花椰菜 “毛花”成因初探

李國(guó)雷，李方勇，陳燕華，陳躍輝

(1.浙江省象山縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 象山 315700;2.象山縣農(nóng)林局，浙江象山 315700)

花椰菜營(yíng)養(yǎng)豐富，含有蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、食物纖維、維生素及鈣、磷、鐵等多種礦物元素，是人們經(jīng)常食用的一種蔬菜。花椰菜是喜涼作物，花球的形成對(duì)外界環(huán)境溫度要求比較嚴(yán)格，環(huán)境不當(dāng)就容易出現(xiàn)花球異?，F(xiàn)象，如紫球、毛球、散球、小球等，其中又以花球“毛花”最為普遍且最不容易防治，嚴(yán)重影響花椰菜生產(chǎn)的產(chǎn)量和產(chǎn)品品質(zhì)［1］。從目前的報(bào)道來(lái)看，多數(shù)文章都是從氣候條件、播種期和品種等外部條件來(lái)分析花椰菜“毛花”的原因，從花椰菜自身內(nèi)在因子出發(fā)研究“毛花”產(chǎn)生原因的文章卻稀有報(bào)道，因而也難以提出防止花椰菜“毛花”形成的有效措施。

鑒于此，本試驗(yàn)結(jié)合內(nèi)外因子影響，比較在不同播種期下花椰菜“毛花”發(fā)生和相同環(huán)境條件下“毛花”的花椰菜內(nèi)部抗氧化酶的活性，以便更直接地說(shuō)明花椰菜“毛花”的原因所在，從而為花椰菜高產(chǎn)栽培、育種和有效預(yù)防“毛花”花球形成提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 不同播種期試驗(yàn)

試驗(yàn)在東陳鄉(xiāng)大塔村象山縣農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新園內(nèi)進(jìn)行，土質(zhì)為淡塘泥田，肥力中等，前作早稻。

參試的3個(gè)花椰菜品種為早熟品種雪豐80天，中熟品種雪王120天和晚熟品種無(wú)敵9號(hào)，均為當(dāng)?shù)刂髟云贩N。分3期同時(shí)播種和同時(shí)定植，第1期2006年7月18日播種，8月22日定植，苗齡為35 d;第2期8月12日播種，9月15日定植，苗齡34 d;第3期8月25日播種，10月8日定植，苗齡44 d。大區(qū)試驗(yàn)，不設(shè)重復(fù)，每區(qū)面積53～60 m2。每667 m2定植密度:雪豐80天2 400株，雪王120天2 000株，無(wú)敵9號(hào)1 800株。各處理只治蟲，不防病，育苗和肥水管理等同常規(guī)?；ㄇ虿墒諘r(shí)考查“毛花”發(fā)生率和嚴(yán)重度，并測(cè)定產(chǎn)量。

1.2 “毛花”花椰菜丙二醛及4種抗氧化酶活性檢測(cè)

從象山縣花椰菜主產(chǎn)區(qū)定塘鎮(zhèn)取樣，選取正常和發(fā)生“毛花”的中熟花椰菜各3只，鮮樣冷凍保藏，送杭州進(jìn)行測(cè)定，每種狀態(tài)分別按其花、柄、髓分開后混合取樣，每個(gè)測(cè)定指標(biāo)重復(fù)3次。

丙二醛 (MDA)含量的測(cè)定用硫代巴比妥酸法。超氧化物歧化酶 (SOD)活性的測(cè)定用Giannopoliti和Ries(1977)的方法，測(cè)定560 nm D值。過(guò)氧化物酶 (POD)活性的測(cè)定用Rao等(1996)的方法，在470 nm比色，測(cè)定其單位時(shí)間內(nèi)吸光度的變化?？箟难徇^(guò)氧化物酶 (APX)活性的測(cè)定用Dalton等 (1987)方法，在290 nm比色，測(cè)定其單位時(shí)間內(nèi)吸光度的變化。過(guò)氧化氫酶 (CAT)活性的測(cè)定用Aebi(1984)的方法，在240 nm比色，測(cè)定其單位時(shí)間內(nèi)吸光度的變化。各抗氧化酶活性的測(cè)定均用UV-1601型分光光度計(jì) (日本島津)進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種、不同播種期花椰菜“毛花”發(fā)生率和嚴(yán)重度

3個(gè)參試品種除無(wú)敵9號(hào)不同播種時(shí)期都未發(fā)生“毛花”或發(fā)生極輕外，雪豐80天和雪王120天都以早播發(fā)生最重。毛花發(fā)生率和嚴(yán)重度，雪豐80天7月18日播種分別為89.8%和41.2，8月12日播種分別下降至82.3%和33.2，8月25日播種未發(fā)生毛花;雪王120天7月18日播種分別為100.0%和66.2，8月12日播種分別下降至87.5%和25.5，8月25日播種未發(fā)生毛花。說(shuō)明，由于花球形成需要較低溫度，提早播種，縮短了生育期，提高了結(jié)球期的溫度，容易產(chǎn)生毛花。

2.2 MDA含量

從圖1可以看出， “毛花”花椰菜中的 MDA含量總體呈上升趨勢(shì)，各部位中積累的MDA含量均有升高。其中，髓部MDA含量增加較明顯，比正?；ㄒ烁叱?7.8%，達(dá)到顯著差異。說(shuō)明植株遭受脅迫后，發(fā)生了MDA含量的積累，這一指標(biāo)反映植物遭受逆境傷害的程度。

圖1 “毛花”花椰菜中的MDA含量

2.3 抗氧化酶活性

2.3.1 POD活性

從圖2可知，“毛花”花椰菜中花、柄、髓部位的POD活性均有上升趨勢(shì)，且分別比正常植株活性升高了148.3%，93.0%和49.4%，都達(dá)到了顯著性差異。作者認(rèn)為，花椰菜在發(fā)生“毛花”之后POD活性顯著上升，可能是因?yàn)镻OD在植株受到脅迫后發(fā)揮了其保護(hù)機(jī)制功能，并且超過(guò)了自身的調(diào)節(jié)能力。

圖2 “毛花”花椰菜中的POD活性

2.3.2 CAT活性

由圖3可以看出，花椰菜發(fā)生“毛花”后植株中各部位的CAT活性均有升高趨勢(shì)。在花椰菜花柄和花髓部位CAT活性為正?；ㄒ说?69.0%和113.3%，達(dá)到極顯著差異水平。這可能與植株所產(chǎn)生的保護(hù)反應(yīng)活躍有關(guān)，并且在花椰菜的花柄和髓部位存在著較強(qiáng)的保護(hù)反應(yīng)。由于一些植株自身調(diào)節(jié)能力有限而發(fā)生“毛花”。

圖3 “毛花”花椰菜中的CAT活性

2.3.3 APX活性

從圖4可以看出， “毛花”花椰菜花球中的APX活性有升高趨勢(shì)，高于正?；ㄒ嘶ㄇ蛑蠥PX的活性，提高了37.2%，達(dá)到顯著性差異;而“毛花”花椰菜花柄和花髓中的APX活性都低于正常花椰菜中APX的活性，分別下降了18.5%和37.5%，后者達(dá)到了顯著性差異。這可能與APX清除葉綠體中的H2O2，保護(hù)葉綠體的能力有關(guān)。花球中過(guò)氧化物的積累導(dǎo)致了植株的提前分化和衰老，從而產(chǎn)生“毛花”。

2.3.4 SOD活性

從圖5可以看出，花椰菜發(fā)生“毛花”后，花、髓兩部位的SOD活性呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，尤其花球部位下降了81.6%，與對(duì)照達(dá)到極顯著差異;髓部則略有下降;而花柄中的SOD活性則略有上升。這說(shuō)明，“毛花”花椰菜在清除活性氧的過(guò)程中，SOD的活性可能受到抑制，不能夠發(fā)揮其清除自由氧的作用，使得花椰菜體內(nèi)的部分未能清除的活性氧引起脂膜過(guò)氧化，使MDA含量增加，在外則表現(xiàn)為花椰菜花球產(chǎn)生“毛花”。

圖4 “毛花”花椰菜中的APX活性

圖5 “毛花”花椰菜中的SOD活性

3 小結(jié)與討論

3.1 花椰菜“毛花”發(fā)生與播種期等外界因素的關(guān)系

不同熟期的花椰菜品種都有一個(gè)最適宜的播種期，一旦變動(dòng)這個(gè)播種期就會(huì)打破其正常的生長(zhǎng)規(guī)律，從而致使植株被動(dòng)調(diào)節(jié)以適應(yīng)生長(zhǎng)，而這種被動(dòng)調(diào)節(jié)往往表現(xiàn)為“毛花”。本試驗(yàn)中，3個(gè)品種“毛花”發(fā)生與播種期成反比關(guān)系，播種期越早，“毛花”發(fā)生越嚴(yán)重，花椰菜花球形成提早，結(jié)球溫度明顯高于正常溫度，為適應(yīng)這種溫度的變化，花球上的花芽停止生長(zhǎng)，小葉片卻加快生長(zhǎng)，在花球表面形成了許多絨毛，頂端經(jīng)陽(yáng)光照射而成為紅、綠色的“毛花”，表現(xiàn)出與最佳播種期時(shí)差越大，“毛花”發(fā)生越嚴(yán)重［2］。并且在花椰菜的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，遭遇高溫、干旱、暴雨等不利天氣，也都容易出現(xiàn)“毛花”現(xiàn)象。

3.2 花椰菜“毛花”發(fā)生與MDA含量之間的關(guān)系

細(xì)胞膜系統(tǒng)被認(rèn)為是植物對(duì)逆境最為敏感的部位，在逆境脅迫下，植物細(xì)胞內(nèi)積累的活性氧與生物膜中不飽和脂肪酸發(fā)生反應(yīng)，引發(fā)膜脂過(guò)氧化。MDA就是這種膜脂過(guò)氧化反應(yīng)的最終產(chǎn)物，是反映膜損傷程度的重要生化指標(biāo)之一［3］。MDA對(duì)細(xì)胞有毒性，能夠引起細(xì)胞膜功能紊亂，且對(duì)許多功能分子有破壞作用，因此，MDA含量增加是植物細(xì)胞損傷的直接原因［4］。對(duì)花椰菜生長(zhǎng)發(fā)育機(jī)理的研究表明，花椰菜發(fā)生“毛花”的過(guò)程是一個(gè)逆生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程?；ㄒ嗽谕ㄟ^(guò)低溫春化后抽薹開花，直至形成花球。在這一生長(zhǎng)過(guò)程結(jié)束后遇到不適宜的外界環(huán)境脅迫，或者沒(méi)有及時(shí)采收，而導(dǎo)致花椰菜的再度營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，出現(xiàn)“逆生長(zhǎng)發(fā)育”現(xiàn)象?；ㄒ嗽谀嫔^(guò)程中花枝繼續(xù)生長(zhǎng)發(fā)育，形成小苞片，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)散開生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，這就導(dǎo)致了嚴(yán)重“毛花”。

花椰菜的花球、花柄和花髓3個(gè)不同部位中，“毛花”植株中MDA的含量都比正常植株中的MDA高。這說(shuō)明“毛花”花椰菜在發(fā)生逆生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生了更多的活性氧，超出了其保護(hù)酶的防御能力，植株無(wú)法自身清除，從而引起細(xì)胞膜發(fā)生了膜脂過(guò)氧化反應(yīng)，積累了較多的MDA。除了不適宜的外界環(huán)境帶來(lái)的脅迫使花椰菜發(fā)生“毛花”之外，還有可能是某些花椰菜植株本身代謝較弱，不能及時(shí)清除引發(fā)膜脂過(guò)氧化反應(yīng)的活性氧所致。

3.3 花椰菜“毛花”發(fā)生與抗氧化酶活性的關(guān)系

逆境下植物將會(huì)產(chǎn)生更多的氧自由基，從而加劇膜脂過(guò)氧化而導(dǎo)致系統(tǒng)受損。而抗氧化酶則對(duì)這些自由基起著清除作用，因而這些酶成為植物在逆境中的保護(hù)體系。植物對(duì)活性氧的清除由2類防御系統(tǒng)組成，酶促清除系統(tǒng)和非酶促清除系統(tǒng)。前者稱為抗氧化酶，后者稱為抗氧化劑?？寡趸钢饕蠸OD、CAT、POD、APX等。在植株受到環(huán)境脅迫進(jìn)行自身調(diào)節(jié)適應(yīng)的過(guò)程中，植物通過(guò)酶促保護(hù)系統(tǒng)和非酶促保護(hù)系統(tǒng)的協(xié)同作用，維持細(xì)胞內(nèi)活性氧代謝平衡，保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，在一定程度上增強(qiáng)植物對(duì)脅迫的抗性［5］。

“毛花”花椰菜花球中的 POD、APX和 CAT的活性都比正?；ㄒ嘶ㄇ蛑械幕钚愿?，而只有花球中SOD的活性顯著低于正常的活性。已有的研究表明，SOD在清除活性氧的各種系統(tǒng)中處于第1道防線，是植物細(xì)胞中主要的清除02-的酶類，它可以通過(guò)歧化反應(yīng)，將 O2-轉(zhuǎn)化為 H2O2和 O2。植株在感受到外界環(huán)境脅迫之后，會(huì)立刻開啟本身具有的防衛(wèi)系統(tǒng)，進(jìn)行抵抗。而試驗(yàn)中SOD活性的下降說(shuō)明， “毛花”花椰菜在清除活性氧的過(guò)程中，防衛(wèi)系統(tǒng)開啟，但體內(nèi)SOD的活性受到抑制，不能夠發(fā)揮其清除自由氧的作用，因此作為次于SOD的第2道防線的POD、APX和CAT等抗氧化系統(tǒng)的活性有所升高。這可能是因?yàn)椤懊ā被ㄒ梭w內(nèi)的活性氧自由基的產(chǎn)生已超過(guò)了其抗氧化系統(tǒng)的清除能力，仍有大量未能清除的自由氧，而這部分未能清除的活性氧則引起脂膜過(guò)氧化，使MDA含量增加，在外則表現(xiàn)為花椰菜花球產(chǎn)生“毛花”。而試驗(yàn)中還有的其他的一些未發(fā)生“毛花”的植株可能是因?yàn)楸旧砭哂休^好的抗氧化系統(tǒng)而抵受住了脅迫。再?gòu)牧硪唤嵌确治?，也可能由于“毛花”花椰菜是一種提前成熟的狀態(tài)，使得其抗性有所加強(qiáng)。

本試驗(yàn)綜合分析花椰菜發(fā)生“毛花”的根本誘因，認(rèn)為主要是由于“逆”環(huán)境影響了花椰菜的正常生長(zhǎng)規(guī)律，導(dǎo)致它為適應(yīng)這種“逆”環(huán)境而進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，“毛花”就是這種調(diào)節(jié)的產(chǎn)物之一［6］。雖然還未對(duì)礦質(zhì)元素及其他一些內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)“毛花”產(chǎn)生的影響進(jìn)行研究，但在生產(chǎn)應(yīng)用上，基本可以通過(guò)最適播種期、抗逆性環(huán)境調(diào)節(jié)等措施來(lái)控制“毛花”的發(fā)生。

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