陳國德　杜尚嘉　曾冬琴　吳海霞　符生波　符溶

摘 ?要：為研究不同紅藍光質(zhì)組合LED燈對鱷嘴花生長的影響，采用以發(fā)光二極管（LED）精量調(diào)制光質(zhì)紅光、藍光和不同比例紅藍光組合（紅光∶藍光=5∶5、紅光∶藍光=6∶4、紅光∶藍光=7∶3、紅光∶藍光=8∶2）6個處理組，以白光（普通日光燈）為對照組，光照12 h/d的研究方法，各試驗均以45 d為一個周期，研究了紅藍光質(zhì)不同配比對鱷嘴花的生物量和營養(yǎng)成分的影響。結果表明：不同光質(zhì)組合對植物影響存在差異，但不同紅藍光LED燈組合配比對葉鮮重無影響;其中，紅光∶藍光=5∶5組能顯著提高株高、地上和地下生物量，紅光∶藍光=7∶3組能有效提高鱷嘴花葉片中葉綠素含量，并且不利于抗壞血酸的積累;紅光能有效增加鱷嘴花葉片中總黃酮和總膳食纖維的含量，同時降低了粗蛋白的含量;不同紅藍光LED燈配比對鱷嘴花葉片中的Fe、Zn、Ca、Mg和抗壞血酸含量不起促進效果?？偟膩碚f，不同紅藍光質(zhì)組合LED燈不僅對黎藥鱷嘴花的生長發(fā)育產(chǎn)生顯著的影響，而且對營養(yǎng)成分含量具有一定的促進作用。

關鍵詞：鱷嘴花;紅藍光組合;生物量;營養(yǎng)成分

中圖分類號：Q945.1 ? ? ?文獻標識碼：A

Effects of LED Lights with Different Proportions of Red and Blue Light Combination on the Biomass and Nutritional Composition of Clinacanthus nutans

CHEN Guode1， DU Shangjia1， ZENG Dongqin1，2*， WU Haixia1， FU Shengbo1， FU Rong1

1. Forestry Research Institute， Hainan Province， Haikou， Hainan 571100， China; 2. Key Laboratory of Tropical Forestry Resources Monitoring and Application of Hainan Province， Haikou， Hainan 571100， China

Abstract： In order to study the effect of different red and blue light quality combination LED lights on the growth of Clinacanthus nutans， light emitting diodes （LEDs） were used to precisely modulate the light quality （red light， blue light and different ratios of red and blue light ： red light：blue light=5：5， red light：blue light=6：4， red light：blue light=7：3， red light：blue light=8：2） as the treatment group， and white light （ ordinary fluorescent lamp） was used as the control group. The method of light exposure for 12 h/d， each experiment took 45 days as a cycle were used to study the effects of different ratios of red and blue light quality on the biomass and nutritional content of C. nutans. There were differences in the effects of different light quality combinations on plants， but the combination of different red and blue light LED lights had no effect on the weight of fresh leaves. The red light： blue light=5：5 group could significantly increase plant height， aboveground and underground biomass， and the red light： blue light=7：3 group could improve chlorophyll content in the leaves and was not conducive to the accumulation of ascorbic acid. Red light could effectively increase the content of flavones and total dietary fiber in the leaves， while reduce the content of crude protein. Different red and blue light LED lights used to compare Fe， Zn， Ca， Mg and ascorbic acid contents did not promote the effect. The results of the study would not only provide a theoretical basis for the study of the growth and development of C. nutans， but also provide a theoretical basis for in-depth research on improving the nutrition of C. nutans. In short， the combination of different red and blue light quality LED lights can not only have a significant impact on the growth and development of C. nutans， but also have a certain effect on improving nutritional content.

Keywords： Clinacanthus nutans; red and blue light combination; biomass; nutrient

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.03.016

鱷嘴花（Clinacanthus nutans）又稱憂遁草，是爵床科（Acanthaceae）鱷嘴花屬（Clinacan-thus）植物，其全株均可入藥，具有較好的營養(yǎng)保健和藥用價值[1]。鱷嘴花多生長于低海拔疏林中或灌叢內(nèi)[2]，廣泛分布于我國華南熱帶地區(qū)、馬來西亞、印度尼西亞和爪哇等地。光是植物生長發(fā)育所需的重要環(huán)境因子，是葉綠素合成的必要條件和光合作用的能量來源，可直接影響植物各種生理代謝[3]。此外，光也是調(diào)節(jié)植物形態(tài)、光周期及生物節(jié)律等的重要生命活動信號[4]，對植物的生物量和營養(yǎng)品質(zhì)具有較大影響。近年來，隨著發(fā)光二極管（LED）用于植物栽培的光照技術的逐步成熟[5]，光質(zhì)對藥用植物生長發(fā)育和次生代謝的影響研究已成為國內(nèi)外研究熱點。相關研究表明，光質(zhì)對植物的形態(tài)建成、光合作用[6]、幼苗生長[7]、果實品質(zhì)[8-9]和物質(zhì)代謝[10]等均具有調(diào)控作用。同時，光質(zhì)還參與糖信號和激素信號共同協(xié)調(diào)植物某些生長發(fā)育過程[11]。

目前國內(nèi)外對光質(zhì)的研究大多針對花卉、蔬菜、農(nóng)作物以及植物組織培養(yǎng)，不同紅藍光質(zhì)組合在番茄[12]、豌豆[13]和香椿[14]等方面的影響研究已有報道，而有關不同紅藍光質(zhì)組合對黎藥鱷嘴花生長和次生代謝的影響研究報道還比較少。為此，本研究以鱷嘴花為試驗材料，探究不同比例紅藍LED燈對鱷嘴花生長的影響，旨在為提高鱷嘴花生物量和營養(yǎng)成分含量提供科學依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

試驗在海南省林業(yè)科學研究所通什分所實驗室進行，供試材料為鱷嘴花扦插成活植株（海南省林業(yè)科學研究所通什分所提供）;供試LED光源燈（購自深圳市泛科科技有限公司）;試驗儀器：鼓風干燥箱（儀器型號：BPG-9070A，上海一恒科學儀器有限公司）、電子天平[儀器型號：AR224CN，奧豪斯儀器（常州）有限公司]。

1.2 ?方法

1.2.1 ?試驗設計 ?選取長度（15 cm）、粗度（3～4 mm）相似的鱷嘴花枝條進行扦插，待扦插枝條成活后，將長勢一致的植株移入長6.5 cm、寬6.5 cm、高12 cm的塑料杯中并置于7種不同比例（燈的數(shù)量比）紅藍LED光源下進行培養(yǎng)，分別為白光（對照，CK）、紅藍組8∶2（8R2B）、7∶3（7R3B）、6∶4（6R4B），5∶5（5R5B），紅光（457 nm，R），藍光（657 nm，B）;調(diào)節(jié)光源與植株的距離，使光強均為300 μmol/m2s[15]，光強用數(shù)字式照度計進行光照時間測定（型號：VICTOR1010D，深圳市釋生勝利科技有限公司）：12 h/d，溫度：28 ℃/19 ℃（晝/夜），相對濕度：（70±5）%，每個處理60株扦插苗，3個重復。

1.2.2 ?植株形態(tài)指標測定 ?處理后15、30、45 d測定植株形態(tài)指標，測量時間為8：00 am。植株的莖高取各萌發(fā)點至生長點距離的平均值，采用直尺測量;莖粗為各萌發(fā)點第1葉下1 cm處，采用游標卡尺進行測量。

1.2.3 ?植株干物質(zhì)量測定 ?用枝剪采集扦插苗光照處理后新萌生的枝條、葉片和根系，使用電子天平稱量扦插苗葉片的鮮重后，將采集的枝條、葉片和根系放入鼓風干燥箱，105 ℃中烘8 h，及時用電子天平稱量地上（枝條、葉片）和地下（根系）部分的干重。

1.2.4 ?相對葉綠素測定 ?使用便攜葉綠素測定儀（SPAD-502PLus）測定葉片葉綠素含量，選基部以上第3、4、5片葉進行測定，每次隨機取樣5株，每個處理3個重復。

1.2.5 ?營養(yǎng)成分測定 ?光照實驗結束后，在每個處理組中隨機選擇15株扦插苗，人工采集扦插苗新萌生的全部葉片，用于鱷嘴花葉片營養(yǎng)成分的測定。測定方法分別為：總膳食纖維采用酶重量法測定[16];抗壞血酸（水溶性維生素C）采用LC-MS/MS法測定[17];總黃酮采用硝酸鋁鹽比色法測定[18];粗蛋白采用分光光度法測定[19]。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 23.0軟件進行統(tǒng)計分析，采用Excel 2018軟件進行數(shù)據(jù)分析及作圖。

2 ?結果與分析

2.1 ?不同紅藍光組合LED燈處理對鱷嘴花生長的影響

由表1可知，不同紅藍光組合LED燈處理下鱷嘴花葉片的鮮重無顯著差異（P<0.05），鱷嘴花株高、徑粗、生物量和葉綠素含量均存在顯著差異，其中各處理組株高大小表現(xiàn)為：5R5B>B> 7R3B>8R2B>6R4B>R>CK;徑粗大小表現(xiàn)為：6R4B、8R2B、R和CK處理組顯著大于5R5B、7R3B和B處理組;地上部分生物量大小表現(xiàn)為：5R5B處理組顯著高于8R2B和B處理組，其他處理組處于中間水平，與三者均無顯著差異;地下部分生物量表現(xiàn)為：5R5B處理組顯著大于8R2B和CK處理組，其他處理組處于中間水平，與三者均無顯著差異;葉綠素含量大小表現(xiàn)為：7R3B處理組顯著大于CK，其他處理組處于中間水平，與二者均無顯著差異。

2.2 ?不同紅藍光組合LED燈處理對鱷嘴花葉片總黃酮含量的影響

由圖1可知，不同紅藍光組合LED燈處理下鱷嘴花葉片中總黃酮的含量存在顯著差異，其中B處理組鱷嘴花葉片中總黃酮的含量最大（45.52 mg/g），顯著大于CK，而R處理組總黃酮的含量最低（14.97 mg/g），顯著小于CK。

2.3 ?不同紅藍光組合LED燈處理對鱷嘴花葉片總膳食纖維含量的影響

由圖2可知，不同紅藍光組合LED燈處理下鱷嘴花葉片中總膳食纖維的含量存在顯著性差異。B處理組鱷嘴花葉片中總膳食纖維最高（23.08%），比CK組高9.11%，與CK組存在顯著性差異，與7R3B和8R2B處理組無顯著性差異;R和CK處理組鱷嘴花葉片中總膳食纖維含量相對較低，分別為14.43%和13.97%。

2.4 ?不同紅藍光組合LED燈處理對鱷嘴花葉片粗蛋白含量的影響

由圖3可知，不同紅藍光組合LED燈處理下鱷嘴花葉片中粗蛋白的含量差異顯著，表現(xiàn)為：CK處理組（14.25%）顯著高于B處理組（11.62%），其他處理組介于二者之間，與二者均無顯著差異（P<0.05）。

2.5 ?不同紅藍光組合LED燈處理對鱷嘴花葉片礦物質(zhì)元素含量的影響

由圖4A可知，不同紅藍光組合LED燈處理下鱷嘴花葉片中Fe元素的含量存在顯著差異，表現(xiàn)為：B和CK處理組鱷嘴花葉片中Fe元素的含量較高，分別為312.01和326.87 mg/kg，二者之間無差異，但與其他處理組間存在顯著差異，5R5B處理組鱷嘴花葉片中Fe元素的含量最低，僅為167.53 mg/kg。

由圖4B可知，不同紅藍光組合LED燈處理下鱷嘴花葉片中Zn元素的含量存在顯著差異，表現(xiàn)為5R5B（57.41 mg/g）、B（56.78 mg/kg）、R（66.75 mg/kg）和CK（65.56 mg/kg）處理組高于其他3個處理組。

由圖4C可知，不同紅藍光組合LED燈處理下鱷嘴花葉片中Ca元素的含量存在顯著差異，表現(xiàn)為CK組顯著高于其他處理組。

由圖4D可知，不同紅藍光組合LED燈處理下鱷嘴花葉片中Mg元素的含量存在顯著差異，表現(xiàn)為6R4B（13.16 mg/g）、8R2B（13.15 mg/g）和CK（13.96 mg/g）處理組間差異不顯著，5R5B、7R3B、B和R處理組顯著低于CK處理組，其中R處理組鱷嘴花葉片中Mg元素的含量最低，為9.62 mg/g。

由表2可知，鱷嘴花葉片中Fe元素含量與Mg元素含量呈顯著正相關，相關系數(shù)為r= 0.564;鱷嘴花葉片中Zn元素含量與Ca元素含量呈顯著正相關，相關系數(shù)為r=0.522;鱷嘴花葉片中Ca元素含量與Mg元素含量呈極顯著正相關，相關系數(shù)為r=0.584。

2.6 ?不同紅藍光組合LED燈處理對鱷嘴花葉片抗壞血酸含量的影響

由圖5可知，不同紅藍組合LED燈處理對鱷嘴花植株葉片抗壞血酸含量有顯著性差異，表現(xiàn)為CK組與其他處理組之間差異顯著，其中CK組中抗壞血酸含量最高（4.2967 mg/100 g），而7R3B組中的抗壞血酸含量最低（3.406 mg/100 g）。

3 ?討論

本研究不同紅藍光組合LED燈處理中，紅藍光5R5B、7R3B和B處理后，鱷嘴花莖粗與對照相比降低，同時在株高的增加、地下生物量的蓄積、葉綠素含量等方面各光照組合處理結果也存在差異，此結果與常濤濤等[12]的研究結果相吻合，也驗證了光質(zhì)可影響作物的生長發(fā)育的結論[20-21]。

鱷嘴花葉片中含有包括黃酮、膳食纖維和粗蛋白等[22]多種營養(yǎng)物質(zhì)，有結果表明光源質(zhì)量對于植物營養(yǎng)物質(zhì)有顯著影響[14， 23-28]。本研究結果也表明，藍光處理能顯著提高總黃酮含量，且能顯著降低鱷嘴花葉片中粗蛋白的含量，紅光抑制總黃酮的合成，不同比例光質(zhì)對鱷嘴花葉片中抗壞血酸含量抑制程度不同，但在營養(yǎng)物質(zhì)的具體影響趨勢方面與部分研究存在一定差異，如在總纖維含量方面與劉曉英等[29]結論存在差異，對蛋白含量影響中與耿靈靈等[13]對豌豆，唐大為等[30]對黃瓜的研究結果不同，具體原因可能與供試的植物種類、環(huán)境條件有關，但相關結果均表明光質(zhì)與植物營養(yǎng)物質(zhì)合成方面具有一定的關聯(lián)性。

在對植株礦物質(zhì)影響中，本研究發(fā)現(xiàn)不同光源比例對植株的Fe、Zn、Ca和Mg等元素含量均造成影響，但在各種元素的具體含量影響波動方面與前人在桑樹[31]、生菜[32]方面的結果有所出入，其原因可能是由于不同植物在進行元素的吸收過程中，對光源的需求存在差異導致。

參考文獻

[1] 邱明紅， 杜尚嘉， 史丹妮， 等. 種植密度對鱷嘴花（Clinacanthus nutans）生長動態(tài)及生物量分配的影響研究[J]. 中國野生植物資源， 2018， 37（3）： 36-41.

[2] 王賢兒， 鐘希文， 張文霞， 等. 基于憂遁草化學成分研究分析其抗腫瘤作用[J]. 中國藥房， 2013， 24（43）： 4104-4107.

[3] 趙占娟， 李 ?光， 王秀生， 等. 光質(zhì)對綠豆幼苗葉片超微弱發(fā)光及葉綠素含量的影響[J]. 西北植物學報， 2009， 29（7）： 1465-1469.

[4] 高榮孚， 張鴻明. 植物光調(diào)控的研究進展[J]. 北京林業(yè)大學學報， 2002， 24（5）： 235-243.

[5] 劉文科， 楊其長， 邱志平， 等. LED光質(zhì)對豌豆苗生長、光合色素和營養(yǎng)品質(zhì)的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)氣象， 2012， 33（4）： 500-504.

[6] 劉曉英， 徐志剛， 焦學磊， 等. 可調(diào)LED光源系統(tǒng)設計及其對菠菜生長的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報， 2012， 28（1）： 208-212.

[7] 蒲高斌， 劉世琦， 劉 ?磊， 等. 不同光質(zhì)對番茄幼苗生長和生理特性的影響[J]. 園藝學報， 2005， 32（3）： 420-425.

[8] 陳 ?強， 劉世琦， 張自坤， 等. 不同LED光源對番茄果實轉色期品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報， 2009， 25（5）： 156-161.

[9] 徐 ?凱， 郭延平， 張上隆， 等. 不同光質(zhì)膜對草莓果實品質(zhì)的影響[J]. 園藝學報， 2007， 34（3）： 585-590.

[10] 齊連東， 劉世琦， 許 ?莉， 等. 光質(zhì)對菠菜草酸、單寧及硝酸鹽積累效應的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報， 2007， 23（4）： 201-205.

[11] Chory J， Wu D. Weaving the complex web of signal transduction[J]. Plant Physiology， 2001， 125（1）： 77-80.

[12] 常濤濤， 劉曉英， 徐志剛， 等. 不同光譜能量分布對番茄幼苗生長發(fā)育的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學， 2010， 43（8）： 1748-1756.

[13] 耿靈靈， 陳華濤， 李群三， 等. LED紅藍復合光對豌豆芽苗菜產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)的影響[J]. 福建農(nóng)業(yè)學報， 2017， 32（10）： 1091-1095.

[14] 劉素慧， 張立偉. 紅藍光質(zhì)對香椿芽苗菜營養(yǎng)品質(zhì)的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)氣象， 2015， 36（3）： 306-312.

[15] 王麗偉， 李 ?巖， 辛國鳳， 等， 不同比例紅藍光對番茄幼苗生長和光合作用的影響[J]. 應用生態(tài)學報， 2017， 28（s）： 1595-1602.

[16] 中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會. 食品安全國家標準 食品中膳食纖維的測定： GB 5009.88—2014[S]. 北京： 中國標準出版社， 2015.

[17] 中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會. 食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定： GB500986—2016[S]. 北京： 中國標準出版社， 2016.

[18] 陳乃富， 張 ?莉， 陳 ?科， 等. 大孔吸附樹脂法純化蕨菜黃酮的初步研究[J]. 食品工業(yè)科技， 2007， 28（8）： 82-85.

[19] 國家衛(wèi)生和計劃生育委員會， 國家食品藥品監(jiān)督管理總局. 食品安全國家標準 食品中蛋白質(zhì)的測定： GB 5009.5—2016[S]. 北京： 中國標準出版社， 2017.

[20] 程秀花. 應用ICP-MS/ICP-AES測定植物中的18種微量元素[C]//中國地質(zhì)學會. 第六屆全國地質(zhì)與地球化學分析學術報告會論文集. 北京： 中國地質(zhì)調(diào)查局， 2009： 45-46.

[21] Lu N， Maruo T， Johkan M， et al. Effects of supplemental lighting with light-emitting diodes （LEDs） on tomato yield and quality of single-truss tomato plants grown at high planting density[J]. Environ Control Biol， 2012， 50（1）： 63-74.

[22] 易 ?博， 翟紅莉， 徐文彤， 等. 鱷嘴花葉化學成分分析研究[C]//第六屆海南省科技論壇“醫(yī)藥科技創(chuàng)新與藥品質(zhì)量安全”專題論壇、海南省藥學會2012年學術年會論文集. ?？冢?海南省藥學會， 2012.

[23] 謝寶東， 王華田. 光質(zhì)和光照時間對銀杏葉片黃酮、內(nèi)酯含量的影響[J]. 南京林業(yè)大學學報（自然科學版）， 2006， 30（2）： 51-54.

[24] Lee N Y， Lee M J， Kim Y K， et al. Effect of light emitting diode radiation on antioxidant activity of barley leaf[J]. J Korean Soc Appl Biol Chem， 2010， 53（6）： 685-690.

[25] 魯燕舞， 唐 ?麗， 張曉燕， 等. 光質(zhì)對香椿芽苗菜生長和營養(yǎng)品質(zhì)的影響[J]. 營養(yǎng)學報， 2014， 36（2）： 188-192.

[26] 劉素慧， 張立偉. 紅藍光質(zhì)對香椿芽苗菜營養(yǎng)品質(zhì)的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)氣象， 2015， 36（3）： 306-312.

[27] 安華明， 陳力耕， 樊衛(wèi)國， 等. 刺梨果實中維生素C積累與相關酶活性的關系[J]. 植物生理與分子生物學學報， 2005， 31（4）： 431-436.

[28] 余 ?意， 劉文科. 弱光條件下光質(zhì)和光周期對水培生菜生長與品質(zhì)的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)氣象， 2015， 36（6）： 739-745.

[29] 劉曉英， 焦學磊， 徐志剛， 等. 紅藍LED光對葉用萵苣生長、營養(yǎng)品質(zhì)和硝態(tài)氮含量的影響[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學學報， 2013， 36（5）： 139-143.

[30] 唐大為， 張國斌， 張 ?帆， 等. LED光源不同光質(zhì)對黃瓜幼苗生長及生理生化特性的影響[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)大學學報， 2011， 46（1）： 44-48.

[31] 胡舉偉， 代 ?欣， 宋 ?濤， 等. 紅藍光配比對桑樹幼苗碳、氮代謝和內(nèi)源激素的影響[J]. 草業(yè)科學， 2018， 35（10）： 2489-2499.

[32] 查凌雁， 張玉彬， 李宗耕， 等. LED紅藍光連續(xù)光照及其光強對生菜生長及礦質(zhì)元素吸收的影響[J]. 光譜學與光譜分析， 2019， 39（8）： 847-852.

責任編輯：白 ?凈

收稿日期 ?2020-02-28;修回日期 ?2020-04-21

基金項目 ?海南省省屬科研院所技術開發(fā)專項項目“光質(zhì)對鱷嘴花生物量分配策略及營養(yǎng)保健成分的影響研究”（No. KYYS- 2018-19）。

作者簡介 ?陳國德（1989—），男，林業(yè)工程師，研究方向：珍稀瀕危樹種保育。*通信作者（Corresponding author）：曾冬琴（ZENG Dongqin），E-mail：316062864@qq.com。