全 文 :AnalysisofgeneticdiversityofwildRehmanniaglutinosaby
usingRAPDandISSRmarkers
WANGYan1,2,LIXianen2,LIXuedong1,QIJianjun2,SUNPeng3,ZHOULili2
(1.ColegeofLifeSciences,CapitalNormalUniversity,Beijing100037,China;
2.InstituteofMedicinalPlantDevelopment,ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnionMedicalColege,
Beijing100094,China;
3.ColegeofAgronomyandBiotechnology,ChineseAgricultureUniversity,Beijing100094,China)
[Abstract] Objective:ToanalyzethegeneticdiversityofwildRehmanniaglutinosaandevaluateandcomparerandomampli
fiedpolymorphicDNA(RAPD)andintersamplesequencerepeat(ISSR)foranalysisofR.glutinosaaccessions.Method:Twomo
lecularmarkers,RAPDandISSRwereusedforanalyzing55wildR.glutinosaaccessions.Result:Average16.00and19.08bands
wereamplifiedbyRAPDprimersandISSRprimersrespectively,andthepercentageofpolymorphicbandswere89.58% and94.32%
respectively;FiftyfiveR.glutinosaaccessionscategorizedinto7clusterswereidentifiedbyunweightedpairgroupmethod,arithmetic
average(UPGMA)method.Conclusion:AhighlevelofgeneticdiversityofwildRehmanniaglutinosawasdisplayedatDNAlevel,
andgeneticdiversitycoeficientofR.glutinosafromdiferentproductionareaswas0.630.98,andISSRmarkercandetecthigherge
neticdiversityofR.glutinosagermplasmsthanRAPDmarker.
[Keywords] Rehmanniaglutinosa;germplasm;geneticdiversity;RAPD;ISSR
[责任编辑 吕冬梅]
[收稿日期] 20071212
[基金项目] 2005年度山东省重大科技专项
[通讯作者] 王建华,Tel:(0538)8242226,Email:jhwangjh@163.com
野葛叶片光合特性及其与环境因子的相互关系
周红英1,王建华1,2,房信胜1,薛永峰1,朱海芳1,董其亭2,蔡爱民2,
付志文2,王 玲3
(1.山东农业大学 农学院,山东 泰安 271018;
2.山东鼎立中药材科技有限公司,山东 淄博 255086;
3.山东中医药大学 附属医院,山东 济南 250000)
[摘要] 目的:研究野葛叶片光合特性及其与环境因子的相互关系。方法:用英国产CirasⅡ型便携式光合测
定系统,测定了野葛叶片的净光合速率日变化以及环境因子的日变化。结果:野葛叶片的表观光量子速率00173
μmolCO2·μmol
-1photon,暗呼吸速率29333μmol·m-2·s-1,光补偿点180μmol·m-2·s-1,光饱和点1600
μmol·m-2·s-1;羧化效率00338μmol·m-2·s-1,光呼吸速率25μmol·m-2·s-1,CO2补偿点100μmol·
mol-1,CO2饱和点1600μmol·mol
-1。结论:光量子通量密度、叶片CO2浓度和叶片温度是影响野葛光合速率的主
要因素,气孔导度和蒸腾速率具有一定调节作用。
[关键词] 野葛;光合特性;环境因子
[中图分类号]S567 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)22259504
·5952·
第33卷第22期
2008年11月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 22
November,2008
野葛Puerarialobata(Wild.)Ohwi为豆科葛属
植物,其根为常用中药葛根[1]。葛根中含有的异黄
酮类物质具有降血压、降血脂、降血糖、扩张冠状动
脉、防癌抗癌以及抗氧化等作用;野葛的根富含淀
粉,其可食用性在我国及日本、韩国等周边国家均具
有悠久的历史[2]。由于葛根的良好药用及食用价
值,被卫生部列为“既是药品,又是食品”的药食两
用植物。以往野葛的研究多集中在药理药效和成分
提取方面[35],关于野葛叶片净光合速率日变化的研
究未见报道。本研究探索野葛叶片净光合速率日变
化及其与环境因子的相互关系,对于指导葛根的高
产栽培具有重要意义。
1 材料与方法
供试材料野葛P.lobata,采自山东农业大学实
验教学农场。2006年9月28日,天气晴朗,用 Cir
asⅡ型便携式光合测定系统(PPSystems,英国),开
放式气路,从8:00到18:00每隔1h测定自然条件
下野葛叶片(从茎尖下数第 5片功能叶的顶生小
叶)的光合日变化。测定的指标主要有:净光合速
率(μmolCO2·m
-2·s-1)、蒸腾速率(mmolH2O·
m-2·s-1)、气孔导度(mmolH2O·m
-2·s-1)、胞间
CO2浓度(μmol·mol
-1)、光量子通量密度(μmol·
m-2·s-1)、空气相对湿度(HR,%)和空气温度
(℃)。测定5片叶,结果为5次测定的平均值。
2006年 9月 29日,晴朗天气,在 10:00~
11:30,用CirasⅡ型便携式光合测定系统,测定不
同光量子通量密度下的光合速率。CO2浓度为350
μmol· mol-1,温 度 为 26℃,空 气 相 对 湿 度
50%~65%。光量子通量密度用 CirasⅡ系统的人
工光源控制,设定为 2000,1800,1600,1400,1
200,1000,800,600,400,200μmol·m-2·s-1共10
个梯度。测定5片叶,结果为5次测定的平均值。
2006年10月1日,晴朗天气,在10:00~1:30,
用CirasⅡ型便携式光合测定系统,测定不同CO2浓
度下的光合速率。光量子通量密度设定为1600
μmol·m-2·s-1,温度为 26℃,空气相对湿度
50%~65%。CO2浓度由 CirasⅡ自动供气系统控
制,分别设定为 2000,1800,1600,1400,1200,
1000,800,600,400,200μmol·mol-1共10个梯度。
选择从茎尖下数第5片功能叶的顶生小叶为测试
叶,测定5片叶,结果为5次测定的平均值。
2006年 10月 2日,晴朗天气,在 10:00~
11:30,用CirasⅡ型便携式光合测定系统,测定不
同叶片温度下的光合速率。叶片温度用 CirasⅡ系
统控制,分别设定为15,20,25,30,35℃共 5个梯
度。测定5片叶,结果为5次测定的平均值。
2 结果
2.1 野葛叶片的光合参数日变化
野葛叶片的净光合速率日变化呈单峰曲线,上
午8:00~9:00净光合速率缓慢上升,9:00~11:00
为净光合速率快速上升,11:00~12:00净光合速率
变为缓慢上升,12:00达到最大值,12:00~14:00净
光合速率缓慢下降,14:00~17:00净光合速率快速
下降,17:00~18:00光合作用十分微弱,净光合速
率下降为零。11:00~13:00为全天净光合速率高
峰时段。8:00~12:00的平均净光合速率比
12:00~18:00的平均净光合速率高22μmol·m-2
·s-1,差异极显著(图1)。
图1 野葛叶片的净光合速率、温度、光量子
通量密度日变化
野葛叶片温度日变化呈单峰曲线。1日中上午
与下午野葛叶片温度平均值没有明显差异。8:00~
12:00,叶片温度由275℃上升到34℃,是随着光
量子通量密度的增强而呈逐渐升高的变化;12:00~
18:00,叶片温度由34℃下降到189℃,是随着光
量子通量密度强度的减弱而呈逐渐降低的变化。
野葛叶片光量子通量密度日变化呈单峰曲线。
1日中上午野葛叶片光量子通量密度平均值略高于
下午,上午8:00~10:00,随温度的升高和光照的增
强而呈快速上升趋势,上午10:00~12:00,上升趋
势减缓,12:00~13:00,缓慢下降,13:00之后快速
下降。
野葛叶片的蒸腾速率日变化呈单峰曲线,与一
日中光量子通量密度及叶片温度的变化趋势相同。
8:00~13:00,蒸腾速率几乎呈直线上升趋势,
13:00~18:00,蒸腾速率几乎呈直线下降趋势。蒸
·6952·
第33卷第22期
2008年11月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 22
November,2008
腾速率日变化的规律与光合速率日变化相似,但前
者峰值时间较后者延迟1h(图2)。
图2 野葛叶片的蒸腾速率、气孔导度、大气
相对湿度日变化
野葛叶片的气孔导度日变化呈单峰曲线。上午
8:00~11:00,气孔导度呈直线上升趋势,气孔导度
的峰值出现在11:00~13:00,13:00后,呈逐渐下降
趋势。总之,12:00~18:00比8:00~12:00平均气
孔导度高21mmolH2O·m
-2·s-1。上午8:00~
12:00,野葛叶片的净光合速率与气孔导度之间呈显
著正相关(r=09991);从10:00~14:00,两者之间
呈不显著正相关(r=08449);从12:00~17:00,两
者之间又呈显著正相关(r=09563)。
野葛叶片胞间CO2浓度日变化表现为傍晚最高、
早晨次之、中午较低的特点。从上午8:00~12:00,胞
间CO2浓度呈下降趋势,与净光合速率在该时段内的
变化趋势相反,在该时段,野葛叶片的胞间CO2浓度
与野 葛 叶 片 净 光 合 速 率 呈 显 著 的 负 相 关
(r=-09706),说明随着上午野葛叶片光合作用的
增强,消耗较多的CO2原料,使得胞间CO2浓度降低。
从12:00~14:00,胞间CO2浓度也呈下降趋势,与净
光合速率在该时段内的变化趋势相同,二者呈显著的
正相关关系(r=09992),分析认为,该时段内净光合
速率虽然较上午12:00的最高水平有所下降,但仍然
处于较高水平,仍然需要消耗较多的CO2原料,从气
孔导度日变化曲线看出,在12:00~14:00,气孔导度
呈下降趋势,空气中CO2进入细胞间隙受到限制,引
起胞间CO2亏缺,限制了光合速率。下午 14:00~
17:00,胞间CO2浓度与净光合速率呈显著的负相关
(r=-09411),这时净光合速率的降低可能与光量
子通量密度、叶片温度和气孔导度等因素有关(图3)。
2.2 野葛叶片净光合速率与主要环境因子的关系
2.2.1 野葛叶片净光合速率与光量子通量密度的
图3 野葛叶片胞间CO2浓度日变化
关系 光量子通量密度为200~2000μmol·m-2·
s-1,野葛叶片的净光合速率随着光量子通量密度的
增加呈上升趋势。在光量子通量密度小于 600
μmol·m-2·s-1下,随着光量子通量密度的增加,
野葛叶片净光合速率快速增加,净光合速率与光量
子通量密度呈极显著正相关关系,相关系数 r=
09883;在光量子通量密度为600~1600μmol·
m-2·s-1,随着光量子通量密度的增加,野葛叶片
的净光合速率增加速度减缓,在光量子通量密度
1600μmol·m-2·s-1时,野葛叶片的净光合速率
最大;在光量子通量密度为 1600~2000μmol·
m-2·s-1,随着光量子通量密度的增加,野葛叶片
的净光合速率不再增加。表观光量子速率为
00173μmolCO2·μmol
-1photon,暗呼吸速率为
29333μmol·m-2·s-1,光补偿点为180μmol·
m-2·s-1,光饱和点为 1600μmol·m-2·s-1
(图4)。
图4 野葛叶片的净光合速率与光量子通量密度的关系
2.2.2 野葛叶片净光合速率与叶片CO2浓度的关系
在CO2为200~2000μmol·mol
-1,随着叶片CO2
浓度的增加,净光合速率呈增加趋势;在CO2为200~
600μmol·mol-1,随着叶片CO2浓度的增加,净光合
速率快速增加,净光合速率与叶片CO2浓度呈极显著
正相关关系,相关系数 r=09864;在 CO2为600~
1600μmol·mol-1,随着叶片 CO2浓度的增加,净光
合速率快速增加,但较前一阶段增加减缓,相关系数
r=09915;在CO2为1600μmol·mol
-1时,净光合速
率达到饱和值262μmolCO2·m
-2·s-1,在CO2为
·7952·
第33卷第22期
2008年11月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 22
November,2008
1600~2000μmol·mol-1,野葛叶片的净光合速率
基本维持在饱和值262μmol·m-2·s-1。羧化效率
为00338μmol·m-2·s-1,光呼吸速率为 25
μmol·m-2·s-1,CO2补偿点为 100μmol·mol
-1,
CO2饱和点为1600μmol·mol
-1(图5)。
图5 野葛叶片的净光合速率与叶片CO2浓度的关系
2.2.3 野葛叶片净光合速率与叶片温度的关系
在饱和光量子通量密度强度条件下,叶片温度15~
25℃,净光合速率随温度的升高呈缓慢上升趋势,
25~35℃,净光合速率随温度的升高呈缓慢下降趋
势,综合分析认为,在饱和光量子通量密度强度条件
下,叶片温度在15~35℃,野葛叶片的净光合速率
变化不明显(图6)。
3 讨论与结论
本实验结果表明,野葛叶片净光合速率、蒸腾速
率和气孔导度的日变化均呈单峰曲线;11:00~
13:00为全天净光合速率高峰时段,8:00~12:00的
图6 野葛叶片净光合速率与叶片温度的关系
平均净光合速率比12:00~18:00的平均净光合速
率高22μmol·m-2·s-1;在 CO2为1600μmol·
mol-1时,净光合速率达到饱和值262μmolCO2·
m-2·s-1,说明可以通过提高 CO2浓度来提高净光
合速率;光量子通量密度强度、叶片CO2浓度和叶片
温度是影响野葛光合速率的主要因素,气孔导度和
蒸腾速率对光合速率具有一定调节作用。
[参考文献]
[1] 中国药典.一部[S].2005:203.
[2] 吴德邻,陈忠毅,黄向旭.中国葛属(PuerariaDC.)的研究
[J].热带亚热带植物学报,1994,2(3):12.
[3] 张 雁,张孝祺.葛根的营养保健功能及开发利用[J].食品
研究与开发,2000(2):37.
[4] 钟 耕,李天真.葛根淀粉颗粒性质的研究[J].中国粮油学
报,2004,19(5):33.
[5] 熊丽苹,黄立新,李彦萍.葛根淀粉理化性质的研究[J].食品
科技,2004(5):10.
Relationshipbetweenphotosyntheticcharacteristicsand
environmentalfactorsinleavesofPuerarialobata
ZHOUHongying1,WANGJianhua1,2,FANGXinsheng1,XUEYongfeng1,ZHUHaifang1,DONGQiting2,
CAIAimin2,FUZhiwen2,WANGLing3
(1.ColegeofAgronomy,ShandongAgriculturalUniversity,Tai′an271018,China;
2.ShangdongDingliHerbalMedicineCo.Ltd.,Zibo255086,China;
3.AfiliatedHospitalofShangdongChineseMedicineUniversity,jinan250000,China)
[Abstract] Objective:Tostudytherelationshipbetweenphotosyntheticcharacteristicsandenvironmentalfactorsinleavesof
P.lobata.Method:PhotosyntheticcharacteristicsandenvironmentalfactorsweremeasuredbyusingCIRAS2portablephotosynthesis
system.Result:Theapparentquantumyieldinleaveswas0.0173μmolCO2·μmol
-1photon.Thedarkrespirationratewas2.9333
μmol·m-2·s-1.Thelightcompensationpointofphotosynthesiswas180μmol·m-2·s-1.Thelightsaturationpointwas1600
μmol·m-2·s-1.Thecarboxylationeficiencywas0.0338μmol·m-2·s-1.Thelightrespirationratewas2.5μmol·m-2·s-1.
TheCO2compensationpointwas100μmol·mol
-1.TheCO2saturationpointwas1600μmol·mol
-1.Conclusion:Photofluxdensi
tyandairtemperaturearemajorenvironmentalfactorsinfluencingdiumalchangesofnetphotosyntheticrate.
[Keywords] Puerarialobata;photosyntheticcharacteristics;environmentalfactors
[责任编辑 吕冬梅]
·8952·
第33卷第22期
2008年11月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 22
November,2008