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铁皮石斛(Dendrobum officnale Kimura ct Migo)又名黑节草,为兰科石斛属多年附生草本植物,是我国传统名贵药材。野生铁皮石斛生长缓慢,数量较少,加之人为开发利用过度,铁皮石斛野生资源破坏已相当严重。
本研究拟对不同生境光强下铁皮石斛的光合作用和生长进行研究。通过测定植物叶片酸含量的昼夜变化及气体交换模式,旨在弄清以铁皮石斛为代表的石斛属植物的光合碳代谢途径。同时,结合气体交换技术和叶绿素荧光技术的优点,全面研究铁皮石斛光合作用及生长与生境光强的关系,找到铁皮石斛生长的最适生境光强。另外,通过对铁皮石斛初生生长和次生生长的研究,探讨植物药材生产中药材产量与质量的的关系。
研究表明:
1、晴天,密花石斛、石斛、长距石斛和铁皮石斛黄昏时可滴定酸含量明显低于黎明时的含量,昼夜酸含量变化十分明显。四种石斛夜间都可吸收CO2,白天气孔都会关闭,气体交换日变化模式具有景天酸代谢“四阶段”特征,因此可以确定四种石斛都是景天酸植物。
2、我们研究了不同光强对多年生铁皮石斛和铁皮石斛幼苗光合作用的影响。结果表明:铁皮石斛的光合能力随生境光强的增强而增加。全光照生境铁皮石斛的CO2交换速率和电子传递速率高于其它生境光强下生长的铁皮石斛。铁皮石斛的总生物量及药用有效成分的变化也与生境光强成正比关系。可以得出结论:铁皮石斛可以在全光照生境下正常生长,铁皮石斛不是典型的阴生植物。
3、铁皮石斛对强光生境具有特殊的适应对策。铁皮石斛弱光生境下发育成熟的叶片在强光下发黄凋落,表明老叶片不适应强光生境。但是铁皮石斛在强光生境下可以迅速长出新叶。新叶片的叶绿素含量降低,类胡萝卜素含量上升,以非光化学淬灭系数(NPQ)表示的热耗散能力增强,这有利于避免光反应中心受到损伤。铁皮石斛新叶日间φPSⅡ降低是可逆的,与热耗散的增加有关。另外,新叶片凌晨的Fv/Fm值大于0.8,表明未出现不可逆的光损伤。由此可见,铁皮石斛是通过新叶有效的适应强光生境。
4、光对铁皮石斛初生代谢积累和次生代谢积累的影响是一致的。可溶性糖是初生代谢产物,石斛碱次生代谢产物。本试验中,生物量、可溶性糖和石斛碱含量都随生境光强的增强而增加。全光照生境,铁皮石斛初生代谢和次生代谢都达到最大。铁皮石斛生物量和可溶性糖积累的最佳生境与石斛碱积累的最佳生境一致。我们认为:人工种植铁皮石斛可以实现“优质高产”。铁皮石斛石斛碱含量的变化规律支持抗光损害假说的观点。