不同光質(zhì)對(duì)苦蕎芽生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響

譚茂玲, 曹亞楠，萬(wàn) 燕，時(shí)小東，王明珠, 向達(dá)兵

(1.成都大學(xué) 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部雜糧加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610106；2.成都大學(xué) 藥學(xué)與生物工程學(xué)院，四川 成都 610106)

0 引 言

苦蕎，屬蓼科蕎麥屬，是一種藥食同源的雙子葉植物，含大量的蛋白質(zhì)、維生素、甾類和黃酮類等物質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值都很高[1-4].光是植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的重要元素之一，其對(duì)植物的生殖生長(zhǎng)、形態(tài)性狀以及理化性質(zhì)等方面發(fā)揮著不容忽視的作用[5-8].目前，科研人員在光對(duì)植物生長(zhǎng)方面做了較多的研究[9-12]，但針對(duì)苦蕎的研究還比較欠缺.對(duì)此，本研究分析了在不同的光質(zhì)條件下，苦蕎芽的生長(zhǎng)和品質(zhì)所產(chǎn)生的不同變化，旨在尋找最適宜苦蕎芽生長(zhǎng)的光質(zhì)條件，為下一步苦蕎芽的大規(guī)模生產(chǎn)提供試驗(yàn)依據(jù)和技術(shù)支撐.

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)所用材料包括：西蕎I號(hào)種子，于2017年11月采收于成都大學(xué)試驗(yàn)田；蘆丁對(duì)照品(批號(hào)，150622，純度≥98%)、槲皮素對(duì)照品(批號(hào)，150419，純度≥98%)，由中國(guó)食品藥品檢定研究院提供；甲醇為色譜純，水為純化水，其余試劑均為分析純.

1.2 儀 器

試驗(yàn)所用儀器包括：FD-2型真空冷凍干燥機(jī)(北京博醫(yī)康試驗(yàn)儀器有限公司)；UV-3200S型紫外可見分光光度計(jì)(上海美譜達(dá)儀器有限公司)；AP-01P型真空泵(天津奧特賽恩斯儀器有限公司)；LC-20A型高效液相色譜儀(島津公司)；KQ-5200DE型數(shù)控超聲波清洗器(昆山超聲波儀器有限公司)；TL-2020型高通量組織研磨儀(北京鼎昊源科技有限公司)；ESJ120-4B型電子天平(沈陽(yáng)龍騰電子有限公司).

1.3 苦蕎發(fā)芽條件

分別稱取30 g左右大小均勻的西蕎I號(hào)苦蕎種子12份，在0.1%的高錳酸鉀溶液中浸泡15 min后，用蒸餾水洗凈，再均勻鋪灑于12個(gè)已經(jīng)鋪有2/3細(xì)沙的發(fā)芽盤(20 cm×15 cm)中，最后再蓋上一層細(xì)沙.暗光催芽3 d后放置于光照培養(yǎng)架上，分別采用1.5 RED/FAR、0.5 RED/FAR、紅光(RED)、藍(lán)光(BLUE)以及LED 5種不同光質(zhì)的光分別進(jìn)行處理.光處理?xiàng)l件為：光照強(qiáng)度，5 600 lx；光照時(shí)長(zhǎng)，晝/夜，10 h/14 h；溫度，25 ℃.同時(shí)，并設(shè)置CK組，采用暗光(DARK)生長(zhǎng).發(fā)芽后第4 d開始取樣，每次取樣面積4 cm×15 cm，每2 d取一次樣，第14 d收獲，冷凍干燥后用于理化性質(zhì)的測(cè)定.

1.4 供試品溶液制備

稱取0.1 g樣品于10 mL比色管中，用80%甲醇定容至10 mL，然后超聲30 min.超聲條件為：溫度20 ℃，頻率40 kHz，功率80 W.最后用0.45 μm的微孔過濾膜過濾，制得供試品溶液.

1.5 苦蕎芽生物學(xué)性狀測(cè)定

1.5.1 鮮 重.

從每種光質(zhì)條件下取出100株植株，去除根和殼，用濾紙吸干水分，用電子天平測(cè)量其重量，記錄數(shù)據(jù).

1.5.2 莖長(zhǎng)和莖粗.

從取樣的植株中挑選10株具有代表性的植株，去除根和殼，用直尺測(cè)量其莖長(zhǎng)，用游標(biāo)卡尺測(cè)量其莖粗，記錄數(shù)據(jù).

1.6 苦蕎芽抗氧化活性測(cè)定

苦蕎芽抗氧化活性的測(cè)定采用文獻(xiàn)[13]中的相關(guān)方法，并做相關(guān)改進(jìn).

1.6.1 DPPH自由基清除率的測(cè)定.

精密稱取0.011 8 g DPPH粉末，用甲醇配制成0.3 mmol/L的DPPH儲(chǔ)備液，于4 ℃避光保存?zhèn)溆?于10 mL比色管中加入1 mL不同濃度的樣品或參比溶液(無水甲醇)，再加入4 mL的DPPH甲醇溶液，振蕩搖勻后于室溫下避光靜置30 min，在波長(zhǎng)517 nm處測(cè)定吸光度值，記為AS和A0.DPPH自由基清除率/%=(1-AS/A0)×100%.

1.6.2 ABTS自由基清除率的測(cè)定.

精密稱取0.274 3 g ABTS粉末，用pH值為7.4的PBS溶液配制成5 mmol/L的ABTS儲(chǔ)備液，再與MnO2反應(yīng)，于室溫下，放置過夜.最后再用PBS溶液稀釋，使其在波長(zhǎng)734 nm處吸光度值為0.70±0.02，于-20 ℃保存?zhèn)溆?于10 mL比色管中加入200 μL不同濃度的樣品或參比溶液(無水甲醇)，再加入3 mL ABTS溶液，振蕩搖勻后于室溫下避光靜置1 min，在波長(zhǎng)734 nm處測(cè)定吸光度值，記為AS和A0.ABTS自由基清除率/%=(1-AS/A0)×100%.

1.7 苦蕎芽總黃酮測(cè)定

苦蕎芽總黃酮的測(cè)定采用文獻(xiàn)[14]中的方法，并做相關(guān)改進(jìn).

精密稱取5.0 mg蘆丁對(duì)照品于10 mL量瓶中，定容至刻度，搖勻，制得濃度為0.5 mg/mL的蘆丁對(duì)照品溶液.精密量取對(duì)照品溶液0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 mL于10 mL量瓶中，分別加入2 mL 0.1 mol/L AlCl3溶液，3 mL 1 mol/L醋酸鉀溶液，再用80%甲醇定容，得到對(duì)照品溶液的濃度分別為0.030 mg/mL、0.035 mg/mL、0.040 mg/mL、0.045 mg/mL、0.050 mg/mL，于室溫放置30 min，在波長(zhǎng)420 nm處測(cè)定吸光度值.以對(duì)照品溶液濃度為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到回歸方程為，Y=61.54X-0.547，R2=0.997.

精密移取500 μL樣品溶液，2 mL 0.1 mol/L AlCl3溶液，3 mL 1 mol/L醋酸鉀溶液于10 mL比色管中，用80%甲醇定容，在波長(zhǎng)420 nm處測(cè)定吸光度，代入回歸方程，計(jì)算總黃酮的含量.

1.8 苦蕎芽蘆丁和槲皮素測(cè)定

苦蕎芽蘆丁和槲皮素的測(cè)定采用文獻(xiàn)[15]中的方法，并做相關(guān)改進(jìn).

測(cè)定的色譜條件為：波長(zhǎng)360 nm；柱溫30 ℃；流速1.0 mL/min；進(jìn)樣量20 μL；流動(dòng)相，甲醇—0.1%冰乙酸(50∶50).

分別精密稱取蘆丁對(duì)照品5 mg和槲皮素對(duì)照品1.5 mg于10 mL量瓶中，用80%甲醇定容至刻度，制得蘆丁、槲皮素混合對(duì)照品儲(chǔ)備溶液.取對(duì)照品儲(chǔ)備液5 mL用80%甲醇稀釋到10 mL，再依次等倍稀釋5次，蘆丁對(duì)照品溶液的濃度分別為0.250 mg/mL、0.125 mg/mL、0.062 mg/mL、0.031 mg/mL、0.016 mg/mL，槲皮素對(duì)照品溶液的濃度分別為0.075 mg/mL、0.037 mg/mL、0.019 mg/mL、0.009 mg/mL、0.005 mg/mL.用0.45 μm微孔過濾膜過濾后，得到標(biāo)準(zhǔn)工作曲線溶液，進(jìn)樣.以對(duì)照品濃度為縱坐標(biāo)，峰面積為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到蘆丁的回歸方程為，Y=9×106X+62 646，R2=0.999,槲皮素的回歸方程為，Y=2×107X-95 084，R2=0.998.

根據(jù)供試品的峰面積，代入回歸方程，計(jì)算出各供試品蘆丁和槲皮素的含量.

2 結(jié)果與分析

2.1 苦蕎發(fā)芽過程中生物學(xué)性狀的變化

2.1.1 苦蕎發(fā)芽過程中鮮重的變化.

苦蕎種子發(fā)芽過程中鮮重的變化如圖1所示.

圖1苦蕎芽鮮重的變化趨勢(shì)

由圖1可知，苦蕎種子在發(fā)芽過程中，以1.5 RED/FAR、BLUE和對(duì)照處理的鮮重都呈升高的變化趨勢(shì)，以RED、0.5 RED/FAR和LED處理的鮮重在第12 d以后趨于平緩.第6 d和第10 d RED處理的鮮重最高，比同時(shí)間下對(duì)照處理的分別增加了0.09 g和0.41 g.第14 d 1.5 RED/FAR處理的鮮重最高，比對(duì)照處理的增加了0.16 g，但與對(duì)照處理的差異不明顯.其余時(shí)間均以對(duì)照處理的鮮重最大.對(duì)照處理的鮮重在第8 d比LED和0.5RED/FAR處理增加了2.44 g，在第12 d比BLUE處理高出了2.12 g.

2.1.2 苦蕎發(fā)芽過程中莖長(zhǎng)的變化.

苦蕎種子發(fā)芽過程中莖長(zhǎng)的變化如圖2所示.

圖2苦蕎芽莖長(zhǎng)的變化趨勢(shì)

由圖2可知，苦蕎種子在發(fā)芽過程中，以0.5 RED/FAR、BLUE和對(duì)照處理的苦蕎芽莖長(zhǎng)呈升高的變化趨勢(shì).以1.5 RED/FAR處理的在第10～12 d呈平緩趨勢(shì).以RED和LED處理的在12 d以后趨于平緩.在第6～14 d，0.5 RED/FAR處理的莖長(zhǎng)始終最小.第8 d，LED處理的莖長(zhǎng)最大，比對(duì)照處理的高出了0.87 cm，比0.5 RED/FAR處理的高出了3.81 cm.除第8 d外，其余時(shí)間均以對(duì)照處理的莖長(zhǎng)最大，分別比0.5 RED/FAR處理的高出了1.31 cm、4.37 cm、4.51 cm、5.01 cm.由此可以看出，黑暗條件能夠促進(jìn)苦蕎芽莖的伸長(zhǎng).在第14 d，1.5 RED/FAR處理的芽長(zhǎng)僅低于對(duì)照處理，比其余光照處理(RED、BLUE、0.5 RED/FAR、LED)分別高出了0.39 cm、2.10 cm、2.33 cm、1.40 cm.

2.1.3 苦蕎發(fā)芽過程中莖粗的變化.

苦蕎種子在發(fā)芽過程中莖粗的變化如圖3所示.

由圖3可知，苦蕎種子在發(fā)芽過程中，以RED、1.5 RED/FAR、BLUE處理的苦蕎芽莖粗呈升高的變化趨勢(shì).對(duì)照處理的在第10～12 d呈平緩趨勢(shì).以0.5 RED/FAR和LED處理的在第12 d以后趨于平緩.第6～10 d，對(duì)照處理的苦蕎芽直徑最大，分別比同時(shí)間BLUE、1.5 RED/FAR、RED處理的增加了0.11 mm、 0.10 mm、0.06 mm.

第12 d LED處理的苦蕎芽直徑最大，比對(duì)照處理的增加了0.04 mm，比1.5 RED/FAR處理的增加了0.06 mm.第14 d RED、1.5 RED/FAR、DARK和LED處理的苦蕎芽直徑都達(dá)到了最大值1.00 mm，比0.5 RED/FAR處理的高出了0.07 mm.由此可以看出，黑暗條件能促進(jìn)苦蕎芽直徑的增加.

圖3苦蕎芽莖粗的變化趨勢(shì)

2.2 苦蕎發(fā)芽過程中抗氧化活性的變化

2.2.1 苦蕎芽中DPPH自由基清除能力的變化.

在播種后第10 d,苦蕎芽對(duì)DPPH自由基清除能力的變化如圖4所示.

圖4苦蕎芽對(duì)DPPH自由基清除能力的變化(播種后第10 d)

由圖4可知，在播種后第10 d，以1.5 RED/FAR處理的苦蕎芽對(duì)DPPH自由基的清除率最高，為90.9%.以RED處理的苦蕎芽對(duì)DPPH自由基的清除率最低，為84.5%.對(duì)照處理的苦蕎芽對(duì)DPPH自由基的清除率為90.3%.與對(duì)照處理的相比，1.5 RED/FAR處理的苦蕎芽對(duì)DPPH自由基的清除率提高了0.6%.與其余光照處理的(RED、BLUE、0.5 RED/FAR、LED)相比，1.5 RED/FAR處理的苦蕎芽對(duì)DPPH自由基的清除率分別提高了0.6%、0.8%、1.4%、0.9%.

2.2.2 苦蕎芽中ABTS自由基清除能力的變化.

在播種后第10 d，苦蕎芽對(duì)ABTS自由基清除能力的變化如圖5所示.

由圖5可知，在播種后第10 d，以1.5 RED/FAR處理的苦蕎芽對(duì)ABTS自由基的清除率最高，為71.0%.LED處理的苦蕎芽對(duì)ABTS自由基的清除率最低，為64.4%.對(duì)照處理的苦蕎芽對(duì)ABTS自由基的清除能力為68.3%.與對(duì)照處理的相比，RED和1.5 RED/FAR處理的苦蕎芽對(duì)ABTS自由基的清除率顯著提高，分別提高了2.6%和3.9%.1.5 RED/FAR處理的苦蕎芽對(duì)ABTS的清除率比RED處理提高了1.3%.0.5RED/FAR和LED處理下的苦蕎芽對(duì)ABTS自由基的清除率與對(duì)照相比都降低，分別降低了2.7%和6.0%.

圖5苦蕎芽對(duì)ABTS自由基清除能力的變化(播種后第10 d)

2.3 苦蕎芽中總黃酮含量的變化

苦蕎芽中總黃酮含量的變化如圖6所示.

圖6苦蕎芽中總黃酮含量的變化趨勢(shì)

由圖6可知，苦蕎種子在發(fā)芽過程中，每種光質(zhì)處理下的總黃酮含量變化趨勢(shì)都不同.以1.5 RED/FAR和0.5 RED/FAR處理的在整個(gè)發(fā)芽過程中總黃酮含量都比對(duì)照處理的高.第6 d、第8 d和第14 d都以對(duì)照處理的總黃酮含量最低，分別為40.36 mg/g、43.90 mg/g和53.24 mg/g.第6 d和第14 d LED處理的總黃酮含量最高，與同時(shí)間下對(duì)照處理的相比提高了7.2%和17.1%.以0.5 RED/FAR處理的總黃酮含量在第8 d比對(duì)照處理的提高了15.1%，在第10 d比對(duì)照處理的提高了22.8%，比RED處理的提高了29.5%.0.5 RED/FAR處理的總黃酮含量在第12 d比對(duì)照處理的提高了9.3%，比LED處理的提高了16.9%.在第14 d，所有光照處理的總黃酮含量都比對(duì)照處理的高.

2.4 苦蕎芽中蘆丁含量的變化

在播種后第10 d,苦蕎芽中蘆丁含量的變化如圖7所示.

圖7苦蕎芽中蘆丁含量的變化(播種后第10 d)

由圖7可知，在播種后第10 d，每種光質(zhì)處理的苦蕎芽中的蘆丁含量存在明顯差異.以0.5 RED/FAR處理的苦蕎芽中蘆丁含量最高，為24.70 mg/g，遠(yuǎn)高于其他光照處理.BLUE處理的苦蕎芽中蘆丁含量最低，為17.89 mg/g.對(duì)照處理的苦蕎芽中蘆丁含量為20.23 mg/g.與對(duì)照處理的相比，以1.5 RED/FAR和0.5 RED/FAR處理的增加了苦蕎芽中蘆丁含量，分別提高了2.9%、23.9%.其余光照處理的(RED、BLUE、LED)則降低了苦蕎芽中蘆丁含量，分別降低了9.3%、2.0%、13.1%、7.3%.

2.5 苦蕎芽中槲皮素含量的變化

在播種后第10 d,苦蕎芽中槲皮素含量的變化如圖8所示.

圖8苦蕎芽中槲皮素含量的變化(播種后第10 d)

由圖8可知，在播種后第10 d，每種光質(zhì)處理的苦蕎芽中槲皮素含量存在明顯差異.LED處理的苦蕎芽中槲皮素含量最高，為0.75 mg/g，RED處理的苦蕎芽中槲皮素含量最低，為0.11 mg/g.對(duì)照處理的苦蕎芽中槲皮素含量為0.33 mg/g.與對(duì)照處理的相比，光照處理的(1.5 RED/FAR、BLUE、0.5 RED/FAR、LED)增加了苦蕎芽中槲皮素含量，分別提高了50.8%、52.3%、7.0%、55.3%，其中1.5 RED/FAR、BLUE和LED最為顯著，分別比0.5 RED/FAR處理的提高了47.1%、48.7%、52.0%.RED處理的則顯著降低了苦蕎芽中槲皮素含量，降低了67.7%.

3 討 論

試驗(yàn)結(jié)果表明，以0.5 RED/FAR處理的苦蕎芽莖長(zhǎng)和莖粗最小，對(duì)照處理(黑暗)的最大.第10 d、第14 d，以RED處理和1.5 RED/FAR處理的苦蕎芽鮮重最大，其余時(shí)間以對(duì)照處理(黑暗)的最大.BLUE處理也能抑制苦蕎芽莖的伸長(zhǎng)，這與文獻(xiàn)[16]的研究結(jié)果相同.由于藍(lán)光能提高吲哚乙酸(IAA)氧化酶的活性,使IAA含量降低，進(jìn)而抑制植物的伸長(zhǎng).因此相較于光照條件，黑暗條件更有利于苦蕎芽直徑的伸長(zhǎng)和粗度的增加.

在本試驗(yàn)中，除以1.5 RED/FAR處理的外，其余光照條件下苦蕎芽對(duì)DPPH自由基的清除能力都有所降低，這與文獻(xiàn)[17]的試驗(yàn)結(jié)果不同.分析其原因可能是由于光照強(qiáng)度和光照時(shí)間的不同所引起的.光照條件下(RED、1.5 RED/FAR)苦蕎芽對(duì)ABTS自由基的清除能力顯著提高，其余光照條件則降低.

試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，以1.5 RED/FAR和0.5 RED/FAR的處理增加了苦蕎芽中總黃酮的含量，其中0.5 RED/FAR處理的增加效果最顯著.LED處理的總黃酮含量在第6 d和第14 d達(dá)到最高值.黑暗處理的總黃酮含量在第6、8、14 d都達(dá)到了最小值.與黑暗條件相比，光照能提高苦蕎芽中總黃酮含量，原因是由于黃酮為次生代謝產(chǎn)物，光照對(duì)苦蕎芽產(chǎn)生刺激，從而使苦蕎芽的代謝增快，增加次生代謝產(chǎn)物的累積.1.5 RED/FAR和0.5 RED/FAR處理的增加了苦蕎芽中蘆丁的含量，表明這兩種光處理有利于苦蕎芽中蘆丁的累積.光照處理(1.5 RED/FAR、BLUE、0.5 RED/FAR、LED)顯著提高了苦蕎芽中槲皮素的含量，表明這幾種光有利于苦蕎芽中槲皮素的累積.

綜上可知，不同光質(zhì)處理下苦蕎芽的鮮重、莖長(zhǎng)和莖粗隨著時(shí)間的增加都呈逐步上升的趨勢(shì).1.5 RED/FAR處理的鮮重和莖粗在第14 d都達(dá)到最大值，并且與對(duì)照處理相比差異不顯著.除0.5 RED/FAR處理的外，其余處理的芽莖粗在第14 d差異也不顯著.1.5 RED/FAR處理的能夠顯著提高苦蕎芽對(duì)DPPH和ABTS自由基的清除能力.1.5 RED/FAR、0.5 RED/FAR處理的都能提高苦蕎芽中總黃酮和蘆丁的含量，其中0.5 RED/FAR處理的對(duì)蘆丁含量的增加效果最顯著.1.5 RED/FAR、BLUE、0.5 RED/FAR和LED處理的能顯著增加苦蕎芽中槲皮素的含量.由此可知，光照能夠提高苦蕎芽中黃酮類物質(zhì)的含量以及自由基的清除率，在苦蕎芽的栽培中可以適當(dāng)通過改變光照條件來提高苦蕎芽的品質(zhì).