瓊膠寡糖對(duì)秋葵生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響

李 倩 楊 銳,* 陳海敏 吳愉萍 范海君 陳娟娟 駱其君

(1 寧波大學(xué)浙江省海洋生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 寧波 315211；2 寧波市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理總站，浙江 寧波 315012； 3 寧波市奉化范氏農(nóng)場(chǎng)，浙江 寧波 315500)

秋葵(Abelmoschusmoschatus)又名黃秋葵、黃葵、羊豆角，屬錦葵科(Malvaceae)秋葵屬(Abelmoschus)，是一種菜、藥、花兼用型植物[1]。秋葵果實(shí)中富含多糖、黃酮、果膠、游離氨基酸、可溶性蛋白、維生素C(Vitamin C, Vc)Vc和粗纖維等成分，具有抗衰老、抗疲勞、降血糖等功效[2-4]。秋葵果實(shí)可被制成調(diào)味品，秋葵花茶具有獨(dú)特的花香和一定的藥用價(jià)值，秋葵的種子亦可作為生活中鋁鹽的替代物[5]，因此，秋蔡是生產(chǎn)價(jià)值較高的蔬菜作物之一。

生物寡糖廣泛存在于有機(jī)體中，具有熱量低、安全性高、較多糖溶解性好及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受酸堿影響大等特性[6-7]。目前，已發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)的1 000多種寡糖中有10余種被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[8]。海藻寡糖由海藻多糖降解得到，聚合度在2～10的直鏈或支鏈低聚糖，保留了獨(dú)特的活性基團(tuán)，具有分子量小、水溶性好、功能多樣等特點(diǎn)[9]。最具代表性的海藻寡糖是由紅藻糖膠和褐藻膠降解而來(lái)的瓊膠寡糖和褐藻寡糖。其中，瓊膠寡糖主要由瓊二糖連接而成，包括瓊寡糖和新瓊寡糖，瓊寡糖以3,6-內(nèi)醚-α-L-半乳糖殘基為還原性末端，新瓊寡糖則以β-D-半乳糖殘基為還原性末端；褐藻寡糖由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古羅糖醛酸組成。

寡糖具有植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)作用[10-11]，作為生物藥劑和激發(fā)子能夠誘導(dǎo)植株產(chǎn)生抗逆效應(yīng)[12-13]，也可作為保鮮保濕劑[14]。海藻寡糖是寡糖的重要來(lái)源之一，具有促進(jìn)作物生長(zhǎng)、生殖及增加產(chǎn)量的效果[9]。Ma等[15]研究表明，施用褐藻寡糖能夠促進(jìn)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，增加幼苗中淀粉酶和葉綠素的含量，同時(shí)提高幼苗根系的活力。海藻寡糖能夠誘導(dǎo)并提高植株產(chǎn)生抗病蟲害、抗逆等能力。Zhang等[16]研究發(fā)現(xiàn)0.4%海藻寡糖能夠緩解毒死蜱對(duì)小麥生長(zhǎng)產(chǎn)生的生理脅迫并增加植株抗性，且海藻寡糖處理濃度與作物細(xì)胞膜的通透性、脯氨酸及可溶性糖含量呈顯著正相關(guān)。Liu等[17]研究表明，藻酸衍生化寡糖可以通過(guò)影響電解質(zhì)、游離脯氨酸、丙二醛(malondialdehyde, MDA)、抗氧化酶和苯丙氨酸酶(phenylalaninammo-nialyase，PAL)活性而增強(qiáng)番茄幼苗的抗旱性。此外，海藻寡糖能夠提高果實(shí)保水保鮮的能力，并改善其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。藍(lán)炎陽(yáng)等[18]用海藻寡糖處理琯溪蜜柚，發(fā)現(xiàn)海藻寡糖處理下的蜜柚保鮮時(shí)間明顯延長(zhǎng)，有效保存了蜜柚的營(yíng)養(yǎng)成分及果實(shí)品質(zhì)。

目前，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的寡糖多為陸源，而海洋來(lái)源的寡糖則較少使用。雖然目前已有關(guān)于藻類混合物及褐藻寡糖在小范圍內(nèi)應(yīng)用的研究報(bào)道，但有關(guān)單一功能物質(zhì)，如瓊膠寡糖等在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的研究尚鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究以瓊膠寡糖作為秋葵生產(chǎn)中的輔助肥料，探究其對(duì)秋葵營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、果實(shí)品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分及功能物質(zhì)含量的影響，旨在明確以瓊膠寡糖為代表的海藻功能物質(zhì)在高端農(nóng)業(yè)或果蔬生產(chǎn)中的可行性，為高品質(zhì)秋葵生產(chǎn)及海藻加工產(chǎn)業(yè)拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試秋葵品種：綠空328，由浙江省寧波市奉化區(qū)范氏農(nóng)場(chǎng)提供。

供試肥料：1)復(fù)合肥：市售高濃度硫酸鉀型復(fù)混肥料17-17-17(廣州市凱米瑞化肥有限公司)，總養(yǎng)分≥51%；2)瓊膠寡糖溶液：稱取40 g瓊脂粉加入到盛有2 L純水的錐形瓶中，加熱至沸騰(注意攪拌以免糊化)，直至溶液澄清，隨后加入8 mL濃鹽酸，利用恒溫?cái)嚢杵鲾嚢? h，溫度保持在95℃(此時(shí)會(huì)出現(xiàn)絮狀物或沉淀)，冷卻至室溫后，用NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值至6.8(沉淀物會(huì)消失)，即得到2%瓊膠寡糖溶液，于4℃保存?zhèn)溆?，使用時(shí)用水稀釋成0.2‰瓊膠寡糖溶液(作用液)[19-20]；3)海藻生物有機(jī)肥：成分為海洋生物活性物質(zhì)，有機(jī)質(zhì)≥45%(山東潔晶集團(tuán)股份有限公司)，pH值7～8，有益菌0.2億個(gè)·g-1、海藻蛋白≥20%、海藻多糖≥3%、海藻酸≥2%、生長(zhǎng)素≥0.08%、甘露醇≥0.03%、藻元酸鈉≥0.05%、酚類聚合物≥0.02%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2017年4月10日播種秋葵種子，田間常規(guī)管理。2017年7月25日采摘秋葵果實(shí)樣品進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)檢測(cè)。2017年10月22日進(jìn)行黃秋葵植株與果實(shí)的生長(zhǎng)及產(chǎn)量指標(biāo)測(cè)定。

所有處理組均分別于2017年5月15日、7月12日和7月23日基部撒施復(fù)合肥，首次施用量為50 kg·667m-2，后續(xù)施用量為15 kg·667m-2。

試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)處理組，即1)對(duì)照組(CK)：除基本養(yǎng)護(hù)外，不進(jìn)行其他處理； 2)0.2‰瓊膠寡糖組(記作0.2‰OA)：分別于7月9日和7月23日噴施葉面肥，每次約45 L·667m-2； 3)海藻肥組(記作SF)：分別于5月5日、7月7日和7月23日在植株根部基施，每次約150 kg·667m-2。每個(gè)處理設(shè)3個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為223 m2，包括約600株秋葵植株。各處理組間隔1.2 m，行區(qū)間隔0.5 m，植株間隔0.3 m。田間管理同常規(guī)。噴施瓊膠寡糖時(shí)，其他2組噴灑等量清水。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 植株生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定 分別從各處理組中隨機(jī)挑選30株秋葵植株，測(cè)量株高、基部主莖周長(zhǎng)、分枝數(shù)、枝條開展度及單株結(jié)果數(shù)等。秋葵的株高、基部主莖周長(zhǎng)、枝條開展度[21]分別用直尺和卷尺進(jìn)行測(cè)量。

1.3.2 產(chǎn)量及果實(shí)形態(tài)參數(shù)檢測(cè) 分別從各處理組中隨機(jī)挑選30個(gè)符合上市規(guī)格的秋葵嫩果，稱量單果重量，測(cè)量果實(shí)縱徑和橫徑。根據(jù)秋葵植株上果柄殘留的疤痕統(tǒng)計(jì)單株坐果數(shù)量，根據(jù)平均單果重計(jì)算單株產(chǎn)量。以平均單株產(chǎn)量與每667m2的植株總數(shù)折算每667m2的總產(chǎn)量。

1.3.3 秋葵果實(shí)品質(zhì)檢測(cè) 分別從各處理組中隨機(jī)挑選36顆秋葵果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)測(cè)定，每小區(qū)12顆，每4顆混合研磨作為1個(gè)樣本，重復(fù)3次。采用試劑盒法分別測(cè)定秋葵果實(shí)中可溶性糖含量(南京建成生物工程研究所，產(chǎn)品序號(hào)A145)、果糖含量(南京建成生物工程研究所，產(chǎn)品序號(hào)A085)、Vc含量(南京建成生物工程研究所，產(chǎn)品序號(hào)A009)和游離氨基酸含量(蘇州科銘生物技術(shù)有限公司)。以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品，采用亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉紫外分光光度法[22]，于493 nm波長(zhǎng)下測(cè)吸光度，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算黃酮含量；采用質(zhì)量法[23-24]測(cè)定果膠、粗纖維含量；采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[25]測(cè)定可溶性蛋白含量。烘干稱重法[25]測(cè)定干物質(zhì)含量。采用乙醇提取-紫外分光光度法[25]分別于665、649、470 nm波長(zhǎng)下測(cè)吸光度，按照公式分別計(jì)算葉綠素a(Ca)、葉綠素b(Cb)和類胡蘿卡素的(CX·C)含量：

Ca=13.95 A665-6.88 A649

(1)

Cb=24.96 A649-7.32 A665

(2)

CX·C=(1000A470-2.05Ca-114.8Cb/225)

(3)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SAS.JPM.v 7.0軟件處理系統(tǒng)進(jìn)行One-way ANOVA統(tǒng)計(jì)分析；采用Origin 9.0軟件作圖，圖、表數(shù)值均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(Mean±SE)。

2 結(jié)果與分析

2.1 秋葵植株的生長(zhǎng)

由表1可知，0.2‰瓊膠寡糖能夠顯著促進(jìn)秋葵植株生長(zhǎng)并顯著提高單株結(jié)果數(shù)。0.2‰OA組的株高和莖周長(zhǎng)均顯著高于SF組和CK，分別為SF組的1.08倍和1.05倍，CK的1.05倍和1.06倍。SF組對(duì)植株株高和莖周長(zhǎng)增長(zhǎng)貢獻(xiàn)不大，與CK相比無(wú)顯著差異(P>0.05)。0.2‰OA和SF對(duì)秋葵植株的分枝數(shù)、枝條開展度及單株結(jié)果數(shù)的促進(jìn)效果均優(yōu)于CK。其中，0.2‰OA和SF組的分枝數(shù)分別為CK的1.25倍和1.16倍，枝條開展度分別為CK的1.10倍和1.01倍，單株結(jié)果數(shù)則分別為CK的1.27倍和1.17倍。結(jié)果表明，噴施瓊膠寡糖對(duì)秋葵營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和結(jié)果數(shù)量的促進(jìn)作用優(yōu)于根施海藻肥(SF)和CK。

表1 不同處理對(duì)秋葵生長(zhǎng)指標(biāo)的影響Table 1 Effect of different treatments on the growth indexes of okra

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: Different lowercase in the same column indicate significant difference at 0.05 level among treatments. The same as following.

2.2 秋葵果實(shí)形態(tài)參數(shù)及產(chǎn)量

由表2可知，0.2‰OA組的秋葵在單果重和單株產(chǎn)量2個(gè)指標(biāo)上表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。0.2‰OA組秋葵果實(shí)的單果重分別為SF組和CK的1.07倍和1.11倍，單株產(chǎn)量分別為1.15倍和1.42倍，增產(chǎn)率達(dá)到14.74%和41.56%。0.2‰OA和SF組產(chǎn)量均顯著高于CK。SF組秋葵果實(shí)表觀(果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑)均大于0.2‰OA組和CK，但與0.2‰OA組無(wú)顯著差異(P>0.05)。

表2 不同處理對(duì)秋葵果實(shí)參數(shù)及產(chǎn)量的影響Table 2 Effect of different treatments on fruit parameters and yield of okra

2.3 秋葵的果實(shí)品質(zhì)

由圖1可知，0.2‰OA能夠極顯著提高秋葵果實(shí)中的可溶性糖、果糖、Vc、游離氨基酸、果膠、干物質(zhì)、可溶性蛋白、粗纖維含量和黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)(P<0.01)，分別較CK極顯著增加19.75%、29.53%、18.14%、36.08%、93.28%、6.08%、102.18%，黃酮較CK顯著提高0.39個(gè)百分點(diǎn)。除干物質(zhì)和可溶性蛋白含量外，SF組的可溶性糖、果糖、Vc、游離氨基酸、果膠、粗纖維含量分別較CK顯著增加6.00%、22.34%、5.07%、13.26%、27.67%、24.45，黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)較CK顯著提高0.31個(gè)百分點(diǎn)。由1-J可知，CK秋葵果實(shí)中的葉綠素a和葉綠素b含量均極顯著高于SF組和0.2‰OA組，均依次表現(xiàn)為CK>SF>0.2‰OA，而0.2‰OA的類胡蘿卜素含量則極顯著高于SF組和CK(P<0.01)。結(jié)果表明，0.2‰OA處理可明顯提高秋葵果實(shí)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量。

3 討論

植物的根、莖、葉等營(yíng)養(yǎng)器官是植株生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，其生長(zhǎng)狀況對(duì)后期的各指標(biāo)具有重要影響。研究表明，寡糖具有調(diào)節(jié)并促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育、提高產(chǎn)量和抗逆性能等作用[26]。這與本研究結(jié)果相同。本研究中，與CK和SF組相比，噴施0.2‰瓊膠寡糖能顯著促進(jìn)單果重量、單株產(chǎn)量、結(jié)果數(shù)及分枝數(shù)等各生長(zhǎng)參數(shù)。究其原因可能是：1)寡糖能夠促進(jìn)作物代謝及物質(zhì)活性。Hu等[27]用0.075%褐藻寡糖溶液處理玉米種子，發(fā)現(xiàn)寡糖能夠通過(guò)提高淀粉酶活力，加速代謝活動(dòng)，進(jìn)而促進(jìn)玉米發(fā)芽生長(zhǎng)。2)寡糖能夠促進(jìn)作物蛋白質(zhì)的合成與積累。Zhang等[28]研究表明，海藻寡糖能結(jié)合外源Ca2+，提高植物葉片細(xì)胞內(nèi)硝酸還原酶(nitrate reductase，NR)、谷氨酰胺合成酶(glutamine synthelase，GS)和谷氨酸脫氫酶(glutamate dehydrogenase，GDH)等相關(guān)代謝酶的活性，使更多NH4+進(jìn)入氮代謝，促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成和積累，從而影響植物生長(zhǎng)。3)寡糖具有通過(guò)某些反應(yīng)，平衡并替代某些激素的作用。Bilisics等[29]研究發(fā)現(xiàn)寡聚半乳糖醛酸作用于豌豆莖段18 h后，能夠通過(guò)改變細(xì)胞壁和細(xì)胞內(nèi)外的糖苷酶的活力抑制由2，4-D誘導(dǎo)的豌豆莖段的增長(zhǎng)。 4)寡糖具有激發(fā)子功能，能夠誘導(dǎo)植物產(chǎn)生一些具有特殊效應(yīng)的物質(zhì)來(lái)激發(fā)作物自身的防御能力，從而提高其抗逆性和免疫能力。Liu等[30]研究表明，施用寡糖類物質(zhì)能夠有效提高小麥中抗氧化酶活性，降低MDA含量，并通過(guò)調(diào)控脫落酸(abscisic acid，ABA)依賴的信號(hào)途徑來(lái)提高小麥的抗逆性等。

提高產(chǎn)量和特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量、改善色澤、增強(qiáng)果實(shí)硬度是高品質(zhì)果蔬生產(chǎn)的重要方向。García Sahagún等[31]將寡糖作用于番茄，發(fā)現(xiàn)番茄果實(shí)中可溶性固形物、可滴定酸等含量和果實(shí)硬度明顯提高，同時(shí)色澤也得到改善。Wang[32]研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖施用于茶樹能顯著提高茶葉中茶多酚、咖啡堿、可溶性糖、游離氨基酸的含量和β-葡萄糖苷酶活性，同時(shí)還可以改變茶葉的香氣組成和含量。王婷婷[33]研究發(fā)現(xiàn)寡糖可通過(guò)調(diào)節(jié)植物的生理活性達(dá)到促進(jìn)生長(zhǎng)、提高品質(zhì)的效果。這與本研究結(jié)果相同。本研究中，噴施0.2‰瓊膠寡糖能夠明顯增加秋葵果實(shí)中黃酮、果糖、果膠、Vc、類胡蘿卜素、可溶性蛋白等成分的含量，說(shuō)明瓊膠寡糖可以作為營(yíng)養(yǎng)改良劑用于秋葵栽培，以達(dá)到改善果實(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，提高果實(shí)品質(zhì)的目的。

本研究發(fā)現(xiàn)適量施用海藻肥基肥，能夠促進(jìn)秋葵生長(zhǎng)及果實(shí)品質(zhì)?；┖Ｔ宸蕦?duì)秋葵營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的改善作用不如瓊膠寡糖，這可能是因?yàn)榄偰z寡糖作為經(jīng)海藻多糖降解后得到的功能獨(dú)特的小分子物質(zhì)具有良好的水溶性，以葉面肥形式噴施的瓊膠寡糖可在短時(shí)間內(nèi)被植株的莖葉吸收利用，進(jìn)而促進(jìn)植株的生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)積累?；┖Ｔ宸适且院Ｑ笤孱悶榛A(chǔ)材料，配以一定配方的氮磷鉀及微量元素的復(fù)合型肥料。當(dāng)基肥施用于土壤后，肥力緩釋，通過(guò)植株根系促進(jìn)作物生長(zhǎng)，同時(shí)，基肥中大量成分可能被土壤中的其他生物利用，或者通過(guò)改善土壤結(jié)構(gòu)滯留在環(huán)境中，未被作物直接利用[34-35]，因此，本研究中施用海藻肥的效果較單一瓊膠寡糖稍弱。盡管如此，與CK相比，除干物質(zhì)和可溶性蛋白含量外，基施海藻肥的其他各指標(biāo)仍表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)。這與孫錦等[36]的研究結(jié)果相似。此外，研究表明，將海藻肥應(yīng)用于肥城桃亦可明顯促進(jìn)肥城桃生長(zhǎng)，提高單果重，改善桃果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[37]。

對(duì)本研究所采用的不同處理方式進(jìn)行成本核算，發(fā)現(xiàn)噴施瓊膠寡糖每次約合1～2元·667m-2，而施用海藻肥基肥成本約為165元·667m-2(均不計(jì)運(yùn)費(fèi))。如果以瓊膠寡糖作為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和營(yíng)養(yǎng)改良劑達(dá)到量產(chǎn)，則成本還會(huì)下降。因此，從提高作物產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的角度而言，將瓊膠寡糖合理地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有更大的應(yīng)用和推廣價(jià)值。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)寡糖對(duì)植株的抗性具有一定的誘導(dǎo)作用，能夠抵御病蟲害的侵襲，故今后工作中將進(jìn)一步開展瓊膠寡糖對(duì)植株的抗性影響的研究。

4 結(jié)論

瓊膠寡糖和海藻肥對(duì)秋葵生長(zhǎng)均具有一定的促進(jìn)作用，其中以瓊膠寡糖的效果最佳。瓊膠寡糖能夠促進(jìn)秋葵的植株生長(zhǎng)，顯著提高秋葵產(chǎn)量及果實(shí)中黃酮、果糖、果膠、游離氨基酸、可溶性糖、Vc、粗纖維等營(yíng)養(yǎng)成分的含量。綜上所述，瓊膠寡糖作為高品質(zhì)果蔬的生長(zhǎng)促進(jìn)劑具有巨大潛力。