葉面噴施幾丁寡糖對辣椒的生長發(fā)育和品質(zhì)的影響

毛志強，辛雪成，周 繁，龍驚驚，崔順艷，王 宇，焦 姣，王 芳

（沈陽化工研究院有限公司，遼寧 沈陽 110021）

幾丁質(zhì)（chitin）又稱作甲殼素，是自然界中最豐富的生物聚合物之一，它是由N-乙?；?葡萄糖胺通過β-1，4糖苷鍵連接而成的直鏈多聚物［1-2］。幾丁寡糖（Chitin Oligosaccharide）是由幾丁質(zhì)降解得到的低聚糖，由2～10個N-乙酰氨基葡萄糖以糖苷鍵連接而成的一種分子量小，易溶于水，具有多種生物活性的寡糖［3-4］。1985年，“寡糖素（Oligosaccharins）”一詞首次被Albersheim提出，他認為寡聚糖具有調(diào)控植物生長發(fā)育，提高植物的繁殖、防病等生物功能［5］，黃剛良研究認為幾丁寡糖能夠調(diào)節(jié)植物生長，誘導植物分泌幾丁質(zhì)酶，促進植物細胞活化，增加植物對病害的防御能力［6］。沈奕等人對煙草研究表明，葉面噴施幾丁寡糖能夠有效的防治煙草黑脛病，也能夠誘導體內(nèi)的SOD、POD和幾丁質(zhì)酶活性的升高，提高煙草抗性［7］。Mohammedi研究認為幾丁寡糖作為種子包衣劑可以有效的防治地下害蟲，也能夠促進大豆種子的萌發(fā)和品質(zhì)的提高［8］。研究表明幾丁寡糖作為一種新型的植物生長調(diào)節(jié)劑，能夠保護環(huán)境且不會導致農(nóng)藥殘留，因而具有重要的生物防治價值和廣闊的開發(fā)應用前景。

辣椒（Capsicum annuumL．）又稱番椒、青椒、秦椒等，屬于茄科辣椒屬［9］，是世界范圍內(nèi)廣泛種植的蔬菜之一，種植面積和產(chǎn)量分別占所有蔬菜總面積和總產(chǎn)量的9.8%和11.1%，我國辣椒的產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的50.8%，在國民經(jīng)濟中占有重要地位［10］。辣椒是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷氖卟俗魑锖驼{(diào)味品之一［11］，營養(yǎng)價值含量高，富含維生素C和辣椒素［12］。辣椒在整個生育期需肥量較大，但是施用大量的化肥會顯著降低辣椒的品質(zhì)［13-14］。近年來，生物肥料越來越受到重視，生物肥料的施用不僅降低農(nóng)業(yè)成本，而且能夠提高作物生長和產(chǎn)量，提高果實品質(zhì)和肥料利用效率，還能夠保護土壤環(huán)境，減少病害的發(fā)生［15］。

對于幾丁寡糖的研究，前人主要集中在幾丁寡糖的合成以及植物保護上的防病效應［5-8］，而將幾丁寡糖應用到蔬菜作物進行品質(zhì)改善的研究還鮮有報道。因此，本研究采用盆栽試驗，探究了噴施不同濃度幾丁寡糖溶液對辣椒植株生物量積累、果實的生長發(fā)育、維生素C含量、可溶性糖含量、游離氨基酸含量以及辣椒素含量的影響，旨在揭示幾丁寡糖對辣椒生長發(fā)育的影響以及品質(zhì)的改善效應，為幾丁寡糖在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的應用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗設計

試驗于2018年在沈陽化工研究院玻璃溫室中進行，試驗材料為嘎啦小尖椒。將草炭土（花卉市場購買）與沙子按1∶1混合均勻裝至54 cm×27 cm×6 cm育苗盤中，將種子均勻播撒至育苗盤內(nèi)并覆蓋約0.5 cm厚的土層，從底部進行澆水，24～28℃陽光充裕條件下進行種子發(fā)芽育苗。待辣椒植株長至2片真葉后挑選長勢一致的辣椒幼苗移栽至花盆中（花盆直徑12 cm，高11 cm，每盆裝大田土0.9 kg），保持每盆苗生長條件一致，緩苗后施加底肥，底肥為復合肥（N-P2O5-K2O=15-15-15），按用量600 kg/hm2施用。準確稱取0.5 g幾丁寡糖（中國科學院金屬研究所提供）加入到50 mL蒸餾水中，配成濃度為10 g/L的溶液作為母液，用20-20-20（N-P2O5-K2O）的水溶肥溶液將幾丁寡糖母液稀釋成1、10 mg/L的溶液，配制成幾丁寡糖葉面肥，噴施于辣椒葉面，每株辣椒噴施量一致，水溶肥20-20-20（N-P2O5-K2O）劑量按150 kg/hm2折算，移栽后15 d進行噴施，并于結果期（第一批結果）調(diào)查辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)。

試驗包括3個處理，分別為CK（噴施水溶肥）、J-1（噴施1 mg/L幾丁寡糖水溶肥溶液）、J-10（噴施10 mg/L幾丁寡糖水溶肥溶液），于2018年4月10日進行育苗，4月29日進行移栽，5月14日進行第一次噴施，6月2日進行第二次噴施，共噴施兩次，噴施量以葉片濕潤為準。于2018年7月10日進行第一批辣椒果實調(diào)查和收獲。試驗設計見表1。試驗處理的設置是根據(jù)本研究室通過對辣椒苗期噴施6種不同濃度的幾丁寡糖水溶肥溶液（0.1、0.5、1、10、100、200 mg/L）得出，其中噴施1和10 mg/L幾丁寡糖水溶肥溶液效果最為顯著，辣椒苗期地上部及地下部的生物量以及SPAD值提高最為明顯，因此本研究設置了這兩種濃度，研究葉面噴施幾丁寡糖對辣椒生長發(fā)育及品質(zhì)的影響。

表1 葉面噴施幾丁寡糖試驗設計方案

1.2 項目測定與方法

1.2.1 辣椒產(chǎn)量及果實形態(tài)

辣椒果肉厚和果徑采用游標卡尺進行測量；果長用直尺測量；果形指數(shù)：果形指數(shù)=果長/果徑；單果重量使用天平進行稱重。

1.2.2 辣椒植株生物量及SPAD值

辣椒植株將地上部與地下部分開，用蒸餾水洗凈，吸去表面水分，稱取鮮重，放置在烘箱中105℃殺青30 min，70℃烘干至恒重，稱取其干重，記錄生物量積累情況。SPAD值測定采用SPAD葉綠素儀進行測定（型號為SPAD-502）。

1.2.3 辣椒果實品質(zhì)的測定

可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍G-250染色法［16］；維生素C含量測定采用2，6-二氯靛酚滴定法［17］；硝酸鹽含量測定采用水楊酸硝化法［18］；類黃酮和總酚的含量測定采用甲醇-鹽酸浸提比色法［19］。

1.2.4 辣椒葉片和果實的糖含量和游離氨基酸含量的測定

可溶性糖含量采用硫酸蒽酮顯色法［20-21］；蔗糖和果糖含量測定采用間苯二酚顯色法［21］；游離氨基酸含量采用酸性茚三酮顯色法［22］。

1.2.5 辣椒果實中辣椒素含量的測定

辣椒素和二氫辣椒素含量的測定采用高效液相色譜法［23］。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進行處理，采用SPSS 20.0統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進行差異顯著性檢驗（LSD法，α=0.05）和相關性分析，用Sigmaplot 10.0作圖。

2 結果與分析

2.1 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒植株生物量積累的影響

植株的生物量積累是反映植株長勢情況的重要指標之一，經(jīng)過不同濃度的幾丁寡糖葉面噴施后，辣椒植株的生物量表現(xiàn)出一定的差異（表2）。在株高方面，處理J-1和J-10的辣椒植株的高度要大于處理CK，但是未達到差異顯著水平；在植株的生物學產(chǎn)量方面，處理J-1和J-10的地上部和地下部鮮重顯著大于CK，分別增加了6.60%、9.71%和6.03%、7.74%，而植株的干重也有一定程度的增加，但是并未達到差異顯著水平。植株的根冠比能夠反映地上部與地下部的相關性，也能夠反映根系與地上部生長協(xié)調(diào)的關系，表2表明，處理J-10的根冠比要大于處理J-1和CK，但是未表現(xiàn)出差異水平。說明葉面噴施幾丁寡糖后能夠在一定程度上促進辣椒株高的增加和生物量的積累。

表2 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒植株生物量積累的影響

2.2 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒植株葉綠素含量的影響

葉綠素含量是衡量葉片光合效率的一個重要指標。通過對辣椒葉片的葉綠素含量測定，結果表明經(jīng)過不同濃度的幾丁寡糖的噴施后，各處理間的葉綠素含量表現(xiàn)出顯著的差異（圖1）。與CK相比，處理J-10的葉綠素含量顯著升高，增加了8.25%；而處理J-1升高了3.94%，但未達到差異顯著水平。且表明葉片噴施幾丁寡糖后會提高葉片的葉綠素含量，且噴施的幾丁寡糖濃度越大，葉綠素含量增加越顯著。

圖1 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒葉片SPAD值的影響

2.3 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒果實生長發(fā)育的影響

如表3所示，通過對不同處理下辣椒果實形態(tài)和重量的測定表明，噴施不同濃度的幾丁寡糖會改變辣椒果實的形態(tài)，提高單果的重量。與CK相比，處理J-1和J-10能夠顯著提高辣椒果實長度和果肉厚度，分別提高了9.92%、13.55%和8.80%、13.15%，且處理J-10提高的幅度更大；同時單果重也顯著提高，處理J-10提高的更為顯著，提高了26.99%。在果徑和果實指數(shù)方面，處理J-1和J-10與CK相比，也表現(xiàn)出一定的增加趨勢，但是并未達到顯著差異水平。說明噴施幾丁寡糖能夠提高辣椒果實的長度和果肉厚度，進一步提高辣椒的產(chǎn)量。

表3 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒果實生長發(fā)育的影響

2.4 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒果實品質(zhì)的影響

由表4可知，葉面噴施不同濃度的幾丁寡糖對辣椒果實的品質(zhì)產(chǎn)生了顯著的影響。維生素C是一種重要的維生素，也是鑒定作物優(yōu)良品質(zhì)的重要指標之一。隨著噴施幾丁寡糖濃度的升高，Vc呈現(xiàn)出增加的趨勢，且與CK相比，處理J-1和J-10表現(xiàn)出顯著差異水平，分別增加了17.83%和27.85%。可溶性蛋白含量的變化與維生素C含量的變化趨勢相同，也表現(xiàn)出顯著增加的趨勢，分別增加了12.71%和20.19%，且處理J-10增加的幅度顯著大于J-1。硝酸鹽含量是反映蔬菜安全品質(zhì)的一個重要指標，硝酸鹽含量過高會危害人體健康。結果表明隨著噴施幾丁寡糖濃度的升高，硝酸鹽的含量表現(xiàn)為升高的趨勢，處理J-1和J-10分別升高了3.44%和8.20%，但與CK相比，并未表現(xiàn)出差異顯著水平。總酚和類黃酮的相對含量則表現(xiàn)為顯著減少的趨勢，隨著濃度的升高，減少的幅度越大，與CK相比，處理J-10的總酚和類黃酮含量分別減少了18.71%和20.24%，降低幅度較為顯著。表明噴施幾丁寡糖后能夠顯著誘導維生素C和可溶性蛋白含量的升高，進一步提高了辣椒果實的品質(zhì)。

表4 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒果實品質(zhì)的影響

2.5 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒葉片和果實糖含量及游離氨基酸含量的影響

糖是植物生長發(fā)育的重要調(diào)節(jié)因子，也是能量的來源。由圖2、3可知，葉面噴施不同濃度的幾丁寡糖對辣椒葉片和果實的糖含量產(chǎn)生了顯著的影響。與CK相比，處理J-1和J-10的果實中可溶性總糖、蔗糖、果糖和游離氨基酸含量顯著提高（圖2），且J-10提高的更為明顯，分別增加 了23.43%、21.74%、16.03%和20.88%。 辣椒葉片的糖含量與辣椒果實變化的趨勢基本相同（圖3），隨著幾丁寡糖濃度的升高，葉片中的糖含量呈現(xiàn)升高的趨勢，但在游離氨基酸方面，雖然表現(xiàn)為升高的趨勢，但是差異并不明顯。表明，噴施幾丁寡糖能夠誘導辣椒葉片和果實糖含量的增加，也能夠誘導辣椒果實中游離氨基酸含量的增加，但是對葉片中游離氨基酸含量并無顯著影響。

2.6 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒果實中辣椒素和二氫辣椒素含量的影響

通過對不同處理條件下辣椒果實的辣椒素和二氫辣椒素含量的測定可知，經(jīng)過不同濃度的幾丁寡糖葉片噴施后，各處理間的辣椒素含量表現(xiàn)出顯著的差異（圖4）。與CK相比，處理J-1和J-10的辣椒素和二氫辣椒素含量顯著降低，且噴施的幾丁寡糖濃度越大，降低幅度越明顯。其中辣椒素含量分別降低了17.04%和31.30%，二氫辣椒素含量降低了25.91%和46.83%。表明葉片噴施幾丁寡糖后會顯著抑制辣椒素和二氫辣椒素的合成，進而導致含量的下降，且二氫辣椒素的受抑制程度要大于辣椒素。

圖2 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒果實糖含量和游離氨基酸含量的影響

圖3 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒葉片糖含量和游離氨基酸含量的影響

圖4 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒果實中辣椒素和二氫辣椒素含量的影響

2.7 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒果實品質(zhì)影響的相關性分析

分別用維生素C、可溶性蛋白、硝酸鹽、總酚、類黃酮、可溶性總糖、蔗糖、果糖、游離氨基酸、辣椒素、二氫辣椒素11個品質(zhì)指標進行相關分析（表5）。結果表明，可溶性蛋白、可溶性總糖、蔗糖、果糖、游離氨基酸及硝酸鹽含量與維生素C含量呈極顯著正相關（P＜0.01）；辣椒素、二氫辣椒素與維生素C含量呈極顯著負相關（P＜0.01）；而可溶性蛋白、可溶性總糖、蔗糖、果糖、游離氨基酸含量分別與辣椒素、二氫辣椒素含量呈極顯著負相關（P＜0.01）；總酚、類黃酮相對含量與辣椒素、二氫辣椒素呈極顯著正相關（P＜0.01），與其他品質(zhì)指標則呈顯著負相關。

2.8 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒果實品質(zhì)的綜合評價

參考胡會英［24］對辣椒果實品質(zhì)的評價方法，對不同處理下辣椒比較重要的品質(zhì)指標進行綜合評價。各個指標以其平均數(shù)為基準向兩側(cè)等距分級，分級間距=（最大值-最小值）/分級數(shù)，每個指標共劃分4個等級，由于硝酸鹽過高會對人的身體健康產(chǎn)生一定的影響，所以硝酸鹽等級是由低到高進行劃分（表6），果實品質(zhì)的綜合評價指數(shù)越大，表明辣椒的綜合品質(zhì)最好；而綜合評價指數(shù)小，則說明綜合營養(yǎng)品質(zhì)稍差。由表7可知，通過對不同處理下辣椒果實8種品質(zhì)指標的評價指數(shù)進行計算可以得出，CK的綜合評價指數(shù)為17，處理J-1和J-10綜合評價指數(shù)分別為20和23，說明噴施幾丁寡糖后能夠提高辣椒果實的綜合品質(zhì)，而處理J-10效果更為顯著。

表5 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒果實品質(zhì)影響的相關性分析

表6 辣椒果實品質(zhì)的等級劃分

表7 辣椒果實品質(zhì)的綜合評價指數(shù)

3 討論

3.1 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒植株和果實生長發(fā)育的影響

寡糖作為一種新型的植物生長調(diào)節(jié)劑，能夠促進植物的生長，提高植物的抗逆能力［25］。Blackwood等研究發(fā)現(xiàn)含有乙酰氨基葡萄糖殘基的幾丁質(zhì)寡糖能夠誘導幾丁質(zhì)寡糖脫乙酰酶和幾丁質(zhì)寡糖合成酶來調(diào)節(jié)植物細胞的生長發(fā)育［26］。李佳琪等研究發(fā)現(xiàn)褐藻寡糖噴施在黃瓜幼苗的葉片上，提高了葉綠素含量和凈光合速率，促進幼苗的生長和生物量的積累［27］。陳云等研究發(fā)現(xiàn)，低聚殼聚糖可提高小麥葉片的葉綠素含量、干物質(zhì)重及葉片幾丁質(zhì)酶活性［28］。植物的葉綠素是進行光合作用所需要的色素，其含量反映了植物光合作用的能力，是衡量葉片功能強弱的重要指標之一。張佳蕾等在旱薄地條件下以花生為試驗材料，經(jīng)過葉面噴施不同濃度的殼寡糖處理發(fā)現(xiàn)花生飽果期葉片的葉綠素含量、單株結果數(shù)、飽果率和莢果產(chǎn)量顯著提高［29］。本試驗結果表明，葉面噴施幾丁寡糖有利于辣椒植株的生長發(fā)育，尤其噴施濃度為10 mg/L的處理，株高、葉綠素含量、地上部鮮重和地下部的干鮮重顯著高于對照，說明噴施幾丁寡糖能夠促進葉綠素含量升高，提高光合速率，促進生物量的積累，與前人的研究結果相同。

作物產(chǎn)量的高低是衡量作物生產(chǎn)成果的主要指標。研究發(fā)現(xiàn)小麥、馬鈴薯等作物經(jīng)過幾丁寡糖處理后，能夠增產(chǎn)10%～30%，并且能夠改善品質(zhì)，并且研究人員對高溫滅活幾丁質(zhì)酶與殼聚糖酶的發(fā)酵液進行試驗，結果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液中的幾丁寡糖對水稻的生長有促進作用［30］。李思等研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過殼寡糖溶液浸泡或包衣玉米種子，能夠促進玉米的行粒數(shù)和穗粒重的顯著增加［31］。孟靜靜等研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖處理提高了花生葉片葉綠素含量，顯著提高了莢果產(chǎn)量［32］，同時葉面噴施寡糖可通過提高穗粒數(shù)和千粒重，促進小麥產(chǎn)量的提高［33］。在本試驗中，經(jīng)過幾丁寡糖噴施后，能夠顯著提高辣椒果實的單果重、果長和果肉厚度，這可能是因為噴施幾丁寡糖后，能夠誘導葉片葉綠素含量和光合效率升高，提高光合產(chǎn)物積累和轉(zhuǎn)運的能力，促進生物量的積累和果實產(chǎn)量的升高。

3.2 葉面噴施幾丁寡糖對辣椒果實品質(zhì)的影響

辣椒果實品質(zhì)包括果實的營養(yǎng)品質(zhì)、感官品質(zhì)和商品品質(zhì)3方面。其中，維生素C、可溶性蛋白和可溶性糖含量是反映蔬菜品質(zhì)的重要指標，其含量的高低決定著蔬菜的口味、營養(yǎng)價值和商品價值［34］。維生素C是一類水溶性的活性物質(zhì)，能夠增強人體的免疫功能和抗衰老，維持人體正常的生理功能，但維生素C不能在人體中合成，必須從膳食中獲取，而維生素C主要存在于新鮮的水果和蔬菜中，因此提高維生素C含量是改善果蔬品質(zhì)的一個重要的目標［35-37］。馬雪麗等研究認為葉片噴施一定濃度的寡糖后，能夠提高作物維生素C和可溶性總糖的含量，進而改善了農(nóng)作物的品質(zhì)［38］。楊普云等發(fā)現(xiàn)用5%氨基寡糖溶液噴施果實膨大期的柑橘葉片，能夠顯著的提升柑橘的維生素C含量［39］。研究發(fā)現(xiàn)寡糖能夠誘導“營養(yǎng)傳感器”細胞活性的升高，促進蛋白質(zhì)、單糖和二糖的合成［40］；羅兵等用殼聚糖溶液處理黃瓜葉片，結果表明殼聚糖能提高蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶的活性，從而促進碳水化合物的合成與積累［41］；也有一系列的研究表明在白菜、黃瓜、花生等作物上進行葉面噴施寡糖能夠提高生理活性和抗逆性，增加產(chǎn)量或品質(zhì)［42-44］。在本試驗中，經(jīng)過幾丁寡糖噴施后能夠顯著提高辣椒果實的維生素C含量、可溶性蛋白含量、可溶性總糖、蔗糖、果糖含量和游離氨基酸含量，糖含量的升高增加了辣椒的甜度，提高辣椒的適口性，進而改善了辣椒的品質(zhì)，這與前人的研究結果相一致。蔬菜中的總酚和類黃酮含量與其生長發(fā)育、色澤、品質(zhì)等指標密切相關，在本研究中，辣椒果實中類黃酮和總酚的相對含量呈現(xiàn)減少的趨勢，這可能是因為噴施幾丁寡糖后，能夠促進生物量的積累和果實產(chǎn)量的升高，而噴施幾丁寡糖后使辣椒單果重高于對照，會產(chǎn)生稀釋效應，導致類黃酮和總酚含量的降低［45-46］。除了辣椒果實中的營養(yǎng)成分和果實形態(tài)之外，辣椒素含量也是評價辣椒品質(zhì)的重要指標之一［47］。常曉軻研究發(fā)現(xiàn)辣椒果實重量的增加會導致辣椒素含量的降低，而干物質(zhì)積累、可溶性糖及可溶性蛋白含量與辣椒素呈負相關關系［48］。本研究中，噴施幾丁寡糖顯著降低了辣椒果實的辣椒素和二氫辣椒素含量，且處理J-10降低更為顯著，與前人的研究結果一致。結合相關性分析表明，可溶性總糖、蔗糖、維生素C含量分別與辣椒素、二氫辣椒素含量呈極顯著負相關（P＜0.01），總酚、類黃酮相對含量與辣椒素、二氫辣椒素呈極顯著正相關（P＜0.01），表明糖含量升高導致辣椒素含量的降低，從而提高辣椒的適口性。

根據(jù)聯(lián)合國糧食組織（FAO）和世界衛(wèi)生組織（WHO）的標準，我國提出在蔬菜中硝酸鹽含量以低于432 mg/kg為標準，而人體攝入的硝酸鹽主要來源于蔬菜［49］。在本研究中，經(jīng)過幾丁寡糖噴施后能夠提高辣椒果實的硝酸鹽含量，但是并未達到顯著差異水平，而且其含量也在安全范圍內(nèi)，保證了辣椒的安全品質(zhì)。綜合辣椒各個重要的品質(zhì)指標進行綜合評價可知，噴施濃度為10 mg/L幾丁寡糖溶液能夠提高辣椒果實品質(zhì)的綜合評價指數(shù)，改善辣椒的果實品質(zhì)。

4 結論

葉面噴施幾丁寡糖溶液提高了辣椒的維生素C、可溶性蛋白、可溶性糖和游離氨基酸含量，降低了辣椒素和二氫辣椒素含量，果實品質(zhì)的綜合評價指數(shù)升高，改善了辣椒的品質(zhì)，也提高了辣椒的單果重，其中噴施10 mg/L幾丁寡糖溶液的處理效果更顯著，通過葉片噴施后能夠促進辣椒果實品質(zhì)的改善。