常 艳，甄彩云，王连军，胡可意，倪 靖，徐 纪，蔡永萍，金 青*

遮阴对铁皮石斛生长与品质的影响

常 艳1，甄彩云1，王连军1，胡可意1，倪 靖2，徐 纪1，蔡永萍1，金 青1*

(1. 安徽农业大学生命科学学院，合肥 230036；2. 安徽省宁国市农业农村局，宁国 242300)

为了明确铁皮石斛农艺性状和糖类成分之间的相互关系，为铁皮石斛种植和新品种选育提供理论依据，探讨了遮阴对铁皮石斛农艺性状与糖类成分积累的影响，测定遮阴条件下铁皮石斛农艺性状和糖类成分的变化情况，并对农艺性状与糖类成分进行相关性分析、多元回归分析和通径分析。结果表明：遮阴组的叶长、叶宽、纤维素、半纤维素显著小于对照组，而茎粗、生物量、可溶性多糖含量、甘露糖含量、甘露糖/葡萄糖值显著大于对照组；对生物量负向影响最大的是叶数（﹣0.840）；对可溶性多糖含量正向影响最大的是茎长（0.864）；对甘露糖/葡萄糖值负向作用最大的是茎长（﹣1.230），其次是茎粗（﹣0.427）。可见遮阴处理能显著提高铁皮石斛甘露糖含量以及甘露糖/葡萄糖值，减少粗纤维的积累，从而促进了石斛茎粗的生长和生物量的积累。因此，可将遮阴处理适时应用于铁皮石斛人工种植中，生产中也可以通过控制茎长、茎粗等性状指标来筛选高品质、高产量的铁皮石斛品种。

铁皮石斛；遮阴；农艺性状；糖类成分；相关性分析；通径分析

铁皮石斛（Kimura et Migo）属于兰科石斛属，多年生草本植物，具有较高的药用价值。其主要药效成分为可溶性多糖，具有较强的抗肿瘤、抗辐射、抗衰老和增强免疫力等功能[1-2]。现代药理学研究分析表明，石斛茎中的黏性物质主要是可溶性多糖，属于活性多糖，其单糖主要为甘露糖和葡萄糖[3]。中国药典规定铁皮石斛“多糖含量≥25%，甘露糖含量为13% ～ 38%，甘/葡比值为2.4 ～ 8.0”[4]，因此可溶性多糖含量、甘露糖含量和甘/葡比值是衡量铁皮石斛品质的重要指标。此外，石斛药理作用与其单糖的化学结构和分子量相关[5]。人们以石斛的“质重、嚼之粘牙、口甜、无渣”作为优先选择的目标。石斛的口感粘度与可溶性多糖含量有关，而残渣则与石斛茎中的纤维素、半纤维等细胞壁成分有关[6]。

铁皮石斛对栽培环境要求高，现多以人工栽培为主。邵尉等[7]研究了遮阴对铁皮石斛叶和茎中多糖及甘露糖的积累，发现单层遮阳网处理有利于多糖和甘露糖的积累。也有研究发现，半遮阴不仅有利于石斛多糖的累积，同时也能促进石斛的生长[8]。本研究记录了遮阴情况下，铁皮石斛连续7个月的农艺性状和糖类成分的变化情况，并进行相关性分析、多元回归分析以及通径分析，以期找到影响铁皮石斛品质和产量的主要农艺性状因子以及适合铁皮石斛生长的种植方式，为提升铁皮石斛品质提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料与处理

铁皮石斛采自于安徽省宁国市安徽皖斛堂生物科技有限公司。选择大棚栽培、长势一致的一年生铁皮石斛两处，对其中一处进行单层遮阴网处理，遮光率为85%，为遮阴组；另一处为全光照，为对照组。分别对两处铁皮石斛进行挂牌处理，于采收期前后进行取材，即从当年10月开始取样，每个月的月初取1次样，直至翌年4月。每次取鲜材100 g，经杀青后于60 ℃烘干至恒重。研磨成粉过60目筛，干燥处保存，备用。

1.2 仪器与试剂

仪器：紫外分光光度计（Thermo Fisher公司）Ultimate 3000超高效液相色谱仪（Thermo Fisher公司）等。

试剂：盐酸氨基葡萄糖、无水甘露糖标准品（上海源叶生物科技有限公司）；重蒸酚（北京索莱宝科技有限公司）；无水葡萄糖、氢氧化钠、盐酸、浓硫酸、三氯甲烷（西陇科学股份有限公司）等。

1.3 试验方法

1.3.1 农艺性状的测定 从两地随机选取20簇铁皮石斛，每簇随机选取3株进行挂牌标记，标记对象即为每月的固定测量对象。测定的农艺性状主要包括茎长、茎粗、叶长、叶宽、每茎叶片数和每茎节间数等指标[9]。使用游标卡尺和直尺等测量茎长（茎基部第1节间到茎顶端）、茎粗（茎中部直径）、叶长及叶宽（茎中部叶片），每株从茎基部到顶端，基部第1节间起为“下”，顶端最近的节为“上”，中间的节数为“中”。测量方法如表1所示。

1.3.2 糖类成分的测定 参考张四杰等[3]的方法测定可溶性多糖及单糖含量；参考赵玉雪等[10]的方法测定纤维素和半纤维素含量。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2019和SPSS 18分析软件对数据进行处理和差异显著性分析，采用graphpad prism 7绘图。

2 结果与分析

2.1 遮阴对铁皮石斛农艺性状的影响

由表2可知，遮阴组与对照组的茎长、节数、叶数无显著差异，但遮阴组茎粗、叶长、叶宽极显著大于对照组（< 0.01）。遮阴组生物量大于对照组，但同时发现当年11 月、12 月至翌年1月、2月遮阴组生物量却低于对照组。

2.2 遮阴对铁皮石斛茎糖类物质含量的影响

由图1可知，遮阴组铁皮石斛可溶性多糖含量在7.36% ～ 38.47%，对照组在21.09% ～ 40.27%。当年10月、11月以及翌年1—3月遮阴组可溶性多糖含量小于对照组，且在当年10月和11月存在极显著差异（< 0.01）。翌年4月遮阴组可溶性多糖含量显著高于对照组（< 0.05）。

表1 农艺性状的测定方法

表2 农艺性状的动态变化

注: 相同月份遮阴组和对照组比较，*＜0. 05，**＜0. 01。

相同月份遮阴组和对照组比较，*P＜0. 05，**P＜0. 01。下同。

Figure 1 Dynamic change of soluble polysaccharide content inunder shading

由图2（a）可知，遮阴组铁皮石斛茎甘露糖含量在9.47% ～ 34.19%，对照组在14.90% ～ 33.10%。在当年10月和11月，对照组甘露糖含量高于遮阴组，且在当年10月存在显著性差异（< 0.01）。其余月份遮阴组的甘露糖含量均大于对照组，其中，翌年2月存在统计学差异（< 0.01）。

由图2（b）可知，遮阴组甘露糖/葡萄糖值在7.02 ～ 1.58，对照组在5.23 ～ 1.65。当年10月，遮阴组的甘露糖/葡萄糖比对照组高37%（< 0.01）。当年11月，对照组的甘露糖/葡萄糖比遮阴组高5.80%（< 0.05）。当年12月—翌年3月，遮阴组甘露糖/葡萄糖比对照组高，且在翌年1月与2月有显著差异（< 0.05），翌年3月有极显著差异（< 0.01）。

图2 遮阴对铁皮石斛单糖含量动态变化

Figure 2 Dynamic change of monosaccharide content inunder shading

由图3（a）可知，遮阴组纤维素含量在22.01% ～ 35.58%，对照组在27.37% ～ 44.45%。其中对照组纤维素含量高于遮阴组，且在当年11月、12月、翌年1月、2月、4月存在极显著差异（< 0.01）。当年10月、3月存在显著差异（< 0.05）。由图3（b）可知，遮阴组半纤维素含量在10.80% ～ 12.33%，对照组半纤维素含量在11.26% ～ 24.86%。对照组半纤维素含量始终高于遮阴组，且在当年11月和翌年1月有显著差异（< 0.05）；在当年12月、翌年2月、3月和4月存在极显著差异（< 0.01）。

2.3 铁皮石斛农艺性状与糖类成分的相关性分析

通过分析农艺性状与糖类成分的相关性分析（表3）发现，生物量与茎长（< 0.05）与甘露糖含量（< 0.01）呈正相关，与茎粗（< 0.01）和叶数（< 0.05）呈负相关。可溶性多糖含量与茎长、甘露糖含量呈极显著正相关（< 0.01），与茎节数呈显著正相关（< 0.05），而与茎粗、甘露糖/葡萄糖呈极显著负相关（< 0.01）。甘露糖/葡萄糖值与茎长、可溶性多糖含量与甘露糖含量呈极显著负相关（< 0.01），与纤维素含量呈显著负相关（< 0.05）。甘露糖含量与茎长、生物量、可溶性多糖含量呈极显著正相关（< 0.01），与节数呈显著正相关（< 0.05），与茎粗、叶数、甘露糖/葡萄糖呈极显著负相关（< 0.01）。纤维素含量与茎长和节数呈显著正相关（< 0.05），与半纤维素含量呈极显著正相关（< 0.01），而与叶宽、甘露糖/葡萄糖值呈显著负相关（< 0.05）。

图3 遮阴对铁皮石斛水不溶性多糖含量动态变化

Figure 3 Dynamic changes of water-insoluble polysaccharide content ofunder shading

表3 铁皮石斛农艺性状与糖类成分的相关性分析

注:*在＜0.05水平(双侧)相关性显著；**在＜0.01水平(双侧)相关性极显著。

2.4 铁皮石斛农艺性状与品质的多元回归分析

将铁皮石斛茎长、茎粗、节数、叶长、叶宽、叶数、生物量、可溶性多糖、纤维素、半纤维素、甘露糖/葡萄糖和甘露糖共12个农艺性状间的相关性进行多元回归分析。

以生物量（）为因变量，茎长（x）、茎粗（x）、节数（x）、叶长（x）、叶宽（x）、叶数（x）、可溶性多糖（x）、纤维素（x）、半纤维素（x）、甘露糖/葡萄糖（x）和甘露糖（x）作为自变量的最优回归方程如下：生物量=86.81﹣5.38X。表明叶数是影响生物量的主要因子。

以可溶性多糖（）为因变量，茎长（x）、茎粗（x）、节数（x）、叶长（x）、叶宽（x）、叶数（x）、生物量（x）、纤维素（x）、半纤维素（x）、甘露糖/葡萄糖（x）和甘露糖（x）作为自变量的最优回归方程如下：可溶性多糖=﹣157.26 + 12.84X。表明茎长是影响可溶性多糖含量的主要因子。

以甘露糖（）为因变量，茎长（x）、茎粗（x）、节数（x）、叶长（x）、叶宽（x）、叶数（x）、生物量（x）、可溶性多糖（x）、纤维素（x）、半纤维素（x）、甘露糖/葡萄糖（x）作为自变量的最优回归方程如下：甘露糖=﹣50.56 + 6.83X61.22X。表明茎长和茎粗是影响甘露糖含量的两个主要因子。

以甘露糖/葡萄糖值（）为因变量，茎长（x）、茎粗（x）、节数（x）、叶长（x）、叶宽（x）、叶数（x）、生物量（x）、可溶性多糖（x）、纤维素（x）、半纤维素（x）和甘露糖（x）作为自变量的最优回归方程如下：甘露糖/葡萄糖=53.72﹣3.21X﹣10.21X。表明茎长和茎粗是影响甘露糖/葡萄糖值的两个主要因子。

表4 铁皮石斛可溶性多糖与农艺性状的通径分析

表5 铁皮石斛甘露糖/葡萄糖值与农艺性状的通径分析

2.5 农艺性状与可溶性多糖、甘露糖/葡萄糖、生物量的通径分析

由于铁皮石斛多个农艺性状间存在显著或极显著相关性，故进行通径分析，了解铁皮石斛产量与品质的直接和间接性状因素。通径分析结果（表4和表5）表明，茎长、节数、叶长、叶数、纤维素含量、半纤维素含量、甘露糖含量对可溶性多糖含量有正向影响，正向影响由大到小依次为茎长>甘露糖含量>节数>半纤维素含量>纤维素含量>叶数>叶长；茎粗、叶宽、甘露糖/葡萄糖值对可溶性多糖含量有负向影响，其中负向影响最大的是生物量（﹣0.275）。茎长、茎粗、叶长、叶数、可溶性多糖含量、纤维素含量、半纤维素含量对甘露糖/葡萄糖值有不同程度的负向作用，其中负向作用最大的是茎长（﹣1.230），其次是茎粗（﹣0.427）；节数、叶宽、生物量、甘露糖含量对甘露糖/葡萄糖值有不同程度的正向作用，正向作用最大的是甘露糖含量（0.410）。茎长、叶长、叶宽、甘露糖/葡萄糖、甘露糖含量对生物量有正向作用，其中对生物量正向影响最大的是甘露糖含量（0.198）；茎粗、节数、叶数、可溶性多糖含量、纤维素含量、半纤维素含量对生物量有负向影响，负向影响最大的是叶数（﹣0.840）。

3 讨论与结论

铁皮石斛是喜阴植物，对照组光照强度过大反而抑制其生长，而遮阴组的光照强度适中，叶片长度、宽度都明显高于对照组，因此有利于光合作用物质的积累，使得甘露糖/葡萄糖值和甘露糖含量显著升高[11]。此外，遮阴后铁皮石斛纤维素、半纤维素等细胞壁残渣含量显著降低，提升了铁皮石斛鲜食的口感。分析还发现，在当年10 月、11 月至翌年1、2月，对照组可溶性多糖含量、甘露糖含量以及生物量高于遮阴组（< 0.01），说明秋冬季对铁皮石斛进行遮阴处理不利于其可溶性多糖等药用成分的积累，这可能与秋冬季整体光照较弱、温度较低有关。因而，如果综合考虑可溶性多糖含量、甘露糖含量以及生物量的影响，可在春、夏季对铁皮石斛进行遮阴处理，而秋、冬季采用自然光照的种植模式用于铁皮石斛的人工种植中。

多元回归分析与通径分析表明，叶数、节数与生物量呈负相关。相关性分析表明，叶数、茎粗与生物量呈负相关，因此，叶数是影响生物量的主要因子，即叶数越多，铁皮石斛生长代谢越旺盛，生物量的积累则越小。相关性分析表明，茎长、甘露糖含量与可溶性多糖含量呈正相关。多元回归分析与通径分析表明，茎长是影响铁皮石斛可溶性多糖含量的主要正向调节因子。因此，茎长是影响可溶性多糖含量的主要因子，即茎长越长，可溶性多糖含量越高，这与张蕾等[12]研究结果一致。相关性分析表明，茎长、可溶性多糖含量、甘露糖含量与甘露糖/葡萄糖值呈负相关；多元回归分析及通径分析表明，茎长、茎粗与甘露糖/葡萄糖值呈负相关。因此，茎长是影响甘露糖/葡萄糖值的主要负向因子，即茎长减小，甘露糖/葡萄糖值增大。

综合上述结果发现，遮阴处理能显著提高铁皮石斛甘露糖/葡萄糖值、甘露糖含量，减少粗纤维的积累，因而，可将单层遮阳网处理作为铁皮石斛规范化、规模化的参考种植措施[13-14]。此外，茎长、茎粗与铁皮石斛生物量、可溶性多糖含量、甘露糖含量、甘露糖/葡萄糖值的相关性较强，因此，生产上可将茎长、茎粗作为判断铁皮石斛品质与产量的农艺性状指标。

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Effects of shading on the growth and quality of

CHANG Yan1, ZHEN Caiyun1, WANG Lianjun1, HU Keyi1, NI Jing2, XU Ji1, CAI Yongping1, JIN Qing1

(1. School of Life Sciences, Anhui Agricultural University, Hefei 230036;2. Ningguo Bureau of Agriculture and Rural Affairs, Ningguo 242300)

In order to clarify the relationship between agronomic traits and carbohydrate components of, so as provide a theoretical basis for planting and breeding of new varieties of, the effects of shading on the agronomic traits and carbohydrate accumulation ofwere investigatedthe changes of the agronomic traits and carbohydrate components ofunder shading conditions were measured, and the correlation analysis, multiple regression analysis and path analysis were carried out between the agronomic traits and carbohydrate components. As results, the leaf length, leaf width, cellulose and hemicellulose in the shading group were significantly lower than those in the control group, while the stem diameter, biomass, soluble polysaccharide content, mannose content and mannose/glucose value in the shading group were significantly higher than those in the control group; the leaf number (﹣0.840) had the greatest negative influence on the biomass; the length of stem (0.864) had the greatest positive effect on the soluble polysaccharide content; the length of stem (-1.230) had the greatest negative effect on the mannose content and mannose/glucose values, followed by the diameter of stem (-0.427). In conclusion, shading treatment can be applied toplantation. The high quality and high yield varieties ofcan also be selected by controlling the stem length and diameter.

Kimura et Migo; shading; agronomic traits; carbohydrate components; correlation analysis; path analysis

S567.239

A

1672-352X (2023)02-0213-06

10.13610/j.cnki.1672-352x.20230511.014

2023-05-12 10:17:41

[URL] https://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20230511.1336.028.html

2022-10-13

安徽省自然科学基金（2108085MC80），安徽省高校自然科学研究项目( KJ2020A0114) ，安徽省高校协同创新计划( GXXT-2019-043)和省级大学生创新创业项目(S202110364240)共同资助。

常 艳，高级实验师。E-mail：changyan@ahau.edu.cn 甄彩云，硕士研究生。E-mail：2467700501@qq.com

通信作者:金 青，教授。E-mail：qingjin@ahau.edu.cn