光照度對(duì)不同產(chǎn)地南方紅豆杉幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

鄭鵬坤， 賀小妮， 胡喜巧，孟 麗

(河南科技學(xué)院，河南新鄉(xiāng) 453003)

紅豆杉屬(Taxus)植物為我國(guó)珍稀瀕危藥用植物，屬?lài)?guó)家一級(jí)保護(hù)植物，因其含有抗癌物質(zhì)紫杉醇[1]被廣泛熟知。隨著人們對(duì)紅豆杉認(rèn)識(shí)的加深，在園林綠化、盆景設(shè)計(jì)、工藝品加工及藥用成分紫杉醇的提取等方面迅速展開(kāi)[2-3]。但紅豆杉對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境要求較高，且生長(zhǎng)緩慢，隨著人們大量的開(kāi)發(fā)利用，紅豆杉資源快速減少，目前已被列為國(guó)家一級(jí)保護(hù)植物[1]。因此，研究適宜紅豆杉生長(zhǎng)發(fā)育的環(huán)境條件、加快紅豆杉資源擴(kuò)繁的速度是目前急需解決的事情。光照度與紅豆杉的生長(zhǎng)關(guān)系密切，葉綠素含量能體現(xiàn)植株光合產(chǎn)物累積效果，可溶性糖含量和相對(duì)含水量能表明植株抗性程度[4]。紅豆杉枝葉中多糖研究多集中在提取方法、成分結(jié)構(gòu)以及藥用效果等方面[5-6]，對(duì)紅豆杉枝葉中多糖含量的影響因子以及多糖含量對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究非常少。因此，本研究探索了不同光照度對(duì)不同產(chǎn)地南方紅豆杉和太行紅豆杉的生長(zhǎng)規(guī)律，檢測(cè)其幼苗生長(zhǎng)特性、葉綠素和可溶性糖等，為紅豆杉幼苗培育、品種推廣以及紅豆杉資源快速擴(kuò)繁提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料：河南科技學(xué)院中藥資源研究所3年生福建產(chǎn)南方紅豆杉和太行山野生紅豆杉種苗。試驗(yàn)儀器：722G可見(jiàn)分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司制造)、JA5002電子天平(上海精天電子儀器有限公司)、KQ-100B型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)、101A-2B型電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)、HL-1000A竑力高速多功能粉碎機(jī)(上海塞耐機(jī)械有限公司)、SPDA-502葉綠素測(cè)定儀等。試驗(yàn)試劑：無(wú)水葡萄糖、9%苯酚溶液、濃硫酸、丙酮、無(wú)水乙醇、蒸餾水等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2016年3月10日至2017年6月10日在河南科技學(xué)院紅豆杉試驗(yàn)基地進(jìn)行，采用不同產(chǎn)地紅豆杉和不同光照度2因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以福建產(chǎn)地南方紅豆杉(以下簡(jiǎn)稱(chēng)南方紅豆杉)和太行山產(chǎn)地南方紅豆杉(以下簡(jiǎn)稱(chēng)太行紅豆杉)為試驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)100%光照度(100 000～140 000 lx)、50%光照度(50 000～70 000 lx)和30%光照度(30 000～40 000 lx)等梯度，共3個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，試驗(yàn)于2016年3月10日進(jìn)行，選擇株型整齊、長(zhǎng)勢(shì)健壯的2種紅豆杉幼苗各30株。栽培容器選用市售無(wú)紡布植樹(shù)袋，其規(guī)格為：直徑30 cm，高度25 cm。栽培基質(zhì)成分體積比為園土 ∶發(fā)酵稻殼 ∶發(fā)酵雞糞=3 ∶3 ∶1。馴化栽培1年后，于2017年3月10日開(kāi)始進(jìn)行記錄，隨機(jī)挑選代表各處理的紅豆杉10株，測(cè)量其株高、當(dāng)年生主莖高和基莖粗并將其作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，2017年6月10日用同樣的方法檢測(cè)其生長(zhǎng)量，計(jì)算春季增長(zhǎng)量。2017年6月10日記錄當(dāng)年生主頭一級(jí)分枝數(shù)、二級(jí)分枝數(shù)和總分枝數(shù)等，同時(shí)采集樣品檢測(cè)含水量、葉綠素含量和可溶性糖含量等，植物生長(zhǎng)過(guò)程中的管理一致。

1.2.2 項(xiàng)目測(cè)定 葉綠素a、葉綠素b含量采用分光光度法的檢測(cè)[7]，可溶性糖含量采用苯酚硫酸法測(cè)定[8-9]，相對(duì)含水量=(葉片鮮質(zhì)量-葉片干質(zhì)量)/(葉片飽和質(zhì)量-葉片干質(zhì)量)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行，統(tǒng)計(jì)分析采用DPS 7.05進(jìn)行處理和分析[10]，結(jié)果以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，并用平均數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)(Duncan’s法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照度對(duì)不同產(chǎn)地紅豆杉生長(zhǎng)特性的影響

由表1可知，2種紅豆杉株高增長(zhǎng)量均表現(xiàn)為隨著光照度的減弱呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，均在50%光照度下最大，在此光照度下，太行紅豆杉增長(zhǎng)量是南方紅豆杉的1.75倍，且與其他處理差異極顯著；主莖高增長(zhǎng)量與株高增長(zhǎng)量具有相同的規(guī)律，太行紅豆杉在50%光照度下增長(zhǎng)量最大，其主莖高增長(zhǎng)量是南方紅豆杉的1.51倍；2種紅豆杉基莖粗增長(zhǎng)量均隨著光照度的減弱而降低，都在100%光照度下最大，其中南方紅豆杉增長(zhǎng)量略高于太行紅豆杉，但差異不顯著；2種紅豆杉的一級(jí)分枝數(shù)均在50%光照度下最多，南方紅豆杉在不同光照度下的一級(jí)分枝數(shù)差異不顯著，太行紅豆杉在50%和30%光照度下差異極顯著，50%光照度的太行紅豆杉一級(jí)分枝數(shù)是南方紅豆杉的1.54倍；南方紅豆杉的二級(jí)分枝數(shù)以50%光照度最多，達(dá)到5.33個(gè)，而太行紅豆杉的二級(jí)分枝數(shù)卻是100%全光照度最多，達(dá)到4.33個(gè)，在全光照條件下2個(gè)品種差異極顯著；南方紅豆杉總分枝數(shù)為隨光照度的減弱呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，在50%光照度下最多，是100%光照度的2.65倍，是30%光照度的7.67倍，而太行紅豆杉總分枝數(shù)為隨光照度的減弱急劇下降，100%光照度分別是50%、30%光照度的2.73、6.01倍。

表1 光照度對(duì)紅豆杉生長(zhǎng)特性的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同大寫(xiě)、小寫(xiě)字母分別表示在0.01、0.05水平上差異顯著。

2.2 光照度對(duì)不同產(chǎn)地紅豆杉葉綠素含量的影響

圖1、圖2表明，南方紅豆杉中葉綠素a、b含量均隨著光照度的減弱而增高，其葉綠素a、b含量均以30%光照度最高，達(dá)到1.19、0.48 mg/g，分別是100%光照度下葉綠素含量的2.70、2.40倍；而太行紅豆杉中葉綠素a和葉綠素b含量隨著光照度的減弱呈先上升后下降的趨勢(shì)，均以50%光照度最高，分別為1.30、0.50 mg/g，100%光照度下的葉綠素a、b含量最低，50%光照度下太行紅豆杉葉綠素a含量是100%光照度的1.57倍，50%光照度下葉綠素b含量是100%光照度下的1.72倍；100%、50%光照度太行紅豆杉葉綠素a和葉綠素b含量均高于南方紅豆杉，而30%光照度太行紅豆杉葉綠素a和葉綠素b含量均低于南方紅豆杉。由圖3可知，2種不同產(chǎn)地紅豆杉葉綠素a/b隨著光照度的減弱呈先下降后上升的趨勢(shì)，均以50%光照度下最低，100%光照度下葉綠素a/b最高。同一光照度下，南方紅豆杉葉綠素a/b略低于太行紅豆杉。

2.3 光照度對(duì)不同產(chǎn)地紅豆杉相對(duì)含水量的影響

由圖4可知，隨著光照度的減弱，不同產(chǎn)地的紅豆杉相對(duì)含水量有一定的規(guī)律，南方紅豆杉相對(duì)含水量隨著光照度減弱而增加，在30%光照度下最高，達(dá)到91%；而太行紅豆杉的相對(duì)含水量隨著光照度減弱呈先下降再急劇上升的趨勢(shì)，50%光照度相對(duì)含水量最低，僅有81%，30%光照度最高，達(dá)到89%，各處理差異顯著，同一光照度南方紅豆杉相對(duì)含水量均高于太行紅豆杉。

2.4 光照度對(duì)不同產(chǎn)地紅豆杉可溶性糖含量的影響

圖5表明，2種紅豆杉可溶性糖含量隨著光照度的減弱呈先上升后下降的趨勢(shì)，均以50%光照度最高，且太行紅豆杉是南方紅豆杉的1.36倍，30%光照度最低，同一光照度下太行紅豆杉可溶性糖含量均高于南方紅豆杉，50%光照度下南方紅豆杉可溶性糖含量是30%光照度下的2.70倍，是100%光照度的1.17倍，太行紅豆杉50%光照度可溶性糖含量是30%光照度的2.35倍，是100%光照度的1.19倍，各處理差異極顯著。

3 結(jié)論與討論

福建產(chǎn)區(qū)南方紅豆杉3年幼苗引種到河南新鄉(xiāng)馴化栽培后，其幼苗生長(zhǎng)植株株高的增長(zhǎng)量、主莖高的增長(zhǎng)量、當(dāng)年生主頭一級(jí)分枝數(shù)、二級(jí)分枝數(shù)和總分枝數(shù)均以50%光照度最高。由此可見(jiàn)，南方紅豆杉幼苗在河南新鄉(xiāng)生長(zhǎng)適宜光照度為50%，這與李真子等的研究結(jié)果[11]一致。但是，本試驗(yàn)中的2種紅豆杉基莖粗增長(zhǎng)量都是100%光照度最高，這可能是增加光照度會(huì)引起壯苗的原因。太行山地區(qū)紅豆杉幼苗的生長(zhǎng)量指標(biāo)也是在50%光照度下最高，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于南方紅豆杉，原因是野生太行紅豆杉長(zhǎng)期生長(zhǎng)在林下弱光環(huán)境條件，50%光照度模擬了野生環(huán)境。同時(shí)觀察幼苗田間生長(zhǎng)狀況，太行山地區(qū)紅豆杉幼苗當(dāng)年生主頭二級(jí)分枝數(shù)較多，50%光照度下一級(jí)分枝長(zhǎng)度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于100%光照度下一級(jí)分枝長(zhǎng)度，說(shuō)明增加光照度有利于二級(jí)分枝數(shù)的增加，適量遮陰有利于植株長(zhǎng)高，但過(guò)于遮陰也將抑制其生長(zhǎng)。

南方紅豆杉葉綠素a、b含量均隨光照度的減弱而增高，說(shuō)明遮陰有利于南方紅豆杉葉片葉綠素a、b的合成，這與孫佳音等的相關(guān)研究結(jié)果[12]一致。而太行紅豆杉葉綠素a、b含量隨光照度的減弱呈先上升后下降的趨勢(shì)，50%光照度含量最高，說(shuō)明50%光照度更有利于太行紅豆杉葉綠素的合成，遮陰度過(guò)高抑制太行紅豆杉葉綠素合成，這可能與太行紅豆杉長(zhǎng)期生長(zhǎng)在北方短日照環(huán)境條件有關(guān)。2種產(chǎn)地紅豆杉葉綠素a/b值均以50%光照度最低，說(shuō)明在50%光照度下紅豆杉葉片增加了對(duì)藍(lán)紫光的利用，增加了植株對(duì)光能吸收及生物量積累[13]。孫銘隆等研究表明，在東北紅豆杉、南方紅豆杉和曼地亞紅豆杉中，東北紅豆杉的葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素含量最高，南方紅豆杉最低[14]。而太行山地區(qū)南方紅豆杉和東北紅豆杉都生長(zhǎng)于我國(guó)東北部，因此本結(jié)果可能與地域環(huán)境造成的日照強(qiáng)度和日照時(shí)間不同從而影響光合作用有關(guān)，相關(guān)結(jié)論還須進(jìn)一步更全面的研究。

2種產(chǎn)地紅豆杉相對(duì)含水量均以30%光照度最高，說(shuō)明遮陰有利于減少葉片水分的散失。同一光照度下，南方紅豆杉葉片相對(duì)含水量均高于太行紅豆杉，但是通過(guò)對(duì)2個(gè)產(chǎn)地紅豆杉幼苗生長(zhǎng)的后期觀察發(fā)現(xiàn)，相同光照度下太行紅豆杉的耐旱性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于南方紅豆杉，這與葉片相對(duì)含水量越高植株抗旱性越強(qiáng)的研究結(jié)果[4，15]相反。這可能是因?yàn)槟戏郊t豆杉長(zhǎng)期生長(zhǎng)在南方濕潤(rùn)的環(huán)境中，植株體內(nèi)持有較高的含水量，引種栽培到河南新鄉(xiāng)的時(shí)間較短。而太行紅豆杉與原來(lái)的生態(tài)環(huán)境相近，細(xì)胞中原生質(zhì)膠體的水合程度和細(xì)胞的充水度沒(méi)有受到影響，從而提高了原生質(zhì)膠體的保水能力，還可能與太行紅豆杉生長(zhǎng)較快有關(guān)。

2種產(chǎn)地紅豆杉葉片可溶性糖含量均以50%光照度最高，說(shuō)明50%光環(huán)境有利于糖的轉(zhuǎn)化與積累。趙江濤等研究了可溶性糖在高等植物代謝調(diào)節(jié)中的生理作用[16]，許多相關(guān)研究已經(jīng)證明，植物葉片中可溶性糖含量是衡量植物抗寒性的一個(gè)重要指標(biāo)，其含量越高，細(xì)胞原生質(zhì)冰點(diǎn)降低，從而提高了植物的抗寒性[17-21]。在同一光照度下，太行紅豆杉可溶性糖含量均高于南方紅豆杉，說(shuō)明太行山紅豆杉比南方紅豆杉抗寒性高，更適宜在我國(guó)北方栽培應(yīng)用。

綜上所述，不論是2種產(chǎn)地紅豆杉的生長(zhǎng)特性，還是其葉綠素、可溶性糖含量，太行紅豆杉均優(yōu)于南方紅豆杉，適當(dāng)遮陰更有利于太行紅豆杉在我國(guó)北部馴化栽培和生長(zhǎng)。相對(duì)而言，南方紅豆杉引種到河南新鄉(xiāng)或其相似的生態(tài)環(huán)境，以50%光照度有利于栽培生長(zhǎng)。本研究為我國(guó)南方紅豆杉資源南種北引栽培馴化及園林綠化提供了理論依據(jù)。