藍光補光對福建金線蓮生長及藥用成分的影響

王偉 蘇明華 李惠華 常強 曾碧玉 賴鐘雄

摘 要 以福建尖葉品種金線蓮種植苗為材料，用LED藍光進行不同光周期補光試驗，研究補充光照對金線蓮生長及藥用成分積累的影響。結果表明：補充藍光光照對金線蓮生長有積極的促進作用，其植株葉片數、莖粗、根長、鮮重、干重等指標有不同程度地增長；尤其是8 h/d處理，上述指標均顯著高于對照。補充藍光光照使植株總糖、多糖含量略有增長，但差異不顯著；3個處理植株總多酚含量均高于對照，且8 h/d處理植株增幅顯著；3個補光處理總黃酮含量均顯著高于對照。

關鍵詞 金線蓮；LED藍光；光周期；生長指標；藥用成分

中圖分類號 S567 文獻標識碼 A

Abstract Blue LED was applied as supplemental lighting to Anoectochilus roxburghii cv. Narrow-leaf in a greenhouse in comparison with no light supplemented in order to investigate the effects of LED supplemental lighting with different photoperiods on the growth and accumulation of medicinal components. The results showed that supplementation of blue light had a positive effect on the growth of A. roxburghii， and the number of leaves， stem diameter， root length， fresh weight and dry weight increased in different degrees. Especially in 8h/d treatment， the above indexes increased significantly. The content of soluble sugar and polysaccharide of the treated plants increased slightly. The content of total polyphenols after the treatment were higher than that of the control， and the 8 h/d treated plants increased significantly. The total flavonoids were significantly higher in the three treatments than that in the control.

Key words Anoectochilus roxburghii； light-emitting diode； photoperiod； growth index； medicinal components

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.05.010

金線蓮是蘭科（Orchidaceae）開唇蘭屬（Anoectochilus）植物，又稱金線蘭、金錢草、鳥人參等，在中國主要分布在福建、臺灣、廣東、廣西、云南、浙江、江西等?。▍^）。金線蓮是多年生珍稀中草藥，頗具藥用和觀賞價值，目前野生金線蓮由于生長緩慢且遭過度采挖而瀕臨滅絕，人工培育是滿足金線蓮日益擴大的市場需求的有效途徑?，F階段金線蓮組培快繁及人工栽培技術已經成熟，種植面積日益擴大。

金線蓮化學成分包含多糖、黃酮、生物堿、氨基酸、微量元素、有機酸、強心苷類、甾體化合物等物質[1-5]。以往金線蓮只是作為中草藥在民間廣泛使用，隨著對其藥用價值的深入研究，人們發現其藥用成分多糖具有保肝護肝[6-8]、心血管保護[9]、降血糖[10]、腎臟保護[11]等功效；其黃酮成分具有良好的清除自由基功效[12]及抗高血壓[13]、抗腫瘤[14-15]、抗乙肝病毒[16]、治療手足口病等功效[17]。因此，通過調節外界生長條件以促進金線蓮藥用成分的積累成了有意義的研究方向。

光照對植物的生長發育至關重要，大量研究結果已證實，光照對植物次生代謝物質的積累具有積極的影響[18-20]。金線蓮屬陰性植物，對光強要求較低，光補償點和光飽和點也低。當光合有效輻射過高時，其光合作用受到嚴重抑制，呼吸作用顯著增強。Ma等[21]的研究結果證實當光合有效輻射為30～50 μmol.m-2.s-1時，金線蓮具有較高的生物量和總黃酮物質含量。Ye等[22]用不同顏色薄膜研究光質對金線蓮生長及主要活性成分含量的影響，結果發現藍光處理下植株具有最高的鮮重和黃酮、多糖等生物活性物質含量。

目前，關于金線蓮生長光照條件的研究多集中在光質[22-25]、光強[21， 26-30]2個因素，而光周期因素也不可忽視，且以往相關研究均集中在金線蓮的室內組培增殖階段，大棚栽培階段少有涉及。結合Ma等[21]和Ye等[22]針對金線蓮生長所需光強和光質條件的已有研究的基礎，本研究擬采用節能環保的發光二極管（Light-emitting diode，LED）藍光光源，探討在同一光強下不同補光周期對福建金線蓮大棚栽培階段生長及次生代謝物質積累的影響，為其栽培過程中尋找有效提高生物量及次生代謝物質的光照條件提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試種源：福建產尖葉品種金線蓮（Anoectochilus roxburghii cv. Narrow-leaf.），供試材料為地緣（廈門）生物科技有限公司提供的金線蓮組培苗（鮮重約0.45～0.55 g，3～4片葉）。

試驗于福建省亞熱帶植物研究所種植大棚內進行，移栽前先打開瓶口讓組培苗充分馴化，以適應外界光照、溫度、濕度，從而提高移栽成活率。取經馴化15 d且大小一致的組培瓶苗移栽于塑料育苗平盤（50 cm×30 cm×5 cm），每盤約種植110株。栽培基質為泥炭土：珍珠巖=2：1。

1.2 方法

1.2.1 試驗處理 補光試驗從2017年1月21日開始，試驗白天采用自然光照，夜晚補光采用由廈門光莆電子股份有限公司提供的LED藍光光源（光源光譜見圖1，由MK350S光譜儀測量）。補光周期分別設為補充藍光0（對照）、4（18：00-22：00）、8（18：00-02：00）、12（18：00-06：00） h/d共4個處理，每個處理設3次重復，每重復金線蓮苗110株（1塑料育苗平盤）。試驗過程中每2 d為各處理補充等量清水，保持栽培基質濕潤即可（忌過干過濕）。

試驗中將LED燈置于植株頂部，參考Ma等[21]的研究報道，調節高度使各處理光強均為（30±1）μmol.m-2.s-1（光強參數用LI-250A光照計測量），不同處理之間用黑色遮光材料間隔。不同處理使用不同時控開關控制補光時間。補光處理40 d后取樣測試相關指標，測定均采用隨機取樣，選用伸展完全的成熟葉片。

1.2.2 指標測定 生長指標的測定：隨機從各處理中挑選6株金線蓮苗，用于測量葉片數、葉面積、根數、根長、莖粗、株高、鮮重等生長指標，然后于80 ℃烘箱連續烘干12 h后測定干重。

葉綠素含量用無水乙醇：丙酮=1：1溶液提取測定[31]；可溶性總糖含量采用蒽酮比色法測定[32]；還原糖含量測定采用3，5-二硝基水楊酸（3，5-Dinitrosalicylic acid， DNS）法[32]；多糖含量=可溶性總糖含量-還原糖含量；根系活力采用四氮唑（2，3，5-Triphenyltetrazolium chloride， TTC）法測定[32]；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍法測定[33]；總多酚含量測定參照Zuo等[34]方法；總黃酮含量測定參照Marinova等[35]方法；苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia-lyase， PAL）活性測定參照Cheng 等[36]方法。

1.3 數據處理

數據采用Excel 2003和SPSS 13.0統計軟件進行相關分析，并采用Duncan新復極差法進行差異顯著性檢驗。除生長指標外，其他試驗數據均為3次重復測定的平均值。

2 結果與分析

2.1 不同光周期處理金線蓮生長及生理指標差異

2.1.1 生長指標差異 由表1可知，通過對金線蓮種植苗進行不同光周期的藍光補光40 d后，結果顯示補光對其生長指標具有積極的促進作用。與對照相比，8 h/d處理的葉片數顯著提高了，增幅達20%，而4 h/d和12 h/d處理相比對照增加不顯著。從莖粗指標來看，8 h/d和12 h/d處理相比對照顯著提高了，增幅分別為24%和17%，但4 h/d處理增長不明顯。從根長指標來看，4個處理均顯著提高了，4 h/d處理最高，比對照提高了23%，說明補充藍光促進根生長。從葉寬、葉長、株高、根數等指標來看，藍光補光處理與對照無顯著差異。從鮮重和干重指標來看，4 h/d和12 h/d處理金線蓮的干重、鮮重增長幅度小，與對照差異不顯著；而8 h/d處理的干重、鮮重顯著提高了，相比對照分別提高了38%、48%。因此，8 h/d處理可顯著提高金線蓮種植苗的葉片數、莖粗、根長、鮮重、干重等生長指標，對金線蓮大棚栽培提高產量具有積極的意義。

2.1.2 葉綠素含量差異 由圖2可知， 8 h/d和12 h/d處理能顯著提高金線蓮中葉綠素a含量，8 h/d處理最高，比對照提高了28%，4 h/d處理的葉綠素a含量相比對照略為降低；葉綠素b含量，補充藍光對其合成無促進作用，甚至4 h/d處理的葉綠素b含量顯著降低，降幅達22%；葉綠素a+b含量同葉綠素a含量表現一致，8 h/d和12 h/d處理顯著提高，8 h/d處理最高且增幅達17%，4 h/d處理略有下降。這說明較長時間（8 h/d）的藍光補光處理能有效提高金線蓮的葉綠素a和葉綠素a+b含量，而短時間（4 h/d）的藍光補光對金線蓮葉綠素合成無促進作用。

2.1.3 根系活力差異 從圖3可知，隨著藍光補光周期的延長，根系活力呈上升趨勢，尤其是12 h/d處理顯著高于4 h/d處理，但與對照相比，只有12 h/d處理略微提高了金線蓮的根系活力，但未見顯著差異。這說明補充藍光對金線蓮根系活力無明顯促進作用，可能主要作用于植株地上部分。

2.1.4 可溶性蛋白含量變化 由圖4可知，與對照相比，補充藍光顯著降低了金線蓮種植苗的可溶性蛋白含量，4 h/d、8h/d和12h/d處理分別降低了12%、23%、22%。這表明藍光會有效抑制金線蓮種植苗可溶性蛋白的合成。

2.1.5 糖類含量變化 由圖5可知，補充藍光時，金線蓮種植苗可溶性總糖和多糖含量呈現相同的趨勢，即隨著補光時間的延長，金線蓮可溶性總糖和多糖含量相比對照均略微上升，但未見顯著差異。且補充藍光處理導致還原糖含量略有降低，降幅同樣不明顯。這表明補充藍光光照對金線蓮糖類代謝無顯著影響。

2.2 不同光周期處理金線蓮次生代謝差異

2.2.1 總多酚含量變化 多酚是廣泛存在于植物體內的一種次生代謝物質。從圖6可知，補充藍光可促進金線蓮種植苗多酚的合成代謝。其中8 h/d處理顯著提高了多酚含量，相比對照增幅達23%。4 h/d和12 h/d處理也能促進多酚合成，但作用不及8 h/d處理顯著。這說明補充藍光能有效促進金線蓮種植苗多酚的合成代謝，且補光時間長短可能存在一個臨界期，因此，本研究中8 h/d處理的補光效果最好。

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