摘 要

太子参是我国具有较高药用价值的传统中药，本研究通过叶面喷施的方法，探讨林药复合条件下，不同质量浓度的稀土镧（0、25、100、400、700 mg/L）处理对太子参生理及光合特性的影响。结果表明，随着镧质量浓度的上升，太子参叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、POD、SOD活性均表现为先升高后降低的趋势，且当硝酸镧质量浓度为100 mg/L时，处理效果最佳，MDA含量则呈现先降低后升高趋势。太子参叶片叶绿素和类胡萝卜素总量均呈现先增加后降低的趋势，且当硝酸镧质量浓度为100 mg/L时，处理效果最佳。适当质量浓度稀土处理能明显提高光合日变化参数Pn、Gs、Tr日均值，而使Ci下降，缓解光合“午休”现象。试验期间，叶绿素荧光参数Fv/Fm、Fv'/Fm'、ΦPSII和qP随着稀土镧质量浓度的增加均呈现先升高后降低的趋势，也以100 mg/L处理效果最佳，NPQ则呈相反的趋势。灰色关联分析表明，色素含量、ΦPSII和qP是制约太子参光合作用的主要因素。研究结果表明，适当质量浓度的稀土镧处理能有效提高太子参生理和光合特性，有效降低太子参叶片受氧化胁迫水平，延缓衰老程度，增强其抵御逆境的能力并降低太子参叶片膜脂的过氧化。其对太子参光合作用的调节与促进光能吸收、转换，提高光化学效率，降低光抑制有关。

关键词：太子参；硝酸镧；生理特性；光合特性

Effect of Lanthanum Nitrate on Pseudostellaria heterophylla via Improved Physiological and Photosynthetic Characteristics

Abstract

The effects of lanthanum nitrate on the physiological and photosynthetic characteristics of the traditional Chinese medicinal plant Pseudostellaria heterophylla were studied. Field experiments were conducted on the foliage by spraying with varying concentrations of lanthanum nitrate. The results indicated that soluble sugar and soluble protein content, as well as POD and SOD activity initially increased, and then decreased as the concentration of lanthanum nitrate increased. In addition, chlorophyll and carotenoid content initially increased, and then decreased in a dose-dependent manner following increasing concentrations of lanthanum nitrate, with the best effect from treatment of a lanthanum nitrate concentration of 100 mg/L. Appropriate concentrations of lanthanum nitrate were found to significantly improve the daily mean values of Pn, Gs, and Tr, as well as to reduce Ci, thus alleviating photosynthetic depression at midday. During the experiment, the chlorophyll fluorescence parameters Fv/Fm, Fv'/Fm, ΦPSII and qP increased initially and then decreased as the concentration of lanthanum nitrate increased, while NPQ showed the opposite trend, also with the best effect of 100 mg/L.Grey relational analysis (GRA) indicated that photosynthetic pigments, ΦPSII and qP were the primary factors impacting photosynthesis. These results suggested that the application of an appropriate concentration of lanthanum nitrate(100 mg/L) was effective in improving the physiological and photosynthetic characteristics of Pseudostellaria heterophylla, eeffectively reducing its level of oxidative stress, delaying senescence, enhancing its ability to withstand adversity and reducing the level of peroxidation of membrane lipid in its foliage. They also suggested that the effects and regulation were related to the promotion of light energy absorption and conversion, improvement in photochemical efficiency and the alleviation of photoinhibition.

Key words: Pseudostellaria heterophylla; lanthanum nitrate; physiological characteristics; photosynthetic characteristics

目 录

1 文献综述 - 1 -

1.1太子参的研究概况 - 1 -

1.2稀土镧的作用研究 - 1 -

1.3本研究的目的与意义 - 2 -

2 材料与方法 - 3 -

2.1试验地与材料 - 3 -

2.2材料处理方法 - 3 -

2.3测定指标与方法 - 3 -

2.3.1生理指标的测定 - 3 -

2.3.2光合指标的测定 - 6 -

2.4灰色关联分析方法 - 6 -

2.5数据处理方法 - 7 -

3 结果与分析 - 8 -

3.1稀土镧对太子参生理指标的影响 - 8 -

3.1.1对可溶性蛋白含量的影响 - 8 -

3.1.2对可溶性糖含量的影响 - 8 -

3.1.3 对超氧化物歧化酶（SOD）活性影响 - 9 -

3.1.4 对过氧化物酶（POD）活性的影响 - 10 -

3.1.5对丙二醛含量的影响 - 10 -

3.2稀土镧对太子参叶片色素及光合参数的影响 - 11 -

3.2.1对太子参叶片色素的影响 - 11 -

3.2.2对太子参叶片光合作用日变化的影响 - 12 -

3.3稀土镧对太子参叶片荧光参数的影响 - 14 -

3.4各指标的相关分析 - 15 -

3.5净光合速率与相关影响因子的灰色关联分析 - 15 -

4 讨论与结论 - 17 -

4.1讨论 - 17 -

4.1.1生理指标对稀土镧的响应 - 17 -

4.1.2光合特性对稀土镧的响应 - 17 -

4.2结论 - 18 -

4.3创新 - 18 -

致 谢 - 19 -

参考文献 - 20 -

1 文献综述

1.1太子参的研究概况

太子参（Pseudostellaria heterophylla）是石竹科植物异叶假繁缕的干燥块根，是一种药食两用的补益中药材^[1,2]，在医学界广泛用于治疗心绞痛、冠心病、糖尿病、白细胞减少症、甲亢、淋巴结核等疾病^[3]。近年来，已从其块根中分离出多糖、皂甙、环肽、微量元素等多种类型活性成分，这些活性成分是太子参品质的基础^[4]。研究发现，太子参多糖具有提高免疫血清中溶血素的含量、缓解体力疲劳^[5]、治疗糖尿病^[6]以及抑制肿瘤细胞生长^[7]等多种功效。太子参皂甙可以治疗心悸^[8]，太子参环肽对酪氨酸酶和黑色素合成具有强有力的的抑制活性^[9]，能够医治老年斑、雀斑、黄褐斑等色素沉着性皮肤病。太子参不仅可以用于治疗疾病，还用于研制保健品和化妆品，应用前景广阔。但在太子参生产实际中尚存在许多问题，野生资源日渐减少、种源混杂、连作、不规范的栽植技术等问题使得太子参严重减产。如何提高太子参的产量以满足市场需求已成为太子参生产过程中的关键问题。迄今为止，国内有关太子参生理和光合特性方面的研究报道较为少见，该现状不利于太子参的栽培与管理^[10]。

1.2稀土镧的作用研究

镧(La)是主要商业稀土肥料之一^[11],其在自然界的总量较多，是蕴藏量较高的稀土元素^[12]。镧在有机体中含量较少，其重要作用之一是调节生命活动。研究表明，适当质量浓度的稀土镧有利于植物种子萌发和根系生长，也有利于吸收、转化与利用养分，可以使叶绿素含量增多，叶片光合作用能力增强，对加快植物生长发育，提高作物产量具有重要意义^[13-15]。研究还表明，镧能增强植物体内超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性，使游离脯氨酸和丙二醛含量下降，对增强植物的抗逆能力也具有重要意义^[16-18]。将镧喷施于叶面、施加进土壤或用镧处理种子，可以使经济作物、蔬菜产量和粮食作物的产量增加5% -30%^[19]。稀土元素镧(La) 有利于植物的光合电子传递和磷酸化反应，激活 1.5-二磷酸核酮糖羧化酶(RuBPCase)，而且可以增强植物抗氧化能力，加快质膜H -ATPase 的表达，减轻盐胁迫对小麦幼苗生长的抑制^[20]。

研究表明，稀土镧可以加快作物的种子种芽萌发，加快作物前期的生长，加强代谢源，提高光合效率，有利于后期积累干物质，增加作物产量。其促进效应的原因在于镧能够提高与生长发育联系紧密的某些酶的活性，同时镧在一定程度上可以使作物抵抗逆境的能力增强，确保作物在一定程度的逆境中仍可以正常生长^[21]。

1.3本研究的目的与意义

植物生长发育需要的物质与能量很大比例来自光合作用，因此，研究植物光合特性成为诸多研究者研究的主题^[22]。目前关于稀土对植物光合作用调节机制主要分为两类，一是稀土可以促进稀土-叶绿素的合成和改变叶绿素a/b的比值^[23]，二是适量稀土可提高叶绿体 PSII 蛋白质共同体的活性和光合电子传递速率，促进光能转换和光化学反应，提高叶绿体 Hill 反应能力，提升 Ca² -ATPase 和 Mg² -ATPase活性，增强光合效率^[24]。然而关于稀土镧对太子参光合作用的调节尚未报道，本文通过对光合参数的测定，进一步明确稀土镧诱导光合变化的机理。因此，本研究采用叶面喷施的方法，通过测定不同质量浓度稀土镧对太子参生理指标、光合日变化和叶绿素荧光动力学参数的影响，初步确定促进太子参幼苗生理及光合作用的适合质量浓度及其机理，为太子参高产栽培及林-药复合经营提供理论和应用依据。

2 材料与方法

2.1试验地与材料

试验地位于南京林业大学下蜀实习林场，北纬31°59′东经119 °，属北亚热带季风气候，年均气温15.2℃，年均降雨量为1104 mm，年平均日照时数2018h，年平均无霜期229d。土壤为黄棕壤，土质为重壤至壤质。耕层（0-20 cm）土壤含全N 0.704 g/kg、全P 0.146 g/kg、有效P 12.5 mg/kg、速效K 103.7 mg/kg、有机质 7.39 g/kg、pH 4.5-5.5。供试太子参种苗由福建省柘荣县提供，试验时选取生长健壮、长势一致的太子参种苗。

2.2材料处理方法

试验在下蜀林场进行，整地后做畦起垄，垄长20 m，宽100 cm，高25 cm。在垄上开沟5条，深约12 cm，行距15 cm。种植时将草木灰和复合肥适量均匀撒入沟中，条播太子参，株距4 cm，播种量为150 g/m²。试验采取完全随机设计，设置15个试验小区，小区面积2 m²（2 m×1 m）。稀土处理采用硝酸镧溶液叶面喷施方法，质量浓度分别为0 mg/L（CK）、25 mg/L、100 mg/L、400 mg/L和700 mg/L，共处理2次，时间分别为2016年4月底和5月中旬（太子参块根膨大期），以叶面滴水为度，每个质量浓度处理重复3次。试验期间水分等正常田间管理。实验采取长势均一良好的太子参倒二叶叶片，取回清洗干净后去除中脉和两端各1 cm剪成约0.5 cm×0.5 cm叶段，按每份样0.2 g进行生理指标测定，每个指标重复测定三次。

2.3测定指标与方法

2.3.1生理指标的测定

以太子参叶片为试验材料，测定指标包括可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶含量、过氧化物酶含量、丙二醛含量，每个指标分成CK、25 mg/L、100 mg/L、400 mg/L、700 mg/L五组，每处理及测定重复3次。