浙贝母叶片SPAD值与叶绿素含量的相关性分析

明帮燕，黄 梅，付旭娟，杨青山，周 浓，郭冬琴

（重庆三峡学院，重庆万州 404020）

浙贝母（Fritillaria thunbergiiMiq.）别名浙贝、象贝、大贝、珠贝、元宝贝等，为百合科贝母属多年生草本植物，通常以地下鳞茎入药，具有清热散结、化痰止咳等功效，是我国种植历史悠久、生产集约化较高的中药材[1-4]。叶绿素是叶片光合作用所需的色素，也是叶片叶绿体色素的主要组成成分，在光合作用中起着关键的作用，光照、水分、土壤等生态因子会影响植物生长期对能量的获取，从而影响植物的品质和产量[5-6]。便携式叶绿素仪可在田间实时检测叶片，来确定叶绿素的相对含量，与复杂、费时的传统叶片检测法相比较[7-8]，具有简便、无损检测、实时等优点，目前已广泛应用于柠檬[9]、沙棘[10]、桃树[11]、茼蒿[12]等植物相关检测中，但在中国药用植物研究方面应用较少，尤其是浙贝母叶片SPAD 值与叶绿素含量的相关性的研究报道极少。本试验对浙贝母叶片的SPAD 值和叶绿素含量进行测定，通过数据相关分析来确定便携式叶绿素仪测定浙贝母叶片叶绿素含量的准确性及最佳测定部位，为浙贝母生产实践提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料浙贝母鲜叶采自重庆市万州区龙驹镇梧桐村种植基地。

1.2 试验方法

2021 年4 月在浙贝母种植基地随机采5 组鲜叶，采叶部位为浙贝母健康植株的中部，每组选取3 株植株，每株采10 片叶片，共计150 片，从中随机挑选30片叶片为测定分析样叶，作为测定检验建立回归模型的样叶。采摘的浙贝母叶片做好编号标记，并低温保存，立即拿回实验室应用分光光度计测定叶绿素含量。

1.3 测定指标

叶绿素含量分别采用SPAD 便携式叶绿素仪和丙酮法[13]测定。采用的便携式叶绿素仪型号为SPAD-502（日本Koni-Caminolta 公司生产），来测定浙贝母叶片的SPAD 值。因叶绿素含量在药材叶片不同位置差异较大，故测定叶片前中后3个位置（叶尖、叶中、叶基）的SPAD 值，计算其平均值。测定时应注意观察叶片，避开其损伤部位，保持数据精确性。测定后，取对应叶片去掉叶脉，并精确称取鲜叶1.0 g，用80%丙酮溶液提取叶片的叶绿素，并在避光条件下浸泡24 h，然后用紫外—可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司生产）进行测定。以80%丙酮提取液为对照，测定645、663 nm 波长下的吸光度值，按照下列公式计算叶绿素含量：

式中：Ca为叶绿素a 含量（mg·g-1），Cb为叶绿素b 含量（mg·g-1），Ct为总叶绿素含量（mg·g-1），D663和D645表示在663 nm 和645 nm 波长下的吸光度值，V为定容体积（mL），W为称样重量（g）。

1.4 数据处理分析

采用Excel 2019 软件进行数据整理，SPSS 26 软件进行数据的方差分析和相关性分析，Origin 2018 软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 同一植株不同叶片SPAD 值与叶绿素含量的相关性分析

选择浙贝母同一植株上长势相近的10片叶片，采用SPAD 便携式叶绿素仪测定相同叶片叶绿素相对含量，分光光度法测定浙贝母叶片叶绿素绝对含量，并分析叶绿素含量与SPAD 值之间是否存在相关性，结果详见表1。可知，同一植株不同叶片的SPAD 值与叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量之间均呈极显著相关关系，其相关系数依次为0.939、0.932、0.933，这说明SPAD值可间接反映浙贝母叶片中叶绿素含量情况。

表1 同一植株不同叶片间SPAD值与叶绿素含量的相关性

浙贝母叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量与SPAD 值之间的线性回归关系见表2。可知，同株浙贝母叶片间的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量与SPAD值之间呈线性函数（y=ax+b）关系，并且两者之间呈极显著水平，函数关系中a表示y随x的变化速率。结果表明叶绿素b的变化速率最大，其次为总叶绿素，而叶绿素a的速率系数最小。以上数据表明浙贝母叶片能够使用便携式叶绿素仪测定其叶绿素含量。

表2 同一植株不同叶片间SPAD值与叶绿素含量的回归方程

2.2 同一叶片不同部位的SPAD 值与叶绿素含量的相关性分析

浙贝母同一叶片各部位（叶尖、叶中、叶基）的叶绿素含量和SPAD 值之间的线性函数图如图1 所示，浙贝母叶片的叶尖部位、叶中部位的叶绿素含量与SPAD 值均呈显著相关性（p<0.05），叶基部位的叶绿素含量与SPAD 值均呈极显著相关性（p<0.01），但其变化速率不尽相同，具体表现为叶中（0.834 4）>叶基（0.702 4）>叶尖（0.457 7）。这说明对于浙贝母叶片来说，叶中部位为叶绿素仪测定的最佳叶片位置，且根据数据图可知，最佳SPAD值在3.8～4.2。

图1 叶片不同部位的SPAD值与叶绿素含量的相关性

2.3 不同植株间叶片叶绿素含量实测值与回归方程预测值分析

为研究SPAD 便携式叶绿素仪测得的叶片SPAD 值是否能代替分光光度法测定值，将测得浙贝母不同植株叶片SPAD值分别代入表2线性函数方程中，计算对应叶片的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量的预测值（见表3）。由表3 可知，不同浙贝母植株对应的SPAD值与叶绿素含量实测值均在一定区间内的波动，且叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量的波动程度不同。其总叶绿素含量波动较大，为1.293～1.943 mg·g-1；叶绿素a含量波动幅度较小，为0.127～0.189 mg·g-1；叶绿素b 含量波动居中，为1.165～1.754 mg·g-1，SPAD值波动范围为1.589～3.956。

表3 不同植株叶片SPAD值与叶绿素含量的实测值及预测值

将浙贝母不同植株叶片的叶绿素实测值与预测值进行数据分析，结果见表4。由表4可知，浙贝母的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量的实测值与预测值的数据分析，p值分别为0.344、0.132、0.152，均大于0.05，这说明通过线性函数y=0.036 2x+0.052 4、y=0.367 6x+0.390 8、y=0.326 6x+0.660 6 分别得到的浙贝母不同植株叶片叶绿素a 含量、叶绿素b 含量、总叶绿素含量的预测值与实测值间差异不显著。因此，可以通过线性函数方程预测浙贝母叶片中的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素的绝对含量。

表4 叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量的实测值与预测值间方差分析

3 小结

通过将叶绿素仪测得叶绿素相对含量和丙酮法测定的各部位叶绿素绝对含量进行线性函数与数据分析，发现浙贝母叶片的叶绿素含量与SPAD 值呈极显著正相关，且叶绿素仪测定浙贝母叶片的最佳部位为叶中，试验结果为浙贝母叶绿素含量相关研究提供了理论基础。SPAD 值作为一个无量纲比值，可以在自然环境下无损地测定植物叶片当前的叶绿素相对含量[14]。叶片SPAD 值采用的测定仪器是便携式SPAD 叶绿素仪，主要利用了叶绿素光谱吸收峰在蓝光和红光区域的特性，通过发射650 nm 和940 nm 的光波，计算叶片在这两处波长处的光透过率之比来表示叶绿素含量相对应的参数SPAD值[15]。

本文研究表明浙贝母叶片的SPAD 值与叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量之间均呈极显著正相关，这说明使用叶绿素仪能够较好地反映浙贝母叶片的实际叶绿素含量，该结果与前人在红枫[16]、葡萄[17]、桃树[11]等上的研究结果一致。王林学等认为叶片中部为叶绿素仪测定玉米最佳部位[18]，而焦颖[19]与潘义宏[20]研究结论表明叶片叶基部位为叶绿素仪测定的最佳部位。本研究发现叶片中部为使用叶绿素仪的测定最佳部位。因本次试验仅采用同一品种的浙贝母，对于不同浙贝母品种叶片各部位（叶尖、叶中、叶基）的叶绿素仪测定SPAD 值和叶绿素含量间的规律是否与本研究存在差异，还需进一步深入研究。研究中的浙贝母叶片均来自重庆市万州区龙驹镇梧桐村种植基地，生长条件均一致，对于不同产地的浙贝母的叶绿素仪测定SPAD 值与叶绿素含量间规律是否与本试验一致，也需进一步研究。