干旱脅迫對(duì)辣椒果實(shí)中辣椒素、二氫辣椒素及VC含量的影響

彭 瓊 童建華 柏連陽(yáng) 蕭浪濤*

（1湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究中心，湖南長(zhǎng)沙 410125；2湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物激素與生長(zhǎng)發(fā)育湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙 410128）

辣椒（Capsicum annuumL.）為茄科辣椒屬的多年生或一年生作物。辣椒素類(lèi)物質(zhì)和VC含量是評(píng)估辣椒果實(shí)品質(zhì)性狀的重要指標(biāo)。辣椒素類(lèi)物質(zhì)是辣椒果實(shí)中重要的次生代謝物，是辣椒中辣味物的主要來(lái)源，其中辣椒素和二氫辣椒素的含量占總辣椒素含量的90%以上。目前，辣椒素類(lèi)物質(zhì)已作為食品工業(yè)中的添加劑和醫(yī)藥工業(yè)中的鎮(zhèn)痛劑得到了廣泛應(yīng)用（狄云 等，2000；郭峰 等，2002）。同時(shí)，辣椒素有望成為下一代國(guó)際抗癌藥物和減肥藥物的核心成分（Athanasiou et al.，2007；Luo et al.，2011）。辣椒果實(shí)富含 VC，VC 含量是辣椒的主要品質(zhì)指標(biāo)。因此，開(kāi)展辣椒果實(shí)中辣椒素類(lèi)物質(zhì)及VC含量等重要品質(zhì)指標(biāo)的調(diào)控研究，有利于提高原材料的商品價(jià)值，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中具有重要意義。

辣椒素類(lèi)物質(zhì)的生物合成與積累不僅受遺傳基因的調(diào)控，同時(shí)也受到植物自身發(fā)育與外界環(huán)境的影響，不同辣椒品種或同一辣椒品種的不同發(fā)育階段的辣度均存在很大差異（李光光 等，2010； Barbero et al.，2014）。干旱脅迫是世界范圍內(nèi)限制農(nóng)作物生產(chǎn)的主要環(huán)境因子之一，辣椒的生長(zhǎng)期常受到不同程度的干旱脅迫。然而，現(xiàn)階段關(guān)于干旱脅迫對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育的研究多集中在生理機(jī)制（宋志榮，2003）、光合特性（胡文海 等，2008）以及菌根真菌互作（Mena-Violante et al.，2006）等方面，而對(duì)于干旱脅迫下辣椒品質(zhì)指標(biāo)變化的研究甚少。本試驗(yàn)利用盆栽控水的方法對(duì)辣椒植株進(jìn)行不同程度的干旱脅迫處理，研究辣椒果實(shí)發(fā)育過(guò)程中主要品質(zhì)指標(biāo)辣椒素、二氫辣椒素及VC含量的變化，并對(duì)處理后植株葉片的光合特性進(jìn)行分析，以期為辣椒素類(lèi)物質(zhì)的積累與調(diào)控、辣椒品質(zhì)的提高提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為辣椒品種湘研5號(hào)，由湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所提供。辣度中等，參考湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)（DB43/T275—2006）及成善漢等（2009）的研究結(jié)果，湘研 5 號(hào)的辣度為 1 000～10 000 SHU。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 材料處理 試驗(yàn)于2013年夏季在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物激素與生長(zhǎng)發(fā)育湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)室內(nèi)進(jìn)行，設(shè)置正常灌水處理（CK）、輕度干旱脅迫處理（T1）和中度干旱脅迫處理（T2）3個(gè)水分梯度，每處理3盆，5次重復(fù)。采用稱(chēng)重法進(jìn)行控水處理，CK、T1和T2處理的土壤相對(duì)含水量分別為田間最大持水量的70%～85%、55%～70% 和40%～55%。于開(kāi)花前對(duì)植株進(jìn)行掛牌登記及相應(yīng)的控水處理，自然干旱至設(shè)定土壤含水量的標(biāo)準(zhǔn)范圍，每天8：00和18：00采用稱(chēng)重法補(bǔ)水控水并記錄，處理期間除盆內(nèi)土壤水分外其他管理方式一致，土壤相對(duì)含水量達(dá)到相應(yīng)干旱脅迫處理6 d后，植株在對(duì)照條件下恢復(fù)4 d。在辣椒植株開(kāi)花后的40 d（綠熟期）、50 d（轉(zhuǎn)色期）和 60 d（紅熟期），分別取果實(shí)大小和成熟度基本一致的辣椒進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。

1.2.2 樣品測(cè)定 依照Williams等（2004）和周燾（2005）的方法并加以改進(jìn)，采用100%乙腈（分析純）進(jìn)行提取后辣椒素及二氫辣椒素的分離。利用Agilent1100高效液相色譜儀進(jìn)行辣椒素及二氫辣椒素的HPLC測(cè)定。檢測(cè)波長(zhǎng)為280 nm，柱溫為25 ℃，流動(dòng)相為乙腈∶水（V/V）=60∶40，流速為1 mL·min-1。辣椒素及二氫辣椒素標(biāo)準(zhǔn)樣品均購(gòu)自Sigma公司，純度分別大于95%和90%。

采用南京建成生物工程研究所的VC測(cè)定盒進(jìn)行辣椒果實(shí)VC含量的測(cè)定。采用LI-6400便攜式光合作用系統(tǒng)進(jìn)行辣椒葉片光合特性的測(cè)定，紅藍(lán)光源，光通量密度為 700 μmol·m-2·s-1，測(cè)定植株頂部第1片成熟葉，每處理定點(diǎn)測(cè)定3株，測(cè)定時(shí)間為 9：00～11：00。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)作圖采用 Microsoft Excel 2003 軟 件， 用SPSS數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)辣椒果實(shí)中辣椒素、二氫辣椒素含量的影響

從圖1、2可以看出，開(kāi)花后40～50 d，輕度及中度干旱處理均不利于辣椒素、二氫辣椒素的積累，辣椒果實(shí)中辣椒素、二氫辣椒素的含量均顯著低于對(duì)照。開(kāi)花后60 d，輕度干旱處理的辣椒素、二氫辣椒素含量急劇增加，分別比對(duì)照提高了63.36%、63.03%；而中度干旱處理的辣椒素、二氫辣椒素含量則顯著低于對(duì)照。

圖1 干旱脅迫對(duì)辣椒果實(shí)中辣椒素含量的影響

圖2 干旱脅迫對(duì)辣椒果實(shí)中二氫辣椒素含量的影響

2.2 干旱脅迫對(duì)辣椒果實(shí)中VC含量的影響

隨著辣椒生育期的延長(zhǎng)，辣椒果實(shí)中的VC含量逐漸增加（圖3）。輕度干旱處理能顯著提高辣椒果實(shí)中的VC含量。在開(kāi)花后60 d，輕度干旱處理使辣椒果實(shí)中的VC含量比對(duì)照提高了17.93%。在開(kāi)花后40 d和50 d，中度干旱脅迫下辣椒果實(shí)中的VC含量分別比對(duì)照提高59.97%和93.86%；而在開(kāi)花后60 d，中度干旱脅迫下辣椒果實(shí)中的VC含量卻顯著低于對(duì)照。

2.3 干旱脅迫對(duì)辣椒葉片光合特性的影響

不同程度的干旱脅迫處理后，辣椒植株在3個(gè)生長(zhǎng)階段的凈光合速率均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在開(kāi)花后50 d達(dá)到最大值，并且植株的凈光合速率隨著干旱程度的增加而逐漸降低（圖4）。在開(kāi)花后50 d和60 d，不同程度的干旱處理下植株的凈光合速率均顯著低于對(duì)照。

圖3 干旱脅迫對(duì)辣椒果實(shí)中VC含量的影響

圖4 干旱脅迫對(duì)辣椒葉片凈光合速率的影響

3 結(jié)論與討論

辣椒素類(lèi)物質(zhì)是影響辣椒質(zhì)地、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一（梁麗鵬 等，2008），其含量受到自身遺傳因素、栽培條件、采摘時(shí)期等多種因素的綜合制約，變化規(guī)律較為復(fù)雜。一般認(rèn)為，在果實(shí)發(fā)育前期至果實(shí)青熟期，辣椒素含量逐漸升高，而后至果實(shí)紅熟期，辣椒素含量變化因品種不同而呈現(xiàn)出增加或減少的差異（Gnayfeed et al.，2001）。

干旱是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要逆境之一，嚴(yán)重影響到農(nóng)作物的生長(zhǎng)及光合特性（張仁和 等，2011）。在本試驗(yàn)中，辣椒植株的凈光合速率在不同程度的干旱脅迫處理下均呈先上升后下降的趨勢(shì)，在開(kāi)花后50 d達(dá)到最大值，并且隨著干旱程度的增加而逐漸降低。已有的研究表明，在綜合考慮土壤水分對(duì)辣椒葉片葉綠素含量、光合特性、保護(hù)酶活性和水分利用效率影響的基礎(chǔ)上，田間最大持水量的70%～85%是辣椒結(jié)果期理想的土壤灌溉指標(biāo)（彭強(qiáng) 等，2010）。然而本試驗(yàn)結(jié)果表明，在開(kāi)花后60 d時(shí)，即辣椒果實(shí)的完全成熟期，輕度干旱處理（土壤相對(duì)含水量為田間最大持水量的55%～70%）后，辣椒植株的株高與對(duì)照相比較低，果實(shí)較小，但是輕度干旱處理能使辣椒果實(shí)中辣椒素和二氫辣椒素含量顯著增加，能一定程度地提高辣椒果實(shí)的品質(zhì)。然而隨著干旱程度的增加，辣椒果實(shí)中辣椒素、二氫辣椒素的含量都顯著低于對(duì)照。這可能是因?yàn)橹卸雀珊得{迫對(duì)辣椒開(kāi)花結(jié)果期的損害較大，在中度干旱條件下細(xì)胞的膨壓降低，細(xì)胞間隙減少，氣孔關(guān)閉，植株生長(zhǎng)受到抑制；同時(shí)在水分不足時(shí)光合酶的活性降低，導(dǎo)致植株的光合效率顯著降低，從而不利于辣椒素和二氫辣椒素等次生代謝產(chǎn)物的積累。

辣椒中的VC含量非常豐富，本試驗(yàn)中，不同處理下辣椒果實(shí)中的VC含量隨著果實(shí)的生長(zhǎng)而逐漸遞增，至開(kāi)花后60 d達(dá)到最高。這與趙海燕等（2008）對(duì)辣椒果實(shí)中幾種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的研究結(jié)果一致。輕度干旱脅迫能顯著提高辣椒果實(shí)中的VC含量，說(shuō)明在果實(shí)成熟過(guò)程中，輕度干旱處理有利于維持辣椒果實(shí)的高抗氧化活性。而在開(kāi)花后60 d時(shí)，中度干旱脅迫下辣椒果實(shí)中的VC含量顯著低于對(duì)照，表現(xiàn)出較低的抗氧化活性。

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