干旱脅迫對(duì)黒稻產(chǎn)量及花青素—3—葡萄糖苷含量的影響

摘 要：以“龍井一號(hào)”黒稻為試驗(yàn)材料，研究了不同程度干旱脅迫對(duì)黒稻產(chǎn)量及花青素-3-葡萄糖苷的影響。結(jié)果表明，隨著干旱脅迫程度的增加，千粒重和實(shí)際產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，黒米中花青素-3-葡萄糖苷的含量隨著干旱脅迫程度的增加而增加。

關(guān)鍵詞：干旱脅迫 黒稻 花青素-3-葡萄糖苷

中圖分類號(hào)：S-3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（a）-0145-02

黑米被認(rèn)為是稻米中的珍品，黑米有滋陰補(bǔ)腎、補(bǔ)中益氣、活血化淤等功效。黑米具有的很多生理功能都與其所含的花色苷類色素有關(guān)。黑米花色苷（anthocyanin）屬于黃酮多酚類化合物，是由花青素（anthocyanidin）與各種糖以糖苷鍵結(jié)合形成的糖苷[1]，黑米花色苷中含量最多的是花青素-3-葡萄糖苷[2]。研究發(fā)現(xiàn)黑米成熟過程中會(huì)在種皮內(nèi)積聚形成大量花色苷，從而使其糙米呈現(xiàn)出棕紅色、紫紅色、紫黑色乃至黑色等顏色。花色苷是植物重要的次級(jí)代謝產(chǎn)物之一，在植物組織中，花色苷作為吸收紫外線的色素對(duì)植物體起著保護(hù)作用，當(dāng)植物遭遇低溫、干旱等環(huán)境脅迫時(shí)，植物體內(nèi)會(huì)迅速積累花色苷幫助植物體抵御逆境[3]。

由于食品加工業(yè)中常用的人工合成色素的安全性越來越多地受到人們的關(guān)注，以及黑米花色苷色素的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)，使食品工業(yè)對(duì)黑米花色苷的需求量日益增加。目前對(duì)水稻的環(huán)境脅迫研究較多，但對(duì)黒稻的研究較少。試驗(yàn)以干旱脅迫處理黒稻，探討其干旱程度對(duì)黒稻的產(chǎn)量和花青素-3-葡萄糖苷含量的影響，以期為提高黒稻中花色苷產(chǎn)量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與干旱處理

供試品種選自吉林新星天然植物開發(fā)有限責(zé)任公司提供的優(yōu)質(zhì)品種“龍井一號(hào)”黑稻。本試驗(yàn)于吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院植物科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行。

采用盆栽實(shí)驗(yàn)，土壤為水稻土，所用塑料盆直徑大小為30 cm，高40 cm，于2010年8月上旬進(jìn)行移栽，挑選生長一致的秧苗每盆3棵苗。2010年8月25日開始水分脅迫處理。設(shè)對(duì)照CK（土壤相對(duì)持水量100%）、輕度脅迫A1（最大持水量的30%）、中度脅迫A2（最大持水量的60%）3個(gè)處理。水分脅迫處理前，將全部試驗(yàn)材料澆水至盆土水分飽和。以后對(duì)照植株保持每天澆水至土壤水分飽和，每天定時(shí)取土測(cè)定處理植株盆土含水量，使處理植株盆土含水量分別達(dá)到相對(duì)應(yīng)的水分含量。整個(gè)試驗(yàn)過程取樣8次，每隔5天取樣1次，取樣后立即放入冰盒，帶回實(shí)驗(yàn)室，用于花青素-3葡萄糖苷測(cè)定的黒稻于-80 ℃保存?zhèn)溆茫墒鞎r(shí)測(cè)定千粒重及產(chǎn)量。

1.2 方法

1.2.1 土壤含水量

土壤含水量：按5點(diǎn)取樣法取土，105 ℃烘干24 h，土壤含水量=（土壤鮮重-土壤干重）/干土重×100%[4]。

1.2.2 花青素-3-葡萄糖苷測(cè)定

采用高效液相色譜法[5]：吸取黑米提取物的制備液1 mL定容至10 mL，取10 μL上樣。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：將花青素-3-葡萄糖苷標(biāo)準(zhǔn)品10 mg溶于10 mL1%的鹽酸甲醇溶液，即為1 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)液。從標(biāo)準(zhǔn)液中吸取一定量，用1%鹽酸甲醇稀釋成0.1、0.2、0.5、0.7、1.0 mg/mL標(biāo)準(zhǔn)品待測(cè)液，取10 μL上樣，以花青素-3-葡萄糖苷濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸分析，繪制標(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)曲線：Y=1.864960×10-5 ×-0.329793，r=0.9999。

色譜條件：ODSC18柱（4.6mm×250mm，5μm）；流動(dòng)相：4%磷酸∶乙腈（8.8∶1.2，V∶V，pH=2），0.45μm濾膜抽濾，等梯度洗脫，流速0.8 mL/min；柱溫30 ℃；檢測(cè)波長520 nm。

1.2.3 產(chǎn)量及千粒重的計(jì)算

折合成公頃產(chǎn)量計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

由表1可以看出各種控水處理均引起黒稻產(chǎn)量的降低，干旱程度越嚴(yán)重，降低幅度越大。土壤相對(duì)含水量60%（A1）和土壤相對(duì)含水量30%（A2）在控水結(jié)束后產(chǎn)量分別比對(duì)照降低了0.9%和3.1%。

2.1 干旱脅迫對(duì)花青素-3-葡萄糖苷含量的影響

黑米種皮中主要含有花青素-3-葡萄糖苷和芍藥素-3-葡萄糖苷兩種花色苷單體，且花青素-3-葡萄糖苷含量最高[6]。由圖2可知，在整個(gè)試驗(yàn)過程中花青素-3-葡萄糖苷含量的變化均呈上升趨勢(shì)，且兩個(gè)干旱處理的黒稻中花青素-3-葡萄糖苷含量均高于CK。

3 討論

（1）灌漿是禾谷類作物生長的重要時(shí)段，其持續(xù)時(shí)間和灌漿速率決定了最終的籽粒重量是產(chǎn)量的重要構(gòu)成因子之一[7]。干旱是影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的主要環(huán)境因子，水稻灌漿期的干旱脅迫能使籽粒產(chǎn)量下降[8]。下降的程度取決于脅迫的輕重和持續(xù)時(shí)間，試驗(yàn)結(jié)果表明兩種程度的干旱脅迫下產(chǎn)量都比對(duì)照組低。

（2）黑米花色苷中含量最多的是花青素-3-葡萄糖苷，花色苷的合成是內(nèi)因和外因共同作用的結(jié)果，基因編碼的酶決定了花色苷合成的種類，而環(huán)境因子不僅能影響花色苷生物合成的速率，而且可以對(duì)其積累量和穩(wěn)定性產(chǎn)生作用[9]。黑米進(jìn)入著色期，花色苷開始大量積累，給黑米一個(gè)干旱的逆境生長環(huán)境，使黒稻中抗逆因子之一的花色苷增多來抵御缺水的逆境，干旱處理下花色苷含量均高于對(duì)照。因此，創(chuàng)造適度干旱的土壤環(huán)境，可提高黒稻中花色苷的含量。花色苷抗逆的機(jī)制目前還不十分清晰，因此干旱脅迫對(duì)增加黒稻中花色苷含量的機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

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