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光强对药用植物的影响

更新时间:2023-10-31  |  点击率:142

光强在药用植物研究中的应用现状

1.研究目的

      植物中有用化学物质特别是药用有效成分主要为植物的次生代谢产物。次生代谢产物在植物与生态环境关系中充当着重要的角色。次生代谢实际上是植物在长期进化中对环境适应的结果。在某种程度上,次生代谢产物的产生和变化比初生代谢产物与环境有着更强的相关性和对应性。对环境因子影响植物次生代谢产物的探讨,可以为某些具有重要药用和经济价值的次生代谢产物的高效生产提供理论依据和实践指导,因而这方面的研究工作显得尤为重要。光强是影响植物生长发育的重要环境因子,其对植物植物器官形态的建成、细胞组织结构、碳同化与光能利用、产品品质及次生代谢产物都有重要的影响,长期以来一直是众多学者研究的热点。本文将综述近年来有关光强在药用植物研究中的研究进展。

2.光强对植物的影响

2.1.光强对植物生长发育的影响

      许多研究表明,光照强度对植物的生长发育有显著影响。环境的光照条件通过影响光合速率、水分供需等影响植株的叶面积、植株性状、生物量等。光是重要的生态因子,植物的生长情况与光照强度有密切的关系。对喜光植物来说,荫蔽一般会影响其生长发育。而对耐荫植物,适度的荫蔽有利于其生长和发育。

      在研究光强对花生植株营养生长的影响中发现,遮光处理对花生的叶面积系数有很大影响,遮光处理植株生物产量随处理光强的减弱显著降低。较弱光照强度下水鬼蕉的株高、叶片数、叶片长、生物量、叶生物量、叶绿素含量等生长和理生态指标都高于较强光照强度下的水鬼蕉。

2.2光强对植物光合特性的影响

      光合作用是植物、藻类和某些细菌利用叶绿素,在光照条件下,将二氧化碳、水或是硫化氢转化为碳水化合物。光合作用可分为产氧光合作用(oxygenic photosynthesis)和不产氧光合作用(anoxygenic photosynthesis)。地球上存在大量的植物,他们通过不断进行光合作用产生有机物并且贮存能力,经过食物链传递到其它消费者,同时植物通过光合作用能释放氧气,供给生物进行呼吸作用,是他们赖以生存的关键。

      光对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,活化参与光合作用的一些酶和促使气孔开放,调节光合机构的发育。当光照不足时,不仅会因同化力的短缺而限制光合碳同化,而且还会由于光合作用的关键酶没有充分活化而限制光合作用。另一方面,光能过量对光合机构也不是好事,它会引起光合作用的光抑制,甚至光合机构的光破。

2.3光强对光合色素的影响

      光合作用的原初过程起始于太阳光能被叶绿素吸收利用。植物中的叶绿素有两种类型:叶绿素a和叶绿素b。叶绿素a呈蓝绿色,叶绿素b呈黄绿色。两者捕获光能并将其传递至光反应中心。叶绿素含量随光量子密度的降低而增加,但叶绿素a/b值却随光量子密度的降低而减小。低的叶绿素a/b值能提高植物对远红光的吸收。因而在弱光下,具有较低叶绿素a/b值及较高的叶绿素含量的植物,也具有较高的光合活性。在农学研究上,育种工作者常常将叶绿素含量作为衡量植物光合能力的一项指标。目前大多数研究证明:植物在较低的光照条件下叶绿素含量会增加。处于严重遮阴条件下的阴生植物比处于强光条件下的阳生植物具更低的叶绿素a/b比值。这在多项研究中己得到证实。

2.4光强对植物生理指标的影响

      植物的光合作用离不开光能,光对不同植物的生长发育起的作用有异,有促进作用,也有抑制作用;喜阳植物的生长或达到生长良好的状态需要充足的光照来满足其光合作用,而喜阴植物适宜生长在阴凉背光的环境中,其在全日照下生长会对发育不利,更严重的则无法生长。

      研究表明,可溶性糖是植物进行光合作用的产物,在一定范围的光照强度葡萄糖分的累积有显著的显著的影响,且光强越大糖分累积越高,光强减弱糖分累积减少。蓝百合叶片中的可溶性糖和淀粉含量基本随着遮荫的增加而增加。对假俭草遮荫的试验中,假俭草植株的可溶性糖含量随遮荫度的增加有所上升,但在75%遮荫下其增加率有所下降。3种景天科地被植物进行了光适应性的研究,发现3种植物的叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量随光强减弱而降低。

2.5光强对植物叶片膜系统的影响

      弱光造成植物叶片细胞膜脂过氧化程度提高,使膜脂受到伤害。丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的产物,它的产生和积累又可反过来加剧膜脂过氧化作用,因而可作为鉴定膜脂过氧化程度的指标。马德华圈等研究发现,弱光处理前,两个番茄品种的丙二醛(MDA)含量没有明显差异。经弱光处理后,MDA含量均有不同程度的提高。处理4天后,增加明显;处理8天后,MDA含量继续增加,但增加幅度降低。

      目前,国内外就光强对作物的影响已经进行了大量的研究,但在药用植物的研究相对较少,且研究多集中在生理方面,缺乏对光强的深入研究。在以后的研究中应从以下几个方面:第一,自然条件下的长期观测和研究。由于植物在自然环境下对光环境的适应是一个长期的过程,而目前的光处理实验更多的是短期,需要进行大量的野外观测和实验。第二,采用多种研究手段如分子生物学、生物细胞学等,并把这些手段有机配合起来,以全面的了解光效,为深入研究光效应机理奠定基础。第三,尝试,建立光控作物生长模型,以便在生产上培育壮苗、提高产量和品质,为生产技术水平进一步提高奠定基础。


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