全 文 ：2 0 1 3 年 月 第 卷 第 期 中国现代中药
新疆鼠尾草叶片净光合速率 日 变化特征研究 “
孙 良志、 谭勇 、 李 国 玉 、 朱芸 ， 王恒 ， 王航宇 、 赵文斌、 王金辉
石河子大学 药学 院 ， 新疆 石河子
沈 阳 药科大学 中 药 学 院 ， 辽 宁 沈阳
摘要 目的 ： 研究新通鼠尾草叶片净光合速率 日 变化及与环境因子的关系 。 方法 ： 利用 光合仪
测定新通 鼠尾草叶片净光合速率 ， 采用 和 进行数据整理及作图和进行相关分析。 结果 ： 新疆
鼠尾草叶片净光合速率 、 蒸腾速率 日 变化均呈现 “双峰” 曲线 ， 有明显的光合 “午休” 现象 ； 净光合速率峰值分别
出现在 和 分别为 和 。 第 峰值大于第 峰值 ； 蒸腾速率的峰值分别
出现在 和 分别为 午间 稍有下降 ， 降至 卜
相关分析表明 ， 新疆 鼠尾草净光合速率与气孔导度呈极显著正相关 （ 与蒸腾速率呈显著正相关 （
， 与 田间 浓度呈显著负相关 在有效光照强度 、 气温 、 空气湿度 、 田间 浓度和蒸汽压
差亏损 个环境因子中 ， 田 间 浓度是影响净光合速率 日 变化的 主要环境因子 ； 在蒸腾速率 、 气孔导度 、 胞间
浓度 个 自 身生理因子中 ， 气孔导度是影响净光合速率 日 变化的主要 自身生理因子 ； 影响蒸腾作用的主要外在
环境因索是有效光照强度 ， 主要内在生理因素为气孔的 自我调节因素 。 结论 ： 通过研究新疆鼠尾草叶片净光合速率
变化规律及与环境因子的关系 ， 为其更好地开发利用奠定了生物学基础 。
关键词 新疆鼠尾草 ； 净光合速率 ； 日变化 ； 环境因子 ； 气孔导度
新疆鼠尾 草 （ 为唇形科 物学理论基础 ， 也为其髙产栽培和科学管理提供科
鼠尾草属 （ 植物 ， 学依据 。
为多年生草本植物 ， 主产于新疆北部 ； 生于 田野荒
地 ， 沟边 ， 沙滩草地及林下 ， 海拔 。
新疆鼠尾草为哈萨克族民族药 ， 在民间 以全草入药 ，
主要用于清热解毒 、 祛痰止咳 、 消肿利尿 、 抗菌消 〒炎等 。 目前对新疆鼠尾草天然药物化学成分 、 药 为 。 ° 臓约为 属石河子星
理研究较多 ， 未见有关光合研究报道 ， 而光合作用 中■区 。 — 属典 大 气候 ’ 冬
既是决定生产力高低的重要因素 ， 也是植物干物质 —
累积的基础 ， 又是一个对环境条件变化很敏感的生
物学生理过程 。 因此 ， 研究麵職物的光合作用 ，
有助于了解其生长发育规律 。 该文对人工种植 自 然 疆鼠尾草 ， 年人工种植 ， 自然条件下生长 ’ 盛
条件下生长的二年生新疆鼠尾草进行了光合特性的 花期 ， 株高 左右 ， 茎四棱形 ， 棱长约 。
日变化研究 ， 并应用相关分析方法对光合作用与生 试验材料选择中上层功能叶片 。
态因子 、 生理 因子的关系进行分析 ， 旨在揭示典型 方法
天气条件下新疆鼠尾草叶片光合特性的 日变化规律 ， 试验方法
为充分发挥新疆鼠尾草光合能力和生产潜力提供生 选择夏季晴朗天气 年 月 ） ， 选择 株健
基金项目 国家科技支撑计划项 目 国家 自 然科学基金 ； 石河子大学科学技术研究发展计
划 重大攻关课题
通讯作者 王金辉 ， 教授 ， 博士 ， 主要从事 中药和 天然药物中生物活性成分的发现和优化研究 ，
DOI :10.13313/j.issn.1673-4890.2013.11.018
2 0 1 3 年 月 第 卷 第 期 中 国现代中药
壮植株 ， 从每株分别选择 片 健康完整叶 片 ， 共 早晨髙傍晚低 ， 且午间 变化速率大的规律 ， 其变化
片叶片 ， 采用美国 公司生产的 光 范围在 之 间 ： 早晨 时
合测定系统 测量叶室采用红蓝光源实时模拟 自 然光 值为最大值 （ 此后 随着 的不断升高 ，
源 ） 从 ： 分 别 在 、 ： 、 上午下降缓慢 ； 下午 值随着 值的缓慢下降而
： 、 ： 、 ： 、 ： 和 这 个 大幅下降 ， 至 达到最低值 （ 日 变
时间点 ， 测定 次光合作用 相关数据 ， 每次每 片重 化幅度较大 。
复记录 组数据 。 所测定 的指标包括有叶片 的净光 “
合速率 、 蒸腾速率 、 气孔导度 （ 、 胞间 「
浓度 （ 等 自 身生理因 子以及光合有效辐射 了
一”
大气温度 （ 、 相对湿度 （ 、 林间
浓度 （ 、 蒸汽压差亏损 （ 等环境因子 。
数据处理 工
采用 和 软件进行数据整
理 、 作图以及对光合速率和环境因 子之间关系进行
相关分析 。
结果 与分析
光合作用相关环境因子的 日变化 一
如 图 所示 ， 数值和 数值 日 变化 《 ‘
的规律 ： 都呈现 “单峰 ” 曲线 ， 且在其峰值前其数
值上升速率都大于其峰值后的下降速率 。 植物光合
；
作用能量的最终来源是 也是影响光合作用生
理生态因子的最根本因素 ， 其中 数值的 日 变化 ‘ ‘ ‘‘
呈现为 “单 峰 ” 曲 线 ， 其变化 范 围 在 —
之间 。 早晨 测定的 值为最
低值 」 ） ， 随着时间 推移 ， 数
值不断增加 ， 于 左右达到峰值 （
下午随 时间下 降较上午上 升速率缓慢 。
类似于 日 变化曲线 ， 所测定 的 数值 日变化 、
曲 线也呈现为 “ 单峰 ” 曲线 ， 其变化范围在
之间 ： 早晨 最低 （ ， 随着
值的迅速增大而快速上升 ， 至 达到最高 伽
温度 期间变化幅度较大 ， 之后 值开 冗
始下降 ， 下降速率极缓慢 。 、
如 图 所示 ， 数值和 数值的 日 变化
都呈现规律性变化 ： 数值 的 日 变化呈现早晚 高 ，
午间低的变化规律 ； 数值的 日 变化早高晚底的变
化规律 。 数值的 日变化呈现早晚髙 、 午间低的现 ： ：
象 ， 其变化 范 围在 之 ：
间 ： 从早晨 最大值 （ 开 —
始逐渐降低 ， 至 达到最低值 （
之后数值逐渐增大 。 的数值 日 变化呈现 图 新 鼠尾草叶片环境因子 曰 变化
2 0 1 3 年 月 第 卷 第 期 中 国现代中药
： “午休 ” 现象 明显的 出现在两峰之间 。
￡ 数值的强弱是衡量植物水分利用效率和抗旱能
；
？ 力的重要生理指标 。 如图 所示 ， 新疆鼠尾草的
数值 日变化曲线 ， 也呈现 “ 双峰 ” 曲线 ， 其变化范围
在 之间 ： 其第 峰值出现
善 。 广 在 左右 ， 达到 ， 第 峰￡
■ 值 出现在 左右 ， 达到
在两峰之间 数值稍有降低 。
数值和 数值 日 变化 曲线都呈 “ 双峰 ” 曲
斗 线 ， 且两峰之间都 出现 了
“午休 ” 现象 。 但 数
值与 数值 日 变化 曲线也有明显不同 ， 第 峰值
的时间较 提前 ， 且 两峰间 的午间降低现象较
不明显 。
光合速率与影响 因子的相关分析
‘ 各种生理因子以及环境 因子综合作用 的结果才° 产生了 数值的变化 。 而各因子的影响在不同时间
〃 阶段也存在着差异 ， 甚至效应相 反 。 如 表 所
图 新疆 鼠尾草叶片 、 、 和 的 曰 变化 示 ， 通过 与各影响因子间 的数值相关分析得知 ：
净光合速率和蒸腾速率的 日 变化 新疆 鼠尾草 叶片 数值 日 变化相关性分析 ， 与
研究发现 ’ 植物光合作用 日 变化不仅仅作为植 呈极显著正相关 （ ， 与 呈显
物生产过程 中干物质积 累与代谢的基本单元 ， 也是 著 正相关 （ 『 ， 与 呈显著 负
分析环境 因 素影 响植物生 长和代谢的 重要 生理指 相关 （ ° 数值 日 变化相关
标 。 一般条件下植物叶片的光合作用 日变化曲线呈 性分析 ， 与 呈极 显著正相 关 （ ，
现两种峰型 ’ 即单峰 型或双峰型 叫 。 如 图 所示 ’ ， 与 呈 显 著 正 相 关 （
叶片 数值 日变化呈现 “ 双峰 ” 曲线 ， 其变化范围 ， 与 呈极 显著负 相关 （ ，
在 、 之 间 ： 第 峰 出 。
现在 达到 并于 分析得 出结论 ： 是对 影 响最大 的 因 子 ，
： 达到第 峰值 期 其次分别是 、 、 、 、 、 与 各
间在 出现 “低谷 ” 因子中对 影响最大 的 是 ‘ 其次 是 、 、
新疆 鼠尾草叶片 第 峰值大于第 峰值 ， 且光合 、 、 、 与 。
表 新疆鼠尾草 净光合速率与影响 因子 的相关分析
影响因子
“
一
一
“
注 ： 表示 表示 。
年 月 第 卷 第 期 中 国现代 中药
影响净光合速率下降的 因素分析 疆鼠尾草叶片 数值 日 变化呈 “ 双峰 ” 曲线 ， 分
新疆鼠尾草 叶片 数值 日 变 化曲 线呈现双峰 别在 和 出现峰值 ， 且第 峰值大于
型 ， 在两峰值之间 左右 数值出 现了光合 第 峰值 ， 光合 “午休 ” 现象出现在两峰间
“午休 ” 现象 。 “午休 ” 是植物 叶片对炎热气候条件 左右 。 早晨受 值弱 、 值低的影响 ， 值也
有益的生态适应 ， 也是其 自 我调节机制的表现 。 气 很低 ； 新疆鼠尾草叶片 值 ， 随着 值的增大 、
孔 因素和非气孔 因素是影 响叶片 数值午间 “午 值的升 高 以 及 值 的增大 ， 也 明 显提高 ， 至
休” 的两类 自身 因素 。 气孔 因素是指由环境因 子变 值达最大值 。 植物叶片光合 “午休 ” 是
化引起的气孔部分关闭 ， 进人叶片受限制而引 植物叶片对生态环境适应 的 自我调节 ， 受生态 因子
起的 数值下降 ； 非气孔因素是指由叶肉细胞 自身 和生理因子多方面因子影响 ， 所 以在不 同的环境条
羧化酶活性减弱而导致的 数值下 降 。 判 定影 件下 ， 各因子的综合作用导致叶片光合 “午休 ” 的
响光合作用的 因素是否为气孔 因素的方法 ， 可按照 原 因也不相同 。 新疆 鼠尾草主要生长在具有紫外线
、 以及沈允钢等人的观点 ： 当 值 照射强 、 高海拔和昼夜温差大 的戈壁荒漠 ， 其生长
减小 ， 值同 时减小 ， 且气孔限制值 环境的特殊也是导致光合 “午休 ” 的现象的原因 ；
增大时 ， 引起 下降的主要原 因才认为是 同时 ， 午后光强 、 气 温高 ， 提高了 叶片 叶肉细胞的
即主要因素为气孔因素 ； 否则 的下降原因为 光呼吸强度 ’ 增加了呼吸消耗 ’ 这也是导致 的第
非气孔因素 ， 主要为叶肉细胞羧化能力降低 ， 可能 峰值低于第 峰值的一个重要原因 。
为其细胞 内相关幾化藤活性减弱所导致 七 。 本课题所研究的新疆鼠尾草与母贵琴等 研究
依据上述判定方法 ， 对新疆鼠尾草叶片 雖 、 宝光 鼠尾草以及张利等 ⑴研究的大小叶型丹参力
数值以及与气孔限制值 之间的关系进行分析后发 酣同属植物 ， 其叶 片光合 日 变化曲 线都呈
“ 双
现 ， 在 ： 间 ， 数值和 数值同时减 峰 ” 曲线 ， 并且均有明显的光合 “午休 ” 现象 ； 新
小 ， 且 值增大 ， 眺可以判定气孔因素为引起光合 疆鼠尾草叶片光合 日 变化 曲 线最大值为第 峰值 ，
“午休” 的主要原因 。 同理 ， 数值在 ： 但宝光鼠尾草以及大小叶型丹参最大值为第 峰值 ，
间的下降的主要因素也是由汽孔因素 。 鼠尾草叶 变化 最大■大于 ：
影响蒸腾作用的 因素分析 舰尾草以及大小？
型
蒸腾作励强弱是衡量植物水分利賺率和 通过对夏季晴朗天气情况下新疆鼠尾 叶片
旱能力的重要生理指标 。 影 响植物蒸腾作用的外在 值的 日〒， 发 結
环境因素有光照强度 、 大气温度 、 空气湿度 、 ± ？ ；
分以及盐碱性等因 素 ， 内 在生理 因素主要有气孔
的 自我调节 。 从 細 、 巾可 以看出 ，
数值 日 变化曲线和 、 数值 日变化曲线极其相
似 ； 从表 中可 以看出 ， 雖 日 变化相关性分析
结果 ， 与 呈极显著正相关 ， 与 呈显著正相 鼠尾草叶片蒸腾作用的主要外在环境因素是
融新疆 尾苴 主要内在生理因素为 即气孔的 自 我调节因素 。娜十子親和张治 国等 研究报道 ， 为
影响气孔导度的最敏感的因子 ’ 午间较强 的生理因索为气孔的调节因素 。 另外 ， 数值 日 变化 由扭中 电丨 白 本中 、 、壬
塞 长 招 了 向 定程度上限制了气孔导度 。 在生产头践中 ’ 可 以适
当增加植株栽培的行 间距 ’ 利 于其 田 间大气循环 ’
？ 增加 田间 随 ； 跳 与适当高秆作物间作或光 口 作用 ， 所 也 导致气孔开放程度增大的 套作 ， 减小午 间有 效的光福射 ， 降低其蒸 腾速率 ，个原因 ， 进而也使得蒸腾作用强度增加 。
小结与 寸论 新疆鼠尾草在 民 间一直作 为哈萨克族民族药沿
研究表 明 ： 在夏季晴朗的典型天气条件 下 ， 新 用 ， 与 《中国药典 》 收载 的传统常用 中药丹参为同
2 0 1 3 年 月 第 卷 第 期 中 国现代中药
科同属植物 ， 其药用方面的研究报道较多 ， 而生物
学光合作用研究尚未见报道 。 本研究为更好地 了解
新疆鼠尾草生物学光合作用过程 ， 充分发挥其光合
能力和生产潜力提供了生物学理论基础 ， 也为其高 °
士 ■ 、 ：产栽培和科学管理提供了科学依据 。
郭 天財 王之杰 ， 王永 华 不 同穗型 小 麦品种旗叶光合
参考文献 作用 曰 变化的 研究 西 北植物 学报
中国科学院中 国植物志编 缉委员 会 中 国植物志
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