李麗紅，江仲鵬，馬 良，鄭婉錚，馮麗貞

(1.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福建 福州 350002； 2.福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院，福建 福州 350002)

七葉一枝花(Parispolyphylla)又名七葉蓮、蚤休、草河車等，為百合科重樓屬植物。其以形態(tài)特征七片輪生的葉子于莖頂，中間冒一朵花而得名，廣泛分布于云南、廣西、湖南、江西、四川等地，喜溫喜濕，抗寒耐旱，多長(zhǎng)在河邊或背蔭山坡[1]。七葉一枝花具有極高的藥用價(jià)值，常用于治療毒蛇咬傷、跌打損傷及咽喉炎癥等[2]，近年來(lái)，一些學(xué)者在七葉一枝花抗腫瘤、抗菌的研究上取得了較大的進(jìn)展。有研究表明，七葉一枝花對(duì)于實(shí)體肝癌和瓦克氏癌156均有抑制作用；且與多種藥物組成的益肺抗癌飲能夠抑制Ⅲ期肺癌病灶的轉(zhuǎn)移及提高患者的抗癌能力[3-5]。隨著市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)，人為的過(guò)度采摘，導(dǎo)致七葉一枝花自然生長(zhǎng)的數(shù)量日益減少，提高其栽培技術(shù)迫在眉睫。

光照是植物生長(zhǎng)必不可少的環(huán)境因子之一，而光質(zhì)是影響植物品質(zhì)的關(guān)鍵因素[6-7]。有大量研究表明：紅光有利于植物干物質(zhì)的積累和光合器官的發(fā)育[8]，藍(lán)光則調(diào)控葉綠素的合成[9]，且光質(zhì)與植物光合特性、生理指標(biāo)響應(yīng)、酶活性、藥用成分積累息息相關(guān)，通過(guò)改變光質(zhì)來(lái)調(diào)控植物生長(zhǎng)是一種安全、高效的手段，近年來(lái)廣泛受學(xué)者青睞[10-11]。有鑒于此，本研究以七葉一枝花為材料，以LED白光為CK，探究紅、藍(lán)光質(zhì)下七葉一枝花生長(zhǎng)生理指標(biāo)的響應(yīng)，為人工馴化栽培，提高七葉一枝花產(chǎn)量提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

七葉一枝花苗購(gòu)于福建省建甌市，長(zhǎng)勢(shì)較均一。2018年4月種植于塑料花盆中，置于福建農(nóng)林大學(xué)百草園蔭棚下培養(yǎng)。2018年7月26號(hào)移入智能培養(yǎng)箱中，試驗(yàn)設(shè)有3種LED光質(zhì)處理，分別為紅光、藍(lán)光、白光，其中白光為對(duì)照(CK)，每種處理40株苗。培養(yǎng)條件為：光強(qiáng)704 Lx，光照12 h·d-1，溫度夜間16 ℃、白天28 ℃，濕度75%，培養(yǎng)40 d后用于形態(tài)、生理指標(biāo)測(cè)定。

1.2 方法

1.2.1 形態(tài)指標(biāo)測(cè)定 每個(gè)處理隨機(jī)選擇10株，用直尺測(cè)量植株新生莖蔓長(zhǎng)度，游標(biāo)卡尺測(cè)地徑，用Li-3000C便攜式葉面積儀測(cè)葉面積及葉長(zhǎng)、葉寬，而后用電子天平測(cè)定葉片鮮重。

1.2.2 生理指標(biāo)測(cè)定 葉綠素含量測(cè)定選用浸提法[12]；可溶性糖測(cè)定用蒽酮比色法[13]；可溶性蛋白含量測(cè)定選用蘇州科銘生物技術(shù)有限公司購(gòu)買的考馬斯亮藍(lán)試劑盒[14]；內(nèi)源激素測(cè)定選用吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA)、細(xì)胞分裂素(CTK)ELISA檢測(cè)試劑盒。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 利用SPSS 21對(duì)不同LED光質(zhì)培養(yǎng)下七葉一枝花生理指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析和主成分分析，并利用Excel繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同LED光質(zhì)對(duì)七葉一枝花新莖長(zhǎng)度、地徑的影響

由圖1可見(jiàn)，新莖長(zhǎng)度在3種光質(zhì)下表現(xiàn)為紅光處理>白光處理>藍(lán)光處理，且三者間差異顯著。紅光處理增長(zhǎng)31.4%，藍(lán)光處理下新莖長(zhǎng)度受到明顯抑制。在試驗(yàn)期間，地徑表現(xiàn)為藍(lán)光處理>白光處理>紅光處理，藍(lán)光處理下平均地徑達(dá)到0.383 cm，而紅光處理平均地徑為0.311 cm。

*：不同小寫(xiě)字母為差異顯著，下同。圖1 不同光質(zhì)下七葉一枝花新莖長(zhǎng)度、地徑的變化

2.2 不同LED光質(zhì)培養(yǎng)對(duì)七葉一枝花葉片生長(zhǎng)的影響

由表1可知，藍(lán)光處理下的葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬的平均值均顯著大于紅光、白光處理，葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬、鮮重分別是白光處理的1.32倍、1.16倍、1.18倍、1.12倍，是紅光處理的1.57倍、1.15倍、1.26倍、1.32倍，由此可見(jiàn)藍(lán)光處理有助于七葉一枝花葉片生長(zhǎng)。

表1 不同光質(zhì)對(duì)七葉一枝花葉片生長(zhǎng)的影響

2.3 不同LED光質(zhì)培養(yǎng)下七葉一枝花葉綠素含量差異

紅光與藍(lán)光處理下的葉綠素含量均有顯著增加(表2)，其中葉綠素a含量在紅光處理下提升效果較好，比白光處理提高42.3%；葉綠素b變化趨勢(shì)與葉綠素a相同，紅光處理下葉綠素b含量提高26.58%；總?cè)~綠素含量在藍(lán)光、紅光處理下均高于白光處理，其中紅光處理比白光處理提高33.2%。綜上可得紅光處理顯著增加葉綠素含量。

表2 不同光質(zhì)對(duì)七葉一枝花葉片葉綠素含量影響 (mg·g-1)

2.4 不同LED光質(zhì)培養(yǎng)下七葉一枝花可溶性糖含量差異

糖類是植物生長(zhǎng)的重要能量來(lái)源，由圖2可知，本試驗(yàn)紅光處理下可溶性糖含量增加，其增幅為13.36%；而藍(lán)光處理的可溶性糖含量顯著低于紅光處理，且與白光處理相比下降8.9%，可見(jiàn)藍(lán)光處理抑制可溶性糖的積累，而紅光處理則顯著促進(jìn)可溶性糖含量的增加。

2.5 不同LED光質(zhì)培養(yǎng)下七葉一枝花可溶性蛋白含量差異

蛋白質(zhì)作為酶的組分，可調(diào)節(jié)植物生理生化反應(yīng)[15]。由圖3可知，藍(lán)光、紅光處理下可溶性蛋白含量都顯著高于白光處理，分別比白光處理高46.82%、37.34%(P<0.05)，可見(jiàn)藍(lán)光、紅光處理均顯著提高了葉片可溶性蛋白含量，并以藍(lán)光處理效果更佳。由此可見(jiàn)，光質(zhì)對(duì)七葉一枝花可溶性蛋白影響極大。

圖2 不同光質(zhì)對(duì)七葉一枝花葉片可溶性糖含量影響圖3 不同光質(zhì)對(duì)七葉一枝花葉片可溶性蛋白含量影響

圖4 不同光質(zhì)對(duì)七葉一枝花葉片內(nèi)源激素含量影響

2.6 不同LED光質(zhì)培養(yǎng)下七葉一枝花內(nèi)源激素含量差異

由圖4可見(jiàn)，CTK在藍(lán)光處理下含量降低，紅光處理下CTK含量則有所提高，比對(duì)照提高23.79%，藍(lán)光與紅光處理間差異顯著；葉片IAA含量在藍(lán)光處理下顯著高于白光處理，為白光處理的84.71%，效果尤為明顯，但紅光處理下IAA含量與白光處理相比無(wú)明顯差異；GA含量變化與IAA相似，藍(lán)光處理下含量顯著高于白光處理，高達(dá)95.64%，紅光處理下IAA含量有所提高，但效果不明顯，為白光處理的31.68%。

2.7 主成分分析

本試驗(yàn)中測(cè)定的新莖長(zhǎng)度、地徑、葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬、鮮重、葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、CTK、IAA、GA等14個(gè)生理指標(biāo)具有不同的衡量標(biāo)準(zhǔn)，表3中顯示KMO值為0.755，在Bartlett球形度檢驗(yàn)，P值<0.001，綜合2個(gè)指標(biāo)，說(shuō)明變量之間存在相關(guān)性可進(jìn)行后續(xù)分析。因此對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見(jiàn)表4。特征值6.067、3.77、1.663均大于1，其累積貢獻(xiàn)率達(dá)82.141%。本試驗(yàn)將3個(gè)主成分因子作為綜合變量能夠概括出七葉一枝花生理指標(biāo)信息。以3個(gè)主成分分析結(jié)果為新指標(biāo)，得到七葉一枝花在藍(lán)光處理下生長(zhǎng)更佳(表5)。

3 結(jié)論與討論

光質(zhì)影響植物形態(tài)建成以及內(nèi)含物的積累。眾所周知，植物的生長(zhǎng)發(fā)育受內(nèi)外因素共同調(diào)節(jié)，其中內(nèi)源激素發(fā)揮重要作用。張曼曼等[16]認(rèn)為紅藍(lán)光質(zhì)可調(diào)節(jié)內(nèi)源激素分泌。本試驗(yàn)中光質(zhì)調(diào)控內(nèi)源激素的含量，從而調(diào)控植物生長(zhǎng)，導(dǎo)致新莖長(zhǎng)度、地徑、葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬、鮮重、葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白的差異。藍(lán)光處理下的IAA與GA含量顯著提高，而此時(shí)CTK受到抑制而有所下降。IAA促進(jìn)表皮細(xì)胞伸長(zhǎng)，GA促進(jìn)內(nèi)部組織細(xì)胞的伸長(zhǎng)，二者存在互作關(guān)系[17]。此結(jié)論與樊小雪等[18]藍(lán)光下植物的內(nèi)源激素IAA含量增加，而紅光則會(huì)表現(xiàn)抑制現(xiàn)象相一致；但也有研究結(jié)果與本試驗(yàn)結(jié)論不一致，可能是因?yàn)樽魑锊煌?，?duì)波長(zhǎng)的吸收不同，亦可能是GA促進(jìn)IAA合成，并抑制IAA分解導(dǎo)致二者在測(cè)量時(shí)段恰巧達(dá)到高峰[17]，可見(jiàn)內(nèi)源激素對(duì)植物生長(zhǎng)的調(diào)控具有復(fù)雜性。GA和IAA共同促進(jìn)植物生長(zhǎng)，本試驗(yàn)藍(lán)光處理下GA和IAA含量增加，因此七葉一枝花的地徑、葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬、鮮重在藍(lán)光處理下也呈上升趨勢(shì)。唐大為等[20]認(rèn)為紅光處理有利于植物伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，藍(lán)光處理助于植物矮化、加粗；曹剛[19]在研究中表示GA含量與莖粗、葉片的縱、橫向擴(kuò)展相關(guān)，以上研究均與本試驗(yàn)結(jié)果一致。紅光處理下CTK含量較藍(lán)光處理呈顯著差異，CTK控制植物細(xì)胞分裂與分化，促使葉綠體發(fā)育。王智杰[21]認(rèn)為葉綠素含量的高低直接影響著植物光合作用的效率，本試驗(yàn)中用不同LED光質(zhì)培養(yǎng)七葉一枝花，其葉片葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量均在紅光處理下增加。這一結(jié)論與油葵芽苗菜、芍藥、草莓、一品紅在紅光處理下的葉綠素a、b及總?cè)~綠素含量都呈增加趨勢(shì)結(jié)果相一致[22-25]。但也有菊花組培苗、番茄研究中指出葉綠素的含量在藍(lán)光處理下增加[26-27]。可見(jiàn)植物在不同LED光質(zhì)處理下葉綠素含量的增減情況因植物不同而有所差異。有研究顯示紅光處理可促進(jìn)植物可溶性糖含量的增加，而藍(lán)光處理則提高可溶性蛋白含量[28-31]。其中可溶性糖中的蔗糖是植物光合作用產(chǎn)物，而本試驗(yàn)紅光處理下葉綠素含量較多，光合作用也隨之增強(qiáng)，光合產(chǎn)物蔗糖也就增加。本試驗(yàn)結(jié)果與縷絲花、油菜幼苗的研究結(jié)論不謀而合[32-33]。雖然在紅光處理下七葉一枝花新莖生長(zhǎng)，但過(guò)高莖桿生長(zhǎng)，導(dǎo)致藥用根部產(chǎn)物積累變少，且過(guò)高的植株莖桿脆弱，不利于其生長(zhǎng)發(fā)育。

表3 不同LED光質(zhì)培養(yǎng)下七葉一枝花生理響應(yīng)的KMO和Bartlett檢驗(yàn)

表4 不同LED光質(zhì)培養(yǎng)下七葉一枝花生理響應(yīng)的主成分分析的特征值和方差貢獻(xiàn)率

表5 不同LED光質(zhì)培養(yǎng)下七葉一枝花生理響應(yīng)的各主成分、綜合得分及排序

綜上所述，LED紅光與藍(lán)光處理下的七葉一枝花葉片的莖葉形態(tài)、葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、內(nèi)源激素的含量等生理指標(biāo)均產(chǎn)生了不同的響應(yīng)。因此為促進(jìn)植物生長(zhǎng)，可在人工培養(yǎng)七葉一枝花時(shí)有目的根據(jù)所需配置一定比例的紅藍(lán)光，找出最適光質(zhì)和最適配比，為七葉一枝花的豐產(chǎn)提供參考。