野生蔬菜—地笋生物学特性、生育规律及染色体核型分析的研究
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摘要
野生蔬菜——地笋（Lycopus Lucidus Turcz.）为唇形科多年生草本植物，其地下膨大根状茎是主要的食用器官，因其营养丰富，口感爽脆，兼具药用功能等优良特性，是值得开发的野生植物。为深入而系统的了解地笋的生育特性，为其规模化栽培和产业化开发奠定理论基础，本试验系统而深入的研究了地笋的生物学特性、生育规律、地笋根状茎膨大机理、地笋根状茎营养物质积累规律、地笋染色体核型分析，主要研究结果如下：
1地笋生物学特性
(1)地笋温度生物学特性
地笋根状茎萌发的最低地温为4.3℃，最适温度是20℃。地笋出苗的最适10cm地温范围为13.3～22.7℃。地笋幼苗生长的最适10cm地温范围为17.7℃～27.7℃，最适的气温范围为17.0℃～24.7℃。地笋幼苗的致死温度为-12℃，根状茎的致死温度为-24℃。
(2)地笋光合特性
地笋叶片净光合速率Pn的日变化表现为双峰曲线。其峰值分别出现在上午10:00和下午14:00，有明显的午休现象。
(3)地笋根系分布特性
地笋根系的生物量分布为“伞”形。地笋的根系在垂直分布上主要集中在距地面20cm范围内，水平分布上也主要集中在距主茎20cm的范围内。
2地笋生育规律
(1)地笋植株生长动态
从幼苗出齐开始，地笋植株的株高、株展、茎粗、叶数、叶面积均随生长期持续增加。在出齐苗后的15d，地笋株展出现迅速增加，地笋植株的株高、叶数、叶面积在出齐苗后的30d～60d的增长速率最大。
(2)地笋开花动态
地笋单株开花期为68d，在呼和浩特地区为7月上旬到9月上旬；其单花开花时间为48h±2h。
(3)地笋根状茎膨大动态
地笋根状茎膨大期间，其鲜质量和干质量均呈“S”形曲线变化；体积增大呈前期缓慢，后期迅速的变化趋势；并且质量的快速增加期较体积的快速增加期出现的早。地笋根状茎的膨大期间，粗度的快速增长较长度的快速增长早。
(4)地笋根状茎膨大与环境条件、物质分配、氮磷钾积累、源库活性、解剖结构的关系
地笋根状茎的膨大过程受外界环境条件的影响。地笋根状茎在进入根状茎膨大期后，适当的低温短日照条件有利于根状茎的膨大。地笋的全株生物量随根状茎膨大期而逐渐增加。根冠比随膨大期延长而逐渐增加，到膨大末期根冠比>1。膨大根状茎中氮磷钾的积累量由多到少为钾>磷>氮。地笋根状茎膨大期间，地笋的源、库活性在开始膨大后的30d～60d较高。地笋根状茎的横切面由表皮、皮层和中柱组成。地笋根状茎的膨大由皮层薄壁细胞和中柱细胞共同完成，尤以中柱细胞做出主要贡献。
(5)地笋根状茎膨大期间营养成分积累规律
通过测定地笋根状茎在不同膨大期中部分营养物质的含量，得出随着地笋根状茎的膨大，可溶性糖含量呈现先小幅升高后快速降低再持续升高的变化规律；蔗糖含量为先升高后降低；纤维素、淀粉含量在整个膨大期内表现为持续升高，升高速率都表现为“慢-快-慢”，可溶性蛋白则表现为先降低后升高的变化趋势；N、P、K的积累量随膨大期延长而持续增加。
3地笋染色体核型分析
地笋染色体数为2n=30，x=15；核型公式：2n=2x=30=18m(SAT)+10sm+2T，染色体长度组成为2n=30=6L+12M2+6M1+6S，核型分类为2C型。
The wild vegetable, Lycopus Lucidus Turcz, is the labiatae perennial herbaceousplant. Its underground rhizomes were the main edible organs. Because of its rich nutrition,taste brittle and medicinal function, it is worthy of developing as wild plant. Forunderstanding of reproductive characteristics of Lycopus Lucidus Turcz deeply andsystematicly and laying the theoretical foundation to large scale cultivation andindustrialization development, this experiment through the introduction to the LycopusLucidus Turcz, study on the biological characteristics, reproductive regularity of LycopusLucidus Turcz, rhizomes expanding mechanism, the rhizomes nutrients accumulationpattern, and the karyotype analysis of Lycopus Lucidus Turcz. The main results showthat as bellow.
1. Biological Characteristics of Lycopus lucidus Turcz
（1）Temperature Biological Characteristics of Lycopus lucidus Turcz
The rhizomes germination of minimum soil temperature of4.3℃, the optimaltemperature is20℃. The optimal10cm soil temperature range to Lycopus LucidusTurcz is13.3~22.7℃,when the seedings emergence. The optimal10cm soiltemperature range of seedling growth is from17.7℃to27.7℃, and the optimumrange of atmasphere temperature is17.0℃~24.7℃. Lycopus Lucidus Turczs lethaltemperature for seedling is-12℃, while the rhizomes lethal temperature for germination-24℃.
(2) Photosynthetic Characteristics of Lycopus lucidus Turcz
The net photosynthetic rate is bimodal curve. The peak appeared at10:00a.m. and14:00p.m.There is the lunch break phenomenon obviously.
(3) The Root Biomass Distribution Characteristics of Lycopus lucidus Turcz
The biomass distribution of Lycopus Lucidus Turcz root is like the umbrella. Theroot of Lycopus Lucidus Turczs mainly concentrated within the scope of the20cm fromthe ground on the vertical distribution and largely focused on within about20cm fromthe main stem in the horizontal distribution.
2. The Growth and Development Regularity of Lycopus lucidus Turcz
(1) The Plant Growth Thends of Lycopus lucidus Turcz
From seedling, the plant exhibition, stem diameter, leaf number and leaves areaincreased with growth period. The plant exhibition showed a rapid increase afer seedingfor15d. The plant height, leaf number, leaves area showed the maximum growth ratefrom seedling30d to60d.
(2) The Flower Opening Trends of Lycopus lucidus Turcz
Singe plant flowering period is68days, in Hohhot area, for early July to earlySeptember. The flowering time is48h±2h for single flower.
(3) The Rhizomes Expanding Trends of Lycopus Lucidus Turcz
During the rhizomes of Lycopus Lucidus Turczs expanding, its fresh weight and dryweight both showed the "S" type curve, while the volume change rule was increaseslowly in the early stage, quickly in the later stage. The weight increases earlier than thevolume. That’s showed that weight increase mainly in the early expanding stage and thevolume increase mainly in the later expanding stage. During the rhizomes of the LycopusLucidus Turczs expanding, the growth of the roughness is earlier than the length growth.
(4) The Rhizomes Expanding Mechanism of Lycopus Lucidus Turcz
The expanding process of rhizomes in Lycopus Lucidus Turczs is influenced by theenvironmental condition. In rhizomes expanding peried of Lycopus Lucidus Turczs, thelow temperature and short day can contribute to the expanding of rhizomes.
The full biomass of Lycopus Lucidus Turcz increases gradually with rhizomesexpansion period. Root-shoot ratio increased gradually with the extension of expandingstage of rhizome, and in the finally the root-shoot ratio>1.
Swelled in the rhizomes of N, P, K accumulation from more to less for K> P> N.During the rhizomes expanding stage of Lycopus Lucidus Turczs, the source and sinkactivities were unimodal curve evidently. From30d to60d the source and sinkactivities were higher than other days after the beginning expanding of rhizome, whenwas the bulking stage of rhizomes.
Transverse section of rhizome consists of epidermis, cortex and the stele. Theparenchyma cells in cortex and the cells in stele especially were contributied to theexpanding of rhizome together.
(5) The Rhizomes Nutrients Accumulation Pattern of Lycopus Lucidus Turcz
Tested the nutriention content of rhizome in different expanding stage, the resultsshowed that with the the rhizomes expandsion of Lycopus Lucidus Turczs, soluble sugarcontent show a small rised first, then reduced rapidly, finally continue to rise; the changerule of Sucrose content increased first, then decreased; Cellulose and starch content in theexpansion period characterized by rising, and the rising rate were characterized by "slow-fast-slow"; soluble protein is reduced first,then rise. The N, P and K accumulation ofincreased with the expanding process.
3. The Chromosome Karyotype analyze of Lycopus Lucidus Turcz
The chromosome number in Lycopus Lucidus Turczs is2n=30, x=15. Thekaryotype formula is2n=2x=30=18m (SAT)+10sm+2T. The chromosomelength is2n=30=6L+12M2+6M1+6S. The karyotype classification is the type of2C.
1地笋生物学特性
(1)地笋温度生物学特性
地笋根状茎萌发的最低地温为4.3℃，最适温度是20℃。地笋出苗的最适10cm地温范围为13.3～22.7℃。地笋幼苗生长的最适10cm地温范围为17.7℃～27.7℃，最适的气温范围为17.0℃～24.7℃。地笋幼苗的致死温度为-12℃，根状茎的致死温度为-24℃。
(2)地笋光合特性
地笋叶片净光合速率Pn的日变化表现为双峰曲线。其峰值分别出现在上午10:00和下午14:00，有明显的午休现象。
(3)地笋根系分布特性
地笋根系的生物量分布为“伞”形。地笋的根系在垂直分布上主要集中在距地面20cm范围内，水平分布上也主要集中在距主茎20cm的范围内。
2地笋生育规律
(1)地笋植株生长动态
从幼苗出齐开始，地笋植株的株高、株展、茎粗、叶数、叶面积均随生长期持续增加。在出齐苗后的15d，地笋株展出现迅速增加，地笋植株的株高、叶数、叶面积在出齐苗后的30d～60d的增长速率最大。
(2)地笋开花动态
地笋单株开花期为68d，在呼和浩特地区为7月上旬到9月上旬；其单花开花时间为48h±2h。
(3)地笋根状茎膨大动态
地笋根状茎膨大期间，其鲜质量和干质量均呈“S”形曲线变化；体积增大呈前期缓慢，后期迅速的变化趋势；并且质量的快速增加期较体积的快速增加期出现的早。地笋根状茎的膨大期间，粗度的快速增长较长度的快速增长早。
(4)地笋根状茎膨大与环境条件、物质分配、氮磷钾积累、源库活性、解剖结构的关系
地笋根状茎的膨大过程受外界环境条件的影响。地笋根状茎在进入根状茎膨大期后，适当的低温短日照条件有利于根状茎的膨大。地笋的全株生物量随根状茎膨大期而逐渐增加。根冠比随膨大期延长而逐渐增加，到膨大末期根冠比>1。膨大根状茎中氮磷钾的积累量由多到少为钾>磷>氮。地笋根状茎膨大期间，地笋的源、库活性在开始膨大后的30d～60d较高。地笋根状茎的横切面由表皮、皮层和中柱组成。地笋根状茎的膨大由皮层薄壁细胞和中柱细胞共同完成，尤以中柱细胞做出主要贡献。
(5)地笋根状茎膨大期间营养成分积累规律
通过测定地笋根状茎在不同膨大期中部分营养物质的含量，得出随着地笋根状茎的膨大，可溶性糖含量呈现先小幅升高后快速降低再持续升高的变化规律；蔗糖含量为先升高后降低；纤维素、淀粉含量在整个膨大期内表现为持续升高，升高速率都表现为“慢-快-慢”，可溶性蛋白则表现为先降低后升高的变化趋势；N、P、K的积累量随膨大期延长而持续增加。
3地笋染色体核型分析
地笋染色体数为2n=30，x=15；核型公式：2n=2x=30=18m(SAT)+10sm+2T，染色体长度组成为2n=30=6L+12M2+6M1+6S，核型分类为2C型。
The wild vegetable, Lycopus Lucidus Turcz, is the labiatae perennial herbaceousplant. Its underground rhizomes were the main edible organs. Because of its rich nutrition,taste brittle and medicinal function, it is worthy of developing as wild plant. Forunderstanding of reproductive characteristics of Lycopus Lucidus Turcz deeply andsystematicly and laying the theoretical foundation to large scale cultivation andindustrialization development, this experiment through the introduction to the LycopusLucidus Turcz, study on the biological characteristics, reproductive regularity of LycopusLucidus Turcz, rhizomes expanding mechanism, the rhizomes nutrients accumulationpattern, and the karyotype analysis of Lycopus Lucidus Turcz. The main results showthat as bellow.
1. Biological Characteristics of Lycopus lucidus Turcz
（1）Temperature Biological Characteristics of Lycopus lucidus Turcz
The rhizomes germination of minimum soil temperature of4.3℃, the optimaltemperature is20℃. The optimal10cm soil temperature range to Lycopus LucidusTurcz is13.3~22.7℃,when the seedings emergence. The optimal10cm soiltemperature range of seedling growth is from17.7℃to27.7℃, and the optimumrange of atmasphere temperature is17.0℃~24.7℃. Lycopus Lucidus Turczs lethaltemperature for seedling is-12℃, while the rhizomes lethal temperature for germination-24℃.
(2) Photosynthetic Characteristics of Lycopus lucidus Turcz
The net photosynthetic rate is bimodal curve. The peak appeared at10:00a.m. and14:00p.m.There is the lunch break phenomenon obviously.
(3) The Root Biomass Distribution Characteristics of Lycopus lucidus Turcz
The biomass distribution of Lycopus Lucidus Turcz root is like the umbrella. Theroot of Lycopus Lucidus Turczs mainly concentrated within the scope of the20cm fromthe ground on the vertical distribution and largely focused on within about20cm fromthe main stem in the horizontal distribution.
2. The Growth and Development Regularity of Lycopus lucidus Turcz
(1) The Plant Growth Thends of Lycopus lucidus Turcz
From seedling, the plant exhibition, stem diameter, leaf number and leaves areaincreased with growth period. The plant exhibition showed a rapid increase afer seedingfor15d. The plant height, leaf number, leaves area showed the maximum growth ratefrom seedling30d to60d.
(2) The Flower Opening Trends of Lycopus lucidus Turcz
Singe plant flowering period is68days, in Hohhot area, for early July to earlySeptember. The flowering time is48h±2h for single flower.
(3) The Rhizomes Expanding Trends of Lycopus Lucidus Turcz
During the rhizomes of Lycopus Lucidus Turczs expanding, its fresh weight and dryweight both showed the "S" type curve, while the volume change rule was increaseslowly in the early stage, quickly in the later stage. The weight increases earlier than thevolume. That’s showed that weight increase mainly in the early expanding stage and thevolume increase mainly in the later expanding stage. During the rhizomes of the LycopusLucidus Turczs expanding, the growth of the roughness is earlier than the length growth.
(4) The Rhizomes Expanding Mechanism of Lycopus Lucidus Turcz
The expanding process of rhizomes in Lycopus Lucidus Turczs is influenced by theenvironmental condition. In rhizomes expanding peried of Lycopus Lucidus Turczs, thelow temperature and short day can contribute to the expanding of rhizomes.
The full biomass of Lycopus Lucidus Turcz increases gradually with rhizomesexpansion period. Root-shoot ratio increased gradually with the extension of expandingstage of rhizome, and in the finally the root-shoot ratio>1.
Swelled in the rhizomes of N, P, K accumulation from more to less for K> P> N.During the rhizomes expanding stage of Lycopus Lucidus Turczs, the source and sinkactivities were unimodal curve evidently. From30d to60d the source and sinkactivities were higher than other days after the beginning expanding of rhizome, whenwas the bulking stage of rhizomes.
Transverse section of rhizome consists of epidermis, cortex and the stele. Theparenchyma cells in cortex and the cells in stele especially were contributied to theexpanding of rhizome together.
(5) The Rhizomes Nutrients Accumulation Pattern of Lycopus Lucidus Turcz
Tested the nutriention content of rhizome in different expanding stage, the resultsshowed that with the the rhizomes expandsion of Lycopus Lucidus Turczs, soluble sugarcontent show a small rised first, then reduced rapidly, finally continue to rise; the changerule of Sucrose content increased first, then decreased; Cellulose and starch content in theexpansion period characterized by rising, and the rising rate were characterized by "slow-fast-slow"; soluble protein is reduced first,then rise. The N, P and K accumulation ofincreased with the expanding process.
3. The Chromosome Karyotype analyze of Lycopus Lucidus Turcz
The chromosome number in Lycopus Lucidus Turczs is2n=30, x=15. Thekaryotype formula is2n=2x=30=18m (SAT)+10sm+2T. The chromosomelength is2n=30=6L+12M2+6M1+6S. The karyotype classification is the type of2C.
引文
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