利用高通量植物表型技术，通过生理和形态测量特征确定穿心莲（Andrographis paniculata）的最佳灌溉制度

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Determination of Optimal Irrigation Regime for Andrographis paniculata Through Physiological and Morphometric Attributes Using High-Throughput Plant Phenotyping Technique

本研究通过盆栽试验，采用高通量表型组学技术，探究不同灌溉水平对安塞拉果（Andrographis paniculata）形态及生理特性的影响。结果表明，75%田间持水量（I75）灌溉下，植株形态、干物质积累及有效成分（如andrographolide）含量显著优于其他灌溉处理，尤其是严重缺水（I10）导致光合参数下降29%-45%。建议采用I75灌溉模式以实现高效用水和成分高产。

　　

摘要

穿心莲（Andrographis paniculata）是一种药用植物，以其富含二萜内酯（包括穿心莲内酯）的药理特性而闻名。研究表明，采用适当的灌溉制度可以提高药用植物的水分利用效率，促进可持续的淡水利用。本研究的目的是利用高通量植物表型技术确定穿心莲的最佳灌溉制度，以平衡其草本产量和穿心莲内酯含量。在盆栽条件下，穿心莲植株分别接受了五种不同灌溉水平的处理（分别为田间持水量的100%、75%、50%、25%和10%，记为I₁₀₀ [对照]、I₇₅、I₅₀、I₂₅和I₁₀），并通过高通量表型平台和手持测量设备对其形态特征和生理表现进行了评估。通过数字数据（冠层宽度、植株投影面积和植株体积）以及茎秆生物量（鲜重和干重）观察到，在I₇₅灌溉水平下，这些指标表现较为稳定，尤其是在收获阶段（处理后21天）。相比之下，在严重缺水（≤ I₅₀）条件下，这些参数显著下降。在极度缺水（I₁₀）条件下，叶片绿色度比对照组降低了29%。随之，叶片组织的渗透势下降，尤其是在I₁₀灌溉制度下，这伴随着蔗糖浓度的升高，作为主要的渗透调节机制。因此，在I₁₀条件下，叶片的气体交换参数（包括净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、细胞间CO₂浓度和水分利用效率）也比对照组降低了45%以上；然而，在I₇₅和I₅₀条件下这些参数得以保持。总可溶性糖（光合作用的主要产物）在I₇₅条件下保持稳定。此外，在有限灌溉条件下，叶片温度和作物水分胁迫指数显著增加。在I₇₅条件下，地上生物量、穿心莲内酯含量、14-脱氧穿心莲内酯含量、总穿心莲内酯含量以及每株植物的穿心莲内酯产量均得到维持；而在I₁₀条件下这些参数显著下降。因此，I₇₅灌溉水平被认为是适合穿心莲生长的适宜灌溉制度。建议在整个生长期间保持75%的田间持水量，以获得更高的叶片生物量和穿心莲内酯产量。