常 艷，甄彩云，王連軍，胡可意，倪 靖，徐 紀(jì)，蔡永萍，金 青*

遮陰對鐵皮石斛生長與品質(zhì)的影響

常 艷1，甄彩云1，王連軍1，胡可意1，倪 靖2，徐 紀(jì)1，蔡永萍1，金 青1*

(1. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，合肥 230036；2. 安徽省寧國市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，寧國 242300)

為了明確鐵皮石斛農(nóng)藝性狀和糖類成分之間的相互關(guān)系，為鐵皮石斛種植和新品種選育提供理論依據(jù)，探討了遮陰對鐵皮石斛農(nóng)藝性狀與糖類成分積累的影響，測定遮陰條件下鐵皮石斛農(nóng)藝性狀和糖類成分的變化情況，并對農(nóng)藝性狀與糖類成分進(jìn)行相關(guān)性分析、多元回歸分析和通徑分析。結(jié)果表明：遮陰組的葉長、葉寬、纖維素、半纖維素顯著小于對照組，而莖粗、生物量、可溶性多糖含量、甘露糖含量、甘露糖/葡萄糖值顯著大于對照組；對生物量負(fù)向影響最大的是葉數(shù)（﹣0.840）；對可溶性多糖含量正向影響最大的是莖長（0.864）；對甘露糖/葡萄糖值負(fù)向作用最大的是莖長（﹣1.230），其次是莖粗（﹣0.427）?？梢娬陉幪幚砟茱@著提高鐵皮石斛甘露糖含量以及甘露糖/葡萄糖值，減少粗纖維的積累，從而促進(jìn)了石斛莖粗的生長和生物量的積累。因此，可將遮陰處理適時(shí)應(yīng)用于鐵皮石斛人工種植中，生產(chǎn)中也可以通過控制莖長、莖粗等性狀指標(biāo)來篩選高品質(zhì)、高產(chǎn)量的鐵皮石斛品種。

鐵皮石斛；遮陰；農(nóng)藝性狀；糖類成分；相關(guān)性分析；通徑分析

鐵皮石斛（Kimura et Migo）屬于蘭科石斛屬，多年生草本植物，具有較高的藥用價(jià)值。其主要藥效成分為可溶性多糖，具有較強(qiáng)的抗腫瘤、抗輻射、抗衰老和增強(qiáng)免疫力等功能[1-2]。現(xiàn)代藥理學(xué)研究分析表明，石斛莖中的黏性物質(zhì)主要是可溶性多糖，屬于活性多糖，其單糖主要為甘露糖和葡萄糖[3]。中國藥典規(guī)定鐵皮石斛“多糖含量≥25%，甘露糖含量為13% ～ 38%，甘/葡比值為2.4 ～ 8.0”[4]，因此可溶性多糖含量、甘露糖含量和甘/葡比值是衡量鐵皮石斛品質(zhì)的重要指標(biāo)。此外，石斛藥理作用與其單糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)和分子量相關(guān)[5]。人們以石斛的“質(zhì)重、嚼之粘牙、口甜、無渣”作為優(yōu)先選擇的目標(biāo)。石斛的口感粘度與可溶性多糖含量有關(guān)，而殘?jiān)鼊t與石斛莖中的纖維素、半纖維等細(xì)胞壁成分有關(guān)[6]。

鐵皮石斛對栽培環(huán)境要求高，現(xiàn)多以人工栽培為主。邵尉等[7]研究了遮陰對鐵皮石斛葉和莖中多糖及甘露糖的積累，發(fā)現(xiàn)單層遮陽網(wǎng)處理有利于多糖和甘露糖的積累。也有研究發(fā)現(xiàn)，半遮陰不僅有利于石斛多糖的累積，同時(shí)也能促進(jìn)石斛的生長[8]。本研究記錄了遮陰情況下，鐵皮石斛連續(xù)7個(gè)月的農(nóng)藝性狀和糖類成分的變化情況，并進(jìn)行相關(guān)性分析、多元回歸分析以及通徑分析，以期找到影響鐵皮石斛品質(zhì)和產(chǎn)量的主要農(nóng)藝性狀因子以及適合鐵皮石斛生長的種植方式，為提升鐵皮石斛品質(zhì)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與處理

鐵皮石斛采自于安徽省寧國市安徽皖斛堂生物科技有限公司。選擇大棚栽培、長勢一致的一年生鐵皮石斛兩處，對其中一處進(jìn)行單層遮陰網(wǎng)處理，遮光率為85%，為遮陰組；另一處為全光照，為對照組。分別對兩處鐵皮石斛進(jìn)行掛牌處理，于采收期前后進(jìn)行取材，即從當(dāng)年10月開始取樣，每個(gè)月的月初取1次樣，直至翌年4月。每次取鮮材100 g，經(jīng)殺青后于60 ℃烘干至恒重。研磨成粉過60目篩，干燥處保存，備用。

1.2 儀器與試劑

儀器：紫外分光光度計(jì)（Thermo Fisher公司）Ultimate 3000超高效液相色譜儀（Thermo Fisher公司）等。

試劑：鹽酸氨基葡萄糖、無水甘露糖標(biāo)準(zhǔn)品（上海源葉生物科技有限公司）；重蒸酚（北京索萊寶科技有限公司）；無水葡萄糖、氫氧化鈉、鹽酸、濃硫酸、三氯甲烷（西隴科學(xué)股份有限公司）等。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀的測定 從兩地隨機(jī)選取20簇鐵皮石斛，每簇隨機(jī)選取3株進(jìn)行掛牌標(biāo)記，標(biāo)記對象即為每月的固定測量對象。測定的農(nóng)藝性狀主要包括莖長、莖粗、葉長、葉寬、每莖葉片數(shù)和每莖節(jié)間數(shù)等指標(biāo)[9]。使用游標(biāo)卡尺和直尺等測量莖長（莖基部第1節(jié)間到莖頂端）、莖粗（莖中部直徑）、葉長及葉寬（莖中部葉片），每株從莖基部到頂端，基部第1節(jié)間起為“下”，頂端最近的節(jié)為“上”，中間的節(jié)數(shù)為“中”。測量方法如表1所示。

1.3.2 糖類成分的測定 參考張四杰等[3]的方法測定可溶性多糖及單糖含量；參考趙玉雪等[10]的方法測定纖維素和半纖維素含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2019和SPSS 18分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和差異顯著性分析，采用graphpad prism 7繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 遮陰對鐵皮石斛農(nóng)藝性狀的影響

由表2可知，遮陰組與對照組的莖長、節(jié)數(shù)、葉數(shù)無顯著差異，但遮陰組莖粗、葉長、葉寬極顯著大于對照組（< 0.01）。遮陰組生物量大于對照組，但同時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)年11 月、12 月至翌年1月、2月遮陰組生物量卻低于對照組。

2.2 遮陰對鐵皮石斛莖糖類物質(zhì)含量的影響

由圖1可知，遮陰組鐵皮石斛可溶性多糖含量在7.36% ～ 38.47%，對照組在21.09% ～ 40.27%。當(dāng)年10月、11月以及翌年1—3月遮陰組可溶性多糖含量小于對照組，且在當(dāng)年10月和11月存在極顯著差異（< 0.01）。翌年4月遮陰組可溶性多糖含量顯著高于對照組（< 0.05）。

表1 農(nóng)藝性狀的測定方法

表2 農(nóng)藝性狀的動(dòng)態(tài)變化

注: 相同月份遮陰組和對照組比較，*＜0. 05，**＜0. 01。

相同月份遮陰組和對照組比較，*P＜0. 05，**P＜0. 01。下同。

Figure 1 Dynamic change of soluble polysaccharide content inunder shading

由圖2（a）可知，遮陰組鐵皮石斛莖甘露糖含量在9.47% ～ 34.19%，對照組在14.90% ～ 33.10%。在當(dāng)年10月和11月，對照組甘露糖含量高于遮陰組，且在當(dāng)年10月存在顯著性差異（< 0.01）。其余月份遮陰組的甘露糖含量均大于對照組，其中，翌年2月存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（< 0.01）。

由圖2（b）可知，遮陰組甘露糖/葡萄糖值在7.02 ～ 1.58，對照組在5.23 ～ 1.65。當(dāng)年10月，遮陰組的甘露糖/葡萄糖比對照組高37%（< 0.01）。當(dāng)年11月，對照組的甘露糖/葡萄糖比遮陰組高5.80%（< 0.05）。當(dāng)年12月—翌年3月，遮陰組甘露糖/葡萄糖比對照組高，且在翌年1月與2月有顯著差異（< 0.05），翌年3月有極顯著差異（< 0.01）。

圖2 遮陰對鐵皮石斛單糖含量動(dòng)態(tài)變化

Figure 2 Dynamic change of monosaccharide content inunder shading

由圖3（a）可知，遮陰組纖維素含量在22.01% ～ 35.58%，對照組在27.37% ～ 44.45%。其中對照組纖維素含量高于遮陰組，且在當(dāng)年11月、12月、翌年1月、2月、4月存在極顯著差異（< 0.01）。當(dāng)年10月、3月存在顯著差異（< 0.05）。由圖3（b）可知，遮陰組半纖維素含量在10.80% ～ 12.33%，對照組半纖維素含量在11.26% ～ 24.86%。對照組半纖維素含量始終高于遮陰組，且在當(dāng)年11月和翌年1月有顯著差異（< 0.05）；在當(dāng)年12月、翌年2月、3月和4月存在極顯著差異（< 0.01）。

2.3 鐵皮石斛農(nóng)藝性狀與糖類成分的相關(guān)性分析

通過分析農(nóng)藝性狀與糖類成分的相關(guān)性分析（表3）發(fā)現(xiàn)，生物量與莖長（< 0.05）與甘露糖含量（< 0.01）呈正相關(guān)，與莖粗（< 0.01）和葉數(shù)（< 0.05）呈負(fù)相關(guān)。可溶性多糖含量與莖長、甘露糖含量呈極顯著正相關(guān)（< 0.01），與莖節(jié)數(shù)呈顯著正相關(guān)（< 0.05），而與莖粗、甘露糖/葡萄糖呈極顯著負(fù)相關(guān)（< 0.01）。甘露糖/葡萄糖值與莖長、可溶性多糖含量與甘露糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（< 0.01），與纖維素含量呈顯著負(fù)相關(guān)（< 0.05）。甘露糖含量與莖長、生物量、可溶性多糖含量呈極顯著正相關(guān)（< 0.01），與節(jié)數(shù)呈顯著正相關(guān)（< 0.05），與莖粗、葉數(shù)、甘露糖/葡萄糖呈極顯著負(fù)相關(guān)（< 0.01）。纖維素含量與莖長和節(jié)數(shù)呈顯著正相關(guān)（< 0.05），與半纖維素含量呈極顯著正相關(guān)（< 0.01），而與葉寬、甘露糖/葡萄糖值呈顯著負(fù)相關(guān)（< 0.05）。

圖3 遮陰對鐵皮石斛水不溶性多糖含量動(dòng)態(tài)變化

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

表3 鐵皮石斛農(nóng)藝性狀與糖類成分的相關(guān)性分析

注:*在＜0.05水平(雙側(cè))相關(guān)性顯著；**在＜0.01水平(雙側(cè))相關(guān)性極顯著。

2.4 鐵皮石斛農(nóng)藝性狀與品質(zhì)的多元回歸分析

將鐵皮石斛莖長、莖粗、節(jié)數(shù)、葉長、葉寬、葉數(shù)、生物量、可溶性多糖、纖維素、半纖維素、甘露糖/葡萄糖和甘露糖共12個(gè)農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性進(jìn)行多元回歸分析。

以生物量（）為因變量，莖長（x）、莖粗（x）、節(jié)數(shù)（x）、葉長（x）、葉寬（x）、葉數(shù)（x）、可溶性多糖（x）、纖維素（x）、半纖維素（x）、甘露糖/葡萄糖（x）和甘露糖（x）作為自變量的最優(yōu)回歸方程如下：生物量=86.81﹣5.38X。表明葉數(shù)是影響生物量的主要因子。

以可溶性多糖（）為因變量，莖長（x）、莖粗（x）、節(jié)數(shù)（x）、葉長（x）、葉寬（x）、葉數(shù)（x）、生物量（x）、纖維素（x）、半纖維素（x）、甘露糖/葡萄糖（x）和甘露糖（x）作為自變量的最優(yōu)回歸方程如下：可溶性多糖=﹣157.26 + 12.84X。表明莖長是影響可溶性多糖含量的主要因子。

以甘露糖（）為因變量，莖長（x）、莖粗（x）、節(jié)數(shù)（x）、葉長（x）、葉寬（x）、葉數(shù)（x）、生物量（x）、可溶性多糖（x）、纖維素（x）、半纖維素（x）、甘露糖/葡萄糖（x）作為自變量的最優(yōu)回歸方程如下：甘露糖=﹣50.56 + 6.83X61.22X。表明莖長和莖粗是影響甘露糖含量的兩個(gè)主要因子。

以甘露糖/葡萄糖值（）為因變量，莖長（x）、莖粗（x）、節(jié)數(shù)（x）、葉長（x）、葉寬（x）、葉數(shù)（x）、生物量（x）、可溶性多糖（x）、纖維素（x）、半纖維素（x）和甘露糖（x）作為自變量的最優(yōu)回歸方程如下：甘露糖/葡萄糖=53.72﹣3.21X﹣10.21X。表明莖長和莖粗是影響甘露糖/葡萄糖值的兩個(gè)主要因子。

表4 鐵皮石斛可溶性多糖與農(nóng)藝性狀的通徑分析

表5 鐵皮石斛甘露糖/葡萄糖值與農(nóng)藝性狀的通徑分析

2.5 農(nóng)藝性狀與可溶性多糖、甘露糖/葡萄糖、生物量的通徑分析

由于鐵皮石斛多個(gè)農(nóng)藝性狀間存在顯著或極顯著相關(guān)性，故進(jìn)行通徑分析，了解鐵皮石斛產(chǎn)量與品質(zhì)的直接和間接性狀因素。通徑分析結(jié)果（表4和表5）表明，莖長、節(jié)數(shù)、葉長、葉數(shù)、纖維素含量、半纖維素含量、甘露糖含量對可溶性多糖含量有正向影響，正向影響由大到小依次為莖長>甘露糖含量>節(jié)數(shù)>半纖維素含量>纖維素含量>葉數(shù)>葉長；莖粗、葉寬、甘露糖/葡萄糖值對可溶性多糖含量有負(fù)向影響，其中負(fù)向影響最大的是生物量（﹣0.275）。莖長、莖粗、葉長、葉數(shù)、可溶性多糖含量、纖維素含量、半纖維素含量對甘露糖/葡萄糖值有不同程度的負(fù)向作用，其中負(fù)向作用最大的是莖長（﹣1.230），其次是莖粗（﹣0.427）；節(jié)數(shù)、葉寬、生物量、甘露糖含量對甘露糖/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）。莖長、葉長、葉寬、甘露糖/葡萄糖、甘露糖含量對生物量有正向作用，其中對生物量正向影響最大的是甘露糖含量（0.198）；莖粗、節(jié)數(shù)、葉數(shù)、可溶性多糖含量、纖維素含量、半纖維素含量對生物量有負(fù)向影響，負(fù)向影響最大的是葉數(shù)（﹣0.840）。

3 討論與結(jié)論

鐵皮石斛是喜陰植物，對照組光照強(qiáng)度過大反而抑制其生長，而遮陰組的光照強(qiáng)度適中，葉片長度、寬度都明顯高于對照組，因此有利于光合作用物質(zhì)的積累，使得甘露糖/葡萄糖值和甘露糖含量顯著升高[11]。此外，遮陰后鐵皮石斛纖維素、半纖維素等細(xì)胞壁殘?jiān)匡@著降低，提升了鐵皮石斛鮮食的口感。分析還發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)年10 月、11 月至翌年1、2月，對照組可溶性多糖含量、甘露糖含量以及生物量高于遮陰組（< 0.01），說明秋冬季對鐵皮石斛進(jìn)行遮陰處理不利于其可溶性多糖等藥用成分的積累，這可能與秋冬季整體光照較弱、溫度較低有關(guān)。因而，如果綜合考慮可溶性多糖含量、甘露糖含量以及生物量的影響，可在春、夏季對鐵皮石斛進(jìn)行遮陰處理，而秋、冬季采用自然光照的種植模式用于鐵皮石斛的人工種植中。

多元回歸分析與通徑分析表明，葉數(shù)、節(jié)數(shù)與生物量呈負(fù)相關(guān)。相關(guān)性分析表明，葉數(shù)、莖粗與生物量呈負(fù)相關(guān)，因此，葉數(shù)是影響生物量的主要因子，即葉數(shù)越多，鐵皮石斛生長代謝越旺盛，生物量的積累則越小。相關(guān)性分析表明，莖長、甘露糖含量與可溶性多糖含量呈正相關(guān)。多元回歸分析與通徑分析表明，莖長是影響鐵皮石斛可溶性多糖含量的主要正向調(diào)節(jié)因子。因此，莖長是影響可溶性多糖含量的主要因子，即莖長越長，可溶性多糖含量越高，這與張蕾等[12]研究結(jié)果一致。相關(guān)性分析表明，莖長、可溶性多糖含量、甘露糖含量與甘露糖/葡萄糖值呈負(fù)相關(guān)；多元回歸分析及通徑分析表明，莖長、莖粗與甘露糖/葡萄糖值呈負(fù)相關(guān)。因此，莖長是影響甘露糖/葡萄糖值的主要負(fù)向因子，即莖長減小，甘露糖/葡萄糖值增大。

綜合上述結(jié)果發(fā)現(xiàn)，遮陰處理能顯著提高鐵皮石斛甘露糖/葡萄糖值、甘露糖含量，減少粗纖維的積累，因而，可將單層遮陽網(wǎng)處理作為鐵皮石斛規(guī)范化、規(guī)模化的參考種植措施[13-14]。此外，莖長、莖粗與鐵皮石斛生物量、可溶性多糖含量、甘露糖含量、甘露糖/葡萄糖值的相關(guān)性較強(qiáng)，因此，生產(chǎn)上可將莖長、莖粗作為判斷鐵皮石斛品質(zhì)與產(chǎn)量的農(nóng)藝性狀指標(biāo)。

[1] 奚航獻(xiàn), 劉晨, 劉京晶, 等. 鐵皮石斛化學(xué)成分、藥理作用及其質(zhì)量標(biāo)志物(Q-marker)的預(yù)測分析[J]. 中草藥, 2020, 51(11): 3097-3109.

[2] 黃俊彬, 丁婕, 朱海媚, 等. 三個(gè)不同種源的鐵皮石斛多糖比較及其初步的藥理活性評價(jià)[J]. 食品工業(yè)科技, 2022, 43(5): 71-78.

[3] 張四杰, 錢正, 劉京晶, 等. 鐵皮石斛花多糖相對分子質(zhì)量及其單糖組成的研究[J]. 中國中藥雜志, 2017, 42(20): 3919-3925.

[4] 國家藥典委員會(huì). 中華人民共和國藥典-一部: 2020年版[M]. 北京: 中國醫(yī)藥科技出版社, 2020: 1088.

[5] CHEN W H, WU J J, LI X F, et al. Isolation, structural properties, bioactivities of polysaccharides fromKimura et. Migo: a review[J]. Int J Biol Macromol, 2021, 184: 1000-1013.

[6] 王金旺, 金軼偉, 周芬芬, 等. 不同栽培模式下鐵皮石斛品質(zhì)差異比較[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué), 2020, 61(5): 978-980.

[7] 邵尉, 姜秀梅, 曹雪原, 等. 不同光照條件、不同采收時(shí)間對鐵皮石斛總多糖、還原性糖以及甘露糖含量的影響[J]. 現(xiàn)代中藥研究與實(shí)踐, 2017, 31(4): 20-22.

[8] 孫志蓉, 王美云, 陳明穎, 等. 光照強(qiáng)度對環(huán)草石斛莖形態(tài)結(jié)構(gòu)及多糖含量的影響[C]//中華中醫(yī)藥學(xué)會(huì)第九屆中藥鑒定學(xué)術(shù)會(huì)議論文集——祝賀中華中醫(yī)藥學(xué)會(huì)中藥鑒定分會(huì)成立二十周年. 建德, 2008: 594-597.

[9] 劉莉, 王家金, 徐蕾, 等. 鐵皮石斛不同居群的農(nóng)藝性狀與化學(xué)成分的多樣性研究[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 29(2): 240-247.

[10] 趙玉雪, 朱佳敏, 楊霞, 等. 核桃青皮中木質(zhì)素、纖維素、半纖維素測定初報(bào)[J]. 貴州林業(yè)科技, 2021, 49(2): 7-10.

[11] 龔慶芳, 趙健, 何金祥, 等. 遮蔭對一年生鐵皮石斛生長特性、光合特性及多糖含量的影響[J]. 北方園藝, 2014(1): 148-150.

[12] 張蕾, 鄭希龍, 邱道壽, 等. 鐵皮石斛主要農(nóng)藝性狀與多糖含量相關(guān)性多重分析[J]. 中藥材, 2013, 36(10): 1573-1576.

[13] 鄒桂逢, 柳澤鑫, 肖澤鑫. 遮陽網(wǎng)和肥料種類對鐵皮石斛生長的影響[J]. 林業(yè)與環(huán)境科學(xué), 2016, 32(6): 80-85.

[14] 龐敏霞, 戚勇, 陳丁江, 等. 鐵皮石斛品質(zhì)性狀影響因子的研究進(jìn)展[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué), 2020, 61(3): 502-508.

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

安徽省自然科學(xué)基金（2108085MC80），安徽省高校自然科學(xué)研究項(xiàng)目( KJ2020A0114) ，安徽省高校協(xié)同創(chuàng)新計(jì)劃( GXXT-2019-043)和省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目(S202110364240)共同資助。

常 艷，高級實(shí)驗(yàn)師。E-mail：changyan@ahau.edu.cn 甄彩云，碩士研究生。E-mail：2467700501@qq.com

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