocyanins had affect on the photosynthetic rate，photosynthetic rate was extremely significantly positive correlated with stomatal conductance and transpiration rate，but significantly negative correlated with the intercellular CO2 concentration. Conclusion： The chlorophyll content and photosynthetic rate of No.1，No.2， and No.3 honeysuckle resources were higher，the anthocyanins content of No.1，No.2，and No.3 were moderate. The chlorophyll content and photosynthetic rate of No.8 were higher than that of No.9，while the anthocyanins content was lower. Honeysuckle germplasm resources of No.1，No.2，No.3 and No.8 with good quality were suitable for popularizing in the production.

Keywords:honeysuckle； germplasm resources；chlorophyll； anthocyanin； photosynthetic rate

通信聯(lián)系人： 李建軍(1964—)，男，河南新鄉(xiāng)人，河南師范大學(xué)副教授。E-mail： 043081@htu.cn