一年兩收金槐花不同時(shí)期的營(yíng)養(yǎng)成分比較分析*

唐健民，朱成豪,2，谷 睿,3，鄒 蓉，史艷財(cái)，熊忠臣，韋 霄，蔣運(yùn)生**

(1.廣西壯族自治區(qū)中國(guó)科學(xué)院廣西植物研究所，廣西植物功能物質(zhì)研究與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林 541006；2.桂林醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，廣西桂林 541004；3.桂林理工大學(xué)旅游與風(fēng)景園林學(xué)院，廣西桂林 541004)

0 引言

槐米系豆科植物槐樹的干燥花蕾，又名槐花米，是一種富含蘆丁和黃堿素的特色中藥材[1]。據(jù)《中藥大辭典》介紹，槐米味苦、平、無毒，入肝、大腸經(jīng)；其主要有效成分蘆丁具有抗菌消炎、抗病毒、抗脂質(zhì)過氧化、清除自由基、中樞鎮(zhèn)痛和抗癌等多種藥理作用[2-4]。中國(guó)最優(yōu)質(zhì)的槐米產(chǎn)于廣西桂北，桂北的金槐是從槐樹中選育出的優(yōu)良栽種品種，蘆丁含量一般為28%—40%，比湘南地區(qū)的高5%—8%，是河南、山西等地出產(chǎn)的白槐、青槐、黃槐的1—2倍[5]。

目前，我國(guó)槐米生產(chǎn)多為一年一熟，山西有部分槐米一年兩收，南方未見有一年兩收金槐的栽培及研究報(bào)道。隨著金槐產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，槐農(nóng)越來越關(guān)注金槐的生長(zhǎng)狀態(tài)和結(jié)米的情況，在金槐種植中，一些槐農(nóng)發(fā)現(xiàn)金槐折斷和第一次采收后均出現(xiàn)了二次結(jié)槐米的現(xiàn)象，便由此開始嘗試一年兩收栽培?，F(xiàn)在的兩收金槐基本上是在第一季槐米未結(jié)，經(jīng)過打頂處理，再次進(jìn)行花芽分化獲得二次槐米，以及在第一季采收結(jié)果母枝后，再次施肥使樹體恢復(fù)，重新開啟一個(gè)生長(zhǎng)周期，產(chǎn)出第二次槐米。但是采收一季槐米后，二次槐米掛花稀疏、甚至是無法掛米，產(chǎn)量一直很低，且二季槐米的成熟季節(jié)也不一致。因此，開展一年兩收金槐花芽分化機(jī)理研究，探尋一年兩收金槐掛花的成因機(jī)制，以解決當(dāng)前一年兩收金槐生產(chǎn)上面臨的重要問題，是擺在科技工作者面前的急迫任務(wù)。

植物花芽分化是植物從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也是影響植物花果產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，一般分為生理分化期和形態(tài)分化期，不僅受外界環(huán)境因子的影響，而且植物體內(nèi)各種因素也相互作用、相互協(xié)調(diào)[6]，通過多種因素相互協(xié)作、調(diào)控完成，影響植物開花、結(jié)果，最終決定產(chǎn)量的多少和品質(zhì)的好壞。目前，對(duì)金槐的研究多數(shù)集中在槐米有效成分的提取工藝[7]、含量測(cè)定[8]和藥理[9]等方面，以及遺傳多樣性[10]、種質(zhì)資源[11]及金槐栽培模式[12]等方面，有關(guān)金槐花芽分化的機(jī)理研究還未見報(bào)道。因此，本研究探討一年兩收金槐花芽分化過程中營(yíng)養(yǎng)成分的含量變化規(guī)律，以揭示一季和二季金槐掛花的成因機(jī)制，為金槐種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)保障。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料采自廣西壯族自治區(qū)中國(guó)科學(xué)院廣西植物研究所槐樹種植園，該地區(qū)位于東經(jīng)110°18′，北緯25°04′，海拔175 m，年平均日照時(shí)數(shù)為1 680 h，年平均氣溫為23.5℃，年平均降雨量1 949.5 mm，年平均無霜期300 d，年平均相對(duì)濕度為82%。屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，光照充足[13]。分別在一年兩收金槐第一季和第二季生長(zhǎng)周期內(nèi)采集營(yíng)養(yǎng)期、花芽期、花蕾期、盛花期和果期的新鮮無病蟲害的葉片，每個(gè)時(shí)期分別采集3個(gè)重復(fù)樣品，放入封口袋，冰袋保鮮，送至廣西壯族自治區(qū)分析測(cè)試研究中心檢測(cè)。槐米第一季正常萌發(fā)，第二季是在采收完第一季槐米時(shí)，通過回縮修剪將枝條頂端抹去3—4片葉子，讓花芽充分萌發(fā)，進(jìn)行第二次生長(zhǎng)周期，第一季槐米的生長(zhǎng)周期時(shí)間是在4—7月，第二季槐米生長(zhǎng)周期是在7—10月。

1.2 方法

粗蛋白采用凱氏定氮法[14](GB 5009.5—2016)測(cè)定，粗脂肪采用索氏抽提法[15](GB/T 5009.6—2016)測(cè)定，粗纖維和灰分采用重量法(GB/T 8310—2013，GB 5009.4—2016)測(cè)定。鈣(Ca)和磷(P)采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測(cè)定(GB 5009.268—2016)[16]。

蘆丁測(cè)定方法：精密稱取干燥的槐米粉末(過40目篩)約100 mg，置與50 mL 量瓶中，加入甲醇至刻度，浸泡1 h，超聲波處理(功率 250 W，頻率 25 kHz)40 min，放冷至室溫，用甲醇補(bǔ)足減失的量至刻度，搖勻，濾過，精密量取續(xù)濾液2 mL，置于10 mL量瓶中，加甲醇至刻度，搖勻，用微孔濾膜(0.45 μm)濾過得供試品溶液，即測(cè)得蘆丁含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，Origin 2015軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量變化總體分析

一年兩收金槐在采收時(shí)，第一季和第二季金槐花不同時(shí)期葉片主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量變化如表1所示，金槐第一季時(shí)不同時(shí)期干物質(zhì)含量變化不大，果期略有提升，但是第二季不同時(shí)期卻有顯著性差異，其中生殖期均顯著高于營(yíng)養(yǎng)期(P<0.05)，整體表現(xiàn)為第二季干物質(zhì)含量低于第一季，粗蛋白含量也表現(xiàn)為第二季低于第一季。第一季營(yíng)養(yǎng)期和果期粗脂肪含量顯著高于第二季同時(shí)期，而第一季花芽、花蕾和盛花期的鈣含量顯著低于第二季同時(shí)期，第二季盛花和果期的磷含量也顯著高于第一季同時(shí)期(P<0.05)。對(duì)二者蘆丁含量測(cè)定發(fā)現(xiàn)，第一季花蕾時(shí)期蘆丁含量為36.7%，第二季為27.5%，較第一季下降了25.07%。

2.2 干物質(zhì)含量的變化

金槐花各時(shí)期葉片干物質(zhì)含量在第一季變化趨勢(shì)不明顯，僅在果期略有提升;第二季時(shí)，干物質(zhì)含量呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢(shì)，在花蕾期含量最高(圖1)。說明第二季金槐在掛花的過程中需要積累一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來滿足槐米生成的消耗。

2.3 粗蛋白含量的變化

兩次采收時(shí)，在金槐花芽分化各時(shí)期，即營(yíng)養(yǎng)枝-花芽-花蕾-盛花-果各時(shí)期，葉片粗蛋白含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，說明金槐在槐米生成的過程中需要消耗越來越多的蛋白質(zhì)來滿足生長(zhǎng)發(fā)育需要。其中第二季粗蛋白含量均低于第一季各生長(zhǎng)時(shí)期，但在一季和二季的生長(zhǎng)周期中花芽期含量均最高，第一季花芽期含量為5.99%，第二季花芽期含量為5.35%(圖2)。

表1 金槐兩季不同時(shí)期營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量

圖1 金槐花芽分化各時(shí)期干物質(zhì)含量變化

圖2 金槐花芽分化各時(shí)期粗蛋白含量變化

2.4 粗脂肪含量的變化

在第一季采收時(shí)，各時(shí)期葉片中粗脂肪含量變化不大，在果期達(dá)到最高，為1.26%，說明粗脂肪的消耗主要發(fā)生在營(yíng)養(yǎng)枝分化為花芽階段，而果期含量提高，可能是由于種子發(fā)育需要積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。第二季采收時(shí)，各時(shí)期粗脂肪含量變化波動(dòng)明顯，可能是由于經(jīng)過了第一季的生殖生長(zhǎng)，消耗了金槐體內(nèi)儲(chǔ)備的大量粗脂肪，導(dǎo)致花芽發(fā)育所需的粗脂肪供應(yīng)不穩(wěn)定(圖3)。

圖3 金槐花芽分化各時(shí)期粗脂肪含量變化

2.5 粗纖維含量的變化

第二季采收時(shí)金槐在花芽-花蕾-盛花-果階段粗纖維含量明顯高于第一季，粗纖維含量最高時(shí)期為第二季的花蕾期，達(dá)到9.11%(圖4)，這表明第二季時(shí)金槐葉片老化和木質(zhì)化程度增高，導(dǎo)致粗纖維含量升高。

圖4 金槐花芽分化各時(shí)期粗纖維含量變化

2.6 灰分含量的變化

與粗纖維含量變化結(jié)果相似，第二季葉片灰分含量在花芽-花蕾-盛花階段高于第一季。其中第一季果期的灰分含量最高，達(dá)3.77%。第二季的灰分含量整體上要略高于第一季，這可能跟第二季粗纖維含量要高于第一季有關(guān)(圖5)。

圖5 金槐花芽分化各時(shí)期灰分含量變化

2.7 鈣含量的變化

金槐花葉片的鈣含量亦表現(xiàn)出第二季花芽-花蕾-盛花階段高于第一季，而營(yíng)養(yǎng)期和果期則低于第一季的現(xiàn)象(圖6)。第一季果期鈣含量最高，為1.35%。由第一季的變化趨勢(shì)看出，金槐在第一季營(yíng)養(yǎng)枝-花芽階段其鈣含量明顯下降，說明第一季金槐在此階段要消耗大量的鈣離子，而后通過相關(guān)代謝提升鈣含量來滿足生長(zhǎng)需要。而第二季花芽分化階段，其鈣含量變化趨勢(shì)不大，鈣的消耗與生成可能處于平衡狀態(tài)。

圖6 金槐花芽分化各時(shí)期鈣含量變化

2.8 磷含量的變化

在第一季采收時(shí)，磷含量變化呈現(xiàn)一直降低的趨勢(shì)，由盛花到果階段時(shí)有輕微升高。第二季前3個(gè)階段，即營(yíng)養(yǎng)枝-花芽-花蕾階段，磷含量低于第一季，而盛花到果階段磷含量顯著高于第一季，其中第二季時(shí)磷含量最高為0.126%，處于第二季的盛花期(圖7)，這表明在花芽分化前期需要消耗大量的磷，花芽分化結(jié)束磷含量開始提升。因此在金槐花芽分化之前需適當(dāng)補(bǔ)充磷肥以滿足花芽分化需要。

圖7 金槐花芽分化各時(shí)期磷含量變化

3 討論

3.1 不同時(shí)期葉片干物質(zhì)、灰分、蘆丁含量特征

金槐花干物質(zhì)、灰分含量在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)不斷增加，第一季的干物質(zhì)含量在果期達(dá)到最高，而第二季為花蕾期。第二季的生長(zhǎng)后期干物質(zhì)含量下降，可能是由于隨著二次分化生長(zhǎng)和生物量的增加，主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量開始下降，粗纖維含量增加，導(dǎo)致其第二季生殖生長(zhǎng)的后期莖葉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低，灰分含量升高。第二季的蘆丁含量顯著低于第一季，可能由于第二季的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)整體低于第一季，無法滿足其活性成分即蘆丁含量的累積。

3.2 不同時(shí)期葉片粗脂肪、粗纖維、粗蛋白含量特征

前人研究發(fā)現(xiàn)，一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與花芽分化密切相關(guān)。郭金麗等[17]對(duì)蘋果梨花芽分化時(shí)蛋白質(zhì)、淀粉代謝的研究表明，蛋白質(zhì)大量積累是成花的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，高水平的可溶性蛋白質(zhì)含量是植物花芽和花器官形態(tài)分化的重要因素。本研究中第二季采收時(shí)各時(shí)期葉片粗蛋白含量均低于第一季采收各時(shí)期，而每一季隨著花蕾的生成，其粗蛋白含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，可能是因?yàn)橹仓赀M(jìn)入生殖生長(zhǎng)，需要消耗大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來形成花蕾，從而導(dǎo)致粗蛋白含量下降；粗脂肪含量在第一季金槐花營(yíng)養(yǎng)期-花芽期-花蕾期-盛花期呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，可能是由于植株為開花和生殖生長(zhǎng)消耗了較多脂肪，反而在果期得到積累，第二季的粗脂肪含量在誤差范圍內(nèi)略低于第一季。粗纖維含量在第二季明顯高于第一季，說明植株的二次生殖生長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)纖維化、木質(zhì)化、果實(shí)變硬等情況。

3.3 不同時(shí)期葉片鈣、磷含量特征

礦質(zhì)元素在果樹生理中具有重要的調(diào)節(jié)作用，不僅影響樹體的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，而且嚴(yán)重影響花芽分化和果實(shí)生長(zhǎng)[18]。已有一些報(bào)道表明，鈣可能參與一些植物的花芽分化過程，如鈣參與草莓的花芽分化，更確切地說與草莓花序原始體的分化有關(guān)[19]。但也有相反的研究結(jié)果表明，部分果樹枝條中的含鈣量與花芽分化呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[20]。本試驗(yàn)中鈣含量在整個(gè)花芽分化階段逐漸升高，可能是由于鈣作為花芽形態(tài)分化過程中細(xì)胞內(nèi)外的第二信使，會(huì)觸發(fā)一些細(xì)胞反應(yīng)，使植物體大量合成鈣來調(diào)控花芽分化。磷是核酸組分，也是蛋白質(zhì)、膜、ATP的組分，在花芽分化過程中具有非常重要的作用，Bukovac發(fā)現(xiàn)缺磷會(huì)引起細(xì)胞分裂素的降低，從而抑制花芽分化[21]。金槐在第一季花芽分化階段磷含量一直呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，表明分化期需要消耗大量的磷，這說明磷可能對(duì)花芽分化有很大的促進(jìn)作用，而第二季分化后期磷含量開始升高，可能是由于磷有利于新的花芽形態(tài)的形成。形態(tài)分化是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，需要合成大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，磷可能參與了此過程。

4 結(jié)論

本研究對(duì)比分析金槐一季和二季花芽分化時(shí)其體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化規(guī)律，結(jié)果發(fā)現(xiàn)干物質(zhì)含量在第一季采收時(shí)變化趨勢(shì)不大，在果期略有提升(含量最高為37.2%)。第二季采收時(shí)粗蛋白含量均低于第一季采收各時(shí)期，此外均在花芽期含量最高，第二季粗脂肪含量除了花芽和盛花期略高于第一季外，其他時(shí)期都低于第一季。第二季采收時(shí)金槐在花芽-花蕾-盛花階段粗纖維、灰分和鈣含量明顯高于第一季，第二季磷含量在營(yíng)養(yǎng)期-花芽-花蕾階段要低于第一季，但是盛花到果階段要顯著高于第一季，其中第二季時(shí)磷含量最高為盛花期0.126%。在對(duì)兩季蘆丁含量測(cè)定中發(fā)現(xiàn)，其第二季顯著低于第一季，其中第二季花蕾期蘆丁含量為27.5%，但第一季花蕾期蘆丁含量卻達(dá)到36.7%。

綜上，探討金槐花不同時(shí)期葉片營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的變化，揭示其營(yíng)養(yǎng)期至生殖生長(zhǎng)期營(yíng)養(yǎng)水平的變化趨勢(shì)，可為花芽分化及其各生長(zhǎng)周期及時(shí)提供營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)助。在第一季中，花芽分化會(huì)顯著消耗營(yíng)養(yǎng)元素，影響第二季花芽分化的因素與第一季有所不同，所以在第一季對(duì)金槐花蕾的采收結(jié)束之后，要及時(shí)補(bǔ)充磷肥，以保證第二季金槐花芽分化時(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要。由于植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)本身穩(wěn)定性差、量少，屬于內(nèi)因且無法精準(zhǔn)測(cè)量，此外金槐的修剪、除草、病蟲害等也會(huì)對(duì)其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和藥效成分含量的變化造成影響，因此可借助相關(guān)分子生物技術(shù)進(jìn)一步揭示營(yíng)養(yǎng)因子在成花調(diào)控中的作用機(jī)制，以及外界生態(tài)因子對(duì)金槐花芽分化的影響機(jī)制。