李冠男，黄惠英，王宝春，张庆霞，高 峰，安 贤

（1.甘肃农业职业技术学院，甘肃 兰州 730020；2.西河县天正农牧业发展有限公司，甘肃 西河 730020）

半夏（Pinellia ternata）是一种具有重要药用价值的植物，广泛应用于中药领域。它含有多种生物活性成分，如生物碱、挥发油、多糖等，具有镇咳、祛痰、消肿、止吐等药理作用。研究光照条件对半夏组织培养中生长和有效成分积累的影响具有重要的背景和意义。传统的半夏采集方式依赖于天然资源，存在着数量有限、生长环境受限、地域分布不均等问题，导致半夏的种植和供应受到限制，难以满足药用需求。而利用组织培养技术，可以通过无菌条件下培养植物组织，实现对半夏生长和有效成分积累的控制，从而提高半夏的产量和质量。光照是植物生长和代谢的重要环境因素之一。适宜的光照条件对植物的生长发育、光合作用和次生代谢产物的合成都有着显著的影响。对于半夏组织培养而言，通过调控光照条件可以控制植物的生长速度、生物量积累以及有效成分的合成和积累。研究光照条件对半夏组织培养的影响，可以为优化半夏的生长条件、提高其产量和质量提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 试验材料

选择甘肃省农业职业技术学院组培中心半夏的组培苗为材料，随机选取直径为1.5～2 cm、质量2 g 左右完整无病的半夏块茎，消毒后，栽种于塑料盆（上口直径22 mm，高16 mm，下口直径14 mm）内，播种深度5 cm。每盆种植5 颗半夏块茎，共设9个重复。

1.2 试验土壤

供试土壤为西河县天正农牧业发展有限公司中药材资源圃内耕作层土壤，砂壤土，含水量25.31%。

1.3 试验设计

不同光照条件对半夏生长和有效成分积累设计：使用不同颜色的滤光膜获得不同光质，共设置，设白膜、黄色膜、蓝色膜、红色、绿色膜5 个处理。当每盆半夏出苗过半时，移至西河县天正农牧业发展有限公司中药材资源圃滤光膜内，待倒苗后，收集块莲、珠芽、种子。

1.4 观察指标

待半夏出苗后每5 d 对叶长、叶宽、株高进行一次测量。待倒苗后收取半夏块茎计算有效成分积累量。

还原糖含量测定：将2 g菲林和0.5 g苏丹蓝溶解在1 L水中，并加热搅拌至完全溶解。然后冷却并过滤，得到菲林-苏丹蓝试剂。将半夏样品研磨成细粉。取一定量的1 g 半夏粉末放入锥形瓶中。向锥形瓶中加入足够的菲林-苏丹蓝试剂，使半夏粉末完全浸没在溶液中。将锥形瓶放入沸水中加热5 min。将锥形瓶冷却至室温。使用紫外可见光分光光度计将溶液的吸光度测定在515 nm 处。准备一系列含量已知的还原糖标准溶液，并按照相同的步骤测定吸光度。将吸光度与还原糖标准溶液的浓度绘制成标准曲线。根据样品的吸光度值和标准曲线，确定还原糖的含量。

可溶性糖含量测定：将半夏研磨成细粉。取1 g 半夏粉末放入离心管中。向离心管中加入足够的酚硫酸试剂（5 g酚和50 mL浓硫酸混合），使样品完全浸没在试剂中。用离心管盖盖好，轻轻震荡混合，使样品均匀接触试剂。将离心管放入水浴中，加热10 min。将离心管冷却至室温。使用离心机将离心管离心10 min，以分离固体残渣和液相。将上清液（液相）转移到另一个干净的离心管中。根据样品的浓度，适当稀释液相，以确保在光度计范围内进行测量。使用紫外可见光分光光度计，在特定波长下（通常为485 nm），测定溶液的吸光度。准备一系列含量已知的可溶性糖标准溶液，并按照相同的步骤测定吸光度。将吸光度与可溶性糖标准溶液的浓度绘制成标准曲线。根据样品的吸光度值和标准曲线，确定可溶性糖的含量。

蛋白质含量测定：取一定量的半夏粉末（例如1 g）放入离心管中。向离心管中加入足够的Bradford 试剂，使样品完全浸没在试剂中。用离心管盖盖好，轻轻震荡混合，使样品均匀接触试剂。将离心管孵育在室温下15 min，使蛋白质与Bradford 染色剂发生反应。使用离心机将离心管离心5 min，以分离固体残渣和液相。将上清液（液相）转移到另一个干净的离心管中。使用分光光度计，在595 nm波长下测定溶液的吸光度。制备标准曲线：根据Bradford 试剂盒中提供的标准蛋白溶液的浓度，制备一系列已知浓度的标准溶液，并按照相同的步骤测定吸光度。将吸光度与标准溶液的浓度绘制成标准曲线。根据样品的吸光度值和标准曲线，确定蛋白质的含量。

生物碱含量测定：将一定量的半夏粉末称取入离心管中，并加入适量的乙腈和磷酸盐缓冲液，充分混合，并用超声波提取仪进行提取。将提取后的样品离心，以去除固体残渣，得到待分析的提取液。根据需要测定的目标生物碱，准备一系列已知浓度的标准品溶液。将标准品溶液注入HPLC系统，按照分析方法进行分析，记录各标准品峰面积和浓度的关系，绘制标准曲线。将提取液中的样品注入HPLC 系统的进样器中，按照分析方法进行分析。设置HPLC 系统的分析条件，包括色谱柱类型、流动相组成、流速、检测器波长等参数，以确保目标生物碱在色谱柱上得到良好的分离和检测。使用HPLC系统的数据采集软件，记录样品峰面积，并通过标准曲线来定量计算生物碱的含量。

鸟苷、鸟苷含量测定方法与生物碱含量测定类似。

2 结果

2.1 半夏生产情况

3 种处理期间，黄色膜、蓝色膜、红色膜下的半夏叶面积都在增长中，白色膜和绿色膜下则不明显。在黄色膜、蓝色膜下的半夏叶片叶面积最大，红色、白色膜次之，绿色膜下的半夏叶片叶面积最小，详见表1。

表1 不同光照对半夏叶面积的影响（±s，n=3）Tab.1 Effect of different illumination on leaf area of Pinellia ternata

表1 不同光照对半夏叶面积的影响（±s，n=3）Tab.1 Effect of different illumination on leaf area of Pinellia ternata

15 d 处理5 d 10 d 21.45±1.321 4 14.26±1.124 5 21.25±1.231 5 23.75±1.482 1 27.34±4.458 4白色膜绿色膜红色膜蓝色膜黄色膜20.42±2.012 3 14.96±1.469 5 17.25±1.896 1 18.27±2.215 4 20.21±0.862 1 16.54±1.712 5 16.39±1.125 4 22.01±2.615 4 24.03±2.154 1 28.54±1.215 4

半夏的株高在处理期间都处于增长中，在处理后，白色膜和黄色膜下的半夏株高最大，红色膜、绿色膜次之，蓝色膜下的最小，详见表2。

表2 不同光照对半夏株高的影响（±s，n=3）Tab.2 Effect of different illumination on plant height of Pinellia ternata

表2 不同光照对半夏株高的影响（±s，n=3）Tab.2 Effect of different illumination on plant height of Pinellia ternata

15 d 20.48±0.5954 18.02±0.8124 18.42±0.8154 16.11±0.6941 18.33±0.8412处理白色膜绿色膜红色膜蓝色膜黄色膜5 d 6.15±0.2621 5.19±0.2415 5.27±0.2145 5.02±0.2457 5.71±0.8512 10 d 16.11±1.0201 15.91±1.0454 13.61±1.0354 15.34±1.0324 15.03±1.0321

2.2 不同光强对半夏块室鲜质量、干质量、繁殖系数的影响

黄色膜、白色膜下半夏块莲的鲜质量、干质量最大，红色膜、黄色膜、绿色膜最小；红色膜、白色膜下的半夏珠芽数最多，繁殖系数最大，蓝色膜、绿色膜次之，黄色膜下最小。说明黄色膜可以促进半夏块基质量的增长，而红色膜促进半夏珠芽的形成，促进半夏的繁殖，详见表3。

表3 不同光强对半夏块室鲜质量、干质量、繁殖系数的影响（±s，n=3）Tab.3 Effects of different light intensity on fresh weight,dry weight and reproduction coefficient of Pinellia ternata

表3 不同光强对半夏块室鲜质量、干质量、繁殖系数的影响（±s，n=3）Tab.3 Effects of different light intensity on fresh weight,dry weight and reproduction coefficient of Pinellia ternata

处理鲜质量/g干质量/g珠芽数/个繁殖系/数白色膜绿色膜红色膜蓝色膜黄色膜3.132 4±0.102 1 2.661 2±0.081 2 2.516 5±0.098 1 2.596 1±0.109 2 3.042 5±0.130 1 0.841 2 0.712 5 0.541 5 0.631 5 0.853 5 9.651±0.691 2 7.1025±0.712 5 10.152±0.614 5 8.921±0.612 4 6.569±0.779 5 16.77±0.564 1 14.09±0.712 5 17.91±0.451 2 16.09±0.471 5 14.02±0.771 5

2.3 不同光强对半夏有效成分积累的影响

黄色膜下的半夏块墓可溶性还原糖、总糖、生物碱及琥泊酸含量最高，可溶性蛋白和鸟苦含量最低。蓝色膜下，半夏块莲总糖最低，可溶性还原糖、生物碱及琥拍酸含量较低，可溶性蛋白和鸟苷含量最高。红色膜下的半夏块莲生物碱、鸟苦含量最低，总糖含量较高，其他成分含量较低。绿色膜下半夏块莲除琥拍酸含量较高外，其他各化学成分都较低。白色膜下，有效成分积累含量都较高，详见表4。

表4 不同光强对半夏有效成分积累的影响对比（-x±s，n=3）Tab.4 Comparison of effect of different light intensity on accumulation of effective components in Pinellia ternata

3 讨论

光对植物的形态发育具有重要影响。植物对光的方向、强度和光周期的感知能力决定其的生长方向、叶片展开和茎伸长等。植物对不同光质的光具有感知和响应能力，并通过不同的光形态建成反应来调节生长和发育过程。第一类光形态建成反应主要受红光和远红光的调节。在植物生长环境中，红光主要来自于阳光和白炽灯等光源，而远红光主要来自于远红外线辐射。植物对红光和远红光的比例变化非常敏感，并根据其接收到的光质信息来调节生长和发育。红光主要促进植物的光合作用和伸长生长。当植物接收到较高比例的红光时，可以促进叶绿素的合成和光合作用的进行，从而增加光合产物（如碳水化合物）的积累。此外，红光还可以促进茎的伸长和细胞分裂，影响植物的形态和构型。远红光主要参与植物的光形态建成反应。当植物接收到较高比例的远红光时，会抑制茎的伸长、促进侧芽的分化和开花的诱导。远红光可以影响植物的形态建成，如控制植物的高度和侧枝的分布。第二类光形态建成反应主要受蓝光和近紫外光的调节。蓝光和近紫外光主要来自于天空的光线。植物对蓝光和近紫外光的比例变化也会引发一系列生理反应。蓝光对植物的生长和发育具有多种影响，可以促进植物体内蛋白质的合成和积累，对叶片的展开和茎的伸长有促进作用。此外，蓝光还参与光敏感色素的合成、调控植物的开花时间和根的形成等过程。近紫外光对植物的影响较少研究，但已知它可以参与植物的光形态建成反应，调控植物的开花、茎伸长和根的形成。不同光质对植物的生长和发育具有不同的调节作用。红光和远红光主要调节植物的光合作用、伸长生长和形态建成；蓝光和近紫外光主要调节植物的蛋白质合成、开花时间和根的形成。深入了解光质的作用机制有助于优化植物的生长环境和提高农作物产量。

本次研究通过使用不同光照条件对半夏生产进行干预，发现黄色膜下的半夏植物表现出叶面积增长、株高增加、块莲质量增加以及较高的可溶性还原糖、总糖、生物碱和琥拍酸含量。红色膜下的半夏植物则促进了珠芽的形成和繁殖，且总糖含量较高。蓝色膜下的半夏植物总糖含量较低，可溶性还原糖、生物碱和琥拍酸含量较低，但可溶性蛋白和鸟苷含量较高。绿色膜下的半夏植物除了琥拍酸含量较高外，其他化学成分含量较低。白色膜下各化学成分的积累含量较高。说明黄色膜能够促进半夏的生长发育和块莲质量的增加，且增加了可溶性还原糖、总糖、生物碱和琥拍酸的含量；红色膜促进了半夏的繁殖，特别是珠芽的形成，同时增加了总糖的含量；蓝色膜下的半夏植物在化学成分上表现出与其他膜下不同的特点，可溶性蛋白和鸟苷含量较高，但总糖含量较低；绿色膜下的半夏植物除了琥拍酸含量较高外，其他化学成分的含量相对较低；白色膜下半夏植物各化学成分的积累较高。

综上，黄色膜可促进半夏生长发育，红色膜可促进半夏株芽形成，且红色膜下繁殖系数最大，可使用红光提高半夏产量。