不同光照強度對苦蕎產量和品質的影響

時　政，黃凱豐

(1.成都大學 醫學院，四川 成都　610106；2.貴州師范大學 蕎麥產業技術研究中心，貴州 貴陽　550001)

0　引　言

蕎麥屬于蓼科蕎麥屬，為一年生或多年生宿根性植物，是我國重要的傳統雜糧作物，具很高的營養和藥用價值[1-3].目前，蕎麥有2個栽培種，一個是甜蕎，也就是普通蕎麥，另一個是苦蕎[4].苦蕎籽粒中含有黃酮類物質、D-手性肌醇(D-CI)、活性蛋白及活性多肽、豐富的礦質元素等[5]，具有顯著的降血脂與降血糖功能，而且其氨基酸組成接近于聯合國糧農組織推薦的標準營養蛋白，可為人類提供較為全面的營養[6-9].光照強度對植物的生長和發育是一個不可或缺的自然因素，光照是否充足，直接影響到植物能否產生充足的營養物質供給其器官的生長[10-13]，但目前針對蕎麥在該方面的相關研究較為缺乏.對此，本試驗以高產苦蕎品種川蕎1號為試驗材料，設置了不同的光照處理，研究其對苦蕎內源激素、產量和品質的影響，研究結果對于明確不同光照強度對苦蕎產量的影響，指導苦蕎的高產栽培等有實際意義.

1　材料與方法

1.1　材　料

供試苦蕎品種為高產苦蕎品種川蕎1號，其系涼山昭覺農業科學研究所從引進品種老鴉苦蕎中通過系統選育而成.

1.2　種植管理

試驗于2017年4月5日在成都大學苦蕎試驗基地進行，采用常規種植管理.試驗中，設置遮陰、正常光照和增強光照3個處理，每個處理種植1個小區，小區面積2 m×5 m，3次重復，采用條播的播種方式，行距為0.33 m，播種量為37.5 g/小區，每小區基本苗約900～1 000株，當各小區中有70%苦蕎籽粒成熟時采收.

1.3　光照處理

試驗中，遮陰處理用腳手架和遮光率為60%的黑色遮陰網搭建可拆卸式遮陰棚，使遮陰網與苦蕎始終保持2 m距離，以保證遮陰棚內的小氣候與大田自然光照條件的小氣候基本一致.

增光處理從苦蕎幼苗期開始，具體為：陰天時的增光時間與晴天正常光照時的日照時間一致，直至收獲期.為保證增光環境下光照為唯一變量，光源采用接近日光色的金鹵燈，功率1 000 W.燈的高度距離苦蕎栽培地面6 m，以保證增光架下的田間小氣候與大田自然光照一致.增光處理的其他大田管理與遮陰處理相同，按常規方式進行田間管理.

1.4　取樣與材料的處理

于川蕎1號的成熟期取樣：選取長勢一致的10株苦蕎植株，小心連根挖出，用水把根部泥土洗凈，濾干水分后剪下根部，同時取從下到上第4～6節葉片和莖，液氮處理15 min后于-150 ℃冰箱中保存.

1.5　測定方法

本研究參考文獻[14]的方法測量單株粒重、千粒重；對每小區產量進行測定計算其平均值并以此計算每公頃的產量.

對于苦蕎籽粒的膳食纖維、蛋白質、總淀粉與黃酮含量參照文獻[15-18]中相關方法.對于苦蕎的根、莖、葉中內源激素的測定為：脫落酸(ABA)、生長素(IAA)、玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)的提取和測定參照文獻[19]的方法；1-氨基環丙烷-1-羧酸(ACC)測定參照文獻[20-21]的方法，多胺含量的測定參照文獻[22]的方法.

1.6　數據分析

采用Excel 2003軟件進行數據處理，利用SPSS 17.0對數據進行顯著性差異測驗和相關性分析.

2　結果與分析

2.1　不同光照處理對苦蕎產量和品質的影響

不同光照處理對苦蕎產量和品質的影響如表1所示.

表1　不同光照處理對苦蕎產量和品質的影響

注：p≤0.05，同列數字后不同字母表示在0.05水平上的顯著差異.

由表1可以看出，3種光照條件下：川蕎1號的單株粒重平均為1.91 g，其中以增光處理時的單株粒重顯著高于正常光照和遮陰處理；川蕎1號的千粒重平均為21.06 g，其中以增光處理時的千粒重最大，遮陰處理時最低，處理間差異達顯著水平；川蕎1號的產量平均為2 449.7 kg/hm2，其中以增光處理時的產量顯著高于正常光照和遮陰處理；川蕎1號籽粒的總膳食纖維含量平均為1.32%，其中以遮陰處理時的含量顯著低于正常光照和增光處理；川蕎1號籽粒的蛋白質含量平均為13.14%，其中以增光處理時的含量顯著高于正常光照和遮陰處理；川蕎1號籽粒的總淀粉含量平均為63.21%，其中以增光處理時的含量顯著高于正常光照和遮陰處理；川蕎1號籽粒的黃酮含量平均為1.71%，其中以增光處理時的含量顯著高于正常光照和遮陰處理.

2.2　不同光照處理對苦蕎不同部位內源激素的影響

不同光照處理對苦蕎不同部位內源激素的影響如表2所示.

表2　不同光照處理對苦蕎內源激素的影響

注：p≤0.05，同列數字后不同字母表示在0.05水平上的顯著差異.

由表2可以看出：

川蕎1號根中ACC含量平均為0.69 nmol·g-1，以增光處理顯著高于遮陰和正常光照處理；川蕎1號莖中ACC含量平均為1.43 nmol·g-1，以增光處理最高，遮陰處理最低，處理間差異達顯著水平；川蕎1號葉中ACC含量平均為1.93 nmol·g-1，以遮陰處理顯著低于正常光照和增光處理；川蕎1號不同部位間的ACC含量表現為根<莖<葉.

川蕎1號根中IAA含量平均為45.52 pmol·g-1，3種光照處理間差異不顯著；川蕎1號莖中IAA含量平均為55.47 pmol·g-1，3種光照處理間差異不顯著；川蕎1號葉中IAA含量平均為75.50 pmol·g-1，3種光照處理間差異不顯著；川蕎1號不同部位間的IAA含量表現為根<莖<葉.

川蕎1號根中ABA含量平均為2.42 pmol·g-1，以遮陰處理顯著高于正常光照和增光處理；川蕎1號莖中ABA含量平均為7.52 pmol·g-1，以遮陰處理顯著高于正常光照和增光處理；川蕎1號葉中ABA含量平均為7.14 pmol·g-1，以遮陰處理顯著高于正常光照和增光處理；川蕎1號不同部位間的ABA含量表現為根<葉<莖.

川蕎1號根中Z+ZR含量平均為386.68 pmol·g-1，以遮陰處理顯著低于正常光照和增光處理；川蕎1號莖中Z+ZR含量平均為15.59 pmol·g-1，3個光照處理間差異不顯著；川蕎1號葉中Z+ZR含量平均為40.29 pmol·g-1，3個光照處理間差異不顯著；川蕎1號不同部位間的Z+ZR含量表現為根<葉<莖.

川蕎1號根中多胺含量平均為1 856.82 nmol·g-1，3個光照處理間差異不顯著；川蕎1號莖中多胺含量平均為6 433.87 nmol·g-1，以增光處理和正常光照處理顯著高于遮陰處理.川蕎1號葉中多胺含量平均為2 416.18 nmol·g-1，3個光照處理間差異不顯著；川蕎1號不同部位間的多胺含量表現為莖<葉<根.

2.3　苦蕎內源激素與產量和品質的相關性分析

苦蕎內源激素與其產量和品質的相關性分析結果如表3所示.

表3　內源激素與苦蕎產量和品質的相關性分析

注：*表示在0.05水平(雙側)上顯著相關；**表示在0.01水平(雙側)上極顯著相關.

由表3可以看出：

川蕎1號的單株粒重與葉和根中的ABA含量呈顯著負相關關系，相關系數分別為-0.5235和-0.6944；與葉和根中的IAA含量呈顯著正相關關系，相關系數分別為0.5884和0.6465；與葉和根中的ACC含量呈顯著正相關關系，相關系數分別為0.6145和0.6555；與莖中的ACC含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.8527；與根中的多胺含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.6855；與葉中的Z+ZR含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.5734；與根中的Z+ZR含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.8116.

川蕎1號的千粒重與葉和根中的ABA含量呈顯著負相關關系，相關系數分別為-0.6452和-0.6618；與莖和根中的IAA含量呈顯著正相關關系，相關系數分別為0.6741和0.5465；與葉中的IAA含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.8556；與葉中的ACC含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.6352；與根中的ACC含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.7858；與葉和根中的多胺含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.5556和0.5255；與莖中的ACC含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.8749；與葉中的Z+ZR含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.6785；與根中的Z+ZR含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.8552.

川蕎1號的產量與葉和根中的ABA含量呈顯著負相關關系，相關系數分別為-0.5948和-0.6114；與莖、葉和根中的IAA含量呈顯著正相關關系，相關系數分別為0.6425、0.6765和0.5855；與葉中的ACC含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.6263；與根中的ACC含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.7948；與莖中的多胺含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.7841；與葉和根中的Z+ZR含量呈顯著正相關關系，相關系數分別為0.5633和0.4544.

川蕎1號籽粒的膳食纖維與莖、葉和根中的ABA含量呈顯著負相關關系，相關系數分別為-0.6361、-0.5749和-0.6228；與莖、葉和根中的IAA含量呈顯著正相關關系，相關系數分別為0.6252、0.5252和0.6744；與葉中的ACC含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.6142；與莖中的多胺含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.6676；與莖中的Z+ZR含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.5598；與根中的Z+ZR含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.8552.

川蕎1號籽粒的蛋白質含量與莖、葉和根中的ABA含量呈顯著負相關關系，相關系數分別為-0.6558、-0.6988和-0.6785；與莖中的IAA含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.7824；與葉和根中的IAA呈極顯著正相關關系，相關系數分別為0.9125和0.8395；與莖中的ACC含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.5218；與莖中的多胺含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.6521；與莖中的Z+ZR含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.6049；與根中的Z+ZR含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.8045.

川蕎1號籽粒的淀粉含量與莖、葉和根中的ABA含量呈顯著負相關關系，相關系數分別為-0.5664、-0.6724和-0.6732；與莖、葉和根中的IAA含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.5662、0.6446和0.6261；與葉中的ACC含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.6571；與莖中的多胺含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.8588；與根中的Z+ZR含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.5475.

川蕎1號籽粒的黃酮含量與葉和根中的ABA含量呈顯著負相關關系，相關系數分別為-0.6825和-0.5125；與葉中的IAA含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.6424；與根中的ACC含量呈顯著正相關關系，相關系數為0.5984；與葉中的多胺含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.9741.

3　結　論

光是作物進行光合生產的主要能量來源，光照條件的改變可明顯地改變作物的生長環境，進而影響光合作用、營養物質的吸收及其在植物體內的重新分配等一系列生理過程，最終影響作物的產量[23].例如，蔡昆爭等[24]的研究認為，遮陰使水稻干物質積累下降，結實率降低，產量和收獲指數降低；王安虎[25]的研究發現，遮陰處理明顯降低苦蕎的產量及籽粒中的黃酮含量.本試驗也得出相似的研究結果，增光處理后苦蕎的單株粒重、千粒重、產量、總膳食纖維、蛋白質、總淀粉和黃酮等含量均得到顯著的提高.這可能是因為光是苦蕎進行光合作用的主要動力，只有在光照條件下，苦蕎細胞才能產生葉綠素進行光合作用，制造有機物質供苦蕎生長，提高最終的產量和品質[26].

植物激素在植物的生長發育和產量形成中起重要的調節作用，參與了植物整個生長發育過程的調控.相關研究發現，水稻的Z+ZR、IAA、ABA含量與粒重和最終的產量呈顯著或極顯著的正相關，內源激素對水稻灌漿有重要的調控作用[27].從本試驗的研究結果可以看出，苦蕎的產量與葉和根中的ABA含量呈顯著的負相關關系，與莖、葉和根中的IAA含量、葉中的ACC含量、葉和根中的Z+ZR含量呈顯著正相關關系，與根中的ACC含量、莖中的多胺含量呈極顯著正相關關系，此說明苦蕎各器官中的內源激素與產量形成關系密切，同時也表明適當降低苦蕎葉、根中的ABA含量，增加Z+ZR、IAA、ACC和多胺含量能提高苦蕎的產量，這與上述研究略有差異，這種差異主要體現在ABA的調控作用不同，但與黃凱豐等[28]的研究結果一致，這可能與作物不同有關.從本試驗的研究結果還可以看出，苦蕎根莖葉中的ABA含量與籽粒中膳食纖維、蛋白質、淀粉和黃酮含量呈顯著負相關關系，這與前期研究的結果一致，說明適當降低苦蕎中的ABA含量在一定程度上能提高苦蕎的品質.同時，也可以看出，Z+ZR、ACC等內源激素在苦蕎蛋白質、黃酮等的合成過程中所起的調控作用不同，其機理值得探討.此外，由于苦蕎發育過程中受多種內源激素的調節，激素間的平衡對苦蕎的產量和品質起至關重要的作用.因此，如何使苦蕎體內內源激素達平衡，從而實現苦蕎的高產優質極具研究意義.