光质对三七生长、光合特性及有效成分积累的影响

[摘要] 为了揭示光质对三七生长、光合特性及有效成分积累的影响，该研究采用7种光质（红、橙、黄、绿、青、紫、蓝），进行盆栽试验，测定三七生长过程中其生长指标、光合特性及有效成分的含量。结果表明，光质对三七生长、光合特性及有效成分均有显著影响，其中红光有利于三七的株高生长，青、黄、紫、蓝光均有利于三七地下部分生物量的积累，蓝、黄光有利三七光合作用，青光有利于人参皂苷Rd的积累，黄、青光有利于单株三七有效成分总量的增加。

[关键词] 三七；光质；生长指标；光合特性；有效成分

光是植物的生存、生长和发育不可缺少的生态因子，不同光质可以调控不同次生代谢产物的分配。已有研究表明，许多药用植物的活性成分含量受光质影响显著，通过改变光质来调控药材的有效成分含量将成为一种常用的安全高效手段。其中，补充红光和蓝光可以显著提高丹参中丹酚酸B的含量[1]；蓝光有利于铁皮石斛种苗增粗与生物碱的积累[2]；黄膜处理能够显著提高二年生毛脉酸模中蒽醌类成分含量[3]；红膜处理红景天增加了其根中的红景天苷含量和产量[4]。

三七Panax notoginseng （Buke.） F. H. Chen为五加科人参属植物，具有活血化瘀、消肿定痛等功效，是驰名中外的名贵药材。三七为人工栽培的药用植物，栽培历史近400年，主产于云南、广西，而云南文山为其道地产区[5]。近年来，对三七栽培的研究主要集中在不同营养和肥料对三七的影响[6-9]，目前未见光质对三七影响的相关报道。本研究将探索光质对三七生长、光合作用和有效成分含量的影响，这将对于培育优质高效的三七药材有重要的理论与实践意义。

1 材料与方法

1.1 三七

本实验于2013年4月1日至2013年10月4日在不同颜色透光膜下进行。试验材料为云南苗乡科技园提供的二年生三七，栽培基质为：沸石-甘蔗渣-土 5∶3∶2，长势基本一致的二年生三七随机分成8组，每组10盆，每盆3株，共30株，进行不同光质处理。二年生三七在生长过程中均未留花苔。

1.2 光照处理

生长棚选用透光率相近、特制的不同颜色的滤光膜（上海伟康有色薄膜厂，0.03 mm）得到不同光质，试验设红色（R）、橙色（O）、黄色（Y）、绿色（G）、青色（C）、紫色（V）和蓝色（B）7种颜色滤膜，处理以白色棚膜（W，为一般大田常用聚氯乙烯白色棚膜）为对照。利用不同目数遮阳网调节各处理透光率，各棚膜下光谱数据用AvaSpec-2048FT型光纤光谱仪（荷兰Avantes公司）采集见表1。

1.3 检测与统计

1.3.1 生长指标测定 2013年10月4日，每个处理随机选取一半即15株三七，用直尺测量株高，游标卡尺测量基茎粗，所取样品分成地上部分和地下部分2部分，测定鲜物质重，45 ℃烘干至恒重，并称量为其干重。

1.3.2 光合特性的测定 2013年8月中旬，选择晴朗天气光合旺盛的时间段（9：00―11：00），采用Li-6400便携式光合仪测定不同光质下三七的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）。

1.3.3 有效成分含量的测定 Waters高效液相色谱仪系统（1252 Binary HPLC Pump，2487 Dualλ Absorbance Detector，2707 Auto-sampler）；色谱柱为Waters Symmetry C18柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；样品制备参照《中国药典》2010年版[10]；色谱条件参照《地理标志产品文山三七》[11]国家标准（2008）；所用对照品购于中国食品药品检定研究院（三七皂苷R1批号 110745-200617、人参皂苷Rg1批号 110703-201027、人参皂苷Rb1批号 110704-201122，人参皂苷Rd 批号 111818-201001）。

1.3.4 统计分析 以每株测定值为单元，用SPSS处理数据，在P

2 结果与分析

2.1 不同光质对三七生长指标的影响

不同光质下三七株高、地下部分鲜重、地下部分干重差异显著，见表2。株高的变化幅度为13.7～17.0 cm，红光处理下株高最高，为17.0 cm，较白光下高3.7 cm；地下部分鲜重的变化幅度为4.71～7.03 g，紫光下最重，为7.03 g，较白光重1.46 g；绿光下最轻，为4.71 g，较白光下轻0.86 g；地下部分干重的变化幅度为1.54～2.40 g，青光下最重，为2.40 g，较白光下重0.58 g；绿光下最轻，为1.54 g，较白光下轻0.28 g。不同光质对三七茎粗、地上部分鲜重、地上部分干重影响不显著。研究结果表明：长波长的光更利于三七的地上部分伸长生长，而短波长的光更有利于三七地下部分生物量的积累。

2.2 不同光质对三七光合特性的影响

三七光合特性受不同光质影响显著，见表3。三七净光合速率以蓝光下最高，但与对照白光比无显著差异；绿光最低，低于对照白光36.87%。不同光质三七净光合速率变化依次为：蓝光>黄光>白光>紫光>橙光>红光>青光>绿光，其中蓝、黄、白、紫光差异不显著。蒸腾速率变化依次为白光>蓝光=紫光>青光>黄光>绿光>橙光>红，对照白光下三七的蒸腾速率明显高于其他，红、橙光下蒸腾速率最低。气孔导度大小白光>蓝光>黄光>紫光>青光>绿光>橙光>红光，对照白光显著大于其他，红、橙光下最小。胞间CO2浓度为绿光>橙光>白光>黄光>青光>蓝光>紫光>红光，其中绿、橙、白、黄光差异不显著。以上结果说明白光下三七叶片的光合作用最强，其次为蓝光、黄光。

2.3 不同光质对三七地下部分有效成分含量的影响

不同光质下，三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1和总皂苷均为白光下最高，而人参皂苷Rd则为青光下最高。三七单株总皂苷产量：黄光下最高，为白光下的1.124倍；其次是青光下，为白光下1.074倍。以上结果表明，白光更有利于三七有效成分的积累，但黄光下三七单株总皂苷产量最大，见表4。

3 结论与讨论

通过研究表明，光质对三七生长指标、光合特性及有效成分含量有显著影响。其中，红光有利于三七的高生长，绿光有利于茎的横生长但无显著差异，青光有利于地下部分生物量的积累，单株地下部分干物质积累高于白光下31.87%。红光可以促进植物的高生长在黄瓜、番茄、油菜和等植物中均有体现[12-14]。这一现象可能与红光促进赤霉素（GA）在茎叶的积累[15]，抑制生长素（IAA）的生长，从而增加了顶端优势[16]促进茎叶伸长。而对于不同的植物，不同光质对其光合特性的影响却各不相同不同光质处理喜树最大净光合速率为日光>黄光>红光>蓝光[17]；不同光质处理番茄幼苗最大光合速率为红光>蓝光>白光>黄光>绿光[18]；不同光质处理莴苣最大光合速率：红光>黄光>白光>蓝光[19]。本研究中蓝光、黄光下三七净光合速率最大，白光下三七蒸腾速率和气孔导度显著高于其他颜色的光，胞间CO2浓度与净光合速率相反绿光下最大。在植物中，次生代谢往往是某些特化的细胞特有的生理现象，不同光质对植物的不同部位的效应具有显著差异，所以前人研究不同光质对植物皂苷类物质积累似乎没有明显规律。本研究中白光下三七总皂苷百分含量最大，但是黄光下三七单株总皂苷产量最高为白光下1.124倍。

本研究从光质的角度出发，阐明了红、橙、黄、绿、青、紫、蓝七色光中黄光和青光可以不同程度的提高单株三七地下部分有效成分含量。在生产中，有色塑料薄膜已开始应用于作物的设施栽培，不同光质的塑料薄膜被作为非化学手段来调节植物生长[20]。本研究证明黄光有利于高品质三七的生产，可用于生产实践。

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Effect of light quality on growth，photosynthesis and effective

components of Panax notoginseng

LUO Mei-jia1，XIA Peng-guo1，QI Zhi-hong2，ZHANG Xiao-hong1*，CHEN Zhong-jian3，LIU Yan2，

LIU Feng-hua2，LIANG Zong-suo1

（1.College of Life Science，Northwest A&F University，Yangling 712100，China；

2.Tianjin TASLY Modern TCM Resources Co.，Ltd，Tianjin 300402，China；

3.Miao Village Sanqi industrial Corporation Ltd.of Wenshan County，Wenshan 663000，China）

[Abstract] In order to discover light quality′s effects on growth， photosynthesis and effective components content of Panax notoginseng， a pot experiment using 7 light qualities （red， orange， yellow， green， cyan， violet， and blue） was conducted. The growth， photosynthesis and content change of effective components were measured during plant growth. The results showed that light qualities had significant effect on plant growth， red light increased the plant height， while cyan， yellow， violet， and blue lights promoted accumulation of biomass underground， blue and yellow lights increased the photosynthesis， cyan light increased accumulation of ginsenoside Rd， yellow and cyan lights increased total effective components of individual plant.

[Key words] Panax notoginseng；light quality；growth index；photosynthetic characteristics；effective components

doi：10.4268/cjcmm20140410