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(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 102206；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)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(jīng)疏》《本草述》《本草圖經(jīng)》等中醫(yī)藥學(xué)著作中均有記載，目前已被國家衛(wèi)生部收錄為藥食同源食品［3］?，F(xiàn)代研究表明，蒲公英的主要化學(xué)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(zhì)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(zhì)，并確定了10 種化學(xué)結(jié)構(gòu)，研究發(fā)現(xiàn)，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(fā)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(qū)均有栽培。

光照度變化會影響植物的生長發(fā)育及代謝物的合成。趙英明等［12］認(rèn)為45%的自然光強(qiáng)處理下蒲公英生長后期地上部干鮮質(zhì)量最大；孟宇航等［13］認(rèn)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(zhì)等指標(biāo)的含量，而有關(guān)光照度與蒲公英黃酮類化合物含量及光合特性之間的關(guān)系迄今鮮有報(bào)道。為此，試驗(yàn)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(dǎo)度、細(xì)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(guān)系，從而揭示蒲公英對光照度的需求習(xí)性，為蒲公英光合生理機(jī)制研究及生態(tài)因子的調(diào)節(jié)提供理論依據(jù)。

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(jī)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(zhuǎn)蒸發(fā)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(qū)沙河種子站提供的“北農(nóng)一號”蒲公英；遮光材料PE 遮陽網(wǎng)購于山東悅農(nóng)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(biāo)準(zhǔn)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(zé)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(fù)科技發(fā)展有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

采用溫室分區(qū)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(wǎng)下生長，實(shí)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(chǔ)上做了改進(jìn)。

標(biāo)準(zhǔn)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?zhèn)溆?；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(biāo)準(zhǔn)品溶液。

蒲公英提取液的配制：稱取冷凍干燥機(jī)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?yàn)?～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(jìn)樣量10 μL。

標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖：根據(jù)上述色譜條件結(jié)合DAD 檢測器對5 種黃酮類化合物標(biāo)樣進(jìn)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(zhì)。標(biāo)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(biāo)樣

標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：采用內(nèi)標(biāo)法測得各組分峰面積Y 與質(zhì)量濃度X（μg/mL）進(jìn)行線性回歸，回歸方程和線性系數(shù)（表1）顯示5 種成分線性關(guān)系良好（r>0.990 0）。

表1 黃酮類化合物的線性關(guān)系

2 結(jié)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(dǎo)度（Gs）各處理數(shù)據(jù)均顯著低于對照。細(xì)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(yuǎn)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(fā)現(xiàn)蒲公英主要黃酮類化合物含量在不同光照度處理下表現(xiàn)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(xiàn)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(shù)

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(jié)

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(dǎo)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(xì)胞間CO2濃度變化沒有顯著差異。氣孔導(dǎo)度調(diào)節(jié)CO2進(jìn)入葉片的速率，與光合反應(yīng)對CO2的需求量相互協(xié)調(diào)［14］，因此氣孔導(dǎo)度的改變使細(xì)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(kuò)散進(jìn)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(dǎo)度降低，導(dǎo)致蒸騰水分喪失減少，蒸騰速率降低；減少蒸發(fā)量將提高水分利用效率。

光照度的變化會影響植物生長發(fā)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(fā)現(xiàn)長春花（Catharanthus roseus）在高光強(qiáng)處理下幾種黃酮類化合物含量遠(yuǎn)高于低光強(qiáng)。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(xiàn)出最高積累量，與孟宇航等［13］在光照度對蒲公英營養(yǎng)品質(zhì)影響的研究結(jié)果（透光率在60.1%～82.6%營養(yǎng)物質(zhì)含量最佳）相近。蒲公英作為藥食同源植物，具有豐富的營養(yǎng)價值與藥用功能，作為佐餐野菜栽培時，可適當(dāng)增強(qiáng)光照度，提高其營養(yǎng)品質(zhì)含量和產(chǎn)量；而在培育藥用蒲公英時，可適當(dāng)降低光照度，提升主要黃酮類組分的積累。