全 文 ：菘蓝叶片叶绿素含量与 SPAD值的相关性研究
陈红刚1，2，赵 惠1，张晓玲1，杜 弢1，2
(1 甘肃省高校中(藏)药化学质量研究省级重点实验室·甘肃 兰州 730000;
2甘肃中医学院药用植物遗传育种研究所·甘肃 兰州 730000)
摘 要 目的:探究菘蓝叶片叶绿素含量与 SPAD值之间的相关性。方法:通过 SPAD － 502 叶绿素仪和
紫外可见分光光度计测定大叶菘蓝、小叶菘蓝及四倍体菘蓝叶片的 SPAD 值和叶绿素含量，拟合回归方
程，分析其相关性。结果:3 种菘蓝叶绿素含量与 SPAD值之间均具有相关性但不呈线性相关，引入比叶
重或叶片厚度作为校正因子对 SPAD 值校正之后，叶绿素含量与 SPAD 校正值之间呈良好的线性关系。
丙酮提取法测得的 3 种菘蓝总叶绿素含量与 SPAD比叶重校正值之间线性相关程度最高，线性方程为 y
= 0. 0043x － 5. 8667，Ｒ2 = 0. 9959。结论:在引入校正因子的条件下，可以采用 SPAD 叶绿素仪快速比较
菘蓝品种间，植株间叶绿素含量差异。
关键词 菘蓝叶片，叶绿素;SPAD值;相关性
基金项目:国家基本药物所需中药材种子种苗繁育基地建设项目(国中
医药办规财发［2013］41) ;2015中医药行业专项(201507002 －1 －07)
通讯作者:杜弢，E － mail:gslzdt@ 163． com
菘蓝(Isatis indigotica Fort. )为十字花科植物，
以干燥根和叶入药，分别为板蓝根和大青叶，二者
均有清热解毒、凉血的功效，板蓝根兼能利咽，大青
叶兼能消斑，都是常用的中药材，现多地都有引种
栽培［1 － 2］。叶绿素是绿色植物进行光合作用的物质
基础，叶绿素含量的高低，是反应植物叶片光合能
力、营养状况以及抗逆性的重要指标［3］。
目前对叶绿素含量进行测定的方法主要有 2
种，一种是利用乙醇或丙酮做溶剂萃取植物中的叶
绿素，通过分光光度计测定其在一定波长的吸光
度，利用郎伯 －比尔定律计算叶绿素绝对含量，二
是利用 SPAD叶绿素仪测定叶片单位叶面积的相对
叶绿素含量。但分光光度法操作繁琐，耗费时间，
需要对植物进行破坏性取样，且很难避免叶绿素在
提取过程中的分解损失。SPAD － 502 叶绿素仪是
日本研发的测定叶绿素含量相对值的便携式野外
测定仪器，通过二极管发射 660 nm 和 940 nm 的红
光和近红光进行 SPAD值的测定，SPAD值也称作绿
色度，是一个无量纲的比值，是反应植物相对叶绿
素含量的指标［4］。SPAD 叶绿素仪具有快速、方便、
对植物叶片无损伤的特点，目前已在园林树木［5］、
羊草［6］、小麦［7］、马铃薯［8］、水稻［9 － 10］、烤烟［11］等作
物生产研究上广泛应用。大量研究表明，叶片叶绿
素含量与 SPAD值之间具有良好的相关性［5 － 11］。本
实验以 3 种菘蓝为实验材料，对叶片叶绿素含量与
SPAD值之间的相关性进行分析，拟合回归方程，以
便为利用 SPAD叶绿素仪快速预测叶绿素含量提供
参考。
1 材料和方法
1. 1 实验材料 3 种十字花科植物菘蓝(Isatis in-
digotica Fort. )种子由甘肃中医药大学生药实验室
提供，大叶菘蓝、四倍体菘蓝、小叶菘蓝均为一年新
种，大叶菘蓝产自甘肃陇西，四倍体菘蓝和小叶菘
蓝产自河北石家庄。在甘肃中医药大学生药实验
室用培养皿在 25℃恒温培养箱中发芽 7 d，然后将
菘蓝幼苗移栽到花盆中(基质为土:蛭石 = 1:1) ，在
花盆中培养 31 d后，以相同位置的植株真叶为实验
材料。
1. 2 实验方法
1. 2. 1 叶绿素含量测定 参照邹琦［12］《植物生理
学实验指导》的方法进行 3 种菘蓝的叶绿素含量
测定。
1. 2. 2 比叶重测定 选取完全展开的菘蓝叶片 10
片，用直径 0. 5 cm的打孔器将叶片快速打孔 5 次，
用万分之一分析天平称取打孔所得的 5 个直径 0. 5
cm的小圆片的重量(W) ，利用公式［比叶重(g /
cm2)= W/5 /0. 19625］计算出叶片比叶重，取平
均值。
1. 2. 3 叶片厚度的测定 选取完全展开的菘蓝叶
片 10 片，每片选取 10 个不同部位，避开叶片中脉，
用 0. 02 mm的游标卡尺测定叶片厚度，取平均值。
1. 2. 4 SPAD值测定与校正 选取完全展开的菘
·44· 中国中医药科技 2017 年 1 月第 24 卷第 1 期 Jan． 2017 Vol. 24 No. 1
蓝叶片 10 片，每片选取 10 个不同部位，用日本产
SPAD －502 叶绿素仪测定其 SPAD 值，并以测定值
的平均值记，重复测定 4 次。用比叶重(SLW)和叶
片厚度(T)对测定的 SPAD值进行校正(SPAD /SLW
或 SPAD /T)。
1. 2. 5 数据分析 采用 Excel 2007、SPSS18. 0 软
件，对各指标的重复数据取平均值，对 3 种菘蓝叶片
叶绿素含量和 SPAD 值进行回归分析，拟合回归
方程。
2 结果
2. 1 3 种菘蓝叶绿素含量比较 见表 1。由表 1 可
知，采用乙醇法和丙酮法测得三种菘蓝叶绿素含量
之间的关系皆为大叶菘蓝高于四倍体菘蓝高于小
叶菘蓝，3 种菘蓝叶绿素 a、叶绿素 b、总叶绿素含量
均具有极显著差异。
表 1 3 种菘蓝叶绿素含量比较(x ± s，mg /g)
材料
叶绿素 a 叶绿素 b 叶绿素 a + b
乙醇法 丙酮法 乙醇法 丙酮法 乙醇法 丙酮法
大叶菘蓝 0. 7641 ± 0. 0102A 0. 6372 ± 0. 0040A 0. 1977 ± 0. 0066A 0. 1699 ± 0. 0041A 0. 9618 ± 0. 0037A 0. 8071 ± 0. 0074A
四倍体菘蓝 0. 6367 ± 0. 0080B 0. 5398 ± 0. 0034B 0. 1720 ± 0. 0041B 0. 1407 ± 0. 0013B 0. 8087 ± 0. 0044B 0. 6805 ± 0. 0045B
小叶菘蓝 0. 4272 ± 0. 0067C 0. 4413 ± 0. 0030C 0. 0977 ± 0. 0048C 0. 0979 ± 0. 0029C 0. 5248 ± 0. 0019C 0. 5392 ± 0. 0057C
表中同列不同大写字母表示差异极显著(P ＜ 0. 01) ，相同字母表示在 0. 01 水平上差异不显著
2. 2 3 种菘蓝 SPAD值比较 结果见表 2。由表 2
可知，3 种菘蓝 SPAD值和比叶重有明显差异，四倍
体菘蓝 SPAD值显著高于大叶菘蓝和小叶菘蓝，大
叶菘蓝与小叶菘蓝之间没有显著差异;四倍体菘蓝
比叶重极显著高于大叶菘蓝，大叶菘蓝与小叶菘蓝
之间没有显著差异;3 种菘蓝叶片厚度之间差异不
显著;SPAD /SLW与 SPAD /T 值均为大叶菘蓝显著
高于四倍体菘蓝和小叶菘蓝，四倍体菘蓝和小叶菘
蓝之间没有显著差异。
表 2 3 种菘蓝 SPAD值比较
品系 SPAD值 比叶重(g /cm2) 叶片厚度(mm) SPAD /SLW SPAD /T
大叶菘蓝 30. 05 ± 1. 6941A 0. 0195 ± 0. 0024A 0. 2498 ± 0. 0427A 1537. 37 ± 65. 91A 123. 41 ± 5. 15A
四倍体菘蓝 33. 63 ± 2. 9651B 0. 0222 ± 0. 0018B 0. 2833 ± 0. 0300A 1511. 80 ± 61. 72B 119. 92 ± 4. 84B
小叶菘蓝 30. 77 ± 2. 1675A 0. 0208 ± 0. 0015A 0. 2618 ± 0. 0271A 1475. 99 ± 19. 45B 118. 62 ± 1. 54B
表中同列不同大写字母表示差异极显著(P ＜ 0. 01) ，相同字母表示在 0. 01 水平上差异不显著
2. 3 3 种菘蓝叶绿素含量与 SPAD 值的相关性分
析 结果见表 3。
表 3 不同校正方法 Ｒ2 值比较
校正方法 方程 Ｒ2 值
不较正
乙醇法 y = － 0. 0022x + 0. 835 Ｒ2 = 0. 0004
丙酮法 y = － 0. 0111x + 1. 0262 Ｒ2 = 0. 0247
比叶重校正
乙醇法 y = 0. 0072x － 10. 051 Ｒ2 = 0. 9944
丙酮法 y = 0. 0043x － 5. 8667 Ｒ2 = 0. 9959
叶片厚度校正
乙醇法 y = 0. 0951x － 10. 629 Ｒ2 = 0. 9856
丙酮法 y = 0. 1532x － 17. 445 Ｒ2 = 0. 9344
由表 3 可知，在不校正的情况下，3 种菘蓝总叶
绿素含量与 SPAD值之间线性方程 Ｒ2 值非常小，线
性关系不显著。比叶重校正后线性方程 Ｒ2 值大于
0. 99，线性关系极显著，叶片厚度校正后方程 Ｒ2 值
大于 0. 90，呈良好的线性关系。3 种菘蓝总叶绿素
含量与校正后的 SPAD 值之间均呈良好的线性相
关，其中，比叶重校正的 Ｒ2 值比叶片厚度校正的 Ｒ2
值大，说明用比叶重校正 SPAD 值能够更好的反应
SPAD值与叶绿素含量的线性关系。
2 种提取方法测得的总叶绿素含量与校正后的
SPAD值之间的关系差异较小，丙酮法测得的总叶
绿素含量与校正后的 SPAD值间的线性拟合程度比
乙醇法略高，在用比叶重校正的情况下，丙酮法 Ｒ2
值为 0. 9959，较乙醇法 Ｒ2 值 0. 9944 大，为最大值。
3 讨论 SPAD 叶绿素仪受到植物品种、生长时
期、环境因素、测量叶位、测定位置等多种因素影
响，当把 SPAD读数转化为叶绿素绝对含量时，须考
虑叶片厚度［13］。在植株之间叶片厚度均一的理想
条件下，SPAD值与叶绿素含量呈正相关，但在实际
情况下，不同的植株之间叶片厚度存在差异，差异
越明显，对测定结果的影响越大，所以，使用 SPAD
叶绿素仪时，应考虑叶片厚度对 SPAD 值读数的影
响，引入校正因子。Jinwen L［14］等用叶片厚度除
SPAD读数，得到的 SPAD值与氮素的相关性更加显
著。程阳［15］等对水稻在不同生育时期进行实验，结
果证明:自校正后的 SPAD 与叶绿素 a、叶绿素 b 和
叶绿素总量的相关系数均有提高，呈高度显著相
关。本试验中，三种菘蓝之间叶片厚度存在差异，
SPAD值读数受到叶片厚度的影响 (下转第 55 页)
·54·中国中医药科技 2017 年 1 月第 24 卷第 1 期 Jan． 2017 Vol. 24 No. 1
互作用的，部分基因对人类健康起到积极、促进作
用，部分同时起到消极、抑制作用，好比阴阳双方，
借用阴阳学说来解释最为恰当。另《素问?阴阳离
合论》说:“阴阳者，数之可十，推之可百，数之可千，
推之可万，万之大，不可胜数，然其要一也。”基因的
表达亦是同理，我们现有掌握的基因的数量、组分
也仅是基因表达的冰山一角。为此，现代医学的发
展，需要借鉴中医学朴素的、客观的理论观点。当
然，中医的发展也不能仅停留在“艺术性”、“哲学
性”上，借鉴周仲瑛教授所提出，中医药学的起源、
发展和形成与古代多学科密切相关，时至今日更应
借助于现代相关多学科知识发展自己，使其具有时
代气息［3］。在如今所步入的“精准医学”时代，中医
的发展需要密切关注“精准医学”所采取的研究手
段，尽最大努力为中医所用。
5 结语 基于历史因素、文化背景、思维方式等的
不同，目前有中医和西医两种不同的医学体系，但
它们的研究和服务的对象是相同的，都是人类同疾
病作斗争的有效手段，但各有所长，各有所短，在各
自的发展中，必然相互渗透，相互吸收，取长补短，
寄希望于不远的将来，中西医实践丰富经验的积累
和理论的形成必将诞生新的医学———人类医学。
参考文献
［1］ 肖飞 . 从循证医学到精准医学的思考［J］． 中华肾病
研究电子杂志，2014，3(3) :123 － 128．
［2］ 吴一龙 . 精准癌医学:走向未来的路［J］．循证医学，
2015，15(1) :1 － 2．
［3］ 周仲瑛 . 中医临床科研的思路与方法［J］． 南京中医
药大学学报，1998，14(1) :1 － 4．
(收稿日期:2016 － 01 － 04

)
(上接第 45 页)很大，叶绿素含量与未经校正的 SPAD
值之间不呈线性相关，但与校正之后的 SPAD值呈现
极显著的线性相关，这与前人的研究结论相符。
Peng S［16］等研究发现，比叶重可以代替叶片厚
度，比叶重除 SPAD 读数可以更加准确的估计不同
生育期与不同品种水稻叶片的氮素含量。由于植
物叶片厚度测定误差较大，所以利用比叶重进行校
正能更加准确的反应叶绿素含量。本试验中，通过
比叶重或叶片厚度校正后的 SPAD值与叶绿素总量
都呈良好的正相关，而比叶重校正 SPAD 值能够更
好的反应 SPAD值与叶绿素总量的线性关系。就两
种提取方法而言，丙酮法测得的叶绿素含量与校正
后的 SPAD值之间的相关性较乙醇法高。
参考文献
［1］ 钟赣生 . 中药学［M］．北京:中国中医药出版社，2012:
110 － 111．
［2］ 王跃华，孙雁霞，骆玥，等 . 菘蓝种子的多倍体诱导
研究［J］． 西南农业学报，2010，23(5) :1673 － 1676．
［3］ 崔勤，李新丽，翟淑芝 . 小麦叶片叶绿素含量测定的
分光光度计法［J］． 安徽农业科学，2006，34
(10) :2063．
［4］ 吴素霞，毛任钊，李红军，等 . 冬小麦叶片绿度时空
变异特征研究［J］． 中国生态农业学报，2005，13
(4) :83 － 84．
［5］ 李海云，任秋萍，孙书娥，等 . 10 种园林树木叶绿素
与 SPAD 值相关性研究［J］． 林业科技，2009，34(3) :
68 － 70．
［6］ 李辉，白丹，张卓，等 . 羊草叶片 SPAD 值与叶绿素
含量的相关分析［J］． 中国农学通报，2012，28(2) :
27 － 30．
［7］ 薛香，吴玉娥 . 小麦叶片叶绿素含量测定及其与
SPAD 值的关系［J］． 湖北农业科学，2010，49(11) :
2701 － 2702．
［8］ 苏云松，郭华春，陈伊里 . 马铃薯叶片 SPAD 值与叶
绿素含量及产量的相关性研究［J］． 西南农业学报，
2007，20(4) :690 － 693．
［9］ 刘子恒，唐延林，常静，等 . 水稻叶片叶绿素含量与吸
收光谱变量的相关性研究［J］． 中国农学通报，2009，
25(15) :68 － 71.
［10］方波，郭冲冲，李加福，等 . 水稻叶厚对 SPAD 值与叶
绿素含量相关性的影响研究［J］． 生态经济，2013，19
(9) :137 － 140．
［11］曾建敏，姚恒，李天福，等 . 烤烟叶片叶绿素含量的
测定及其与 SPAD 值的关系［J］． 分子植物育种，
2009，7(1) :56 － 62．
［12］邹琦 . 植物生理学实验指导［M］．北京:中国农业出版
社，2000:72 － 73．
［13］ Marenco Ｒ A，Antezana － Vera S A，Nascimento H C S.
Ｒelationship between specific leaf area，leaf thickness，leaf
water content and SPAD － 502 readings in six Amazonian
tree species［J］． Photosynthetica，2009，47(2):184 －190．
［14］ Jinwen L，Jingping Y，Dongsheng L，et al. Chlorophyll
meter’s estimate of weight － based nitrogen concentration
in rice leaf is influenced by leaf thickness［J］． Plant Pro-
duction Science，2011，14(2) :177 － 183．
［15］程阳，胡佳成，郭冲冲，等 . 厚度自校正的 SPAD 叶绿
素测量方法［J］．农机化研究，2015，37(5) :36 － 39．
［16］ Peng S，Garcia F V，Laza Ｒ C，et al. Increased N － use
efficiency using a chlorophyll meter on high － yielding ir-
rigated rice［J］． Field Crops Ｒesearch，1996，47(2) :
243 － 252． (收稿日期:2016 － 01 － 25)
·55·中国中医药科技 2017 年 1 月第 24 卷第 1 期 Jan． 2017 Vol. 24 No. 1