不同蘿卜肉質根耐糠心特性及品質分析

冉茂林,楊 峰,李曉梅,雍曉平,冉 科,王遠達,湯青林*

(1.四川省農業科學院 水稻高粱研究所,四川 德陽 618000;2.蔬菜種質與品種創新四川省重點實驗室,四川 成都 610066;3.西南大學 園藝園林學院,重慶 400715)

蘿卜(RaphanussativusL.)是十字花科蘿卜屬蔬菜作物,在生產上栽培面積廣,其產品器官為肥厚的肉質根。蘿卜肉質根含有維生素、糖類、礦物質等營養物質,深受消費者喜愛[1-2]。但是,近年來在蘿卜品種推廣過程中,由于提純復壯工作重視不夠,出現了品種純度和品質下降等品種退化現象。加之生產上栽培措施不當或者采收不及時,蘿卜肉質根很容易在田間發生糠心,從而極大地影響產品器官的產量和品質,導致肉質根商品性降低。

糠心是一種在蘿卜生長后期及貯藏過程中易發生的生理性病害,其主要表現為肉質根中心出現空洞。通過石蠟切片觀察到其空心首先是在木質部出現近似圓形的疏松組織,隨后疏松組織逐漸發展成為規則的發射狀并出現空隙,最后在初生木質部也出現空隙,產生嚴重的空心[3]。蘿卜肉質根糠心受到遺傳因素和環境因素等影響,栽培措施不當或者采后貯藏條件不適宜也會造成不同程度的糠心。

為了防止蘿卜肉質根糠心,除了生產上采取合理密植、均衡灌水、在肉質根形成期追肥等栽培措施之外,還需要選育耐糠心品種,因此耐糠心和高品質蘿卜新品種的選育和推廣顯得非常重要。本研究對3個蘿卜新品種進行了糠心特性及品質性狀等的綜合比較分析,以期為蘿卜新品種的選育和生產應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試蘿卜品種為C3156、C83471、C70922,均為圓形或偏圓形蘿卜,肉質純白色,葉形板葉,由四川省農業科學院水稻高粱研究所蘿卜課題組提供。田間試驗在四川省農業科學院水稻高粱研究所試驗基地進行。生理指標測定在重慶市蔬菜學重點實驗室進行。

1.2 田間種植

于2018年8月26日起壟,每壟雙行,壟距1.0 m,株距0.25 m；每小區種植2行,每行長20 m,小區面積20 m2；各小區間隔0.5 m。隨機區組設計,重復3次。從10月25日(生育期60 d)開始取樣調查,每隔10 d取樣1次,直至生長期110 d；每組隨機選出20個蘿卜肉質根,調查并記錄其糠心情況，測定肉質根產量、葉重、根冠比等。

1.3 蘿卜糠心的分級及糠心指數

蘿卜糠心級數分級參考國家農作物種質資源平臺發布的《蘿卜種質資源描述規范》，分為以下5個等級:0級,無糠心;1級,肉質根中心部位有少數呈分散的、點狀或條狀的泛白組織;2級,肉質根中心向外約1/3的組織呈泛白狀態;3級,肉質根中心向外約2/3的組織呈泛白狀態;4級,整個肉質根內部完全糠心,不能食用。

根據糠心等級計算糠心指數。蘿卜糠心指數=(x1×a1+x2×a2+......+xn×an)/(n×T)。其中:x1,x2,......,xn為不同等級糠心發生的頻率(個);a1，a2,......,an表示糠心級數;T為調查的肉質根數。

1.4 蘿卜肉質根的生理指標測定

選取3種蘿卜種質的5個不同糠心等級的肉質根,從距頂端1/3處橫切取樣,每個橫切面選3個不同取樣部位(橫切面的邊緣、1/2半徑、內側,即外層、中部、中層)取0.5 cm3的小方塊肉質根,用于測定生理指標。

1.4.1 POD和SOD活性的測定 取蘿卜肉質根，將其切碎后放入研缽中,加適量磷酸緩沖液，研磨成勻漿,用愈創木酚法測定POD的活性[4],在470 nm下測定吸光度。用氮藍四唑(NBT)法測定SOD的活性[5],在560 nm處測定吸光度。

1.4.2 MDA和游離脯氨酸含量的測定 取上述蘿卜肉質根的研磨勻漿，向其中加入5 mL 0.5%硫代巴比妥酸溶液,沸水浴10 min,以3000×g離心15 min；取上清液，分別在532、600和450 nm處測定吸光度,計算MDA含量。供試蘿卜樣品用3%的磺基水楊酸溶液定容,沸水浴10 min,冷卻后過濾；吸取1.5 mL濾液,加入1.5 mL冰醋酸和1.5 mL酸性茚三酮試劑,沸水浴30 min；冷卻后加入3 mL甲苯,搖蕩30 s,靜置片刻,在520 nm處測定吸光度,測定游離脯氨酸的含量。

1.4.3 可溶性蛋白和糖含量的測定 采用Bradford法[6],取適量樣品，加入5 mL考馬斯亮藍G-250蛋白質試劑,充分混合,放置2 min后在595 nm波長下比色測定吸光度(A595),測定可溶性蛋白含量。

吸取蘿卜樣品提取液，加入適量蒽酮乙酸乙酯試劑和濃硫酸,沸水浴1 min，然后冷卻至室溫,在630 nm波長下測其吸光度,用蒽酮法測定可溶性糖含量[6]。向蘿卜樣品提取液中加入3,5-二硝基水楊酸(DNS)試劑1.5 mL,沸水浴加熱5 min，然后冷卻至室溫,在540 nm波長處測定吸光值。用3,5-二硝基水楊酸(DNS)法測定還原糖含量[6]。

將研磨成勻漿的蘿卜樣品在80 ℃中水浴40 min,然后以3000 r/min離心10 min；取適量上清液，加入2 mol/L的NaOH，煮沸5 min；冷卻后分別加入30%的HCl和0.1%間苯二酚,在80 ℃下水浴反應10 min；冷卻之后在480 nm處測定吸光度,根據標準曲線計算蔗糖含量。

1.4.4 可溶性淀粉、纖維素和維生素C含量的測定 將蘿卜樣品先后用乙醇和高氯酸進行糊化和處理,離心后獲上清待測液,再加適量的蒽酮試劑,快速搖勻后在沸水浴中煮10 min；取出冷卻,在620 nm波長處測定吸光值,測定可溶性淀粉含量。采用蒽酮-H2SO4法,向待測樣品中加入蒽酮硫酸試劑和去離子水,然后按上述測定可溶性淀粉含量的方法進行操作,計算纖維素含量。將蘿卜樣品研磨至勻漿，然后用1%草酸溶解,依次加入染料2 mL和二甲苯5 mL并搖勻,靜置，然后將上層二甲苯萃取液輕輕倒入1 cm比色杯,在500 nm波長下測定吸光度,測定維生素C的含量。

1.5 數據分析

采用SPSS 18.0統計軟件和Excel進行方差分析、因子分析等。采用Ducan氏法進行多重比較,顯著性水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 不同蘿卜品種肉質根的糠心特性比較

3個蘿卜品種(C70922、C3156、C83471)在首次采收時(生長期60 d)均未糠心,但在生長期70 d之后彼此之間糠心程度存在差異。對蘿卜糠心指數平均值的方差分析結果(表1)表明,C83471的糠心指數(2.05)顯著高于C70922的,但顯著低于C3156的糠心指數(2.69)，說明蘿卜品種C70922較耐糠心，C3156不耐糠心，而C83471屬于中等耐糠心品種。

表1 不同蘿卜不同收獲期肉質根重及糠心特性比較

2.2 不同蘿卜品種適宜采收期的分析

不耐糠心蘿卜C3156在生長期70 d時,糠心率達76.67%,最高糠心等級為4級,糠心指數為1.48左右；當生長期為80 d時其肉質根糠心率達100%,而且糠心程度迅速加大。由此說明,C3156適于在生長期60 d左右采收；在70 d以后肉質根糠心率大幅度增加,品質下降。

中等耐糠心蘿卜C83471在生長期70 d時糠心率為21.66%;但在生長期80 d時糠心率迅速增加,糠心指數增至1.78左右,糠心率達88.33%,糠心程度可達4級。由此說明,該品種適宜采收的生長期為70～80 d。

耐糠心蘿卜C70922在生長期為90～100 d時開始出現1級和2級糠心;到第110天時才出現3級糠心,糠心率達到50%。因此該品種適宜采收的生長期為90～100 d。

不同耐糠心程度的蘿卜品種采用同期播種,不同時期收獲,隨著生育進程的推進,總的趨勢是糠心數逐漸增加,糠心等級逐漸加大。

2.3 不同蘿卜肉質根單根重和根冠比的分析

3個蘿卜品種在不同生長期的單根重、根冠比的變化趨勢大體相似,即隨著生育期的延長,單根重、根冠比均不同程度增加(表1),但彼此之間也存在一些差異。

不耐糠心蘿卜品種C3156與中等耐糠心蘿卜C83471的平均單根重分別為1.41和1.69 kg,彼此差異不顯著，但均顯著高于耐糠心蘿卜C70922的單根重(0.84 kg)，說明C3156、C83471在生長期70 d左右時其單根重已經達到上市標準,此時收獲對增加單位面積產值與效益具有促進作用。C70922因生育較遲,在肉質根膨大期生長較慢,肉質根營養物質積累時間長,其品質可能優于前兩個品種。

3個蘿卜品種的根冠比隨生育進程的推進呈直線上升趨勢,其中中等耐糠心蘿卜品種C83471的平均根冠比為5.09,顯著高于耐糠心蘿卜C70922和不耐糠心蘿卜C3156的;但在C70922與C3156之間根冠比差異不顯著(表1)。在蘿卜生長至70 d以后,葉片達到一定重量后不再增加,但肉質根仍在迅速生長,因而根冠比逐漸增大。因此，應結合糠心指數、根冠比等來確定適宜的收獲期，要兼顧蘿卜的產量和品質，若超過最佳收獲期,則蘿卜的產量雖有增加但品質會下降。

2.4 未糠心成熟蘿卜肉質根生理指標的分析

對在成熟期采收的未糠心蘿卜進行相關品質指標(纖維素、可溶性淀粉、可溶性糖、游離脯氨酸、可溶性蛋白、還原糖和維生素C含量)的測定，并進行方差分析,結果(表2)顯示:耐糠心蘿卜品種C70922的肉質根中可溶性糖、還原性糖、可溶性淀粉、纖維素含量均顯著高于不耐糠心蘿卜品種C3156的,但是C70922的可溶性蛋白、維生素C含量顯著低于C3156的,此外,游離脯氨酸含量在這兩個蘿卜品種間差異不顯著；在中等耐糠心蘿卜品種C83471中,纖維素、可溶性淀粉含量(分別為0.09%和5.49 mg/g)與C3156差異不顯著,但顯著低于耐糠心蘿卜品種C70922的; C83471的維生素C含量(135.78 mg/g)與C70922差異不顯著,但顯著低于C3156的; C83471的可溶性蛋白含量(0.06%)顯著低于C3156的,但顯著高于C70922的; C83471的可溶性糖、游離脯氨酸和還原性糖含量分別為0.01%、0.09%和0.10%,均顯著低于C70922和C3156的。

表2 未糠心成熟蘿卜肉質根的品質分析結果

2.5 不同蘿卜品種的品質綜合分析

利用SPSS軟件對蘿卜品質指標進行主成分分析。結果(表3)表明:11個生理指標分成5個主成分,貢獻率分別為21.56%、14.76%、14.72%、10.08%、9.89%,累計貢獻率達71.01%；在主成分1上的分布指標為可溶性糖、還原性糖、蔗糖；在主成分2上的分布指標為MDA、游離脯氨酸、纖維素；在主成分3上的分布指標為POD、可溶性淀粉、維生素C；在主成分4上的分布指標為SOD；在主成分5上的分布指標為可溶性蛋白。由此說明糖類物質對蘿卜品質的貢獻最大(貢獻率為21.56%),而可溶性蛋白的貢獻率最低(貢獻率為9.89%)。

表3 旋轉后的因子載荷矩陣

由因子得分系數和各個特征值的方差貢獻率得到3個蘿卜品種的因子得分,繪制成雷達圖(圖1)。中等耐糠心蘿卜品種C83471在因子1(可溶性糖、還原性糖、蔗糖)和因子2(MDA、游離脯氨酸、纖維素)的得分均低于耐糠心品種C70922和不耐糠心品種C3156的;在因子3(POD、可溶性淀粉、維生素C)的得分介于C70922與C3156之間;在因子4(SOD)和因子5(可溶性蛋白)的得分均高于C70922和C3156的。耐糠心蘿卜C70922的綜合得分最高,說明其綜合品質最好;不耐糠心蘿卜C3156的綜合得分最低,其綜合品質最差;而C83471的綜合得分介于上述兩者之間,說明它的綜合品質較好。

2.6 蘿卜糠心肉質根品質的分層評價

在3個蘿卜品種的5個不同糠心等級中,對蘿卜肉質根橫切面(距根頂端1/3處)的外層、中部和內層3個部位分別進行評價,繪制雷達圖。

圖2表明:在不同糠心等級時,蘿卜C70922(耐糠心品種,只統計糠心0～3級)肉質根外層、中部和內層彼此之間的品質特性具有較大差異。其中,肉質根外層在糠心等級為0、3級,中部在糠心1、3級,內層在糠心0、1和2級時,品質得分偏離均值較大，說明當C70922發生糠心時,肉質根的內、中、外三層的品質會發生不均勻變化。

圖2 蘿卜C70922不同部位不同糠心等級的綜合得分

圖3表明:不耐糠心蘿卜C3156的肉質根外層在糠心2～4級,中部在糠心0、2級,內層在糠心0、4級時品質得分偏離均值較大，說明該蘿卜品種在糠心0級、2～4級時,肉質根內、中、外三層的品質發生了不均勻變化;但在糠心1級時品質變化較為均勻。

圖3 蘿卜C3156不同部位不同糠心等級的綜合得分

圖4顯示:蘿卜品種C83471的外層在糠心1級,中層在0、2、3級,內層在1、2、4級時品質得分偏離均值較大,說明該蘿卜在糠心0～4級時肉質根各層的品質變化不均勻。

圖4 蘿卜C83471不同部位不同糠心等級的綜合得分

綜上所述,在糠心不同等級時蘿卜肉質根的外、中和內層的品質變化并不均勻,蘿卜肉質根橫切面不同部位在發生糠心時并不同步。

3 討論與結論

蘿卜糠心主要發生在肉質根形成的中后期和貯藏期間,糠心會嚴重影響其產量和品質。蘿卜糠心的形成原因較多,內在機制較為復雜。李壽田等[7]發現:3個紅皮蘿卜品種在貯藏期間,糠心指數和木質素含量均隨著貯藏時間的延長而增加,且在貯藏50 d時達到顯著變化水平。孫慧等[8]發現:春蘿卜在糠心過程中淀粉、還原糖含量呈先升高后下降的趨勢;而秋蘿卜呈一直下降趨勢。迄今盡管對蘿卜在采后貯藏期和加工過程中糠心及品質的變化有一些研究,但是對蘿卜品種在采收之前的糠心及品質研究很少涉及[9-10]，今后應加強該方面的研究。

在蘿卜肉質根形成的中后期,本研究利用糠心指數和糠心等級評價了3個蘿卜品種,發現蘿卜C70922為耐糠心品種,C3156為不耐糠心品種,而C83471為中等耐糠心品種。同時發現它們在纖維素、可溶性淀粉、可溶性糖、游離脯氨酸、可溶性蛋白、還原糖和維生素C含量等品質指標上存在顯著差異。因子分析也表明中等耐糠心蘿卜品種C83471的綜合得分介于耐糠心品種C70922與不耐糠心品種C3156之間，說明蘿卜的遺傳因素會顯著影響肉質根的糠心特性及其品質。此外，耐糠心品種C70922的綜合品質最好,不耐糠心品種C3156最差,而C83471蘿卜的綜合品質居中，由此暗示蘿卜的糠心特性與綜合品質之間很可能存在一定的相關性。

李壽田等(2001)發現在貯藏期間蘿卜的糠心程度與木質素含量呈正相關。然而,本研究發現,C3156和C83471蘿卜的纖維素含量在不同糠心程度下呈先增后減的趨勢,這可能是因為在蘿卜糠心后期纖維素發生了快速分解或轉化。另外,蘿卜在生產上出現糠心后,有時候也會隨著生育期的推遲反而糠心數量減少，糠心程度降低,這也可能與MDA、可溶性蛋白、可溶性糖、纖維素含量等隨生育期推進而減少有關,其可能原因是蘿卜肉質根在形成中后期仍能夠從田間吸收水分和營養。然而,蘿卜在采后貯藏期發生糠心時并不具備田間生長時的條件,因此兩者的糠心機制存在較大的差異。

蘿卜不同糠心等級的外、中、內層3個不同部位的綜合品質存在明顯差異,說明蘿卜肉質根橫切面不同部位糠心并不是同步發生的。本試驗還觀察到蘿卜糠心發生的部位具有一定的隨機性,有時多部位同時發生,這為蘿卜糠心鑒定帶來一定困難,除橫切面外,還應從縱切面再觀察,以提高糠心鑒定的準確性。蘿卜的品質與生長期、糠心有關,在本試驗中耐糠心蘿卜品種C70922的品質好,但產量較低;中等耐糠心品種C83471的品質較好,產量最高;不耐糠心品種C3156的品質較低,但產量較高,這與高佳等[11]的研究結果一致。

蘿卜主要以肉質根充分膨大、未糠心的標準進行采收。蘿卜糠心與生育期是兩個不同的性狀,但兩者也可能存在一定的關聯性,蘿卜肉質根糠心一般會隨生育期推進而逐漸加重[12-13]。是否因為生育期短而影響到肉質根皮層細胞分裂不均勻、不及時，從而導致糠心？還是因為糠心導致細胞分裂跟不上或某些酶活性下降,以致生育期縮短？蘿卜肉質根糠心的機制極其復雜，今后需要加以深入研究,以推進蘿卜耐糠心新品種的選育及其優質生產。