光強在藥用植物研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.研究目的

      植物中有用化學(xué)物質(zhì)特別是藥用有效成分主要為植物的次生代謝產(chǎn)物。次生代謝產(chǎn)物在植物與生態(tài)環(huán)境關(guān)系中充當(dāng)著重要的角色。次生代謝實際上是植物在長期進化中對環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果。在某種程度上，次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生和變化比初生代謝產(chǎn)物與環(huán)境有著更強的相關(guān)性和對應(yīng)性。對環(huán)境因子影響植物次生代謝產(chǎn)物的探討，可以為某些具有重要藥用和經(jīng)濟價值的次生代謝產(chǎn)物的高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)，因而這方面的研究工作顯得尤為重要。光強是影響植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因子，其對植物植物器官形態(tài)的建成、細胞組織結(jié)構(gòu)、碳同化與光能利用、產(chǎn)品品質(zhì)及次生代謝產(chǎn)物都有重要的影響，長期以來一直是眾多學(xué)者研究的熱點。本文將綜述近年來有關(guān)光強在藥用植物研究中的研究進展。

2.光強對植物的影響

2.1.光強對植物生長發(fā)育的影響

      許多研究表明，光照強度對植物的生長發(fā)育有顯著影響。環(huán)境的光照條件通過影響光合速率、水分供需等影響植株的葉面積、植株性狀、生物量等。光是重要的生態(tài)因子，植物的生長情況與光照強度有密切的關(guān)系。對喜光植物來說，蔭蔽一般會影響其生長發(fā)育。而對耐蔭植物，適度的蔭蔽有利于其生長和發(fā)育。

      在研究光強對花生植株營養(yǎng)生長的影響中發(fā)現(xiàn)，遮光處理對花生的葉面積系數(shù)有很大影響，遮光處理植株生物產(chǎn)量隨處理光強的減弱顯著降低。較弱光照強度下水鬼蕉的株高、葉片數(shù)、葉片長、生物量、葉生物量、葉綠素含量等生長和理生態(tài)指標(biāo)都高于較強光照強度下的水鬼蕉。

2.2光強對植物光合特性的影響

      光合作用是植物、藻類和某些細菌利用葉綠素，在光照條件下，將二氧化碳、水或是硫化氫轉(zhuǎn)化為碳水化合物。光合作用可分為產(chǎn)氧光合作用(oxygenic photosynthesis)和不產(chǎn)氧光合作用(anoxygenic photosynthesis)。地球上存在大量的植物，他們通過不斷進行光合作用產(chǎn)生有機物并且貯存能力，經(jīng)過食物鏈傳遞到其它消費者，同時植物通過光合作用能釋放氧氣，供給生物進行呼吸作用，是他們賴以生存的關(guān)鍵。

      光對光合作用主要有三方面的作用：提供同化力形成所需要的能量，活化參與光合作用的一些酶和促使氣孔開放，調(diào)節(jié)光合機構(gòu)的發(fā)育。當(dāng)光照不足時，不僅會因同化力的短缺而限制光合碳同化，而且還會由于光合作用的關(guān)鍵酶沒有充分活化而限制光合作用。另一方面，光能過量對光合機構(gòu)也不是好事，它會引起光合作用的光抑制，甚至光合機構(gòu)的光破。

2.3光強對光合色素的影響

      光合作用的原初過程起始于太陽光能被葉綠素吸收利用。植物中的葉綠素有兩種類型：葉綠素a和葉綠素b。葉綠素a呈藍綠色，葉綠素b呈黃綠色。兩者捕獲光能并將其傳遞至光反應(yīng)中心。葉綠素含量隨光量子密度的降低而增加，但葉綠素a／b值卻隨光量子密度的降低而減小。低的葉綠素a／b值能提高植物對遠紅光的吸收。因而在弱光下，具有較低葉綠素a／b值及較高的葉綠素含量的植物，也具有較高的光合活性。在農(nóng)學(xué)研究上，育種工作者常常將葉綠素含量作為衡量植物光合能力的一項指標(biāo)。目前大多數(shù)研究證明：植物在較低的光照條件下葉綠素含量會增加。處于嚴重遮陰條件下的陰生植物比處于強光條件下的陽生植物具更低的葉綠素a／b比值。這在多項研究中己得到證實。

2.4光強對植物生理指標(biāo)的影響

      植物的光合作用離不開光能，光對不同植物的生長發(fā)育起的作用有異，有促進作用，也有抑制作用；喜陽植物的生長或達到生長良好的狀態(tài)需要充足的光照來滿足其光合作用，而喜陰植物適宜生長在陰涼背光的環(huán)境中，其在全日照下生長會對發(fā)育不利，更嚴重的則無法生長。

      研究表明，可溶性糖是植物進行光合作用的產(chǎn)物，在一定范圍的光照強度葡萄糖分的累積有顯著的顯著的影響，且光強越大糖分累積越高，光強減弱糖分累積減少。藍百合葉片中的可溶性糖和淀粉含量基本隨著遮蔭的增加而增加。對假儉草遮蔭的試驗中，假儉草植株的可溶性糖含量隨遮蔭度的增加有所上升，但在75％遮蔭下其增加率有所下降。3種景天科地被植物進行了光適應(yīng)性的研究，發(fā)現(xiàn)3種植物的葉片可溶性糖和可溶性蛋白含量隨光強減弱而降低。

2.5光強對植物葉片膜系統(tǒng)的影響

      弱光造成植物葉片細胞膜脂過氧化程度提高，使膜脂受到傷害。丙二醛(MDA)是膜脂過氧化的產(chǎn)物，它的產(chǎn)生和積累又可反過來加劇膜脂過氧化作用，因而可作為鑒定膜脂過氧化程度的指標(biāo)。馬德華圈等研究發(fā)現(xiàn)，弱光處理前，兩個番茄品種的丙二醛(MDA)含量沒有明顯差異。經(jīng)弱光處理后，MDA含量均有不同程度的提高。處理4天后，增加明顯；處理8天后，MDA含量繼續(xù)增加，但增加幅度降低。

      目前，國內(nèi)外就光強對作物的影響已經(jīng)進行了大量的研究，但在藥用植物的研究相對較少，且研究多集中在生理方面，缺乏對光強的深入研究。在以后的研究中應(yīng)從以下幾個方面：第一，自然條件下的長期觀測和研究。由于植物在自然環(huán)境下對光環(huán)境的適應(yīng)是一個長期的過程，而目前的光處理實驗更多的是短期，需要進行大量的野外觀測和實驗。第二，采用多種研究手段如分子生物學(xué)、生物細胞學(xué)等，并把這些手段有機配合起來，以全面的了解光效，為深入研究光效應(yīng)機理奠定基礎(chǔ)。第三，嘗試，建立光控作物生長模型，以便在生產(chǎn)上培育壯苗、提高產(chǎn)量和品質(zhì)，為生產(chǎn)技術(shù)水平進一步提高奠定基礎(chǔ)。