全 文 ：光质与种质对铁皮石斛种苗生长
和有效成分的影响
高亭亭，斯金平* ，朱玉球，黄华宏
( 浙江农林大学 亚热带森林培育国家重点实验室培育基地
天然药物研究开发中心，浙江 临安 311300)
［摘要］ 为了揭示光质与种质对铁皮石斛种苗生长和有效成分的影响，采用 8 种光质( 红光、蓝光、黄光、绿光和 3 个不
同比例的红蓝混光) ，对 3 个家系( 9 × 66，17 × 30，78 × 68) 进行组培试验，测定农艺性状及叶绿素、总生物碱、多糖的含量。结
果表明，光质和种质对铁皮石斛种苗和有效成分均有极显著的影响，红光有利于种苗根系与苗高生长，蓝光有利于种苗增粗
与生物碱积累，红蓝混光有利于叶绿素与多糖含量增加。研究结果为铁皮石斛种苗优质、低碳、高效生产提供了基础，并为优
质药材生产给出了有益的提示。
［关键词］ 铁皮石斛;光质;种质;农艺性状;多糖;生物碱
［稿件编号］ 20110713003
［基金项目］ 浙江省重大科技专项项目( 2009C12059)
［通信作者］ * 斯金平，Tel: 13868004019，E-mail: lssjp@ 163. com
铁皮石斛 Dendrobium officinale Kimura et Migo
是我国传统名贵中药材，具有益胃生津、滋阴清热等
独特功效，用于治疗慢性萎缩性胃炎、高血压、糖尿
病、肿瘤等疾病，并有抗衰老等作用［1］。进入 21 世
纪以来，人工栽培技术取得了突破性进展［2］，每年
通过组织培养生产的苗木数以亿计，但苗木组织培
养主要以日光灯为光源，其光谱有很多植物生长不
必要的波长并存在发热浪费能源等问题［3］; LED
( light-emitting diodes) 具有节能环保、安全可靠、使
用寿命长、响应时间短、体积小、质量轻、发热量少、
易于分散或组合控制等许多不同于其他电光源的重
要特点［4］。同时，铁皮石斛为阴生植物，在栽培实
践中要覆盖塑料薄膜和遮阳网避雨、遮阳，能否用不
同色膜覆盖提高铁皮石斛质量与量，也是产业发展
中亟待解决的问题。因此，以 LED 为光源，探索光
质对铁皮石斛种苗生长和有效成分的影响，对于铁
皮石斛种苗低碳高效生产、铁皮石斛药材优质高效
培育具有重要的理论和实践意义。
1 材料与方法
1. 1 铁皮石斛 供试材料包括 G1 ( 9 ×66) ，G2 ( 17 ×
30) ，G3 ( 78 ×68) 3个全同胞 F1代，亲本来自 4 个种源
6个种质，见表 1。2009 年 6 月进行人工控制授粉，
2009年 11月 20日果实成熟时进行无菌播种。
LED光源系统由杭州汉徽光电有限公司研制
生产，光质等主要技术参数见表 2。
1. 2 组织培养条件与试验设计 种子萌发的培养
基为 1 /2MS + 6-苄基腺嘌呤 ( BA) + 吲哚丁酸
( IBA) + 20%香蕉提取物 + 2%活性炭 +蔗糖;原球
茎与壮苗培育培养基为 1 /2MS + 吲哚丁酸
( IBA) + 20%香蕉提取物 + 2% 活性炭 + 蔗糖。
2010 年 8 月 1 日至 4 日，对供试的 3 个全同胞 F1代
的试管苗，挑选高度约 1. 5 cm 幼苗分别接种于( 直
径 7 cm，高 10 cm) 的玻璃瓶内，每瓶 8 株。
试验设计为光质( L) 和种质( G) 2 个因素。光
质为 8 个水平( 表 2 ) ，种质为 3 个水平，即 G1 ( 9 ×
66) ，G2 ( 17 × 30) ，G3 ( 78 × 68) 3 个全同胞 F1代。按
照析因设计，共设有 24 个试验处理，见表 3。每处
理 3 次重复。调节 LED 灯控制软件以及光源和植
株的距离，使光量均在 50 μmol·m －2·s － 1左右，光
周期为 16 h· d －1，培养 90 d。组培室相对湿度
( 70 ± 5) %，温度( 24 ± 1) ℃。
1. 3 检测及统计 2010 年 11 月 7 日至 10 日，种苗
培养结束后，统计每瓶种苗的萌蘖数，直尺测定根长
和苗高，游标卡尺测定茎粗。参照文献［5］测定叶绿
素含量，酸性染料比色法测定总生物碱含量［6］，苯酚-
硫酸比色法测定多糖的含量［7］。以每瓶测定值为单
元，用 Excel 2003整理数据，DPS软件进行方差分析。
·891·
第 37 卷第 2 期
2012 年 1 月
Vol. 37，Issue 2
January，2012
表 1 供试铁皮石斛材料与来源
Table 1 The sources of Dendrobium officinale for tests
种源 亲本号 主要特点
株高
/ cm
茎粗
/mm
茎节长
/ cm
叶
长宽比
多糖
/%
生物碱
/%
浙江雁荡山 9，17 多糖含量较高、抗寒性好、外观漂亮、直立性好、萌蘖能力强 29. 4 4. 51 1. 2 ～ 2. 3 2. 8 36. 79 0. 025 7
云南广南 30 化渣性好，适合鲜食;多糖含量低、抗寒性差、直立性差 34. 2 5. 80 1. 4 ～ 1. 8 3. 1 25. 63 0. 029 0
浙江庆元 66，68 多糖含量高、抗寒性好、外观漂亮、直立性中、萌蘖能力强 24. 9 3. 74 1. 0 ～ 1. 7 3. 0 41. 35 0. 025 2
浙江四明山 78 多糖含量较低、抗寒性好、直立性好、萌蘖能力强 30. 0 4. 46 1. 1 ～ 1. 8 3. 0 32. 11 0. 022 8
表 2 不同光质 LED光源的主要技术参数
Table 2 Major technical parameters of different LED light
sources
光处理
光谱能量
/nm
峰值波长
/nm
波长半径
/nm
R 100%红 625 20
B 100%蓝 470 20
Y 100%黄 590 20
G 100%绿 525 20
RB1 高红 /蓝( 8∶ 2) 625 + 470 20
RB2 中红 /蓝( 7∶ 3) 625 + 470 20
RB3 低红 /蓝( 6∶ 4) 625 + 470 20
CK 100%白 330 ～ 770 －
表 3 铁皮石斛种苗光质、光质 2 因素试验处理
Table 3 Two factors test processing to light quality and germ-
plasm of Dendrobium officinale seedling
No.
因素
光质 种质
No.
因素
光质 种质
No.
因素
光质 种质
1 R G1 9 Y G3 17 RB2 G2
2 R G2 10 G G1 18 RB2 G3
3 R G3 11 G G2 19 RB3 G1
4 B G1 12 G G3 20 RB3 G2
5 B G2 13 RB1 G1 21 RB3 G3
6 B G3 14 RB1 G2 22 CK G1
7 Y G1 15 RB1 G3 23 CK G2
8 Y G2 16 RB2 G1 24 CK G3
2 结果与分析
2. 1 光质对铁皮石斛种苗农艺性状、叶绿素及有效
成分的影响 不同光质铁皮石斛种苗农艺性状、叶
绿素及有效成分的统计结果见表 4。不同 LED光质
下铁皮石斛种苗根长、苗高、茎粗、萌蘖数差异显著。
根长的变幅为 4. 7 ～ 10. 0 cm，红光处理下最长，为
10. 0 cm，较 CK 长 3. 4 cm; 蓝光处理最短，为 4. 7
cm，较 CK短 2. 0 cm。苗高变幅为 2. 6 ～ 5. 0 cm，红
光处理下最大，为 5. 0 cm，较 CK 高 1. 3 cm; 蓝光处
理下最矮，仅 2. 6 cm，较 CK矮 1. 1 cm。茎粗的变幅
为 0. 185 ～ 0. 433 cm，蓝光处理最粗，达到 0. 433
cm，较 CK 粗 0. 087 cm; 绿光处理最细，为 0. 185
cm，较 CK 小 0. 161 cm。萌蘖数变幅为 2. 3 ～ 5. 2
条，CK 为 2. 8 条，黄光处理萌蘖数最多，达到 5. 2
条，较 CK多 2. 4 条。研究结果表明，光质对不同种
质组培苗根长、苗高、茎粗、萌蘖数等性状的影响基
本一致，红光有利于铁皮石斛种苗植株的高生长，蓝
光抑制植株的高生长、有利于茎的横向加粗，黄光有
利于种苗侧芽的产生。
由表 4 同时可见，LED 光质对铁皮石斛种苗叶
绿素及有效成分含量均存在显著影响。叶绿素含量
的变幅为 1. 064 ～ 1. 570 mg·g －1FM，混光 1 处理最
高，为 1. 570 mg·g －1FM，较 CK高 0. 183 mg·g －1 ;
表 4 光质对铁皮石斛种苗农艺性状、叶绿素及有效成分的影响
Table 4 Effects of different light quality to agronomic characters，chlorophyll and effective componentss contents of Dendrobium offici-
nale seedling
光质 根长 / cm 苗高 / cm 茎粗 / cm 萌蘖数 /条 叶绿素 /mg·g － 1 多糖 /% 生物碱 /%
R 10. 0a 5. 0a 0. 241cd 2. 4b 1. 530a 6. 43b 0. 029d
B 4. 7c 2. 6d 0. 409a 2. 5b 1. 254bc 4. 81bc 0. 040a
Y 6. 0bc 4. 0bc 0. 182de 5. 2a 1. 249bc 3. 79c 0. 035b
G 6. 3bc 4. 6ab 0. 171e 2. 4b 1. 064c 3. 71c 0. 022e
RB1 7. 0b 3. 4cd 0. 308bc 2. 3b 1. 570a 8. 88a 0. 030cd
RB2 6. 7bc 3. 2cd 0. 335b 2. 4b 1. 567a 6. 40b 0. 032bcd
RB3 6. 2bc 3. 3cd 0. 356ab 2. 4b 1. 508ab 5. 99b 0. 035bc
W 6. 7bc 3. 7c 0. 323b 2. 8b 1. 387abc 6. 25b 0. 032bcd
注:不同小写字母表示差异达 5%显著水平( 表 5 同) 。
·991·
第 37 卷第 2 期
2012 年 1 月
Vol. 37，Issue 2
January，2012
G处理最低，为 1. 064 mg·g －1，较 CK低 0. 323 mg·
g －1 ; 所有处理中，红光和 3个混光均显著高于 CK，而
蓝光、黄光以及绿光显著低于 CK，说明单色红光和红
蓝混光更有利于叶绿素的积累，蓝光、黄光以及绿光
则不同程度抑制叶绿素的合成。多糖质量分数变幅
为 3. 71% ～ 8. 88%，混光 1 处理最高，为 8. 88%，较
CK高 2. 66% ; 绿光处理最低，仅 3. 62%，较 CK 低
2. 60%。生物碱质量分数变幅为 0. 022% ～0. 040%，
蓝光处理最高，为 0. 040%，较 CK高 0. 008% ;绿光处
理最低，为 0. 022%，较 CK 低 0. 010%。以上结果表
明，红蓝混光及红光有利于多糖的积累，蓝光则能促
进生物碱的合成，绿光不同程度地抑制多糖和生物碱
在植株中的积累，在实际生产中，应该根据具体需求
进行光质选择，以促进苗木苗期生长及叶绿素和有效
成分的积累。
2. 2 种质对铁皮石斛种苗农艺性状、叶绿素及有效
成分的影响 不同种质铁皮石斛种苗农艺性状、叶绿
素和有效成分统计结果见表5。供试的3个家系间组
培苗生长性状存在显著差异。G1，G2，G33 个家系根
长分别为 7. 4，5. 8，6. 9 cm，G1最大，G2最小两者相差
1. 6 cm;苗高分别为 3. 3，4. 2，3. 7 cm，G2最高，G1最
矮，两者相差 0. 9 cm; 粗度分别为 0. 355，0. 305，0. 291
cm ，G1最粗，G3最细，两者相差 0. 064 cm;萌蘖数分别
为 2. 5，2. 8，3. 2条 G3最多，G1最少，相差 0. 7条。
表 5 种质对铁皮石斛种苗农艺性状、叶绿素及有效成分的影响
Table 5 Effects of different germplasm to agronomic characters，chlorophyll and effective components contents of Dendrobium officinale
seedling
种质 根长 / cm 苗高 / cm 茎粗 / cm 萌蘖数 /条 叶绿素 /mg·g － 1 多糖 /% 生物碱 /%
G1 7. 4a 3. 3c 0. 355a 2. 5c 1. 377b 6. 48a 0. 034a
G2 5. 8c 4. 2a 0. 305b 2. 8b 1. 543a 4. 92c 0. 032ab
G3 6. 9b 3. 7b 0. 291c 3. 2a 1. 253c 5. 96b 0. 030c
由表 5 同时可见，供试 3 个家系间叶绿素含量
差异显著，G2最高，为 1. 543 mg·g
－1，G3最低，为
1. 253 mg·g －1，两者相差 0. 190 mg·g －1，叶绿素对
光质的响应趋势基本一致: 混光下较高，蓝光、黄光
和绿光下较低。多糖含量差异显著，G1 ＞ G3 ＞ G2，
G1为 6. 48%，G1家系仅 4. 93%，相差 1. 55% ; 3 个家
系中，混光 1 处理多糖含量最高，绿光下最低，多糖
含量对光质响应趋势一致。供试 3 个家系间生物碱
含量差异显著，各光质处理下生物碱变化趋势一致。
以上 3 个家系培养条件一致，这说明不同种质铁皮
石斛种苗农艺性状、叶绿素、多糖和生物碱含量差异
显著，品种选育是提高苗木品质以及叶绿素和多糖
含量的有效途径。
2. 3 光质和种质及其交互对铁皮石斛种苗农艺性
状、叶绿素及有效成分的影响 要确切地反映不同
因素对铁皮石斛种苗生长的影响，还必须考虑各因
素间的交互作用。2 因素方差分析结果表明，光质
和种质因素均极显著影响铁皮石斛种苗生长性状、
叶绿素及有效成分含量，见表 6。对生长性状和有
效成分含量的影响大小均为光质 ＞种质，说明光质
主要影响铁皮石斛种苗生长性状和有效成分含量，
对不同种质的铁皮石斛种苗，均可以通过光质培育
来提高苗木质量，改良药材品质。对叶绿素含量的
影响种质大于光质。光质 ×种质的交互对种苗的根
长、茎粗、叶绿素和有效成分含量的影响较显著，因
此，光质选择和品种选育是提高铁皮石斛苗木质量
和改良药材品质的有效途径。
3 结论与讨论
光质显著影响铁皮石斛种苗根系长度、种苗高
度与粗度、萌蘖数，以及叶绿素、多糖、生物碱等含
量，对不同种质的影响规律基本一致。红光有利于
试管苗高生长，蓝光则抑制高生长而有利于茎的横
向加粗，黄光有利于侧芽的产生，红蓝混光及红光有
利于多糖的积累，蓝光则能促进生物碱的合成。因
此，研究 LED光源系统可作为铁皮石斛组织培养通
用光源，为铁皮石斛种苗优质、低碳、高效生产提供
了基础，并为优质药材生产给出了有益的提示。
在相同光质下，不同种质铁皮石斛根系长度、种
苗高度、叶绿素、多糖、生物碱等指标均存在显著差
异，这种原植物遗传上的差异，是种苗生长与药材药
效差异的最初来源。因此，品种选育是提高种苗质
量、叶绿素和多糖含量的有效途径。
·002·
第 37 卷第 2 期
2012 年 1 月
Vol. 37，Issue 2
January，2012
表 6 铁皮石斛种苗质量性状及叶绿素和有效成分含量的双因素方差分析( F)
Table 6 Double factors anova table to qualitative characters，chlorophyll and effective components＇ contents of Dendrobium officinale
seedling( F ratio)
变异来源 df 根长 苗高 茎粗 萌蘖数 叶绿素 多糖 生物碱
光质 7 113. 72) 102. 72) 886. 42) 12. 22) 114. 62) 638. 52) 53. 02)
种质 2 109. 62) 54. 42) 344. 72) 1. 1 214. 72) 328. 82) 10. 32)
光质 ×种质 14 4. 12) 1. 3 13. 92) 0. 5 8. 52) 30. 42) 3. 22)
注: 1) P ＜ 0. 05 水平的差异显著性; 2) P ＜ 0. 01 水平的差异显著性。
［参考文献］
［1］ 中国药典． 一部［S］． 2010: 266．
［2］ 斯金平，诸燕，朱玉球． 铁皮石斛人工栽培技术研究与应用进
展［J］． 浙江林业科技，2009，29( 6) : 66．
［3］ Kim S J，Hahn E J，Heo J W，et al． Effects of LEDs on net pho-
tosynthetic rate，growth and leaf stomata of Chrysanthemum plant-
lets in vitro［J］． Sci Horti，2004，101: 143．
［4］ 王声学，吴广宁，蒋伟，等． LED 原理及其照明应用［J］． 灯与
照明，2006，30( 4) : 32．
［5］ 王学奎． 植物生理生化实验原理和技术［M］． 北京:高等教育
出版社，2006．
［6］ 诸燕，斯金平，张爱莲，等． 人工栽培铁皮石斛多糖变异规律
［J］． 中国中药杂志，2010，35( 4) : 427．
［7］ 诸燕，斯金平，张新凤，等． 铁皮石斛总生物碱变异规律［J］．
中国中药杂志，2010，35( 18) : 2388．
Effects of light quality and germplasm on growth and effective
ingredients of Dendrobium officinale germchit
GAO Tingting，SI Jinping* ，ZHU Yuqiu，HUANG Huahong
( A Nurturing Station for the State Key Laboratory of Subtropical Silviculture，Research and Development
Center for Natural Medicine，Zhejiang Agricultural and Forestry University，Linan 311300，China)
［Abstract］ Effects of light quality and germplasm on the growth and effective ingredients of Dendrobium officinale germchit were
studied. Under 8 light qualities ( red，blue，yellow，green and three different red blue mix light) ，test-tube plantlets of different fami-
lies ( 9 × 66，17 × 30，78 × 68) were used in the experiment to measure economical character and determine the content of chlorophyll，
polysaccharides and total alkaloids. The results showed that light quality，germplasm and their interaction had a significant effect on the
growth of D. officinale germchit. The maximal root length and height of seedling were obtained under red light，under blue light，the
stem diameter was thickest and the content of total alkaloids were highest，the content of chlorophyll and polysaccharides of test-tube
plantlets under red blue mix light were higher than that of other treatments. This work has laid a foundation for the high quality，low
carbon and efficient production of D. officinale，and gives useful tips on production of high quality ingredients.
［Key words］ Dendrobium officinale; light quality; germplasm; economical character; polysaccharide; alkaloid
doi: 10． 4268 /cjcmm20120215
［责任编辑 吕冬梅］
·102·
第 37 卷第 2 期
2012 年 1 月
Vol. 37，Issue 2
January，2012