活血丹[Glechoma longituba (Nakai) Kupr.]为唇形科植物,其干燥地上部分为我国民间常用中草药,具有利湿通淋、清热解毒、散瘀消肿的功效,用于治疗热淋、石淋、湿热黄疸、痈疮肿痛、跌打损伤等症。现代研究表明连钱草具有显著抗菌、抗氧化、抗肿瘤、治疗腹泻、利胆利尿等多种药理活性。连钱草临床应用广泛,已开发出多种以其为主要原料药材的中成药,如“排石颗粒”、“胆乐胶囊”等。近年来,随着市场需求不断增加,活血丹野生资源逐渐减少,已不能满足市场需求。长期以来,活血丹主产区一直沿袭传统粗放的栽培模式,不能同时兼顾产量与品质,实际生产问题突出,制约中药现代化产业的快速发展。本课题旨在从生长、生理与次生代谢水平,开展活血丹对不同水分、光强梯度与光质环境的响应研究,为活血丹规范化栽培中环境条件的控制提供理论依据与技术支撑。具体研究内容如下:1.水分胁迫对活血丹生长及其药材品质影响。通过盆栽试验,利用称重法设置五种水分处理:田间持水量的 95%-100%、80%-85%、65%-70%、50%-55%、35%-40%。结果表明80%-85%田间持水量条件下,活血丹植株茎粗壮、叶片与栅栏组织均较厚,叶绿体数量多,长势最好,干物质积累量最高;35%-40%田间持水量条件下,活血丹植株生长受阻,叶片与栅栏组织厚度变薄,叶绿体数量减少,茎皮层细胞增大,髓部薄壁细胞排列更紧密,地上部分干物质积累量最少。总黄酮含量在95%-100%田间持水量条件下最高,而产量在80%-85%田间持水量条件下最高。熊果酸与齐墩果酸的含量均随着土壤水分含量的降低呈现先升高后降低的趋势;含量与产量均在80%-85%田间持水量条件下达最大值。80%-85%田间持水量最有利于活血丹生长、干物质积累及活性成分的产生与积累。2.光强对活血丹生长及其药材品质影响。利用不同厚度及层数的遮阳网实现不同光强梯度:全光照的100% (对照)、75%、58%、33%、16%、9%。结果表明,活血丹是一种极度耐荫的植物,能够通过改变自身形态结构来适应不同光环境,但强光抑制活血丹生长发育,降低地上部分干物质积累。16%-33%全光照水平最有利于活血丹生长与叶绿体的发育,促进地上部分干物质积累。遮荫下叶片净光合速率均大于全对照处理,33%与16%光照水平下,叶片净光合速率最高。随着光强降低,植株对弱光利用能力逐渐升高,午间光抑制程度逐渐减弱。全光照下,活血丹叶片光合机构受到破坏,因非气孔因素导致光合速率下降。遮荫处理下,叶片过剩激发能、热耗散减少,PSⅡ电子传递活性增加,单位面积PSⅡ反应中心数目增加,使单位面积反应中心吸收、捕获与传递的光能均显著提高,植株对光能利用率提高,植株实际光合效率得到提高。光合性能指数PIABS在遮荫处理下显著大于全光照处理,而在33%与16%光照处理下具有最大值。活性成分熊果酸和齐墩果酸的含量随着光照强度降低逐渐增加;在16%和33%光照水平下这两种成分产量最高。高于58%辐射强度的光强会不同程度抑制熊果酸与齐墩果酸的积累;低于16%辐射强度的光强限制活血丹叶片碳同化作用,使植株生长变弱,降低熊果酸和齐墩果酸的产量。遮荫导致活血丹地上部分总黄酮含量降低,而单株产量在33%-58%光照强度下达最大值。综合分析,16%-33%光照强度最有利于活血丹生长、干物质积累、光合活性提高以及活性成分积累的最佳光照水平。3.光质对活血丹生长生理及其药材品质的影响。利用不同颜色滤光膜进行遮光,实现不同光质环境,在相同辐射强度下,研究不同光质对活血丹生长生理及其药材品质的影响。结果表明:蓝膜与红膜处理有利于叶片与茎的发育,结构完整;叶片较厚,叶肉组织排列致密,叶绿体数量多;茎粗壮,维管柱发达。蓝膜下干物质积累最多;叶片叶绿体结构发育状况最佳,基粒片层排列整齐,类囊体垛叠多,基粒片层厚度最大,淀粉粒体积大。红膜处理促进淀粉粒的形成,但抑制光合同化产物的输出。蓝膜处理促进气孔开放,叶片最大净光合速率(Amax)、光饱和点、光补偿点与暗呼吸速率均较高。不同光质处理下,叶片净光合速率日变化均呈双峰曲线,有光抑制现象。蓝膜下叶片的光合性能较好,PSⅡ结构与功能良好,过剩激发能热耗散最低,具有最高的Amax和较高的光合性能指数PIABS;绿膜处理其次,红膜处理较低,白膜与黄膜的光合能力最低。蓝膜处理最有利于总黄酮含量与单株产量的积累,绿膜处理其次。绿膜处理最有利于熊果酸含量的积累,蓝膜与白膜处理其次;而熊果酸产量则在蓝膜下最高,绿膜下其次,白膜、红膜与黄膜下较低。蓝膜、绿膜与红膜处理均促进齐墩果酸含量的积累,而蓝膜对齐墩果酸产量的促进作用最显著,绿膜与红膜处理其次。综合分析,蓝膜处理最利于活血丹生长和结构的发育,长势旺盛,外观品质好;叶片对光能利用率最高,光合能力较强;最有利于次生代谢物质的积累,在实际生产中可通过覆盖蓝色滤光膜来调节光质环境,有利于改善药材品质。