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Growth dynamics of annual seedlings of Glycyrrhiza uralensis

甘草播种苗年生长动态的研究



全 文 :中草喃 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第11期2006年11月·17 1·
甘草播种苗年生长动态的研究
孙志蓉1,王文全1,翟明普2,张锐锋3
(1.北京中医药大学中药学院,北京100102;2.北京林业大学资源与环境学院,北京100083;
3.北京奇源益德药物研究所,北京 100076)
摘要:目的研究甘草1年生播种菌苗高、地径的生长动态变化及生物量分配模式。方法播种后动态测定甘草
播种苗地上和地下部分的生长量和生物量。结果甘草整个生长期可划分为4个阶段,即出苗期、生长初期、速生
期和生长后期,苗高和地径速生期的生长量分别占年生长量的63.3%和50.2%。根的生物量增长速率明显高于叶
和茎的增长速率,7月20日~9月20日是甘草播种苗生物量积累较快的时期。甘草播种苗根、茎、叶的生物量分配
比例为49.02t 17.75:33.23,地下部分与地上部分生物量之比(R/T)为0.96。苗高与地下部分生物量和总生物量
的相关系数分别要大于地径与两者的相关系数。结论苗高、地径的生长动态符合S型生长曲线,可用Logistic方
程拟合。苗高、地径与地下部分生物量和总生物量呈线性相关。
关键词:甘草l播种苗;苗高;她径;生物量
中圈分类号:R282.2 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2006)11—1711一05
GrowthdynamicsofannualseedlingsofGlycyrrhizauralensis
SUNZhi—ron91,WANGWen—quanl,ZHAIMing—pu2,ZHANGRui—fen93
(1.CollegeofChineseMateriaMediea,BeijingUniversityofTraditionalChineseMedicine,Beijing100102,China;
2.CollegeofR sourceandEnvironment,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China;
3.BeijingQiyuanYideInstituteofDrugResearch,Beijing100076,China)
Abstract:ObjectiveTostudythegrowthrhythmofheight,diameteratgroundandthedistribution
ofbiomassofannualseedlingsofGlycyrrhizauralensis.MethodsDynamiceasuringswerecarriedout
aftersowingtOdeterminetheindexesincludingthegrowthquantityandbiomassofovergroundandu er—
groundpartofannualseedlingsofG.uralensis.ResultsThegrowingperiodcanbedividedintofour
stages:theemergencephase,initiationph se,prosperousphase,andlatephase.Thegrowthquantity
duringtheprosperityperiodaccountedto63.3%and50.20Aofbiomassofthewholey ar.Thegrowth
rateofrootwasmuchhigherthanthatofthestemandleaf.Theaccumulatingra eofbiomassisthehigh—
estduringtheperiodoftheJuly20thtoSeptember20th.Thebiomassdistributionratofroot,stem,and
leafwas49.02:17.75:33.23.andthebiomassratioofundergroundparttOovergroundpartwas0.96.
Accordingtoregressionanalysis,theheightandiametera g oundwerelinercorrelationwithu der—
groundhiomassndtotalbiomasswaindividuallyl rgerthanthatoftWObiomassesofdiameterat
ground.ConclusionThegrowthpatternoftheheightandiametera g oundisaccordancewithScurve
andcanbesimulatedwithLogisticequation.Theheightandiametera g oundislinearlycorrelationwith
theundergroundbiomassndtotalbiomass.
Keywords:GlycyrrhizauralensisFisch.;seedlings;seedlingsheight;diameteratground;biomass
甘草GlycyrrhiazuralensisF ch.是豆科
(Leguminosae)甘草属(GlycyrrhizaLinn.)多年生
草本植物,享有“中草药之王”的美誉,其产销量居我
国大宗药材的首位。研究发现,甘草提取物及其制品
有抗变态反应、抗炎、抗乙肝病毒(HBV)、抗癌等功
效叫,在抑制艾滋病病毒(HIV)、抑制非典型肺炎
(SARS)相关病毒的复制等方面具有积极的作用‘引。
除药用外,甘草还广泛应用于食品加工、日化等行
收稿日期:2006—01—20
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30271074)
作者简介:孙志蓉(1967一),女,山东诸城市人,北京中医药大学博士后,博士,主要研究方向为林药复合经营、药用植物资源和规范化栽
培。Tel:(OlO)84738623E—mail:zrs67@126.corn
万方数据
·1712· 中草菊ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第11期2006年11月
业。甘草主要分布在我国西北、华北、东北地区,具有
生态适应性强、环境效益好、社会经济前景广阔等特
点,是良好的防风固沙、维护草原和半荒漠地区生态
环境的重要植物[3]。近几十年,由于过度开发利用,
甘草资源短缺已成为世界性的问题[4]。目前甘草已
成为我国西部地区生态环境建设中首选的草本药材
种类。近年来,国内外学者在甘草的生物学生态学特
性、栽培技术、生物技术、化学成分、药材质量等方面
做了大量的研究[5~11],但至今未见有关甘草播种苗
生长规律方面的研究报道。本试验就甘草1年生播
种苗的生长规律及生物量生产分配模式进行了初步
探索,为甘草高产优质栽培技术措施的制定提供科
学依据。
1材料与方法
试验设在北京中医药大学中药学院药用植物试
验区内,地理坐标为39。55’N,116。287E,海拔54.7
m,年平均气温11.8‘C,1月份均温~4.3、C,7月
份均温25.9C,年均地面温度13.5C,年平均降雨
量577mitt,年平均蒸发量1861rnm,年均相对湿度
62%,土壤为沙壤土,pH值7.79,含有机质
0.354%,含全氮0.307g/kg。
研究材料甘草鉴定为Glycyrrhizauralensis
Fisch.,种子采自内蒙古杭锦旗野生甘草群落。甘草
种子用98%浓硫酸处理70rain,用流水冲洗干净
后,清水浸泡催芽,4月20日播于苗床,出苗后,及
时间苗,留苗密度为80株/m2。在苗木生长期间,正
常浇水,不施肥。随机选定60株苗木作为生长量测
定的固定标准株,在生长期内每10天测定1次苗高
和地径生长量,7月份以前每10天取生物量样1
次,7月份以后每20天取样1次,每次取样30株,
逐株测定苗高和地径,分地上部分(茎、叶)和地下部
分(主根、侧根)烘干称质量。
2结果与分析
2.1 苗高和地径生长动态变化:甘草于4月20日
播种,5d后开始出苗,7d后部分甘草幼苗露出第
一片真叶,15d后多数长出3片真叶,此时主根迅
速加长生长,子叶开始脱落。播后30d(5月20日)
真叶面积迅速增大,主根继续伸长,生长速率大于地
上部分,开始出现侧根。播后40d(5月30B)真叶
数量多为4~8片,开始出现具2~3片小叶的复叶,
主根明显加粗。播后50d(6月10日)开始萌发侧
枝,播后60d(6月20日)开始萌生地下茎,9月下旬
开始落叶。
甘草整个苗高生长期约为150d,最终苗高年生
长量平均为53.9cm。出苗后40d以内苗高生长较
为缓慢,40d以后生长开始加快,逐渐进入速生期,
6月中旬至7月上旬苗高生长最为迅速,以后生长
较为缓和,8月中旬又出现1次生长高峰,以后生长
量逐渐减小,9月中旬以后苗高生长停止。甘草地径
最终年生长量平均为2.53mlTl。地径生长量的季节
变化与苗高生长有着密切的相关关系,苗高、地径生
长停止的时问基本相近,但苗高生长在地径生长逐
渐缓慢之后仍会维持一段时间的旺盛生长过程。甘
草全年苗高、地径生长动态变化及Logistic方程拟
合曲线见图1、2。
60
50
基40
谴30
柱20
10
3·O
2·5
{2·o
篓¨
1.0
O.5
O.0
20 30 40 50 60 70 80 90100115130150
t/d
图2地径生长动态与拟合Logistic曲线
Fig.2Growthdynamicofdiametera g ound
andsimulatedLogisticcurves
2.2苗高、地径生长曲线的拟合和生长阶段的划分
2.2.1苗高生长曲线的拟合和生长阶段的划分:
Logistic方程是常用于林业描述生物生长的数学模
型,一般认为用Logistic方程能够较好地拟合植物
的生长过程口引。其方程表达式为:y=F长
式中:Y为苗高累积生长量;37为生长时间;足为
生长极限;口、6为待定常数。将式子两边对z求一阶
导数,可得连日生长量随时间变化的方程;求二阶导
数,可得连日生长量的变化速率曲线方程,令其等于
0,可求得连日生长量最大时的z值,其表达式为:
z一万1lnn
万方数据
中草焉 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第11期2006年11月· 713·
求三阶导数,并令其等于0,可求得连日生长量
变化速率最快的两个点:,27。和z。,即由萌动到速生
和由速生转入缓慢生长的分界点,z。一z。为速生
期,z,和z:的表达式为:
z。=丢·n(两蒜)z:=丢·n(丽蒜)
经SPSS软件拟合分析,苗高生长动态的参数
值及方差分析结果见表1,拟合方程为:
54.8698y一订乏F丽两i丽
水平,回归的剩余均方为1.1165,判定系数R2为
0.9973,表明模型对数据的拟合程度非常好,回归
结果比较可靠。由z。和z:两式分析可知,甘草苗高
生长的速生期为[44、101],即从6月5日至7月31
日,在这一阶段甘草平均每天生长量约为0.62cm,
其速生期的生长量占总生长量的63.3%,而生长速
率最快的时间大约在7月2日,其日均生长量为
0.64cm。根据以上分析,可将甘草的苗高生长划分
为4个阶段:出苗期(4月30日以前),生长初期(5
月1日~6月4日),速生期(6月5日~7月31日)
由表1可见,拟合模型的方差分析达到极显著 和生长后期(8月1日~9月20日)。
表1 用Logistic曲线拟合苗高生长动态的参数值及方差分析(Foo。=6.55)
TableI ParametervaluesofgrowthdynamicofseedlingheightsimulatedbyLogisticcurveandvariacenalyses
2.2.2地径生长曲线的拟合和生长阶段的划分:用
Logistic方程拟合甘草地径生长,拟合的方程为:
2.7415y一订j丐西了F丽
由分析可知,拟合模型的方差分析达极显著水
平,回归的剩余均方为0.0108,判定系数R2为
0.9778,F比率为1488.47,说明地径回归结果比
较理想,拟合效果较好。说明地径生长与时间之间存
在着极显著的相关性。经分析可知,甘草地径生长的
速生期为5月12日至7月20日,这一阶段地径净
生长量为1.2mlTl,其速生期的生长量占总生长量
的50.2%,地径生长速率最快的时间大约在6月12
日。与苗高生长相比较,地径进入速生期的时间较
早,而且速生期持续的时间略长。
2.3生物量积累的年变化
2.3.1 生物量积累的动态变化:生物量的大小反映
植物光合产物积累的多少,是植物生产力的度量。由
图3可见,甘草根、茎、叶的生物量增长速率均表现
为前期缓慢,而后期较为迅速。在80d(7月10日)
以前,根、茎、叶的生物量增长速率相差不大,而80d
以后根的增长速率明显高于叶和茎的增长速率。在
整个生长期内,叶的生物量增长速率高于茎的增长
速率。115d(8月15日)以后,茎的增长速率趋于缓
和,而根和叶的生物量增长仍然较快。
2.3.2生物量的积累速率:将相邻两次生物量测定
结果相减,再除以生长时间,即得出某一时期的生物
F


3

皿母f

u_
t/d
图3甘草根、茎、叶生物量的动态变化
Fig.3BiomassdynamicofG.uralensisroot,
stem,andleaf
量积累速率,由此可以考察不同时期生物量的变化
规律。由表2可见,甘草播种苗在6~9月生长期内,
根、茎、叶生物量积累速率均呈现快一慢一快一慢的变
化规律,并且具有明显的峰值期。甘草根和茎生物量
积累最快的时期均为8月15日至9月20日,甘草
叶生物量积累最快的时期为7月20日至8月15
日。从总体上看,7月至9月是甘草播种苗生物量积
累较快的时期。
2.3.3生物量的生产及分配:甘草播种苗最终平均
单株根、茎、叶的生物量分别为4.59、1.66、3.11g,
分别占总生物量(9.36g)的49.02%、17.75%、
33.23%。地下部分与地上部分生物量的大小反应植
物种对土壤养分和光照的需求与竞争能力。对草本
或苗木来说,地下部分与地上部分生物量之比小于
1,则表明对光的需求和竞争能力强;反之则表明对
养分具有较强的需求和竞争能力。甘草播种苗地下
万方数据
·1714· 中革115ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第11期2006年11月
表2甘草根、茎、叶生物■的积累速率
Table2 Biomassccumulatingr eofG.uralensisroot,stem,andleaf
部分与地上部分生物量之比(R/T)为0.96,说明甘
草对光具有较强的需求和竞争能力,而对地下资源
也具有较好的利用能力。
甘草播种苗根、茎、叶生物量的变异系数分别为
0.57、0.49、0.76,由此可知,叶较根和茎的生长变化
大,根其次,茎的生长变化最小。说明环境变化对甘
草地下生长的影响较大,根比叶对环境变化具有更
模式见表3。由表3可见,在不同时期甘草各生物组
分生物量的分配比例均为根>叶>茎。在整个生长
期内,甘草根生物量分配比例在41%~50%,其中9
月份分配比例最高。茎的生物量分配比例在17%~
25%,6月份和7月上旬所占的比例较高。叶的生物
量分配比例在26%~35%,其中7月中旬所占的比
例相对较高。
大的可塑性。甘草1年生播种苗生物量生产及分配 2.4苗高地径生长与生物量的相关分析:为了研究
衰3甘草苗生物量生产及分配模式
Table3 BiomassndallocationpatternofG.uralensisseedlings
苗高、地径生长对生物量的贡献,对两个生长指标与
总生物量进行回归分析,得出回归方程为:Y=
0.196zl一2.412z +0.287
式中,Y代表总干质量(g);z。为苗高(cm);z。
为地径(ram)。
模型的F一8.884,P一0.023,按a一0.05水
平,认为Y与z。和z:之间有直线关系,模型的线性
回归方程达极显著水平。苗高与总生物量的偏相关
系数为0.883,而地径与总生物量的偏相关系数为
0.859,说明苗高对总生物量的贡献要比地径大。
从获得药材的角度出发,能得到更多的地下部
分生物量显得很重要。为此,对两个生长指标与地下
部分生物量进行回归分析,得出回归方程为;y一
0.143xl一2.073x2+0.452
式中,Y代表地下部分干质量(g);z。为苗高
(cm);z2为地径(ram)。
模型的F=8.007,P一0.028,按口一0.05水
平,认为Y与z,和z。之间有直线关系,模型的线性
回归方程达极显著水平。苗高与地下生物量的偏相
关系数为0.867,而地径与地下生物量的偏相关系
数为0.842,说明苗高对地下部分生物量的贡献要
比地径大。
3 结论
3.1 甘草播种苗的苗高和地径的生长基本符合S
型生长规律,用Logistic方程拟合苗高、地径的年生
长过程,其拟合模型的方差分析均达到极显著水平,
苗高和地径的生长期基本一致,其生长时期可划分
为4个阶段:出苗期、生长初期、速生期和生长后期。
其中速生期占全年总生长时期的1/3,速生期苗高、
地径的生长量分别占年生长量的63.3%和50.2%。
3.2甘草根、茎、叶的生物量增长速率均表现为前
期增长缓慢,而后期增长较为迅速,在播种80d(7
月10Et)以后,根的生物量增长速率明显高于叶和
茎的增长速率。在6~9月生长期内,甘草播种苗根、
茎、叶生物量积累速率均呈现快一慢一快一慢的变化规
律。7月20日~9月20日是甘草播种苗生物量积累
较快的时期。
3.3甘草播种苗各生物组分生物量的分配比例为
根>nf>茎,平均单株根、茎、叶的生物量分别占总
生物量的49.02%、17.75%和33.23%,地下部分与
地上部分生物量之比(R/T)为0.96。甘草播种苗
根、茎和叶生物量的变异系数分别为0.57、0.49
和0.76。
3.4甘草的苗高和地径与生物量呈线性相关,苗高
对地下部分生物量和总生物量的贡献要大于地径。
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玻璃化法超低温保存怀山药种质的技术研究
洪森荣1’2,李明军1’3”
(1.河南师范大学生命科学学院,河南新乡453007;2.上饶师范学院生命科学系,江西上饶334001;
3.华中农业大学园艺植物生物学教育部重点实验室,湖北武汉430070)
摘要:目的研究怀山药种质资源的玻璃化超低温保存技术。方法 以B号怀山药带芽茎段为材料进行玻璃化
超低温保存,并采用培养法检测保存后材料的成活率,从而筛选出最佳的玻璃化超低温保存技术体系。结果B号
怀山药带芽茎段玻璃化超低温保存较佳的技术体系是继代生长60d的怀山药无菌苗置4℃冰箱低温锻炼7d;在
无菌条件下切取1~1.5em的带芽茎段,转至含5%蔗糖+3%甘露糖的培养基内,置4℃冰箱预培养2d;用60%
的PVS,(22%甘油+13%乙二醇+13%聚乙二醇+10%二甲基亚砜)在0C处理60min,再用100%的PVS。在0
C条件下处理60min,随即迅速投入液氮;保存24h后,在37℃水浴中快速化冻,用含7%蔗糖的MS培养液洗涤
4次,每次停留10min;转至再生培养基(MS+KT2mg/L+NAA0.02mg/L)再培养,成活率可达75%以上,再生
苗与常温苗形态指标差异不大。结论本试验成功地建立了怀山药种质资源玻璃化法超低温保存的技术体系,为
怀山药种质资源的长期保存提供了一条有效途径。
关键词:怀山药;种质资源;玻璃化法;超低温保存
中豳分类号:R282.4 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2006)11—1715一04
CryopreserVationtechn queofDioscoreappositagermplasmbyvitrification
HONGSen—ron91”.LIMing—junl’3
(1.CollegeofLifeScience,HenanNormalUniversity,Xinxiang453007,China;2.DepartmentofLifeScience,
ShangraoNormalCo lege,Shangrao334001,China;3.KeyLaboratoryofHorticulturalPlantBiology,
MinistryofEducation,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China)
Abstract:ObjectiveTos udythecryopreservationtechniquefDioscoreappositagermplasmre—
sourcesbyvitrification.MethodsSt mswithbudsofB4D.oppositagermplasmwereusedasmaterials
forcryopreservationby i rificationandthesurvivalrateswereexaminedbyculturemethodinordertoop—
timizeacryopreseVationbyvi rificationtechnicalsystemforD.oppositagermplasm.ResultsAbestpro—
cedureofcryopresevationbyvi rificationwasasbelow:Atfirst,theas pticplantletsofstemswithbuds
ofB。D.oppositasubcuhuredinvitrof r60dweretreatedat4℃for7d.ThestemswithbudsofDop-
收稿日期:2006—03—08
基金项目:国家自然科学基金项目(30670208)}河南省重点科技攻关项目(0623030700)
作者简介:洪森荣(1974一),男,江西永新人,讲师,硕士,主要从事细胞生物学和植物生物技术方面的教学、科研工作。
*通讯作者李明军Tel:(0373)3328189E—mail:limingjun2002@263.net
万方数据
甘草播种苗年生长动态的研究
作者: 孙志蓉, 王文全, 翟明普, 张锐锋, SUN Zhi-rong, WANG Wen-quan, ZHAI Ming-pu
, ZHANG Rui-feng
作者单位: 孙志蓉,王文全,SUN Zhi-rong,WANG Wen-quan(北京中医药大学中药学院,北京,100102),
翟明普,ZHAI Ming-pu(北京林业大学资源与环境学院,北京,100083), 张锐锋,ZHANG Rui-
feng(北京奇源益德药物研究所,北京,100076)
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年,卷(期): 2006,37(11)

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