不同光周期对半夏珠芽生长状况的影响_王兰芳.pdf

天 津 中 医 药 大 学 学 报Journal of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine第 42 卷第 1 期2023 年 2 月Vol42No1Feb2023摘要：目的 筛选半夏珠芽生长的最佳光周期。方法 将半夏幼苗置于装有定时器的发光二极管（LED）灯管下，设置不同光周期处理（2、4、6、8、10、12、14 h/d），对半夏生长形态、珠芽收获情况和发芽情况进行观测记录，使用紫外分光光度计对叶片色素含量进行测定，运用熵权 TOPSIS 法进行综合评价。结果半夏形态指标随光周期延长呈现先升高后降低的趋势；色素含量与光照时间成正比例关系；在 8 h/d 光周期条件下半夏珠芽收获指标测定值最高，4 h/d 光周期的发芽指数最高，且高于其他组别；熵权 TOPSIS 法综合评价结果表明，在光周期为 8 h/d 条件下，半夏珠芽的生长状况优于其他组别。结论 筛选获得最适光周期为 8 h/d，可有效改善半夏珠芽的生长状况。关键词：半夏珠芽；光周期；生长；熵权 TOPSIS 法中图分类号：R282文献标志码：A文章编号：16739043（2023）010108-05不同光周期对半夏珠芽生长状况的影响*王兰芳，安娜娜，谷明泽，李国辉，李天祥（天津中医药大学，天津301617）*基金项目：天津市科技计划项目（16ZXZYNC00060）；国家中医药管理局全国中药资源普查项目（GZY-KJS-2018-004）。作者简介：王兰芳（1998-），女，硕士研究生在读，主要研究方向为中药质量评价。通讯作者：李天祥，E-mail：。引用格式：王兰芳，安娜娜，谷明泽，等.不同光周期对半夏珠芽生长状况的影响J.天津中医药大学学报，2023，42(1)：108-112.DOI：10.11656/j.issn.1673-9043.2023.01.20半夏 Pinellia ternata（Thunb.）Breit.为天南星科半夏属多年生草本植物，异名水玉、地文、和姑、守田、地珠半夏、麻芋果等，以干燥块茎入药，具有燥湿化痰、降逆止呕、消痞散结等功效1。作为一种具有止咳化痰功效的常用药材，半夏的市场需求量逐年增长2。但由于长期采挖和生态环境被破坏，野生资源日益枯竭，导致野生商品供不应求。因此，人工栽培为半夏药材商品的主要来源。半夏以种子、块茎、珠芽进行繁殖，但种子发芽系数低，目前大田规模种植过程中已不采用，块茎存在药用和留种的矛盾，而珠芽（种茎）发芽速度快，出芽率高，生长迅速，为目前半夏种源的主要来源。半夏珠芽为无性繁殖，每年的自然繁殖系数约 3 倍，生长周期长。因此，短时间获得大量高质量的种源是半夏实施规模化种植的瓶颈之一。所以，利用现代中药生产培育技术，建立珠芽快速繁育体系，降低生产成本，为市场提供丰富的种源，是实施半夏规模化、标准化生产种植的有效途径。光周期对植物的生长发育有着重要意义。Shen3研究发现，在受控环境中，发光二极管（LED）红蓝（90%红光+10%蓝光）光质，采用小麦开花前 12 h 光周期处理和开花后 24 h 光周期处理的光照策略，能够提高小麦产量。何蔚等4研究发现，6 h/d 和 12 h/d的短光周期处理条件下，番茄小苗的叶绿素生物合成受到抑制，严重影响植株生物量的积累，而 24 h/d的长光周期番茄小苗生长健壮。Guo 等5研究发现，不同于短光周期下萝卜根的形成，樱桃萝卜根在长光周期 16 h/8 h（光照/黑暗）下生长最健壮，生物量最大。孙朝华等6研究发现，光周期为 10 h/d 时，奶油生菜的生长和部分品质可以得到改善。Djerrab等7指出，8 h/16 h（光照/黑暗）短光周期会引起咖啡生长形态、次级代谢物和基因表达的剧烈变化。张悦8研究发现，光照 16 h/d 最适于苦苣生长和营养品质的积累。赵明伟等9研究发现，冰菜红蓝光质配比为 31，光照时间为 14 h 时冰菜的生长和营养品质能得到更好的改善。近年来，有关半夏生长发育的研究大多集中于遮荫处理、pH 调节、水分胁迫及激素调节等方面，而光周期对半夏珠芽生长状况的影响少有报道。因此，本研究拟建立人工光照环境系统，在保持一定的光照强度条件下，通过改变昼夜光照周期节律，控制光照相对时间，观测记录半夏生长形态、珠芽收获情况和发芽情况，测定叶片108天 津 中 医 药 大 学 学 报Journal of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine第 42 卷第 1 期2023 年 2 月Vol42No1Feb2023色素含量，探索不同光周期对半夏珠芽生长状况的影响，为半夏珠芽的人工栽培提供科学的实验数据和理论支撑。1材料与方法1.1供试材料本研究所用的半夏种茎均采收于河北省黄壁镇，经天津中医药大学李天祥教授鉴定为天南星科植物半夏 Pinellia ternata（Thunb.）Breit.。1.2其他材料基质材料为园土（天津中医药大学药用植物种质资源圃）：草炭土（德国福洛伽进口草炭土）：蛭石（12 mm 颗粒）=111 的体积混合；育苗穴盘为 20 孔黑色 PVC 材质穴盘，规格为上孔径58 mm，底部 20 mm，深度 110 mm；QHX-250BS-人工气候箱（上海新苗医疗器械制造有限公司）；LED日光灯管；DT-8809 照度计（上海高致精密仪器有限公司）；可调节高度的钢架；0.02 mm 精度游标卡尺（0125 mm，上海量具刃具厂）；温度计。1.3实验方法选用无病害、无损伤、直径为 2 cm左右的半夏块茎，用 2 g/500 mL 多菌灵溶液消毒30 min，在适宜条件下进行生根处理 7 d，选择整齐一致、生长良好的幼苗，每穴 1 个种茎进行定植。实验设在温室进行，保温材料采用长寿无滴棚膜，温度保持在 2028，将穴盘放置在装有 LED 灯管的多层育苗钢架上，灯管保持在植株上方 50 cm 处，可随植株高度变化调节。结合相关文献和实验室条件将实验设置 7 个不同光周期处理，即在光照强度6 200 Lux、生长周期 50 d 条件下，光照 2、4、6、8、10、12、14 h/d，每个处理重复 3 次，每个重复 20 株10-11。每个光周期时间采用定时器调控，各处理光照时间均从早上 8 点开始，统一浇水施肥及其他管理。1.4指标测定1.4.1形态指标测定株高：自然生长状态下，用精度为 0.1 cm 的直尺测定半夏叶柄基部至叶片所能达到的垂直高度。茎粗：采用游标卡尺测定地上2 cm 处。珠芽宽度：采用游标卡尺测定珠芽水平方向的宽度。珠芽长度：采用游标卡尺测定珠芽竖直方向的长度。主叶叶长：用精度为 0.1 cm 的钢尺测定叶柄上端基部到叶尖的最长距离。主叶叶宽：用精度为 0.1 cm 的钢尺测定主叶最宽距离。主叶叶面积：取样皆为随机取样，采用叶面积系数法计算半夏主叶叶面积12。S=kab，式中 S 表示半夏主叶叶面积，k 表示叶面积系数，取值为 0.666，a 表示半夏主叶长，b 表示半夏主叶宽。1.4.2色素含量测定参考高俊凤版 植物生理学实验指导 叶绿素含量的定量测定一节测定半夏叶片光合色素含量。1.4.3珠芽收获指标测定除净泥土和杂质后，用电子秤（精度为 0.01 g）称取各处理半夏珠芽鲜质量。繁殖系数=珠芽个数/栽种块茎个数，收获指数=珠芽产量/块茎播种量。1.4.4珠芽发芽情况测定将珠芽分别置于备有纱布的容器中，于温度 23、湿度 75%、光照强度2 500 Lux 的人工气候箱中进行发芽处理，每日观察统计珠芽的发芽数，以出芽长度1 mm 为半夏发芽的标准，统计发芽率和发芽势。发芽率（%）=15 d 发芽珠芽数/供试珠芽数100%。发芽势（%）=5 d 发芽珠芽数/供试珠芽数100%。发芽指数=当天发芽数/天数。1.5统计学分析采用 SPSS 23.0 和 Excel 2019 进行统计学分析，计量资料采用均数标准差（xs）表示，组间比较采用多因素方差分析，P0.05 为差异有统计学意义。2结果与分析2.1光周期对半夏生长形态的影响不同光周期对半夏生长形态的影响如表 1 所示。在一定的光质和光照强度条件下，随着光照时间延长，半夏株高呈现减小趋势，2 h/d 光周期条件下株高最高，为34.03 cm，显著高于其他处理；半夏茎粗涨幅在2.262.48 mm 之间，各处理之间无显著差异；半夏叶面积呈现先增大后减小趋势，在 8 h/d 光周期条件下叶面积达到最大值，为 16.11 cm2，与除 2 h/d 光周期外无显著差异，2 h/d 光周期叶面积最小，为7.50 cm2；半夏珠芽宽、珠芽长均呈现先增大后减小趋势，珠芽宽在 8 h/d 光周期条件下达到最大值，为6.88 mm，但与其他处理无显著差异，珠芽长在 4 h/d光周期条件下达到最大值，为 7.87 mm，与其他组别无显著差异。2.2光周期对半夏叶片色素含量的影响不同光周期对半夏叶片色素含量的影响如表 2 所示。随着光周期的延长，叶绿素 a、叶绿素 b、总叶绿素和类胡萝卜素含量均有增加，在 14 h/d 光周期条件下均达到最大，分别为 18.02、5.72、23.74、3.31 mg/g。说明在实验设定的光周期范围内，半夏色素含量与光照时长呈显著正相关。2.3光周期对半夏珠芽收获情况的影响不同光周期对半夏珠芽收获情况的影响如表 3 所示。采用相同规格种茎栽培后，半夏珠芽鲜质量产量随光照109天 津 中 医 药 大 学 学 报Journal of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine第 42 卷第 1 期2023 年 2 月Vol42No1Feb2023表 1光周期对半夏生长形态的影响（xs）光周期（h/d）n株高（cm）茎粗（mm）叶面积（cm2）珠芽宽（mm）珠芽长（mm）2334.031.85a2.340.21a7.501.33b6.401.12a7.181.10a4326.192.06b2.300.29a12.371.86ab6.401.47a7.871.73a6321.291.98c2.260.09a13.831.69a6.641.48a7.461.75a8319.830.87c2.480.19a16.112.50a6.881.13a7.521.57a10319.561.71c2.320.13a15.752.06a6.670.89a7.471.17a12320.581.45c2.350.14a14.671.76a6.620.94a7.391.13a14317.320.10c2.400.06a12.151.43ab4.840.19a5.100.33a注：不同时间点进行多重比较，同列字母相同表示差异无统计学意义（P0.05），同列字母不同表示差异有统计学意义（P0.05）。表 2光周期对半夏叶片色素含量的影响（xs）mg/g光周期（h/d）n叶绿素 a叶绿素 b总叶绿素类胡萝卜素233.540.07f0.950.03g4.490.04g0.840.03g437.510.03e2.180.01f9.690.04f1.590.01f6310.90.41d3.420.14e14.320.54e2.230.07e8312.890.07c4.070.04d16.970.11d2.610.01d10313.590.52c4.460.19c18.040.70c2.780.10c12314.860.64b4.830.22b19.690.86b2.980.09b14318.020.26a5.720.10a23.740.36a3.310.06a注：不同时间点进行多重比较，同列字母相同表示差异无统计学意义（P0.05），同列字母不同表示差异有统计学意义（P0.05）。表 3光周期对半夏珠芽收获情况的影响（xs）光周期（h/d）n珠芽总质量（g）繁殖系数收获指数234.160.84a1.070.12a0.120.03a435.5