光作为植物生长发育最重要的环境因素之一，控制并决定着植物的生长、发育以及分化等过程。同时，光照条件对植物气孔器运动、叶片生长、光合色素以及光合碳同化都有一定的调控作用[1]。相关研究报道表明，光质和光强对药材的生长及其效成分的积累有显著影响，可以通过调控光照条件的手段来提高药材产量及有效成分含量。梁宗锁等[2]研究发现，与白光相比，增加蓝光可使丹参株高降低，增加红光使丹参根长、根直径、根鲜质量和干质量显著增加，且有效成分丹酚酸B含量在补充蓝光与红光后显著提高，补充蓝光与红光后其酪氨酸氨基转移酶（TAT）和多酚氧化酶（PPO）活性显著增强。苏文华等[3]研究表明，增大光照强度能够显著增加灯盏花的生物量和黄酮的含量，与无色塑料膜相比，黄、红、紫和蓝色塑料膜下植株的生物量下降，但蓝色膜下植株的黄酮含量最高。
远志为远志科植物远志PolygalatenuifoliaWilld.或卵叶远志P.sibiricaL.的干燥根，为临床常用中药，始载于《神农本草经》，列为上品。本品味苦、辛，性温，归心、脾、肾经，具有安神益智、祛痰消肿之功效，有“养命之要药”之称，临床上多应用在治疗心肾不交引起的失眠多梦、健忘惊悸等症[4]。目前，远志的相关研究多集中于有效成分、药理作用、质量评价等方面[5-7]，人工栽培及光照条件对其生长、相关酶活性及代谢产物等的影响研究报道较少。本实验通过设置不同光质和光强下远志的栽培实验，以探讨不同光质和光强对远志生长和有效成分含量的影响，为远志的人工栽培、提高目标成分含量提供理论依据。
1材料与仪器
1.1材料
远志种子采自陕西省淳化县远志规范化栽培基地，经陕西中医药大学胡本祥教授鉴定为远志PolygalatenuifoliaWilld.的种子。对照品芦丁（批号-，质量分数≥92.8%）、没食子酸（批号-，质量分数≥92.5%）、远志酮III（批号，质量分数≥95.5%）、3,6′-二芥子酰基蔗糖（批号，质量分数≥98%）均购自中国食品药品检定研究院，色谱纯乙腈、甲醇（赛默飞世尔科技有限公司）；纯净水（杭州娃哈哈集团有限公司）。蛋白定量、总超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、丙二醛（MDA）测试盒，购于南京建成生物工程研究所。
1.2仪器
VQ-GLT型LED灯管（规格T81.2M20WLED）购于深圳市泛科科技有限公司。有机质购买于凯吉拉爱沙尼亚泥炭栽培介质，内含全氮1.0%、有机质93.6%、水分8.1%、pH5.6、电导度0.2dS/m。花盆购买于花卉市场，外口直径25cm，内口直径21.5cm，高16.5cm，底部直径13cm。Waters-高效液相色谱仪，KQ-DE型数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司），FA型电子分析天平（上海民桥精密科学仪器有限公司），N型紫外-可见分光光度计（上海仪电分析仪器有限公司）。
2方法
2.1不同光质光强处理
将远志种子直播于花盆内（内置有机质，深约12cm），用自来水充分浸润后置于温室大棚同等条件下培养。待远志长至6～8片真叶时，进行间苗，每盆30株，并将其置于温度为25℃，光照时间为12h/d的光照架中，分别进行不同的光质光强处理，每个处理重复6盆。本实验光质设置4个处理，分别为白光、黄光、红光和蓝光，光照强度为μmol/(m2?s)。以白光为光质，光强设置3个处理，分别为、、μmol/(m2?s)。
2.2生长指标的测定
每个处理组分别在光照的第30天随机取样，测定远志的株高、根长、叶长、叶宽，并以50株为一组，60℃干燥至恒定质量后，测量干质量，粉碎过筛，置于室内干燥器备用。
2.3抗氧化酶活性的测定
MDA含量测定采用TBA法，SOD活性测定采用羟胺法，POD活性测定采用愈创木酚法，CAT活性测定采用可见光法，具体操作方法参照试剂盒说明书。
2.4总黄酮和总酚的提取与测定
2.4.1总黄酮的测定
（1）对照品溶液的制备：准确称取芦丁对照品10.90mg，用80%乙醇溶解定容至10mL量瓶中，摇匀，即得质量浓度为1.09mg/mL的芦丁对照品溶液。
（2）供试品溶液的制备：精密称定每个处理组的远志粉末0.1g于具塞锥形瓶中，加入60%乙醇3mL，超声40min，1r/min离心10min，取上清液，药渣再加3mL的60%乙醇提取，提取3次，合并上清液，定容至10mL量瓶中。
（3）标准曲线的绘制：精密吸取上述对照品溶液、、、、μL分别置于10mL的离心管中，各加80%的乙醇溶液至2.6mL，加5%的NaNO2溶液0.6mL，摇匀，放置6min，再加10%的Al(NO3)3溶液0.6mL，摇匀，再放置6min，加4%的NaOH溶液4.2mL，摇匀，放置20min，在nm波长处测定吸光度（A）值，以A值为纵坐标（Y），芦丁质量浓度为横坐标（X），绘制标准曲线方程为Y＝1.X－0.，r＝0.。
（4）样品测定：取供试品溶液各2.6mL加入10mL的离心管中，按“2.4.1（3）”项下方法操作，测定A值，计算芦丁含量。
2.4.2总酚的测定
（1）对照品溶液的制备：精密称取没食子酸对照品12.40mg，加纯净水定容至mL的量瓶中，制成质量浓度为0.mg/mL的没食子酸对照品溶液。
（2）供试品溶液的制备：按“2.4.1（2）”项方法。
（3）标准曲线的绘制：精密吸取上述对照品溶液、、、、μL分别置于10mL量瓶中，用纯净水定容。分别取不同质量浓度的对照品溶液μL加入10mL干燥的离心管中，再分别加入3.8mL的纯净水，1mL的1mol/L福林酚试剂和3mL的7.5%NaCO3溶液，混匀，40℃水浴下恒温1h，摇匀，在nm处测定其A值，以A值为纵坐标（Y），没食子酸质量浓度为横坐标（X），绘制标准曲线方程为Y＝14.X＋0.，r＝0.。
（4）总酚的测定：取供试品溶液各μL加入干燥的10mL离心管中，按“2.4.2（3）”项下没方法操作，测定其A值。
2.5远志??酮III和3,6′-二芥子酰基蔗糖的测定
测定方法参照《中国药典》年版的远志成分测定。
2.5.1供试品溶液的制备精密称取每个处理组的远志粉末1.0g于具塞锥形瓶中，加入70%的甲醇25mL，称定质量，水浴加热回流1.5h，放凉，用70%的甲醇补足质量，摇匀滤过，取滤液即得。
2.5.2对照品溶液的制备精密称取远志酮III、3,6′-二芥子酰基蔗糖对照品适量，分别加甲醇制成含远志酮III0.15mg/mL、3,6′-二芥子酰基蔗糖0.2mg/mL的对照品溶液，即得。
2.5.3色谱条件色谱柱Agilent5TC-C18(2)（mm×4.6mm，5μm），以乙腈-0.05%磷酸溶液（20∶80）为流动相，检测波长为nm，柱温30℃，进样量为10μL，色谱图见图1。
2.6数据处理
采用Excel对数据进行绘图分析，SPSS19.0数据统计软件进行数据分析，用单因素方差分析（one-wayANOVA）和最小显著差异法（LSD法）进行数据显著性分析。
3结果与分析
3.1光质对远志生长的影响
由表1可知，不同光质对远志的株高、根长、叶长、叶宽具有显著影响。远志株高在红光下最高，白光下最低，黄、蓝光介于两者之间，不同光质下远志株高的顺序为红光＞黄光＞蓝光＞白光。不同光质对远志根长的影响与株高一致，在红光下最长，白光下最短。远志的叶长在红、蓝、白光下无显著性差异，相较于黄光对远志的叶长有显著的促进作用。叶宽在白光和蓝光下无显著性差异，均显著大于黄、红光，对叶宽有显著的促进作用，黄光下远志叶宽最小。生物量在红光下最大，黄光下最小，白、蓝光介于两者之间且无显著性差异。综合而言，红光下远志的株高、根长、叶长、生物量均达到最大值，对远志茎、根、叶长的生长、生物量的积累均具有较显著的促进作用。白光下远志的株高最低，根长最短，叶长、叶宽较大，对远志茎、根的生长具有显著的抑制作用，但有利于远志叶的生长。黄光下远志的叶长、叶宽、生物量最小，对远志叶长、叶宽的生长，生物量的积累有显著的抑制作用。
3.2光质对远志叶片MDA含量、保护酶系统的影响
由表2可知，黄光下MDA含量最小，白光下MDA含量最大，不同光质下MDA含量增大的顺序为黄光＜红光＜蓝光＜白光。黄光下MDA含量最小，SOD、POD活性最小，CAT活性较小。随着MDA含量的增大，膜脂过氧化作用增强，其保护酶系统活性增大，加快细胞清除自由基的速度，减轻膜系统的受损程度。红光下POD活性增至最大，为黄光的.12%。SOD、CAT活性增大为黄光的.72%、.07%。蓝光下SOD、CAT活性增至最大，分别为黄光的.49%、.59%。白光下的SOD、POD、CAT相对红、蓝光均显著降低，分别为黄光的.13%、.15%、90.99%。
3.3光质对远志总黄酮、总酚、远志??酮Ⅲ、3,6′-二芥子酰基蔗糖含量的影响
由图2可知，不同光质对远志中总黄酮、总酚含量的影响趋势一致。蓝光下总黄酮、总酚含量最大，白光下最小，黄、红光介于两者之间且两者无显著性差异。白光下远志中的远志酮III含量最高，黄光、红光、蓝光下的远志酮III含量均小于白光，但不同光质间不存在显著性差异。不同光质对远志的3,6′-二芥子酰基蔗糖含量影响显著，蓝光下的3,6′-二芥子酰基蔗糖含量最高，与白光无显著性差异，红光、黄光下的3,6′-二芥子酰基蔗糖含量均较小，其中黄光下的3,6′-二芥子酰基蔗糖含量最低。
3.4光强对远志生长的影响
由表3可知，不同光照强度对远志的株高、根长、叶长、叶宽、生物量有显著的影响。μmol/(m2?s)下远志株高和生物量最大，最适宜远志茎的生长和生物量的积累，增大或减小光照强度，远志的株高和生物量均显著降低。根在μmol/(m2?s)下最长，随着光强的减小，远志根长显著降低。叶长在μmol/(m2?s)下最长，随着光强的增大，叶长逐渐减小。叶宽在μmol/(m2?s)下最大，μmol/(m2?s)下最小。
3.5光强对远志叶片MDA含量、保护酶系统的影响
由表4可知，不同光强对MDA含量，SOD、POD、CAT活性均有显著的影响。μmol/(m2?s)下远志叶片中MDA含量最小，随着光照强度的增大，MDA含量逐渐增加。表明LED光照强度越大远志叶片的膜脂过氧化作用越强，降低远志的抗逆性。随着光照强度的增大，叶片中SOD、POD、CAT活性也逐渐增强，μmol/(m2?s)时SOD、POD、CAT活性分别增长至μmol/(m2?s)光强下的.89%、.35%、.76%，加快细胞清除自由基的速度，减轻膜系统的受损程度。
3.6光强对总黄酮、总酚、远志??酮III、3,6′-二芥子酰基蔗糖含量的影响
由图3可知，μmol/(m2?s)下远志中总黄酮、总酚的含量最高，μmol/(m2?s)下含量最低，但不同光强间总黄酮、总酚的含量无显著性差异，光强对总黄酮、总酚的含量无显著性影响。不同光强下远志酮III的含量大小顺序为μmol/(m2?s)＞μmol/(m2?s)＞μmol/(m2?s)，但不同的光强间不存在显著性差异。不同光照强度对远志的3,6′-二芥子酰基蔗糖含量影响较为显著，其中μmol/(m2?s)下3,6′-二芥子酰基蔗糖含量最高，μmol/(m2?s)下量最低。
4讨论
光照作为植物生长发育最重要的环境因素之一，通过光质和光强2个方面来影响植物生长，植物接受光强不同直接影响其光合反应速率、抗氧化酶活性、生物量及主要成分的积累。而光质主要是通过植物体内的光敏色素来调控植物的光合作用、生长发育及次生代谢产物的积累[8]。本实验采用不同的光质和光强条件调控远志的生长，对远志的株高、根长、叶长、叶宽、生物量、相关酶活性及主要成分的积累进行了研究，结果表明，红光对远志茎、根、叶长的生长及生物量积累的促进作用最强，白光对远志茎、根的生长有显著的抑制作用，但其有利于远志叶长及叶宽的生长，黄光对远志叶长、叶宽生长及生物量的积累有显著的抑制作用。综合而言，相较于白光、黄光及蓝光，红光最适宜用于远志药材的栽培，能够显著促进远志茎及根的生长，且能显著促进远志生物量的积累。在黄瓜、番茄等植物中均有发现红光能够促进植物的茎及根的生长[9]。这可能与红光促进赤霉素的积累，抑制生长素的生长，从而促进茎叶伸长有关。而红光对根的促进作用曾在菊花中发现，可能与长波光对碳代谢的促进作用有关[10]。
与白光相比，蓝、红、黄光下的远志叶片中MDA含量显著降低，其膜脂过氧化作用显著减弱，且红、蓝光下SOD、POD、CAT活性显著升高，能够显著加快细胞清除自由基的速度，减轻膜系统的受损程度，提高其抗氧化能力，增加抗逆性。这与蒲高斌等[11]在番茄中的研究结果一致。
次生代谢作为植物某些细胞特有的生理现象，其产物含量受到环境的影响显著。黄光、红光、蓝光下远志的总酚总黄酮含量均显著高于白光，其中蓝光对总黄酮总酚积累的促进作用最强。且蓝光下3,6′-二芥子酰基蔗糖含量最高，对3,6′-二芥子酰基蔗糖的积累有促进作用。不同光质对远志酮Ⅲ的含量无显著性影响。Thwe等[12]研究不同光质对苦荞的影响，对黄酮代谢途径中基因的表达量进行了测定，发现蓝光主要通过促进黄酮合成上游基因的表达来促进黄酮类化合物的积累。故推测光质对远志中总黄酮总酚及远志酮III、3,6′-二芥子酰基蔗糖含量的影响与其上游的基因表达有关。
在同一光质下，、、μmol/(m2?s)的光照强度对远志茎及根的生长、叶长、叶宽、生物量积累均具有不同程度的促进作用。其中μmol/(m2?s)的光照强度下远志株高最高生物量最高，μmol/(m2?s)光强下远志根长最长，μmol/(m2?s)光强下远志的叶长及叶宽较大。对于远志的抗逆性，远志叶片中的MDA含量随着光照强度的增大而逐渐增大，说明光照强度增大，导致远志叶片中吸收光能过剩，产生氧自由基，叶片中的POD、SOD、CAT活性增高来分解细胞产生的氧自由基，保护细胞免受活性氧的伤害。对于远志的代谢产物，μmol/(m2?s)下远志中总黄酮、总酚及远志酮III含量最高，但不同光强对其含量无显著性影响。光照强度对远志的3,6′-二芥子酰基蔗糖含量影响较为显著，其中μmol/(m2?s)下对其积累的促进作用最强。
参考文献（略）
来源：彭亮，赵停，杨冰月，安衍茹，黄涛，孙涛，刘阿萍，王媚，胡本祥.不同光质光强对远志生长和相关酶活性及成分的影响[J].中草药,,49(21):4-9.
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