李 紅, 聞高娜, 楊永紅, 普岳紅, 楊 志

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)/農(nóng)業(yè)生物多樣性與病蟲害控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650201；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院/云南省畜產(chǎn)品加工工程技術(shù)研究中心，昆明 650201；3.昆明有志農(nóng)業(yè)科技服務(wù)有限公司，云南 尋甸 650000)

【研究意義】臭參，又名臭黨參、云南參，臭藥，系桔?？?Campanulaceae)黨參屬(CodonopsisWall.)植物[1]。臭參是云南特有的一種民間植物藥，具有補(bǔ)中益氣，通經(jīng)活絡(luò)的功效；在藏族、彝族、白族等多個(gè)民族藥方中均有記載，主治脾胃虛弱，跌打損傷，風(fēng)濕麻木等病癥[2-3]。臭參含有苯丙素類、炔類、萜類、生物堿類、黃酮類、揮發(fā)性類和多糖類等化合物以及多種營養(yǎng)成分和人體所需微量元素，臭參還同黨參一樣，含有黨參炔苷、多糖等活性成分[4-5]。臭參不僅受云南本地人的喜愛，在廣東、上海等地的銷量也越來越高，甚至出口國外。臭參的需求量越來越大，栽培面積逐漸擴(kuò)大，臭參同其他根莖類藥材一樣，先種子育苗再移栽種植，幼苗的好壞直接影響臭參的種植質(zhì)量及產(chǎn)量，培育優(yōu)質(zhì)、健壯的臭參種苗非常重要?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】光是影響植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因子，不僅是植物中能量的主要來源，也是調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的重要環(huán)境信號(hào)，植物從種子萌發(fā)、生長、發(fā)育到成熟的各個(gè)階段都離不開光的作用。光質(zhì)是植物所受光照的光譜組成，各個(gè)光譜波段的光對(duì)植物的影響各不相同，植物可以通過體內(nèi)多樣的光敏受體來感應(yīng)不同波長范圍的光，進(jìn)而調(diào)節(jié)植物自身的生長發(fā)育、光合作用、生理代謝等[6-7]。研究表明，藍(lán)紅復(fù)合光處理下紅秋葵幼苗生長顯著，其光合色素含量也明顯增高[8]；珙桐幼苗在紅光處理下的株高最低，但光合色素含量最高。綠光使其幼苗葉寬及葉面積明顯減小，但光合色素含量顯著增加。藍(lán)光處理下珙桐幼苗生長較高但光合色素含量和PSⅡ量子產(chǎn)量最低[9]；提高紅藍(lán)光組合中的藍(lán)光占比能夠促進(jìn)白及組培苗的生長和生物量的積累，增加25%的綠光可顯著提高白及葉片的葉綠素含量和凈光合速率；黃色農(nóng)膜、橙色農(nóng)膜處理下三七種苗株高、莖徑、葉面積等形態(tài)生長最好，綠膜下其形態(tài)發(fā)育明顯減慢，但葉綠素含量最高[10]。【本研究切入點(diǎn)】有關(guān)光質(zhì)影響植物生長代謝的大量試驗(yàn)研究表明，光質(zhì)對(duì)植株生長發(fā)育影響顯著，植物能夠通過感知光質(zhì)來調(diào)整自身的生理機(jī)能，但光質(zhì)影響臭參以及黨參生長的研究還未見報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問題】 試驗(yàn)以彩色塑料薄膜調(diào)控光質(zhì)，以白膜為對(duì)照，通過研究黃膜、綠膜、紅膜、藍(lán)膜和黑膜對(duì)臭參幼苗生長指標(biāo)、光合色素含量、光合參數(shù)以及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，以期探明臭參幼苗生長的最適光環(huán)境，為光控技術(shù)在培育臭參健壯幼苗的應(yīng)用方面提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

纏繞黨參[Codonopsispilosula(Franch.) Nannf. var.volubilis(Nannf.)]種子，采自云南省尋甸縣昆明有志農(nóng)業(yè)科技服務(wù)有限公司；彩色農(nóng)膜(寬1200 mm，厚0.01 mm)，購于蘭州金土地塑料制品有限公司。

1.2 試驗(yàn)儀器

GFS-300便攜式光合—熒光測量儀：澤泉科技股份有限公司；Ultrospec 2100Pro紫外分光光度計(jì)：美國GE公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)生物多樣性與病蟲害控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)地進(jìn)行。 試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理，分別用白色(CK)、黃色、綠色、紅色、藍(lán)色、黑色6種顏色農(nóng)用薄膜拱棚覆蓋于各苗床上以提供不同的光質(zhì)條件，3次重復(fù)。選擇飽滿健康種子催芽后均勻的撒播于苗床上，每種農(nóng)膜棚除草施肥、病蟲害防治和水分管理等措施保持一致。種子出苗1個(gè)月后進(jìn)行指標(biāo)測定。

1.4 測定項(xiàng)目與方法

1.4.1 形態(tài)指標(biāo)測定 種子出苗1個(gè)月后，各處理隨機(jī)選取臭參幼苗5株，每隔7 d測量1次幼苗的株高；出苗2個(gè)月后，各處理隨機(jī)選取臭參幼苗5株，每隔15 d測量1次測量幼苗根長、根直徑。

1.4.2 光合色素測定 采用95%乙醇提取法提取葉綠素，使用分光光度計(jì)測定提取液吸光度，根據(jù)公式Ca=13.95 ×A663- 6.8 ×A645、Cb=24.96 ×A649-7.32 ×A663、CX.C=(1000 ×A470-2.05 ×Ca-114.8 ×Cb)/248計(jì)算葉綠素 a、葉綠素 b 和類胡蘿卜素的濃度，求得各色素濃度后，按公式計(jì)算葉綠體色素含量。

葉綠體色素含量(mg/g)= (C×V×n)/(W× 1000)

式中，C代表葉綠體色素濃度(mg/mL)；V代表提取液體積(mL)；W代表組織鮮重(g)；n代表稀釋倍數(shù)。

1.4.3 光合參數(shù)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定 選擇晴天上午的9:00—11:30時(shí)用便攜式光合—熒光測量儀測定光合參數(shù)，各處理隨機(jī)選取3株，選取完全展開的第5片功能葉進(jìn)行測定，測定凈光合速率(Pn)、細(xì)胞間二氧化碳濃度(Ci)、氣孔導(dǎo)度(Gs)以及蒸騰速率(Tr)；采用熒光附件(LED-Arry/PAM-Module3055-FL)測定熒光參數(shù)，測定葉片與光合一致，測定前先用暗適應(yīng)葉夾(3010-DLC)對(duì)所選定的葉片進(jìn)行暗適應(yīng)處理，暗適應(yīng)30 min后測定初始熒光產(chǎn)量(Fo)，可變熒光(Fv)最大熒光產(chǎn)量(Fm，PSII的最大光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)，PSII潛在光化學(xué)活性(Fv/Fo)，PSII的實(shí)際量子產(chǎn)額[Y(Ⅱ)]，非光化學(xué)淬滅系數(shù)(NPQ)，光化學(xué)淬滅系數(shù)(qP)，光合電子傳遞速率(ETR)等參數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用軟件Excel 2010和 SPSS 26進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù) SPSS軟件中單因素方差分析(ANOVA)及 LSD 法進(jìn)行各處理間的差異顯著性檢查。

2 結(jié)果與分析

2.1 光質(zhì)對(duì)臭參幼苗株高的影響

由圖1可知，隨著臭參幼苗的生長，不同農(nóng)膜處理對(duì)幼苗株高的影響差異顯著。在6月29日、7月6日這2個(gè)時(shí)段，臭參幼苗的株高在白膜(CK)、黃膜、綠膜、紅膜和黑膜處理下差異不顯著，而在藍(lán)膜處理下植株最低，顯著低于白膜(CK)處理；7月13日這個(gè)時(shí)段，各膜處理下株高差異逐漸顯著，黃膜、綠膜和紅膜處理間差異不顯著，而三者均顯著高于白膜(CK)，黑膜和白膜(CK)差異不顯著，藍(lán)膜處理植株最低，顯著低于白膜(CK)；7月20日、7月27日這2個(gè)時(shí)段，臭參幼苗的株高黃膜、綠膜和紅膜均高于白膜(CK)，其中黃膜與白膜(CK)差異顯著，綠膜和紅膜與白膜(CK)差異不顯著。藍(lán)膜處理下幼苗植株最低，顯著低于白膜(CK)；最后一次7月27日測定株高時(shí)，黃膜處理下幼苗植株最高，與其他處理差異顯著，其他處理與白膜(CK)差異均不顯著。黃膜和藍(lán)膜對(duì)臭參幼苗株高影響最顯著，黃膜有利于臭參幼苗的生長，藍(lán)膜則對(duì)臭參幼苗植株生長有抑制作用。

圖1 不同光質(zhì)對(duì)幼苗株高動(dòng)態(tài)的影響

2.2 光質(zhì)對(duì)臭參幼苗根生長的影響

由圖2可知，不同農(nóng)膜處理對(duì)臭參幼苗根生長的影響不同。8月28日、9月14日、9月29日、10月15日這4個(gè)時(shí)段，臭參幼苗的根長和根直徑黃膜、綠膜、紅膜和藍(lán)膜處理與白膜(CK)差異不顯著，黑膜處理的根生長最慢。11月2日，臭參幼苗的根長綠膜、紅膜和黑膜處理與白膜(CK)差異不顯著，黃膜和藍(lán)膜處理顯著短于白膜(CK)，其中藍(lán)膜處理最短。11月17日，臭參幼苗的根長綠膜處理最長，與白膜(CK)差異顯著，黃膜、紅膜與白膜(CK)差異不顯著，黑膜和藍(lán)膜顯著短于白膜(CK)，其中藍(lán)膜最短。12月1日，臭參幼苗的根長各處理均顯著短于白膜(CK)，紅膜處理的根長于其他處理，藍(lán)膜處理的根最短；在11月2日、11月17日這2個(gè)時(shí)段，臭參幼苗的根直徑在藍(lán)膜處理下最長，但與白膜(CK)差異不顯著，其他處理均顯著短于白膜(CK)，黃膜和黑膜處理的根直徑較短。12月1日，臭參幼苗的根直徑各處理均短于白膜(CK)，紅膜處理長于其他處理，黑膜處理的根直徑最短；總體來看，白膜(CK)處理的根長和直徑均保持持續(xù)增長，可見白膜(CK)處理有利于臭參幼苗根的生長。藍(lán)膜處理的根直徑達(dá)到了最長，但在生長后期根長一直顯著短于其他處理，說明藍(lán)膜處理有利于臭參幼苗根的增粗，但會(huì)抑制根增長。

圖2 不同光質(zhì)對(duì)幼苗根生長動(dòng)態(tài)的影響

2.3 光質(zhì)對(duì)臭參幼苗光合色素的影響

由圖3可以看出，紅膜處理的臭參幼苗葉片的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡羅卜素含量最高，其次是黃膜，紅膜和黃膜葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量與白膜(CK)差異顯著，類胡羅卜素含量與白膜(CK)差異不顯著。藍(lán)膜處理下各含量與白膜(CK)差異均不顯著。綠膜和黑膜處理下各含量均較低，綠膜處理的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量最低，顯著低于白膜(CK)，黑膜處理下類胡羅卜素含量最低，與白膜(CK)差異顯著。試驗(yàn)結(jié)果顯示，紅膜、黃膜和綠膜對(duì)臭參幼苗葉片的色素含量影響較大，紅膜和黃膜有利于臭參幼苗光合色素含量的積累，而綠膜則抑制葉綠素含量積累。

圖3 不同光質(zhì)對(duì)色素含量的影響

2.4 光質(zhì)對(duì)臭參幼苗葉片光合參數(shù)的影響

由圖4可以看出，在紅膜處理下，臭參幼苗的凈光合速率(Pn)最高，其次是黃膜，紅膜、黃膜與白膜(CK)和其他處理差異顯著，綠膜和黑膜Pn也高于白膜(CK)，黑膜與白膜(CK)差異顯著，綠膜與白膜(CK)差異不顯著，藍(lán)膜處理下Pn最低，但與白膜(CK)差異不顯著；胞間二氧化碳濃度(Ci) 各處理間差異不顯著而均顯著低于白膜(CK)；氣孔導(dǎo)度(Gs)和蒸騰速率(Tr)各處理均高于白膜(CK)，與白膜(CK)差異顯著，其中紅膜處理下Gs和Tr最高，綠膜處理最低。由此可以看出，黃膜和紅膜能提高臭參幼苗的光合能力，有利于幼苗有機(jī)物的積累。

圖4 不同光質(zhì)對(duì)光合參數(shù)的影響

2.5 光質(zhì)對(duì)臭參幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

由表1可以看出，F(xiàn)v/Fm在黃膜、綠膜、藍(lán)膜和黑膜處理下與白膜(CK)差異不顯著，紅膜處理的Fv/Fm最低，與白膜(CK)差異顯著；黃膜處理的Fv/Fo最高，與白膜(CK)差異顯著，其他各處理均與白膜(CK)差異不顯著，其中紅膜處理Fv/Fo最低。紅膜處理的Fv/Fm、Fv/Fo最低表明紅膜對(duì)臭參幼苗產(chǎn)生了光脅迫，降低了幼苗的潛在光化學(xué)活性；Y(Ⅱ)在黃膜處理下最高，與白膜(CK)和其他處理間差異顯著，綠膜、紅膜和藍(lán)膜處理的Y(Ⅱ)與白膜(CK)差異不顯著，黑膜的Y(Ⅱ)最低，與白膜(CK)差異顯著；qP在白膜(CK)、黃膜、綠膜、紅膜、藍(lán)膜處理間差異不顯著，黑膜下qP最低與白膜(CK)差異顯著；NPQ在綠膜處理下最高，其次是藍(lán)膜，綠膜和藍(lán)膜與白膜(CK)差異顯著，其他處理與白膜(CK)差異不顯著；黃膜處理下ETR最高，與白膜(CK)和其他處理差異極顯著，綠膜、紅膜和藍(lán)膜處理與白膜(CK)差異不顯著，黑膜處理的ETR顯著低于白膜(CK)。黃膜的Fv/Fo、Y(Ⅱ)和ETR最高，表明黃膜能夠提高臭參幼苗的光能轉(zhuǎn)化效率。黑膜下臭參幼苗的qP、Y(Ⅱ)和ETR均最低，說明黑膜會(huì)抑制臭參幼苗進(jìn)行光合作用。

表1 不同處理對(duì)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

3 討 論

光質(zhì)作為影響植物生長發(fā)育的光環(huán)境因子之一，對(duì)植物形態(tài)建成和生長發(fā)育有著重要的影響，當(dāng)光質(zhì)發(fā)生變化時(shí)植物能通過光受體感受光質(zhì)的變化，這些光受體通過激發(fā)信號(hào)傳遞途徑來改變植株發(fā)育的形態(tài)建成[11]。通過試驗(yàn)以白膜為對(duì)照分析了黃膜、綠膜、紅膜、藍(lán)膜和黑膜對(duì)臭參幼苗生長的影響，結(jié)果顯示黃膜能較快的促進(jìn)臭參幼苗株高增長，紅膜和綠膜也有一定的促進(jìn)作用，而藍(lán)膜和黑膜處理的臭參幼苗植株一直較矮，特別是在藍(lán)膜處理下，幼苗生長緩慢，羅美佳、張瑞華、陳茵等[10,12-13]研究也有相同結(jié)果。藍(lán)膜處理對(duì)幼苗株高生長產(chǎn)生抑制作用，這可能是藍(lán)光提高了IAA氧化酶活性從而降低了 IAA含量，進(jìn)而影響臭參幼苗株高的增長[14]。白膜處理的臭參幼苗的根最長、根直徑最大，可能是全波段的光最利于臭參幼苗根的生長，在藍(lán)膜處理下幼苗的根直徑達(dá)到最大而根卻最短，可能是藍(lán)膜抑制了根長度的增加從而促進(jìn)根直徑的生長。

光是影響葉綠素形成的主要因素，可見各種波長的光都能促進(jìn)葉綠素形成。研究結(jié)果顯示，臭參幼苗葉綠素含量在紅膜處理下最高，說明紅膜有利于臭參幼苗葉片葉綠素含量的積累，韓敏琪等[15]對(duì)三葉崖爬藤光合特性研究也有相同結(jié)果。在綠膜處理下臭參幼苗的葉綠素含量最低，這可能是葉綠素吸收光譜的最強(qiáng)吸收區(qū)是在640～660 nm的紅光和430～450 nm的藍(lán)紫光2個(gè)部分，而綠膜透過的光譜中這兩個(gè)吸收區(qū)的光含量較低。植物在黑暗中生長都不能合成葉綠素，所以臭參在黑膜處理下葉綠素含量顯著低于白膜。也有研究表明，綠膜能顯著促進(jìn)三七幼苗葉綠素相對(duì)含量的積累，紅藍(lán)復(fù)合光及藍(lán)光處理顯著提高了黃秋葵幼苗葉片光合色素的含量[10,16]，這表明可見光中各波段的光對(duì)促進(jìn)葉綠素形成的影響效果不同。

光合色素是綠色植物光合作用的基礎(chǔ)，對(duì)光能的吸收和利用起著重要作用，特別是葉綠素，其含量的高低直接影響葉片的光合效率[17]。臭參幼苗在紅膜和黃膜處理下凈光合速率較高，這與紅膜和黃膜處理的幼苗葉綠素含量高相關(guān)，綠膜下葉綠素含量較低，凈光合速率也低于其他處理，說明臭參幼苗的光合原初反應(yīng)能力受葉綠素含量影響。凈光合速率也受氣孔和非氣孔因素影響，若凈光合速率下降，胞間二氧化碳濃度下降，氣孔導(dǎo)度升高，凈光合速率降低則是由氣孔因素導(dǎo)致的，若胞間二氧化碳升高，氣孔導(dǎo)度降低，則是非氣孔因素導(dǎo)致凈光合速率降低， 試驗(yàn)中顯示白膜處理的臭參幼苗胞間二氧化碳濃度最高，氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率最低，說明白膜下凈光合速率較低是由非氣孔因素導(dǎo)致。

不同光質(zhì)處理對(duì)臭參幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)有不同的影響。Fv/Fm表示PSII的最大光能轉(zhuǎn)化效率，除受脅迫作用一般比較恒定[18]，F(xiàn)v/Fo表示PSII潛在光化學(xué)活性[19]，紅膜處理下臭參幼苗的Fv/Fm最低，其他處理對(duì)Fv/Fm影響不顯著，紅膜處理下臭參的Fv/Fo下降顯著，這是可能是紅膜處理對(duì)臭參幼苗葉片產(chǎn)生了一定的脅迫作用，對(duì)臭參幼苗產(chǎn)生了光抑制，影響PSII潛在光化學(xué)活性。黃膜處理下臭參幼苗的Fv/Fo、PSII的實(shí)際量子產(chǎn)量Y(Ⅱ)[20]和電子傳遞速率(ETR)[21]均較高，說明黃膜能提高臭參幼苗的潛在光化學(xué)活性，促進(jìn)其實(shí)際光合能力，加快電子傳遞速率，許莉等[22]研究光質(zhì)對(duì)葉用萵苣光合作用及葉綠素?zé)晒獾挠绊懸灿邢嗤Y(jié)果。NPQ表示由熱耗散引起的熒光猝滅稱之為非光化學(xué)猝滅[23]，綠膜處理下臭參幼苗的NPQ增高顯著，而Y(Ⅱ)和ETR均較低，這可能是綠膜下臭參幼苗將光能以熱能的形式耗散。qP反映光合活性的高低[24]，藍(lán)膜和黑膜處理下qP較低，說明藍(lán)膜和黑膜抑制臭參幼苗的光合活性，特別是黑膜處理，臭參幼苗的電子傳遞速率和量子產(chǎn)量極顯著地低于白膜，說明臭參同其他植物一樣，不適合長時(shí)間在黑暗條件下生長。

4 結(jié) 論

不同光質(zhì)對(duì)臭參幼苗生長和光合特性影響不同，黃色農(nóng)膜提供的光質(zhì)能促進(jìn)臭參幼苗株高生長，促進(jìn)葉片葉綠素含量的積累，能提高幼苗的凈光合速率和光能利用率；白膜最利于臭參幼苗根的生長，但對(duì)幼苗的光合作用促進(jìn)效果低于黃膜和紅膜；紅膜對(duì)根增長的促進(jìn)作用高于黃膜、綠膜、藍(lán)膜和黑膜?？傮w看來，黃膜處理提供的光質(zhì)最利于臭參幼苗的生長和光合作用的進(jìn)行，在臭參苗期可以采用黃色農(nóng)膜覆蓋來調(diào)控光質(zhì)促進(jìn)臭參幼苗的生長。