全 文 ：贺安娜，伍贤进，李胜华，等． 虎耳草春叶和秋叶光合特性及有效成分含量比较［J］． 江苏农业科学，2016，44(1):224 － 227．
doi:10． 15889 / j． issn． 1002 － 1302． 2016． 01． 066
虎耳草春叶和秋叶光合特性及有效成分含量比较
贺安娜1，2，伍贤进1，2，李胜华1，2，杨 曦1
(1．怀化学院生命科学系，湖南怀化 418008;
2．民族药用植物资源研究与利用湖南省重点实验室 /湘西药用植物与民族植物学湖南省高校重点实验室，湖南怀化 418008)
摘要:以虎耳草的春叶和秋叶为材料，比较两者光合作用与有效成分含量差异，为虎耳草采收利用提供依据。结
果表明:春叶和秋叶的净光合速率及蒸腾速率日变量均呈双峰曲线，上午 10:00 达最高，13:00 出现“午休”，光合速率
的降低受非气孔因子限制;春叶与秋叶光诱导的时间一致;高温对叶片净光合速率影响很大，秋叶在 30 ℃以上净光合
速率降低更明显;秋叶的 Fv /Fm、Fv /Fo、qP、ΦPSⅡ和 ETＲ值都比春叶的显著或极显著升高，qN 值显著降低。秋叶具有
更强的光合能力，但秋叶岩白菜素和没食子酸含量极显著低于春叶。
关键词:虎耳草;叶龄;光合特性;有效成分
中图分类号:Q945． 11 文献标志码:A 文章编号:1002 － 1302(2016)01 － 0224 － 04
收稿日期:2014 － 12 － 19
基金项目:湖南省教育厅一般项目(编号:13C728);植物学湖南省重
点建设学科项目。
作者简介:贺安娜(1981—)，女，湖南邵阳人，硕士，副教授，主要从事
药用植物发育生物学研究。E － mail:anna99102@ 163． com。
虎耳草为虎耳草科多年生草本植物，生于林缘、岩坡石
隙，广泛分布于我国各地［1］，全草入药，可消炎、解毒，民间常
用于治疗中耳炎等病症。由于株叶优美，叶似虎耳，现多作为
绿化植物栽培。虎耳草中岩白菜素含量很高，该类成分已被
《中国药典》收录，具有止咳、抗炎的功效［2］，近几年研究发
现，虎耳草中所含的没食子酸有抑制前列腺癌的作用［3］，有
关虎耳草有效成分及药理药效的研究逐步增多［4 － 6］。
光合作用是植物的重要生理活动，它对环境的变化很敏
感，单一环境因子及多因子综合作用对光合作用的影响，以及
逆境条件下光合作用的变化已有大量的研究报道［7 － 8］，以往
的研究也发现同种植物不同叶龄的光合速率存在较大差
异［9］。虎耳草属典型的阴生植物［10］，经过炎热强光的夏季，
植株发生了很大变化。作者所在课题组在之前的研究发现，
虎耳草在春季光合速率最高，有效成分含量则在冬季最
高［11］，但相关性研究表明，虎耳草中岩白菜素和没食子酸含
量在室温和强光下积累较多，光合速率与有效成分含量呈显
著正相关［12］。有研究表明，植物不同叶龄的有效成分含量存
在较大差异［13］，基于以往研究，初步判断造成这种差异的原
因是虎耳草叶龄的差异。本研究通过对虎耳草春叶和秋叶的
光合特性及有效成分含量进行比较，旨在了解虎耳草光合作
用及有效成分积累的特点，为虎耳草的采收和利用提供理论
依据。
1 材料与方法
1． 1 材料
岩白菜素对照品和没食子酸对照品(中国药品生物制品
鉴定所)，经检查纯度为 98%以上。甲醇为色谱纯，水为纯净
水，其余试剂为分析纯。
供试材料虎耳草为怀化学院生物园内栽培种，2012 年及
2013 年 3 月选长势良好的植株进行盆栽，每盆种植 3 株，共
15 盆。栽培用的塑料盆上口径为 22 cm，底部直径 15 cm，高
20 cm。置于湖南怀化学院生物园阴棚内(前期试验证明覆盖
1 层遮阳网是最适光照［14］)，喷头常规洒水。分别于 2012
年、2013 年 4 月和 9 月对新长出的叶片进行挂牌标记。
1． 2 气体交换日变化测定
2012 年、2013 年 10 月下旬选择风和日丽的天气，从
08:30 至 17:30 每隔 1． 5 h 1 次，用 Li － 6400 光合仪(美国
LI － COＲ公司)进行测定，不同叶龄每个时间点测 10 张叶，
取平均值。每个材料测定在 15 min 内完成。记录净光合速
率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间 CO2浓度(C i)、
气温(Ta)等。
1． 3 光诱导时间测定
虎耳草叶片用锡箔纸包裹好，暗适应 1 晚，第 2 天上午
09:00 在室外测定，均采用室外生态因子。光诱导光量子密
度设为 500 μmol /(m2·s)，由仪器配备的红蓝光源(6400 －
02B LED 光源)产生，每隔 5 min 计数 1 次，35 min 后停止
计数。
1． 4 净光合速率对不同温度的响应测定
选择晴朗的天气，上午 09:00 进行温度响应曲线测定，光
量子密度设置为 500 μmol /(m2·s)，由仪器配备的红蓝光源
(6400 － 02B LED 光源)产生，叶面温度设置为 10、15、20、25、
30、35 ℃，由仪器自动控制。
1． 5 叶绿素荧光参数的测定
用锡箔纸包裹好叶片，使叶片经 30 min 暗适应，测定原
初荧光(Fo)及暗中最大荧光(Fm)。叶片经自然光照［光量
子密度约 500 μmol /(m2·s)］诱导活化 30 min 后，测得稳态
荧光产量(Fs)及光下最大荧光(Fm)，在关闭活化光的瞬间，
加上数秒远红外光，测定光下的最小荧光(Fo)。
1． 6 岩白菜素和没食子酸含量测定
1． 6． 1 样品准备 2012 年、2013 年 10 月下旬采集虎耳草春
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叶及秋叶样品干燥至恒质量，粉碎并通过 120 目筛过滤。精
确称取 1． 0 g虎耳草粉末，甲醇提取，料液比为 1 g ∶ 25 mL，
装入 50 mL锥形瓶中，超声波提取 35 min，重复提取 1 次。所
得滤液用旋转蒸发仪浓缩至约 5 mL，用甲醇定容至 25 mL的
容量瓶中。最后经 0． 22 μm 针孔滤膜过滤，取 1 mL 于 EP
管中。
1． 6． 2 色谱条件 使用 LC － 20AT高效液相色谱仪(日本岛
津)进行测定，色谱柱为 Agilent Eclipse XDB － C18(150 mm ×
4． 6 mm，5 μm)。流动相:甲醇 － 0． 1% 磷酸溶液(73 ∶ 29);
流速:1． 02 mL /min;检测波长 272 nm;柱温 25 ℃;进样量
20 μL。
1． 6． 3 标准曲线制备及回收率试验 准确称取岩白菜素标
准品 20 mg和没食子酸标准品 20 mg，以甲醇溶解制成浓度为
1． 00 mg /mL 的溶液，再使用移液枪将其浓度分别稀释为
0． 100 0、0． 080 0、0． 060 0、0． 040 0、0． 020 0 mg /mL，经
0． 22 μm 针孔滤膜过滤，置于超声波洗净的离心管中。按色
谱条件进样测定，峰面积为纵坐标绘制标准曲线。回收率试
验中精密称定已知含量的虎耳草约 0． 50 g，分别加入适量的
岩白菜素和没食子酸对照品，按供试品的制备的步骤提取。
1． 6． 4 虎耳草叶中岩白菜素及没食子酸含量的测定 取虎
耳草叶片干样 1． 0 g，按“1． 6． 3”节的方法准备，进样量
20 μL。按外标法以峰面积积分值计算岩白菜素和没食子酸
的含量。
1． 7 数据分析
所测定结果取平均值和标准误，利用 SPSS 及 Excel 统计
软件进行分析与绘图。春叶和秋叶的生理生态差异采用 t 测
验进行比较分析。
2 结果与分析
2． 1 虎耳草春叶与秋叶的气体交换日变量
自然条件下，供试材料的净光合速率和蒸腾速率呈双峰
曲线(图 1)，上午 10:00 达最高，13:00 出现“午休”，下午
14:30 稍有回升，但仍低于上午。一天当中，春叶的净光合速
率和蒸腾速率均略低于秋叶，春叶和秋叶日平均值差异显著
(表 1)，其中净光合速率值差异极显著。
气孔导度和胞间二氧化碳浓度则在上午 08:30 最高，随
着时间的推移越来越低，在中午 13:00—14:30 降至最低点，
午后又有所回升。春叶的气孔导度除了 14:30 外，都要低于
秋叶。而一天中春叶的胞间二氧化碳浓度值除 14:30 外都略
高于秋叶。秋叶的水分利用率、气孔导度日平均值都极显著
高于春叶，春叶和秋叶胞间二氧化碳浓度差异不显著。
判断叶片光合速率降低的主要原因是气孔限制还是非气
孔限制，一般只根据胞间二氧化碳浓度的变化方向便可作出
正确判断，胞间二氧化碳浓度降低表明气孔导度降低是主要
因素。10:00—13:00，虎耳草叶片气孔关闭，引起胞间二氧化
碳浓度降低，从而导致净光合速率降低。但早上 08:30，气孔
导度和胞间二氧化碳浓度都最高，净光合速率和蒸腾速率并
未达最高，下午 14:30 以后净光合速率和蒸腾速率越来越低，
气孔导度和胞间二氧化碳浓度却有所升高，说明影响虎耳草
叶片光合速率的不尽是气孔因子。
表 1 虎耳草春叶和秋叶的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度日平均比较(n =10)
叶龄
净光合速率
［μmol /(m2·s)］
蒸腾速率
［mmol /(m2·s)］
水分利用率
(μmol /mmol)
气孔导度
［mol /(m2·s)］
胞间二氧化碳浓度
(μmol /mol)
春叶 4． 06 ± 1． 47 1． 20 ± 0． 434 3． 38 ± 0． 847 0． 103 ± 0． 068 289 ± 37． 2
秋叶 5． 39 ± 1． 43 1． 29 ± 0． 431 4． 18 ± 0． 806 0． 120 ± 0． 073 276 ± 36． 0
变化率(%) 24． 7＊＊ 6． 96* 20． 3＊＊ 14． 2＊＊ 4． 50
注:“* ”表示差异显著(P ＜ 0． 05);“＊＊”表示差异极显著(P ＜ 0． 01)。表 2、表 4 同。
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2． 2 春叶与秋叶光诱导时间的比较
植物光合作用对光的响应不是立即发生的，需要经过一
个光诱导过程，不同的植物、同种植物不同的光处理，光合作
用诱导期的长短差别很大［15］。从图 2 可知，虎耳草春叶和秋
叶净光合速率在 5 min 时差别不大，随着时间推移两者净光
合速率逐步上升，至 25 min 后基本持平，两者光诱导所需的
时间一致，秋叶净光合速率高于春叶。
2． 3 春叶与秋叶光合速率对不同温度的响应
在控制光量子密度的条件下［500 μmol /(m2·s)］，虎耳
草叶片对温度的响应呈单峰曲线，短时的低温对净光合速率
影响不大，秋叶整体高于春叶。当温度在 25 ℃左右时净光合
速率最高(图 3)，秋叶为 6． 79 μmol /(m2·s)，随着温度进一
步升高，净光合速率有下降趋势，高温对秋叶的影响更明显。
2． 4 春叶和秋叶叶绿素荧光参数比较
叶绿素荧光参数结果显示，春叶的 Fv /Fm 及 Fv /Fo 值都
显著低于秋叶(表 2)，其中 Fv /Fo 差异达极显著，Fv /Fo 的差
异程度大于 Fv /Fm，说明春叶的 PSⅡ传能效率的抑制比对其
光能转化效率的抑制更显著。春叶的 qP 值极显著低于秋叶，
说明春叶 PSⅡ反应中心的开放比例降低，qN 值与 qP 值的变
化相反，春叶激发能用于非光化学反应的耗散比例增大，这可
以保护叶片 PSⅡ反应中心因吸收过多光能而引起的光氧化
伤害。秋叶的 ΦPSⅡ和 ETＲ 比春叶极显著升高，秋叶有更高
的 PSⅡ光化学反应效率和更快的电子传递速率，更有利于光
合作用。
表 2 虎耳草春叶和秋叶叶绿素荧光参数比较
叶龄 Fv /Fm Fv /Fo qP qN ΦPSⅡ ETＲ［μmol /(m2·s)］
春叶 0． 773 ± 0． 012 3． 48 ± 0． 275 0． 292 ± 0． 051 0． 809 ± 0． 011 0． 290 ± 0． 052 36． 1 ± 6． 42
秋叶 0． 809 ± 0． 004 4． 65 ± 0． 042 0． 371 ± 0． 032 0． 778 ± 0． 023 0． 459 ± 0． 053 58． 7 ± 6． 37
变化率(%) 4． 45 25． 2＊＊ 21． 3＊＊ － 3． 83 36． 8＊＊ 38． 5＊＊
2． 5 春叶和秋叶重要有效成分含量比较
虎耳草中没食子酸和岩白菜素的保留时间分别为
5． 15 min 和 7． 99 min(图 4)，理论板数均不低于 3 000。
岩白菜素和没食子酸的标准曲线结果见表 3，两者的相
关系数均达 0． 999 以上，回收率也可达 98%以上。
虎耳草中重要有效成分含量测定发现，虎耳草叶中岩白
菜素含量高于没食子酸(表 4)，春叶的没食子酸和岩白菜素
含量分别为 1． 52、4． 82 mg /g，均极显著高于秋叶。
3 讨论
植物因素如叶片气孔导度、气孔阻力等是植物长期适应
多变的环境和土壤而形成的一类自身调节因素，主要通过环
境因子和土壤水分状况而间接影响植物的光合生理变
化［16 － 19］。从本研究来看，虎耳草叶片的净光合速率和蒸腾速
率呈双峰曲线，上午 10:00 达最高，13:00 出现“午休”，10:00
至 13:00 气孔导度也逐步降低，因此这段时间净光合速率主
要受气孔因素影响;午后气孔导度有所回升，净光合速率却进
一步下降，导致胞间二氧化碳浓度的缓慢升高，此时净光合速
率受非气孔因子限制。通过光诱导曲线和温度响应曲线可发
现，不同虎耳草叶龄光诱导所需的时间一致，说明不同叶龄对
光的敏感程度是一致的;短时的低温对光合速率影响不大，此
时光合速率有关的酶活性并没有受太多影响，这是虎耳草适
应低温环境了一种表现;高温对光合速率有负面影响，其中新
长出的秋叶受影响更明显。
PSⅡ是光合机构中对外界环境因子变化最敏感的部位，
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表 3 岩白菜素和没食子酸的标准曲线及加样回收率
标准品 标准曲线 相关系数
线性范围
(mg /L)
回收率
(%)
岩白菜素 y = 50 000 000x － 60 366 0． 999 1 10． 00 ～ 100． 00 98． 89
没食子酸 y = 100 000 000x + 96 303 0． 999 2 10． 00 ～ 100． 00 98． 91
注:“x”表示含量(mg /L)，“y”表示峰面积。
表 4 虎耳草春叶和秋叶有效成分含量比较(n =3)
叶龄
没食子酸 岩白菜素
含量(mg /g) ＲSD(%) 含量(mg /g) ＲSD(%)
春叶 1． 52 2． 01 4． 82 3． 48
秋叶 1． 19 1． 56 4． 01 3． 03
变化率(%) 21． 7＊＊ 16． 8＊＊
以往研究发现，植物经逆境处理后，Fv /Fm、Fv /Fo、qP、ΦPSⅡ都
显著降低，qN 呈上升趋势
［20］。本试验中，虎耳草秋叶的
Fv /Fm、Fv /Fo、qP、ΦPSⅡ和 ETＲ 值都比春叶显著或极显著升
高，qN 值显著降低，说明秋叶 PSⅡ反应中心内禀光能转换效
率和叶绿素 a /叶绿素 b 蛋白复合体 LHCP 到 PSⅡ的光能传
递能力较高;叶绿体吸收的光能用于有效的光化学转换的比
例增加，光合电子传递能力升高，叶绿体吸收的光能用于非光
化学反应的耗散比例减少。这些叶片荧光参数的变化，表明
了秋叶光合能力较高。
药用植物有效成分含量在不同的季节存在较大差异。苏
春花等研究发现，阔叶箬竹冬季总黄酮含量最高，可溶性糖以
春季最多［21］，这与次生代谢产物合成的途径不同有关。虎耳
草光合速率与有效成分含量呈显著正相关［12］，但本研究发现
光合速率高的秋叶，岩白菜素等有效成分含量显著低于光合
速率低的春叶，这应该与岩白菜素、没食子酸代谢途径有关，
叶龄长有利于此类次生代谢产物的积累。虎耳草春叶有较厚
的表皮细胞和叶肉细胞，秋叶栅海比则高［22］，岩白菜素与没
食子酸合成积累在叶片中的组织化学定位值得进一步研究。
虎耳草在春季和秋季均有旺盛生长期，夏季的高温和强
光、冬季的低温可导致虎耳草半休眠。综合上述，种植虎耳草
应抓紧春、秋两季的生长期，给予充足的肥水条件，采收则应
在夏冬 2 季进行。
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