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三叶半夏(Pinelliaternata(Thunb.)Breit.)为天南星科半夏属宿根草本植物,以块茎入药,具有燥湿化痰、降逆止呕、消痞散结等功效,临床使用非常广泛。由于其每年的用量巨大,加之生态环境的破坏,三叶半夏的野生资源已经面临枯竭,而人工栽培又面临种质混杂、病毒病害逐年加重、栽培技术不成熟等瓶颈问题,导致市场上的三叶半夏的产量和品质都得不到保证。
本论文以不同生态型的三叶半夏为实验材料,通过组织培养技术对三叶半夏的品系进行纯化,利用Lcpro+光合仪与Imagine-PAM叶绿素荧光仪对不同生态型三叶半夏的光合生理参数进行测定。一方面获得三叶半夏光合生理方面的数据以及不同生态型之间的差异,另一方面探讨单株选育在植物育种上的应用,筛选出一批高产优质的三叶半夏,为我国三叶半夏产业化提供理论与实践中的支持。
1.对来自全国10个地区的18个居群的三叶半夏在温州乐清进行统一种植的比较结果显示:半夏块茎的平均重量以来自山东菏泽的11号三叶半夏最高,但其一级(块茎重量大于4g)和二级块茎(重量介于3.0g~4.0g之间)所占的比例较低,而来自山东菏泽的17号半夏和10号半夏不仅块茎平均重量较大,而且一、二级半夏块茎所占的比例也较高,鉴于10号,17号、11号半夏块茎的平均重量之间没有显著差异,因此在温州地区三叶半夏品种推广上适合选择17号和10号半夏。但总体的分析结果显示:除来自河北安国的8号三叶半夏单株产量明显的比其他居群小之外,不同居群间单株产量差异不明显。说明不同产地半夏相互引种已经非常频繁,仅仅从不同产地之间对半夏单株的平均产量上进行比较,已经很难达到高产半夏选育的目的,根据三叶半夏在基因型上的分类进行品种纯化与优良单株的选育将成为高产半夏选育的一个主要手段。
2.通过对三叶半夏离体块茎诱导技术路线的进一步优化,筛选出三叶半夏产业化快速繁殖的最佳路线:以叶片为外植体,消毒处理方式选择75%酒精处理20s,0.1%升汞处理4min效果最好;以叶柄为外植体时消毒处理方式选择75%酒精处理30s,0.1%升汞处理6min效果最好。优化后的离体块茎扩繁技术路线如下:外植体的脱分化选择固体培养基MS+6-BA1.0mg/L+NAA0.02mg/L+蔗糖3%+琼脂5.0g/L,脱分化后得到的丛生芽采用培养基MS+6-BA1.0mg/L+NAA0.2mg/L+蔗糖3%+琼脂5.0g/L与MS+6-BA0.5mg/L+NAA0.02mg/L+蔗糖3%+琼脂5.0g/L交替使用的方式,离体块茎诱导采用1/2MS+IBA0.03mg/L+NAA0.01mg/L+蔗糖5%+琼脂5.0g/L+AC0.3g/L培养基。
3.对三叶半夏净光合速率对光强的响应曲线的研究结果显示:三叶半夏是一种阴生植物,光饱和点只有650μmolphotons·m-2·s-1。在对三叶半夏叶绿素荧光参数的分析结果显示:当给定的脉冲光超过一定强度后(光量子通量密度PFD大于700μmolphotons·m-2·s-1)三叶半夏的相对电子传递速率即开始下降,说明过强的光照对三叶半夏叶片光合速率的进行有明显的抑制作用,因此在夏季中午适当遮荫有利于半夏的健康生长。
4.对不同生态型三叶半夏在恒定光强下净光合速率关系比较的结果显示:三种不同叶形三叶半夏之间存在着显著的差异,在给定的光强(1044μmol·m-2·s-1)下叶片的净光合速率以桃叶半夏最高;在对其叶绿素荧光参数的分析比较结果显示:三种不同叶形三叶半夏的相对电子传递速率都受到强光的抑制;对不同叶形三叶半夏叶片叶绿素荧光的非光化学淬灭系数(NPQ)的研究结果显示,以柳叶半夏的值最高,说明柳叶半夏对强光的耐受力要强于桃叶半夏和心叶半夏。
5.对三种不同叶形三叶半夏单株后代的净光合速率的比较结果显示:桃叶半夏不同单株在恒定光强下的净光合速率与产量之间都有着极显著的差异,柳叶半夏和心叶半夏的单株问差异显著;对试验中所选育的十一个优良单株的栽培比较结果显示:作为三叶半夏的栽培种应该优先选择桃叶或柳叶半夏,所筛选的十一个三叶半夏单株中,以桃叶2号的产量和净光合速率最高。在三个柳叶半夏的优良单株中以L2号三叶半夏的产量最高。两个中间型三叶半夏以GS产量和光合性能最高,并且在十一个单株中,GS半夏的倒苗期最不明显,主要表现为新老交替现象。综合各方面的因素可以发现,在北方宜选择发展桃叶2号为栽培种,南方宜选择发展柳叶2号(L2)为栽培种。