虎耳草春葉和秋葉光合特性及有效成分含量比較

賀安娜+伍賢進+李勝華+楊曦

摘要：以虎耳草的春葉和秋葉為材料，比較兩者光合作用與有效成分含量差異，為虎耳草采收利用提供依據(jù)。結(jié)果表明：春葉和秋葉的凈光合速率及蒸騰速率日變量均呈雙峰曲線，上午10：00達最高，13：00出現(xiàn)“午休”，光合速率的降低受非氣孔因子限制；春葉與秋葉光誘導(dǎo)的時間一致；高溫對葉片凈光合速率影響很大，秋葉在30℃以上凈光合速率降低更明顯；秋葉的F_v/F_m、F_v/F₀、q_P、Φ_PSⅡ和ETR值都比春葉的顯著或極顯著升高，q_N值顯著降低。秋葉具有更強的光合能力，但秋葉巖白菜素和沒食子酸含量極顯著低于春葉。

關(guān)鍵詞：虎耳草；葉齡；光合特性；有效成分

中圖分類號：Q945.11 文獻標志碼：A 文章編號：1002—1302（2016）01—0224—04

虎耳草為虎耳草科多年生草本植物，生于林緣、巖坡石隙，廣泛分布于我國各地，全草人藥，可消炎、解毒，民間常用于治療中耳炎等病癥。由于株葉優(yōu)美，葉似虎耳，現(xiàn)多作為綠化植物栽培。虎耳草中巖白菜素含量很高，該類成分已被《中國藥典》收錄，具有止咳、抗炎的功效，近幾年研究發(fā)現(xiàn)，虎耳草中所含的沒食子酸有抑制前列腺癌的作用，有關(guān)虎耳草有效成分及藥理藥效的研究逐步增多。

光合作用是植物的重要生理活動，它對環(huán)境的變化很敏感，單一環(huán)境因子及多因子綜合作用對光合作用的影響，以及逆境條件下光合作用的變化已有大量的研究報道，以往的研究也發(fā)現(xiàn)同種植物不同葉齡的光合速率存在較大差異?；⒍輰俚湫偷年幧参?，經(jīng)過炎熱強光的夏季，植株發(fā)生了很大變化。作者所在課題組在之前的研究發(fā)現(xiàn)，虎耳草在春季光合速率最高，有效成分含量則在冬季最高，但相關(guān)性研究表明，虎耳草中巖白菜素和沒食子酸含量在室溫和強光下積累較多，光合速率與有效成分含量呈顯著正相關(guān)。有研究表明，植物不同葉齡的有效成分含量存在較大差異，基于以往研究，初步判斷造成這種差異的原因是虎耳草葉齡的差異。本研究通過對虎耳草春葉和秋葉的光合特性及有效成分含量進行比較，旨在了解虎耳草光合作用及有效成分積累的特點，為虎耳草的采收和利用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

巖白菜素對照品和沒食子酸對照品（中國藥品生物制品鑒定所），經(jīng)檢查純度為98%以上。甲醇為色譜純，水為純凈水，其余試劑為分析純。

供試材料虎耳草為懷化學(xué)院生物園內(nèi)栽培種，2012年及2013年3月選長勢良好的植株進行盆栽，每盆種植3株，共15盆。栽培用的塑料盆上口徑為22 cm，底部直徑15cm，高20cm。置于湖南懷化學(xué)院生物園陰棚內(nèi)（前期試驗證明覆蓋1層遮陽網(wǎng)是最適光照），噴頭常規(guī)灑水。分別于2012年、2013年4月和9月對新長出的葉片進行掛牌標記。

1.6.2色譜條件使用LC-20AT高效液相色譜儀（日本島津）進行測定，色譜柱為Agilent Eclipse XDB-C₁₈（150 mm×4.6 nm，5 μm）。流動相：甲醇-0.1%磷酸溶液（73：29）；流速：1.02 mL/min；檢測波長272 nm；柱溫25℃；進樣量20 μL。

1.6.3標準曲線制備及回收率試驗 準確稱取巖白菜素標準品20 mg和沒食子酸標準品20 mg，以甲醇溶解制成濃度為1.00 mg/mL的溶液，再使用移液槍將其濃度分別稀釋為0.100 0、0.080 0、0.060 0、0.040 0、0.020 0 mg/mL，經(jīng)0.22 μm針孔濾膜過濾，置于超聲波洗凈的離心管中。按色譜條件進樣測定，峰面積為縱坐標繪制標準曲線?；厥章试囼炛芯芊Q定已知含量的虎耳草約0.50 g，分別加入適量的巖白菜素和沒食子酸對照品，按供試品的制備的步驟提取。

1.6.4虎耳草葉中巖白菜素及沒食子酸含量的測定 取虎耳草葉片干樣1.0 g，按“1.6.3”節(jié)的方法準備，進樣量20 μL。按外標法以峰面積積分值計算巖白菜素和沒食子酸的含量。

1.7數(shù)據(jù)分析

所測定結(jié)果取平均值和標準誤，利用SPSS及Excel統(tǒng)計軟件進行分析與繪圖。春葉和秋葉的生理生態(tài)差異采用t測驗進行比較分析。

2結(jié)果與分析

2.1虎耳草春葉與秋葉的氣體交換日變量

自然條件下，供試材料的凈光合速率和蒸騰速率呈雙峰曲線（圖1），上午10：00達最高，13：00出現(xiàn)“午休”，下午14：30稍有回升，但仍低于上午。一天當中，春葉的凈光合速率和蒸騰速率均略低于秋葉，春葉和秋葉日平均值差異顯著（表1），其中凈光合速率值差異極顯著。

氣孔導(dǎo)度和胞間二氧化碳濃度則在上午08：30最高，隨著時間的推移越來越低，在中午13：00—14：30降至最低點，午后又有所回升。春葉的氣孔導(dǎo)度除了14：30外，都要低于秋葉。而一天中春葉的胞間二氧化碳濃度值除14：30外都略高于秋葉。秋葉的水分利用率、氣孔導(dǎo)度日平均值都極顯著高于春葉，春葉和秋葉胞間二氧化碳濃度差異不顯著。

判斷葉片光合速率降低的主要原因是氣孔限制還是非氣孔限制，一般只根據(jù)胞間二氧化碳濃度的變化方向便可作出正確判斷，胞間二氧化碳濃度降低表明氣孔導(dǎo)度降低是主要因素。10：00—13：00，虎耳草葉片氣孔關(guān)閉，引起胞問二氧化碳濃度降低，從而導(dǎo)致凈光合速率降低。但早上08：30，氣孔導(dǎo)度和胞問二氧化碳濃度都最高，凈光合速率和蒸騰速率并未達最高，下午14：30以后凈光合速率和蒸騰速率越來越低，氣孔導(dǎo)度和胞間二氧化碳濃度卻有所升高，說明影響虎耳草葉片光合速率的不盡是氣孔因子。

2.2春葉與秋葉光誘導(dǎo)時間的比較

植物光合作用對光的響應(yīng)不是立即發(fā)生的，需要經(jīng)過一個光誘導(dǎo)過程，不同的植物、同種植物不同的光處理，光合作用誘導(dǎo)期的長短差別很大。從圖2可知，虎耳草春葉和秋葉凈光合速率在5 min時差別不大，隨著時間推移兩者凈光合速率逐步上升，至25 min后基本持平，兩者光誘導(dǎo)所需的時間一致，秋葉凈光合速率高于春葉。

2.5春葉和秋葉重要有效成分含量比較

虎耳草中沒食子酸和巖白菜素的保留時間分別為5.15 min和7.99 min（圖4），理論板數(shù)均不低于3 000。

巖白菜素和沒食子酸的標準曲線結(jié)果見表3，兩者的相關(guān)系數(shù)均達0.999以上，回收率也可達98%以上。

虎耳草中重要有效成分含量測定發(fā)現(xiàn)，虎耳草葉中巖白菜素含量高于沒食子酸（表4），春葉的沒食子酸和巖白菜素含量分別為1.52、4.82 mg/g，均極顯著高于秋葉。

3討論

植物因素如葉片氣孔導(dǎo)度、氣孔阻力等是植物長期適應(yīng)多變的環(huán)境和土壤而形成的一類自身調(diào)節(jié)因素，主要通過環(huán)境因子和土壤水分狀況而間接影響植物的光合生理變化。從本研究來看，虎耳草葉片的凈光合速率和蒸騰速率呈雙峰曲線，上午10：00達最高，13：00出現(xiàn)“午休”，10：00至13：00氣孔導(dǎo)度也逐步降低，因此這段時間凈光合速率主要受氣孔因素影響；午后氣孔導(dǎo)度有所回升，凈光合速率卻進一步下降，導(dǎo)致胞問二氧化碳濃度的緩慢升高，此時凈光合速率受非氣孔因子限制。通過光誘導(dǎo)曲線和溫度響應(yīng)曲線可發(fā)現(xiàn)，不同虎耳草葉齡光誘導(dǎo)所需的時間一致，說明不同葉齡對光的敏感程度是一致的；短時的低溫對光合速率影響不大，此時光合速率有關(guān)的酶活性并沒有受太多影響，這是虎耳草適應(yīng)低溫環(huán)境了一種表現(xiàn)；高溫對光合速率有負面影響，其中新長出的秋葉受影響更明顯。

藥用植物有效成分含量在不同的季節(jié)存在較大差異。蘇春花等研究發(fā)現(xiàn)，闊葉箬竹冬季總黃酮含量最高，可溶性糖以春季最多，這與次生代謝產(chǎn)物合成的途徑不同有關(guān)?；⒍莨夂纤俾逝c有效成分含量呈顯著正相關(guān)，但本研究發(fā)現(xiàn)光合速率高的秋葉，巖白菜素等有效成分含量顯著低于光合速率低的春葉，這應(yīng)該與巖白菜素、沒食子酸代謝途徑有關(guān)，葉齡長有利于此類次生代謝產(chǎn)物的積累?；⒍荽喝~有較厚的表皮細胞和葉肉細胞，秋葉柵海比則高，巖白菜素與沒食子酸合成積累在葉片中的組織化學(xué)定位值得進一步研究。

虎耳草在春季和秋季均有旺盛生長期，夏季的高溫和強光、冬季的低溫可導(dǎo)致虎耳草半休眠。綜合上述，種植虎耳草應(yīng)抓緊春、秋兩季的生長期，給予充足的肥水條件，采收則應(yīng)在夏冬2季進行。