UV-B辐射下不同氮素水平对灯盏花生长和总黄酮产量的影响

李 元，王美娟，姬 静

（云南农业大学资源与环境学院，云南昆明65020）

就大多数植物而言，次生代谢产物的合成往往受制于所处环境的变化，它们根据所处环境的变化来决定合成次生代谢产物的种类和数量[1]。可诱导或影响次生代谢产物合成与积累的有生物因子和非生物因子。非生物因子包括水分、温度、紫外线、土壤养分供应和空气污染等[1～3]。 陆生植物的N主要来自土壤，土壤供N量影响着植物体内的N含量。按照 “碳素／营养平衡假说”，植物酚类次生代谢产物的含量与含N量呈反比[4]，土壤丰富的供N量会抑制植株体内次生代谢产物的合成与积累。而氮又是对灯盏花营养生长影响最大的元素，适当增加氮的用量将有利于植株的旺盛生长，并明显提高灯盏花的生长速率和生物量[5]。所以研究 UV-B辐射下不同氮素水平对不同品种灯盏花生长和总黄酮含量的影响，对总黄酮的增产具有十分重要的意义。

1 材料与方法

1.1 材料

灯盏花种子为印江种，采集于贵州省梵净山，采集地海拔为1 200～2 400 m。

1.2 试验方法

试验采用的土壤为高原红土，栽培季节是夏季，温度为15～30℃。选用3个灯盏花种，即丽江种D63、凤仪种D53、印江种D47，分别设处理1：不施氮肥不加 UV-B辐射（CK）；处理 2：不施氮肥加UV-B辐射强度为5.0 KJ/m2；处理3：施5 g/0.5 m2氮肥加UV-B辐射 (UV+N1)；处理4：施10 g/0.5 m2氮肥加 UV-B辐射（UV+N2）； 处理 5：施 15 g/0.5 m2氮肥加UV-B辐射（UV+N3）。每个处理设3个重复，共有45个小区，小区面积0.5 m2，氮肥采用尿素。照紫外光时间从早上9点到下午5点，共8 h。历时90 d，每隔30 d测一次指标，共测3次，所测指标分别是株高、基叶数、叶长、叶宽、生物量、总黄酮含量和总黄酮产量（生物量和总黄酮产量最后一次才测）。

1.3 测定方法

生长指标测定：采用精确到1 mm的直尺测量株高和根长，用电子天平测生物量。

精密称取干燥的无水芦丁10 mg，置于50 ml容量瓶中，加适量60%乙醇，水浴微热使其溶解，放冷，用60%乙醇溶液稀释至刻度，摇匀；精密称取25 ml置50 ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，制成0.1 mg/ml标准溶液。分别吸取标准溶液0 ml、2.5 ml、5.0 ml、7.5 ml、 10.0 ml、12.5 ml置 25 ml容量瓶中，各加入30%乙醇溶液至12.5 ml；再分别向每个容量瓶中加入5%NaNO2溶液0.75 ml，摇匀，放置6 min； 再分别加入 10%Al（NO3）3溶液 0.75 ml， 摇匀，放置 6 min；再加入1 mol/ml NaOH溶液10 ml，用30%乙醇溶液稀释至刻度，摇匀，放置15 min。使用T6紫外可见分光光度计（普析通用仪器有限公司，北京）将上述溶液依次在510 nm波长下测定吸光值。

总黄酮提取：采用超声波提取法（武正才，2004）[6]， 精密称取样品粉末0.1g于 25ml容量瓶中，加入60%乙醇稀释至刻度。60℃下，利用JU-6100超声波提取器（杰恩普超声设备有限公司，上海）60 kh超声波提取40 min。总黄酮含量参考苏文华（2006）[7]的测定方法，将上述超声波取后的溶液过滤，量取1 ml滤液置于25 ml容量瓶中，同标准曲线绘制的方法依次加入试剂，T6紫外可见分光光度计（普析通用仪器有限公司，北京）在510 nm波长下测定吸光值，计算样品中总黄酮含量（mg/g）。

1.4 数据统计方法

试验数据采用SPSS11.5软件进行多元方差分析和多个变量间的相关性分析。

2 结果与分析

2.1 UV-B辐射下不同氮素水平对灯盏花生长指标的影响

UV-B辐射使株高显著降低（表1），随氮浓度的增加，株高呈显著的上升趋势，其中施10 g/0.5 m2氮肥时株高达最高。就凤仪种而言，90 d时，UV株高较CK株高下降7%；30 d、60 d、90 d时，UV+N1株高分别较UV株高上升2%、1%、3%；90 d时，UV+N2株高较UV+N1株高上升18%，UV+N3株高较UV+N2株高下降28%。就丽江种而言，90 d时，UV株高较 CK株高下降18%；30 d、60 d、90 d时，UV+N1株高分别较UV株高上升6%、9%、15%；90 d时，UV+N2株高较UV+N1株高上升26%，UV+N3株高较UV+N2株高下降38%。就印江种而言，90 d时，UV株高较CK株高下降11%；30 d、60 d、90 d时，UV+N1株高分别较UV株高上升88%、47%、34%；90 d时，UV+N2株高较UV+N1株高下降7%，UV+N3株高较UV+N2株高下降15%。相同处理下不同群系的株高之间无明显差别。随时间的延长，株高极显著增大。

UV-B辐射使基叶数极显著降低（表1），随氮浓度的增加，基叶数呈显著上升的趋势，其中施10 g/0.5 m2氮肥时基叶数达到最高。就凤仪种而言，90 d时，UV基叶数较CK基叶数下降13%；30 d、60 d、90 d时，UV+N1基叶数分别较UV基叶数上升43%、30%、32%；90 d时，UV+N2基叶数较UV+N1基叶数上升21%，UV+N3基叶数较UV+N2基叶数下降51%。就丽江种而言，90 d时，UV基叶数较CK基叶数下降22%；30 d、60 d、90 d时，UV+N1基叶数分别较UV基叶数上升44%、29%、62%；90 d时，UV+N2基叶数较UV+N1基叶数上升38%，UV+N3基叶数较UV+N2基叶数下降60%。就印江种而言，90

d时，UV基叶数较CK基叶数下降12%；30 d、60 d、90 d时，UV+N1基叶数分别较UV基叶数上升67%、57%、78%；90 d时，UV+N2基叶数较UV+N1基叶数下降10%，UV+N3基叶数较UV+N2基叶数下降50%。相同处理下不同群系的基叶数之间无明显变化规律，只是就平均水平而言，印江种和丽江种基叶数极显著大于凤仪种，印江种大于丽江种，但差异不显著。随时间的延长，基叶数极显著增大。

表1 UV-B辐射下不同氮素水平对灯盏花生长指标的影响

UV-B辐射使叶长极显著降低（表1），随氮浓度的增加，叶长呈极显著的上升趋势，其中施10 g/0.5 m2氮肥时叶长达到最高。就凤仪种而言，30 d、60 d、90 d时，UV+N1叶长分别较UV叶长上升13.7%、14.6%、22.3%；90 d时，UV+N2叶长较UV+N1叶长上升19%，UV+N3叶长较UV+N2叶长下降42%。就丽江种而言，30 d、60 d、90 d时，UV+N1叶长分别较UV叶长上升12.9%、14.8%、17.8%；90 d时，UV+N2叶长较UV+N1叶长上升7%，UV+N3叶长较UV+N2叶长下降37%。就印江种而言，90 d时，UV叶长较CK叶长下降19%，UV+N2叶长较UV+N1叶长下降23%，UV+N3叶长较UV+N2叶长下降18%。相同处理下不同群系的叶长之间无明显变化规律，只是就平均水平而言，印江种、凤仪种和丽江种的叶长之间存在显著的递增趋势。随时间的延长，叶长显著增大。

UV-B辐射使叶宽显著降低（表1），随氮浓度的增加，叶宽呈显著的上升趋势，其中施5 g/0.5 m2氮肥时叶宽达到最宽。就凤仪种而言，30 d、60 d、90 d时，UV+N1叶宽分别较UV叶宽上升12%、13%、22%；90 d时，UV+N2叶宽较UV+N1叶宽下降12%，UV+N3叶宽较UV+N2叶宽下降14%。就丽江种而言，30 d、60 d、90 d时，UV+N1叶宽分别较UV叶宽上升4%、3%、6%；90 d时，UV+N2叶宽较UV+N1叶宽下降15%，UV+N3叶宽较UV+N2叶宽下降7%。就印江种而言，90 d时，UV叶宽较CK叶宽下降16%；30 d、60 d、90 d时，UV+N1叶宽分别较UV叶宽上升14%、21%、23%；90 d时，UV+N2叶宽较UV+N1叶宽下降16%，UV+N3叶宽较UV+N2叶宽下降11%。相同处理下不同群系的叶宽之间无明显变化规律，就平均水平而言，丽江种的叶宽显著大于凤仪种和印江种，凤仪种大于印江种，但差异不显著。随时间的延长，叶宽极显著增大。

UV-B辐射使生物量显著降低（表1），随氮浓度的增加，生物量呈显著的上升趋势，其中施5 g/0.5 m2氮肥时生物量达到最高。就凤仪种而言， 90 d时，UV+N1生物量较UV生物量上升8%，UV+N2生物量较UV+N1生物量下降24%，UV+N3生物量较UV+N2生物量下降61%。就丽江种而言，90 d时，UV+N1生物量较UV生物量上升31%，UV+N2生物量较UV+N1生物量下降29%，UV+N3生物量较UV+N2生物量下降55%。就印江种而言，90 d时，UV生物量较CK生物量下降16%，UV+N1生物量较UV生物量上升158%，UV+N2生物量较UV+N1生物量下降51%，UV+N3生物量较UV+N2生物量下降48%。凤仪种的生物量极显著大于丽江种和印江种，丽江种生物量大于印江种，但差异不显著。在CK处理下，凤仪种的生物量比丽江种的生物量大43%，丽江种的生物量比印江种的生物量大25%;在UV处理下，凤仪种的生物量比丽江种的生物量大62%，丽江种的生物量比印江种的生物量大79%;在UV+N1处理下，凤仪种的生物量比丽江种的生物量大34%，丽江种的生物量比印江种的生物量小9%;在UV+N2处理下，凤仪种的生物量比丽江种的生物量大42%，丽江种的生物量比印江种的生物量大34%；在UV+N3处理下，凤仪种的生物量比丽江种的生物量大21%，丽江种的生物量比印江种的生物量大17%。

2.2 UV-B辐射下不同氮素水平对灯盏花总黄酮含量及产量的影响

UV-B辐射使总黄酮含量极显著增加（表2），随氮浓度的增加，总黄酮含量呈极显著的下降趋势。就凤仪种而言，90 d时，UV总黄酮含量较CK总黄酮含量上升20%；30 d、60 d、90 d时，UV+N1总黄酮含量分别较UV总黄酮含量下降8%、4%、5%；90 d时，UV+N2总黄酮含量较UV+N1总黄酮含量下降3%，UV+N3总黄酮含量较UV+N2总黄酮含量下降21%。就丽江种而言，90 d时，UV总黄酮含量较CK总黄酮含量上升26%；UV+N2总黄酮含量较UV+N1总黄酮含量下降16%，UV+N3总黄酮含量较UV+N2总黄酮含量下降19%。就印江种而言，90 d时，UV总黄酮含量较CK总黄酮含量上升9%；30 d时，UV+N1总黄酮含量较UV总黄酮含量下降22%。相同处理下不同群系的总黄酮含量之间无明显变化规律，只是就平均水平而言，印江种的总黄酮含量显著大于丽江种和凤仪种，丽江种大于凤仪种，但差异不显著。随时间的延长，总黄酮含量极显著增大。

表2 UV-B辐射下不同氮素水平对灯盏花总黄酮含量及产量的影响

UV-B辐射使总黄酮产量极显著增加（表2），随氮浓度的增加，总黄酮产量呈极显著的上升趋势，其中施5 g/0.5 m2氮肥时总黄酮产量达到最高。就凤仪种而言，90 d时，UV总黄酮产量较CK总黄酮产量上升63%，UV+N1总黄酮产量较UV总黄酮产量上升3%；UV+N2总黄酮产量较UV+N1总黄酮产量下降28%；UV+N3总黄酮产量较UV+N2总黄酮产量下降69%。就丽江种而言，90 d时， UV总黄酮产量较CK总黄酮产量上升50%，UV+N1总黄酮产量较UV总黄酮产量上升33%，UV+N2总黄酮产量较UV+N1总黄酮产量下降42%，UV+N3总黄酮产量较UV+N2总黄酮产量下降63%。就印江种而言， 90 d时，UV+N1总黄酮产量较UV总黄酮产量上升168%，UV+N2总黄酮产量较UV+N1总黄酮产量下降46%，UV+N3总黄酮产量较UV+N2总黄酮产量下降39%。凤仪种的总黄酮产量显著大于丽江种和印江种，丽江种大于印江种，但差异不显著。在CK处理下，凤仪种的总黄酮产量比丽江种的总黄酮产量高82%，丽江种的总黄酮产量比印江种的总黄酮产量高4%;在UV处理下，凤仪种的总黄酮产量比丽江种的总黄酮产量高100%，丽江种的总黄酮产量比印江种的总黄酮产量高70%;在UV+N1处理下，凤仪种的总黄酮产量比丽江种的总黄酮产量高43%，丽江种的总黄酮产量比印江种的总黄酮产量小9%;在UV+N2处理下，凤仪种的总黄酮产量比丽江种的总黄酮产量高80%，丽江种的总黄酮产量比印江种的总黄酮产量小4%;在UV+N3处理下，凤仪种的总黄酮产量比丽江种的总黄酮产量高50%，丽江种的总黄酮产量比印江种的总黄酮产量小42%。

3 讨论与结论

3.1 讨论

过量的紫外辐射能使植株矮化，主要是节间伸长受到抑制[8]。 Li Yuan 等 (2002)[9]在 20 个大豆品种中研究得出，有18个品种的节间长有不同程度的降低，其中8个品种达极显著水平 (P<0.01)。在紫外辐射增强胁迫下，对春小麦地下与地上部器官生长的系统研究表明，根长、根系数量、根体积、株高、叶片数、叶面积等生长指标皆低于对照植株，降幅达28.6%～36.1%[10]。 增施氮肥和适当施磷、 控施钾肥能提高灯盏花产量和灯盏乙素含量，为灯盏花高产优质栽培提供了依据[5]。本实验数据印证了前人的研究，UV-B辐射使灯盏花的株高、基叶数极显著降低，叶长、叶宽也相应降低，但未达显著水平。随氮浓度的增加，株高、基叶数、叶长、叶宽呈极显著的上升趋势，其中施5～10 g/0.5 m2氮肥时达到最高。

总生物量代表所有生理、生化和生长因子的长期响应的完整性[11]。 陈建军等 (2004)[12]对20个大豆品种的研究表明，UV-B辐射增强可显著降低大豆叶、根、茎、籽粒的生物量，20个大豆品种的总生物量均有不同程度的降低，原因可能是增强UV-B辐射可使植物体内发生强烈的自由基反应，产生大量的自由基，伤害植物光系统Ⅱ，使净光合速率降低，同时叶面积指数降低，光合有效面积减少，引起植株光合能力下降，从而降低总生物量和产量。氮是对灯盏花营养生长影响最大的元素，适当增加氮的用量将有利于植株的旺盛生长，并明显提高灯盏花的生长速率和生物量[5]。在本试验中，UV-B辐射使灯盏花生物量极显著降低，随氮浓度的增加，生物量呈极显著的上升趋势，其中施5 g/0.5 m2氮肥时生物量达到最高。凤仪种的生物量极显著大于丽江种和印江种，丽江种大于印江种，但差异不显著。

氮素匮乏会诱导植物合成较多抗性物质以减轻缺素对植物的损伤，而这些抗性物质也能减轻UV-B辐射对植株的伤害，因而缺素诱导增加了植物的抗逆性，在高氮水平下，植物能吸收充足的养分而减少类黄酮等抗性物质的合成，使植物对逆境胁迫更敏感[13]。UV-B辐射使总黄酮含量显著增加，随氮浓度的增加，总黄酮含量呈显著的下降趋势，其中施15 g/0.5 m2氮肥时总黄酮含量最低。随时间的延长，总黄酮含量极显著增大。总黄酮含量还与品种有关，不同种的灯盏花之间总黄酮含量存在极显著的差异，在3个种中印江种含量最高。

高总黄酮产量是总黄酮含量和生物量的组合。UV-B辐射使总黄酮产量显著增加，随氮浓度的增加，总黄酮产量呈显著的上升趋势，其中施5 g/0.5 m2氮肥时达到最高。凤仪种的总黄酮产量显著大于丽江种和印江种，丽江种大于印江种，但差异不显著。综上所述，选用凤仪种，加以UV-B辐射和施5 g/0.5 m2氮肥，可使灯盏花总黄酮产量提高。

3.2 结论

采用大棚中土培的方法，研究UV-B辐射下不同氮素水平对不同种灯盏花生长和总黄酮含量的影响，结果表明：（1）从生长指标来看，UV-B辐射会使灯盏花植株的生物量减小，植株矮化，叶长减小，叶片变窄，却能增加总黄酮产量，而适当增加氮素含量会对灯盏花生物量进行补偿甚至提高，尤其在施5 g/0.5 m2氮肥的情况下这种现象更明显且生物量提高得更快。（2）从总黄酮含量来看，UV-B辐射使总黄酮含量显著增加，随氮浓度的增加，总黄酮含量呈显著的下降趋势，其中施15 g/0.5 m2氮肥时达到最低。总黄酮含量还与群系有关，不同种的灯盏花之间总黄酮含量存在极显著的差异，在3个种中印江种总黄酮含量最高。（3）从总黄酮产量来看，UV-B辐射使总黄酮含量显著增加，随氮浓度的增加，总黄酮产量呈显著的上升趋势，其中施5 g/0.5 m2氮肥时达到最高。凤仪种的总黄酮产量显著大于丽江种和印江种，丽江种大于印江种，但差异不显著。

综合起来考虑，选用凤仪种，加以UV-B辐射和施5 g/0.5 m2氮肥，可使灯盏花总黄酮产量提高68%。

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