浙貝母葉片SPAD值與葉綠素含量的相關(guān)性分析

明幫燕，黃 梅，付旭娟，楊青山，周 濃，郭冬琴

（重慶三峽學(xué)院，重慶萬州 404020）

浙貝母（Fritillaria thunbergiiMiq.）別名浙貝、象貝、大貝、珠貝、元寶貝等，為百合科貝母屬多年生草本植物，通常以地下鱗莖入藥，具有清熱散結(jié)、化痰止咳等功效，是我國種植歷史悠久、生產(chǎn)集約化較高的中藥材[1-4]。葉綠素是葉片光合作用所需的色素，也是葉片葉綠體色素的主要組成成分，在光合作用中起著關(guān)鍵的作用，光照、水分、土壤等生態(tài)因子會影響植物生長期對能量的獲取，從而影響植物的品質(zhì)和產(chǎn)量[5-6]。便攜式葉綠素儀可在田間實時檢測葉片，來確定葉綠素的相對含量，與復(fù)雜、費時的傳統(tǒng)葉片檢測法相比較[7-8]，具有簡便、無損檢測、實時等優(yōu)點，目前已廣泛應(yīng)用于檸檬[9]、沙棘[10]、桃樹[11]、茼蒿[12]等植物相關(guān)檢測中，但在中國藥用植物研究方面應(yīng)用較少，尤其是浙貝母葉片SPAD 值與葉綠素含量的相關(guān)性的研究報道極少。本試驗對浙貝母葉片的SPAD 值和葉綠素含量進行測定，通過數(shù)據(jù)相關(guān)分析來確定便攜式葉綠素儀測定浙貝母葉片葉綠素含量的準(zhǔn)確性及最佳測定部位，為浙貝母生產(chǎn)實踐提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料浙貝母鮮葉采自重慶市萬州區(qū)龍駒鎮(zhèn)梧桐村種植基地。

1.2 試驗方法

2021 年4 月在浙貝母種植基地隨機采5 組鮮葉，采葉部位為浙貝母健康植株的中部，每組選取3 株植株，每株采10 片葉片，共計150 片，從中隨機挑選30片葉片為測定分析樣葉，作為測定檢驗建立回歸模型的樣葉。采摘的浙貝母葉片做好編號標(biāo)記，并低溫保存，立即拿回實驗室應(yīng)用分光光度計測定葉綠素含量。

1.3 測定指標(biāo)

葉綠素含量分別采用SPAD 便攜式葉綠素儀和丙酮法[13]測定。采用的便攜式葉綠素儀型號為SPAD-502（日本Koni-Caminolta 公司生產(chǎn)），來測定浙貝母葉片的SPAD 值。因葉綠素含量在藥材葉片不同位置差異較大，故測定葉片前中后3個位置（葉尖、葉中、葉基）的SPAD 值，計算其平均值。測定時應(yīng)注意觀察葉片，避開其損傷部位，保持?jǐn)?shù)據(jù)精確性。測定后，取對應(yīng)葉片去掉葉脈，并精確稱取鮮葉1.0 g，用80%丙酮溶液提取葉片的葉綠素，并在避光條件下浸泡24 h，然后用紫外—可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司生產(chǎn)）進行測定。以80%丙酮提取液為對照，測定645、663 nm 波長下的吸光度值，按照下列公式計算葉綠素含量：

式中：Ca為葉綠素a 含量（mg·g-1），Cb為葉綠素b 含量（mg·g-1），Ct為總?cè)~綠素含量（mg·g-1），D663和D645表示在663 nm 和645 nm 波長下的吸光度值，V為定容體積（mL），W為稱樣重量（g）。

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

采用Excel 2019 軟件進行數(shù)據(jù)整理，SPSS 26 軟件進行數(shù)據(jù)的方差分析和相關(guān)性分析，Origin 2018 軟件進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 同一植株不同葉片SPAD 值與葉綠素含量的相關(guān)性分析

選擇浙貝母同一植株上長勢相近的10片葉片，采用SPAD 便攜式葉綠素儀測定相同葉片葉綠素相對含量，分光光度法測定浙貝母葉片葉綠素絕對含量，并分析葉綠素含量與SPAD 值之間是否存在相關(guān)性，結(jié)果詳見表1。可知，同一植株不同葉片的SPAD 值與葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量之間均呈極顯著相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)依次為0.939、0.932、0.933，這說明SPAD值可間接反映浙貝母葉片中葉綠素含量情況。

表1 同一植株不同葉片間SPAD值與葉綠素含量的相關(guān)性

浙貝母葉片的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量與SPAD 值之間的線性回歸關(guān)系見表2。可知，同株浙貝母葉片間的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量與SPAD值之間呈線性函數(shù)（y=ax+b）關(guān)系，并且兩者之間呈極顯著水平，函數(shù)關(guān)系中a表示y隨x的變化速率。結(jié)果表明葉綠素b的變化速率最大，其次為總?cè)~綠素，而葉綠素a的速率系數(shù)最小。以上數(shù)據(jù)表明浙貝母葉片能夠使用便攜式葉綠素儀測定其葉綠素含量。

表2 同一植株不同葉片間SPAD值與葉綠素含量的回歸方程

2.2 同一葉片不同部位的SPAD 值與葉綠素含量的相關(guān)性分析

浙貝母同一葉片各部位（葉尖、葉中、葉基）的葉綠素含量和SPAD 值之間的線性函數(shù)圖如圖1 所示，浙貝母葉片的葉尖部位、葉中部位的葉綠素含量與SPAD 值均呈顯著相關(guān)性（p<0.05），葉基部位的葉綠素含量與SPAD 值均呈極顯著相關(guān)性（p<0.01），但其變化速率不盡相同，具體表現(xiàn)為葉中（0.834 4）>葉基（0.702 4）>葉尖（0.457 7）。這說明對于浙貝母葉片來說，葉中部位為葉綠素儀測定的最佳葉片位置，且根據(jù)數(shù)據(jù)圖可知，最佳SPAD值在3.8～4.2。

圖1 葉片不同部位的SPAD值與葉綠素含量的相關(guān)性

2.3 不同植株間葉片葉綠素含量實測值與回歸方程預(yù)測值分析

為研究SPAD 便攜式葉綠素儀測得的葉片SPAD 值是否能代替分光光度法測定值，將測得浙貝母不同植株葉片SPAD值分別代入表2線性函數(shù)方程中，計算對應(yīng)葉片的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量的預(yù)測值（見表3）。由表3 可知，不同浙貝母植株對應(yīng)的SPAD值與葉綠素含量實測值均在一定區(qū)間內(nèi)的波動，且葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量的波動程度不同。其總?cè)~綠素含量波動較大，為1.293～1.943 mg·g-1；葉綠素a含量波動幅度較小，為0.127～0.189 mg·g-1；葉綠素b 含量波動居中，為1.165～1.754 mg·g-1，SPAD值波動范圍為1.589～3.956。

表3 不同植株葉片SPAD值與葉綠素含量的實測值及預(yù)測值

將浙貝母不同植株葉片的葉綠素實測值與預(yù)測值進行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果見表4。由表4可知，浙貝母的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量的實測值與預(yù)測值的數(shù)據(jù)分析，p值分別為0.344、0.132、0.152，均大于0.05，這說明通過線性函數(shù)y=0.036 2x+0.052 4、y=0.367 6x+0.390 8、y=0.326 6x+0.660 6 分別得到的浙貝母不同植株葉片葉綠素a 含量、葉綠素b 含量、總?cè)~綠素含量的預(yù)測值與實測值間差異不顯著。因此，可以通過線性函數(shù)方程預(yù)測浙貝母葉片中的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素的絕對含量。

表4 葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量的實測值與預(yù)測值間方差分析

3 小結(jié)

通過將葉綠素儀測得葉綠素相對含量和丙酮法測定的各部位葉綠素絕對含量進行線性函數(shù)與數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)浙貝母葉片的葉綠素含量與SPAD 值呈極顯著正相關(guān)，且葉綠素儀測定浙貝母葉片的最佳部位為葉中，試驗結(jié)果為浙貝母葉綠素含量相關(guān)研究提供了理論基礎(chǔ)。SPAD 值作為一個無量綱比值，可以在自然環(huán)境下無損地測定植物葉片當(dāng)前的葉綠素相對含量[14]。葉片SPAD 值采用的測定儀器是便攜式SPAD 葉綠素儀，主要利用了葉綠素光譜吸收峰在藍光和紅光區(qū)域的特性，通過發(fā)射650 nm 和940 nm 的光波，計算葉片在這兩處波長處的光透過率之比來表示葉綠素含量相對應(yīng)的參數(shù)SPAD值[15]。

本文研究表明浙貝母葉片的SPAD 值與葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量之間均呈極顯著正相關(guān)，這說明使用葉綠素儀能夠較好地反映浙貝母葉片的實際葉綠素含量，該結(jié)果與前人在紅楓[16]、葡萄[17]、桃樹[11]等上的研究結(jié)果一致。王林學(xué)等認(rèn)為葉片中部為葉綠素儀測定玉米最佳部位[18]，而焦穎[19]與潘義宏[20]研究結(jié)論表明葉片葉基部位為葉綠素儀測定的最佳部位。本研究發(fā)現(xiàn)葉片中部為使用葉綠素儀的測定最佳部位。因本次試驗僅采用同一品種的浙貝母，對于不同浙貝母品種葉片各部位（葉尖、葉中、葉基）的葉綠素儀測定SPAD 值和葉綠素含量間的規(guī)律是否與本研究存在差異，還需進一步深入研究。研究中的浙貝母葉片均來自重慶市萬州區(qū)龍駒鎮(zhèn)梧桐村種植基地，生長條件均一致，對于不同產(chǎn)地的浙貝母的葉綠素儀測定SPAD 值與葉綠素含量間規(guī)律是否與本試驗一致，也需進一步研究。