覆蓋下雷竹筍籜葉性狀和食味品質(zhì)的變化及其相關(guān)性*

徐 森 谷 瑞 陳雙林 郭子武 楊麗婷

(中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所 杭州 311400)

竹筍食味品質(zhì)是體現(xiàn)竹筍經(jīng)濟價值和市場潛力的重要方面，是高品質(zhì)竹筍評價的重要指標(biāo)。食味品質(zhì)形成不僅取決于竹種自身遺傳因素(郭子武等， 2015a)，同時也受到氣候因素和土壤質(zhì)地等的影響(李雪蕾等， 2015； 朱元洪等， 1991)。研究發(fā)現(xiàn)，光照對高節(jié)竹(Phyllostachysprominens)筍(白瑞華等， 2011)和麻竹(Dendrocalamuslatiflorus)筍(章志遠(yuǎn)等， 2016)呈味物質(zhì)和粗糙度物質(zhì)有明顯影響，通過遮光處理可以顯著降低竹筍單寧、苦味氨基酸和粗纖維等含量，提高竹筍適口性； 而不同形態(tài)氮素對慈竹(Bambusaemeiensis)筍可溶性糖含量影響存在明顯差異，銨態(tài)氮可以提高母竹光合效率，為竹筍提供更多的碳水化合物，顯著增加竹筍可溶性糖含量，而硝態(tài)氮對竹筍可溶性糖含量影響并不明顯(陳宇鵬， 2017)； 也有研究表明，與環(huán)境溫度、濕度等變化關(guān)系密切的海拔梯度對竹筍食味品質(zhì)也有重要影響，隨海拔升高，苦竹(Pleioblastusamarus)筍苦澀味和粗糙度明顯增加，高海拔苦竹筍通過合成較多的纖維類和酸類物質(zhì)，提高組織滲透調(diào)節(jié)能力，以抵御環(huán)境脅迫(郭子武等， 2019)?？梢?，環(huán)境因素對竹筍食味品質(zhì)有重要影響，開展竹筍食味品質(zhì)的環(huán)境效應(yīng)研究，對于指導(dǎo)高品質(zhì)竹筍培育具有重要意義，而環(huán)境是如何影響竹筍食味品質(zhì)的機理尚不清楚。

雷竹(Phyllostachysviolascens‘Prevernalis’)是我國優(yōu)良的筍用竹種，具有易栽培、成林快、產(chǎn)量高、筍味鮮美等特點，已在我國南方許多省份廣泛栽培(郭子武等， 2012)。自20世紀(jì)90年代以來，浙江省許多雷竹產(chǎn)區(qū)大規(guī)模推廣應(yīng)用林地覆蓋竹筍早出技術(shù)，顯著提高了雷竹林經(jīng)濟效益，極大地促進(jìn)了雷竹資源的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋栽培明顯改變了雷竹林土壤理化性質(zhì)及地下鞭系生長區(qū)域的光照、溫度、濕度等環(huán)境條件(姜培坤等， 2002； 翟婉璐等， 2018； Lietal.， 2017)，這種環(huán)境的變化對雷竹生理生態(tài)的影響等研究已有大量報道(郭子武等， 2015b； 陳珊等， 2015)，但對籜葉性狀與竹筍食味品質(zhì)的影響及其之間的關(guān)系研究還未見報道。籜葉是竹筍的重要器官，是竹子分類的重要性狀，居于籜鞘的頂端，不同竹種間其形狀(三角形、錐形、披針形等)、大小、顏色等差異較大，可能對竹筍生長發(fā)育和品質(zhì)等有重要影響，但目前尚不清楚。為此，本研究以經(jīng)營水平基本一致的覆蓋雷竹林和自然經(jīng)營雷竹林為研究對象，對雷竹覆蓋筍和自然筍籜葉形態(tài)、色素和竹筍呈味物質(zhì)、粗糙度物質(zhì)等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查測定和比較分析，試圖探討以下2個問題： 1)雷竹筍的籜葉性狀和食味品質(zhì)是否受到林地覆蓋栽培的明顯影響； 2)雷竹筍的籜葉性狀與食味品質(zhì)之間是否存在密切關(guān)系。旨在揭示竹筍食味品質(zhì)形成機理，為高品質(zhì)竹筍高效培育提供參考。

1 研究區(qū)概況

試驗地位于浙江省杭州市臨安區(qū)太湖源鎮(zhèn)(29°56′—30°23′N，118°51′—119°72′E)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖濕潤，四季分明，年降水量1 250～1 600 mm，年平均氣溫15.4 ℃，1月平均氣溫3.2 ℃，7月平均氣溫29.9 ℃，極端最低氣溫-13.3 ℃，極端最高氣溫40.2 ℃，全年大于10 ℃的平均活動積溫5 100 ℃，年平均無霜期235天，年日照時數(shù)1 850～1 950 h，土壤為紅壤。雷竹為該鎮(zhèn)主栽筍用竹種，現(xiàn)有竹林面積1萬多hm2。自20世紀(jì)90年代以來，為提高雷竹林經(jīng)濟效益，規(guī)模化推廣雷竹林地覆蓋竹筍早出技術(shù)措施： 11月中下旬對竹林進(jìn)行翻土并施肥，施肥后將林地澆透水，覆蓋10 cm左右稻草(增溫層)，再鋪上20～30 cm左右礱糠(保溫層)，至翌年3月自然出筍時將覆蓋物清除出竹林。

2 材料與方法

2.1 樣品采集與測定

2020年1月和3月，在試驗區(qū)分別選取立地條件和經(jīng)營水平基本一致的覆蓋和未覆蓋雷竹試驗林各3塊，每塊試驗林面積不小于0.4 hm2； 在每塊覆蓋試驗林中隨機挖取剛露出覆蓋物的完整竹筍20株，未覆蓋試驗林中隨機挖取出土15 cm左右的完整竹筍20株，鮮筍放在冰盒中帶回實驗室。

清理樣筍表面泥土和雜物，每株樣筍自下而上依次選取6～8片籜葉，用于籜葉長度、寬度、厚度、單葉面積、單葉周長、含水率、單葉干質(zhì)量以及葉綠素、類胡蘿卜素和花青素含量等的測定； 剝?nèi)庸S筍殼，去除不可食用的筍基部，然后將樣筍用粉碎機粉碎，勻漿用于可溶性糖、總酸、草酸、單寧和游離氨基酸等的測定。并取部分鮮樣于烘箱中60 ℃烘至恒重，研磨成粉末用于纖維素和木質(zhì)素的測定?；X葉長度、寬度、單葉面積、單葉周長采用萬深LA-S植物圖像分析系統(tǒng)測量； 葉綠素和類胡蘿卜素含量采用丙酮乙醇提取法測定(李合生等， 2000)，花青素含量采用鹽酸浸提法測定(于曉南， 2000； 韓培培， 2014)，可溶性糖含量采用銅還原碘量法測定(中華人民共和國農(nóng)業(yè)部， 2007)，總酸含量采用滴定法測定(中華人民共和國衛(wèi)生部， 2008)，草酸含量采用反相高效液相色譜法測定(俞樂等， 2002)，單寧含量采用分光光度計法測定(中華人民共和國農(nóng)業(yè)部， 2008)，游離氨基酸含量采用日立L-8900氨基酸分析儀測定(莫潤宏等， 2012)，纖維素、木質(zhì)素含量采用硫酸水解法測定(王玉萬等， 1987)。

2.2 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)在Microsoft Excel 2010和Origin 2018中進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和圖表制作，采用SPSS 23.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行單因素(One-way ANOVA)方差分析和鄧肯(Duncan)多重比較，分析覆蓋和自然雷竹筍籜葉性狀及竹筍食味品質(zhì)間的差異(α=0.05)。在Canoco5.0軟件中對雷竹筍籜葉性狀和竹筍呈味物質(zhì)和粗糙度物質(zhì)進(jìn)行冗余分析(RDA)。其中籜葉比葉面積和各形態(tài)指標(biāo)的可塑性指數(shù)計算方法如下： 比葉面積=單葉面積/單葉干質(zhì)量； 某指標(biāo)的可塑性指數(shù)=(最大值-最小值)/最大值。

3 結(jié)果與分析

3.1 覆蓋對雷竹筍籜葉形態(tài)性狀的影響

由表1可知，與雷竹自然筍比較，覆蓋筍籜葉厚度、含水率和長寬比均顯著升高，分別是自然筍的4.18、1.30和1.23倍，而籜葉其他形態(tài)指標(biāo)均無顯著差異。在基于雷竹筍籜葉形態(tài)性狀的可塑性指數(shù)指標(biāo)中(圖1)，與雷竹自然筍比較，覆蓋筍籜葉的單葉干質(zhì)量、含水率、長度、單葉面積和單葉周長的可塑性指數(shù)較自然筍均顯著降低，降幅分別為69.44%、68.18%、17.65%、21.13%和20.83%，而籜葉長寬比的可塑性指數(shù)顯著升高了26.31%，籜葉厚度、寬度和比葉面積的可塑性指數(shù)均無顯著差異。

表1 雷竹覆蓋筍和自然筍籜葉形態(tài)性狀①Tab.1 Sheath leaf morphological traits of mulched shoots and natural shoots of P. violascens ‘Prevernalis’

3.2 覆蓋對雷竹筍籜葉色素含量的影響

由表2可知，與雷竹自然筍相比，覆蓋筍籜葉葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量均顯著降低，降幅分別為94.92%、76.15%和92.76%，而類胡蘿卜素和花青素含量顯著提高，升幅分別為567.59%和193.93%。

表2 雷竹覆蓋筍和自然筍籜葉色素含量①Tab.2 Pigment contents in sheath leaf of mulched shoots and natural shoots of P. violascens ‘Prevernalis’

圖1 雷竹筍籜葉形態(tài)性狀的可塑性指數(shù)Fig.1 Plasticity indices of morphological traits in sheath leaves of P. violascens ‘Prevernalis’ shoots

圖2 雷竹覆蓋筍和自然筍的呈味物質(zhì)和粗糙度物質(zhì)Fig.2 Taste and roughness substances in mulched shoots and natural shoots of P. violascens ‘Prevernalis’SS： 可溶性糖； TA： 總酸； Oxa： 草酸； Tan： 單寧； Cel： 纖維素； Lig： 木質(zhì)素； BA： 苦味氨基酸； AA： 芳香類氨基酸； SA： 甜味氨基酸； DA： 鮮味氨基酸； SAR： 糖酸比； PBA： 苦味氨基酸比例； PAA： 芳香類氨基酸比例； PSA： 甜味氨基酸比例； PDA： 鮮味氨基酸比例。SS: Soluble sugar; TA: Total acid; Oxa: Oxalic acid; Tan: Tannin; Cel: Cellulose; Lig: Lignose; BA: Bitter amino acid; AA: Aromatic amino acid; SA: Sweet amino acid; DA: Delicious amino acid; SAR: Sugar-acid ratio; PBA: Proportion of bitter amino acid; PAA: Proportion of aromatic amino acid; PSA: Proportion of sweet amino acid; PDA: Proportion of delicious amino acid.

3.3 覆蓋對雷竹筍食味品質(zhì)的影響

由圖2可知，雷竹覆蓋筍與自然筍相比，可溶性糖和甜味氨基酸含量均顯著升高，總酸、草酸、纖維素、苦味氨基酸、芳香類氨基酸和鮮味氨基酸含量則相反； 而單寧和木質(zhì)素含量較穩(wěn)定，無顯著變化； 相對的，雷竹筍糖、酸和風(fēng)味氨基酸含量的變化引起糖酸比和風(fēng)味氨基酸比例的變化，表現(xiàn)為糖酸比和甜味氨基酸比例顯著升高，鮮味氨基酸比例顯著降低，而苦味氨基酸和芳香類氨基酸比例無顯著差異。

3.4 雷竹筍籜葉性狀與食味品質(zhì)的冗余分析

去趨勢對應(yīng)分析結(jié)果中，排序軸長度為0.2 SD，且冗余分析(RDA)結(jié)果(圖3)顯示，雷竹筍籜葉功能性狀與竹筍食味品質(zhì)在第1、2軸的解釋量分別為0.75、0.13，累計貢獻(xiàn)率達(dá)87.70%，表明排序結(jié)果較好。沿RDA排序軸，雷竹筍籜葉厚度、含水率、長寬比與竹筍甜味氨基酸含量及其比例、可溶性糖以及糖酸比之間夾角均遠(yuǎn)小于90°，兩兩呈顯著正相關(guān)，而與竹筍總酸、草酸、纖維素、苦味氨基酸、芳香類氨基酸、鮮味氨基酸和鮮味氨基酸比例之間夾角接近180°，兩兩呈顯著負(fù)相關(guān)。說明雷竹筍籜葉厚度、含水率和長寬比與竹筍食味品質(zhì)存在明顯的正效應(yīng)。

沿RDA排序軸，籜葉葉綠素(a、b、a+b)與竹筍總酸、草酸、纖維素、苦味氨基酸、芳香類氨基酸、鮮味氨基酸和鮮味氨基酸比例之間夾角均遠(yuǎn)小于90°，兩兩呈顯著正相關(guān)，而與竹筍甜味氨基酸含量及其比例、可溶性糖以及糖酸比之間夾角接近180°，兩兩呈顯著負(fù)相關(guān)，表明雷竹筍籜葉葉綠素(a、b、a+b)對竹筍食味品質(zhì)具有明顯的負(fù)效應(yīng)，覆蓋條件下籜葉葉綠素(a、b、a+b)含量的顯著降低可促使竹筍甜味明顯提高，酸澀味、苦味和粗糙度明顯降低； 而類胡蘿卜素、花青素與葉綠素(a、b、a+b)相反。說明覆蓋雷竹筍通過調(diào)節(jié)籜葉色素性狀以適應(yīng)環(huán)境條件的變化，同時對竹筍呈味物質(zhì)和粗糙度物質(zhì)產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響竹筍適口性。

圖3 雷竹筍籜葉性狀與竹筍食味品質(zhì)的RDA分析Fig.3 The RDA analysis of the traits of sheath leaves and the taste quality of P. violascens ‘Prevernalis’ shootsTh： 籜葉厚度； DW： 單葉干質(zhì)量； MC： 含水率； Le： 籜葉長度； Wi： 籜葉寬度； L/W： 長寬比； Ar： 單葉面積； Ci： 單葉周長； SLA： 比葉面積； Cha： 葉綠素a； Chb： 葉綠素b； Ch： 總?cè)~綠素； Car： 類胡蘿卜素； An： 花青素； SS： 可溶性糖； TA： 總酸； Oxa： 草酸； Tan： 單寧； Cel： 纖維素； Lig： 木質(zhì)素； BA： 苦味氨基酸； AA： 芳香類氨基酸； SA： 甜味氨基酸； DA： 鮮味氨基酸； SAR： 糖酸比； PBA： 苦味氨基酸比例； PAA： 芳香類氨基酸比例； PSA： 甜味氨基酸比例； PDA： 鮮味氨基酸比例。Th: Thickness of sheath leaf; DW: Single leaf dry weight; MC: Moisture content; Le: Length of sheath leaf; Wi: Width of sheath leaf; L/W: Aspect ratio; Ar: Single leaf area; Ci: Single leaf circumference; SLA: Specific leaf area; Cha: Chlorophyll a; Chb: Chlorophyll b; Ch: Chlorophyll(a+b); Car: Carotenoids; An: Anthocyanin; SS: Soluble sugar; TA: Total acid; Oxa: Oxalic acid; Tan: Tannin; Cel: Cellulose; Lig: Lignose; BA: Bitter amino acid; AA: Aromatic amino acid; SA: Sweet amino acid; DA: Delicious amino acid; SAR: Sugar-acid ratio; PBA: Proportion of bitter amino acid; PAA: Proportion of aromatic amino acid; PSA: Proportion of sweet amino acid; PDA: Proportion of delicious amino acid.

4 討論

4.1 覆蓋對雷竹筍籜葉性狀的影響

植物表型形態(tài)功能性狀的變化是指植物在異質(zhì)環(huán)境下，通過調(diào)整自身形態(tài)特征以適應(yīng)環(huán)境變化的綜合表現(xiàn)，“植物-環(huán)境”交互作用過程中，總會采取“揚長避短”的方式保證自身正常生長，盡可能避免環(huán)境條件帶來的危害(Louaultetal.， 2005； Mooneyetal.， 2010； 孫梅等， 2017； Blonderetal.， 2016)。在本研究中，雷竹筍籜葉厚度、含水率和長寬比對覆蓋栽培的響應(yīng)敏感，而籜葉長度、寬度、單葉面積、單葉周長和比葉面積對覆蓋栽培的響應(yīng)表現(xiàn)為惰性性狀。引起籜葉厚度和含水率顯著變化的主要原因可能是土壤水分差異，林地覆蓋可以明顯提高土壤含水量(周海平等， 2018)，而葉片厚度與資源獲取、水分保存和同化有關(guān)(劉金環(huán)等， 2006)，同時相對較低的溫度條件能夠限制葉片的擴展(Bjorkmanetal.， 2015)，并導(dǎo)致雷竹覆蓋筍籜葉變厚。覆蓋栽培對雷竹筍籜葉形態(tài)性狀影響的程度存在差異性，在形態(tài)性狀協(xié)同變化的同時，各指標(biāo)可塑性指數(shù)也有顯著差異。雷竹覆蓋筍籜葉單葉干質(zhì)量、含水率、長度、單葉面積、單葉周長的可塑性指數(shù)較雷竹自然筍顯著降低，籜葉長寬比可塑性指數(shù)顯著提高，進(jìn)一步說明雷竹自然筍出土后受光照的強烈刺激，從而影響到籜葉形態(tài)可塑性變異。

植物葉片中的葉綠素和類胡蘿卜素能夠直接參與對光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化過程，并隨著環(huán)境條件的變化動態(tài)調(diào)整其含量，利于植物更加合理地分配和耗散光能(Ronzhinaetal.， 2004； 韋繼光等， 2015)。本研究中，與雷竹自然筍相比，覆蓋筍籜葉葉綠素a、b以及總?cè)~綠素含量顯著降低，而類胡蘿卜素和花青素含量相反，這與覆蓋栽培后雷竹筍處于避光環(huán)境，在一定程度上促進(jìn)類胡蘿卜素、花青素的合成，而抑制了葉綠素的合成有關(guān)?？梢?，雷竹筍主要通過調(diào)節(jié)籜葉表型可塑性指數(shù)和色素含量，尤其是色素含量來提高雷竹筍對覆蓋栽培環(huán)境中的適合度。

4.2 覆蓋對雷竹筍食味品質(zhì)的影響

竹筍食味品質(zhì)由其內(nèi)在的生理代謝產(chǎn)物種類及其組分等所決定的，其取決于竹種遺傳特性，但同時也受環(huán)境因素和栽培措施等的影響。糖、酸、酚類、纖維類和氨基酸類物質(zhì)與竹筍適口性關(guān)系密切(Lapomiketal.， 2004； Gaoetal.， 2019； 丁耐克， 1996)。本研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋栽培后，雷竹筍可溶性糖、糖酸比、甜味氨基酸含量及其比例均顯著提高，而總酸、草酸、纖維素、苦味氨基酸、芳香類氨基酸和鮮味氨基酸含量顯著降低，這與覆蓋栽培后土壤水分相對充裕，筍芽處于“暗形態(tài)建成”狀態(tài)，進(jìn)而影響竹筍碳氮代謝有關(guān)(郭子武等， 2015c)?？梢姡采w栽培可以促進(jìn)糖類物質(zhì)合成，抑制纖維素、木質(zhì)素和苦味物質(zhì)草酸、苦味氨基酸等合成，使竹筍甜味提高，粗糙度、酸澀味和粗糙度下降，明顯改善竹筍適口性。

4.3 雷竹筍籜葉性狀與竹筍食味品質(zhì)的關(guān)系

研究發(fā)現(xiàn)，雷竹筍籜葉厚度、含水率、類胡蘿卜素、花青素與竹筍甜味氨基酸、甜味氨基酸比例、可溶性糖以及糖酸比兩兩呈顯著正相關(guān)，而與竹筍總酸、草酸、纖維素、苦味氨基酸、芳香類氨基酸、鮮味氨基酸和鮮味氨基酸比例兩兩呈顯著負(fù)相關(guān)，這意味著覆蓋栽培下，環(huán)境光照和水分等的差異可以影響雷竹筍籜葉含水率和籜葉厚度，進(jìn)而影響竹筍碳氮代謝過程，促進(jìn)竹筍甜類物質(zhì)合成，抑制苦澀類物質(zhì)的合成。同時，可溶性糖是花青素合成過程中的能源物質(zhì)也可解釋雷竹筍籜葉花青素與竹筍可溶性糖的正相關(guān)關(guān)系(朱婷等， 2019)?；X葉葉綠素(a、b、a+b)與竹筍總酸、草酸、纖維素、苦味氨基酸、芳香類氨基酸、鮮味氨基酸和鮮味氨基酸比例間兩兩呈顯著正相關(guān)，而與竹筍甜味氨基酸、甜味氨基酸比例、可溶性糖以及糖酸比間兩兩呈顯著負(fù)相關(guān)。葉綠素含量直接影響植物光合作用的表現(xiàn)(Poorteretal.， 2006)，竹筍葉綠素含量較高時，可促進(jìn)碳水化合物等的合成，但由于單寧和草酸光敏感度強，增加光強或延長光照時間可以明顯促進(jìn)單寧和草酸的合成(章志遠(yuǎn)， 2016)，同時竹筍出土后細(xì)胞次生壁加厚，組織老化速度加快(時俊帥等， 2019)，酸澀類物質(zhì)和木質(zhì)素等的合成消耗了大量碳水化合物，進(jìn)而導(dǎo)致雷竹自然筍食味品質(zhì)明顯低于雷竹覆蓋筍?？梢姡字窆S籜葉色素含量與竹筍食味品質(zhì)關(guān)系密切，也說明籜葉對光照敏感，可能是竹筍光信號傳導(dǎo)的重要器官，有待于進(jìn)一步研究。

5 結(jié)論

覆蓋栽培下，雷竹筍籜葉性狀形成了一定的適應(yīng)和響應(yīng)機制，雖然籜葉形態(tài)性狀變化總體上并不明顯，但形態(tài)可塑性指數(shù)和色素含量，特別是色素含量發(fā)生顯著變化。同時，覆蓋栽培會提高雷竹筍的甜味，降低酸澀味和粗糙度，對竹筍食味品質(zhì)產(chǎn)生有利影響。而且籜葉色素含量與竹筍食味品質(zhì)關(guān)系密切，異質(zhì)環(huán)境下籜葉色素含量的變化會引起竹筍食味品質(zhì)的協(xié)同變化，籜葉可能是竹筍食味品質(zhì)的重要影響器官，是光信號傳導(dǎo)的敏感器官，這需通過籜葉去除等試驗進(jìn)一步驗證。