幾丁寡糖對茶樹生長和品質形成的影響

陳凱，毛小濤，魏平慧，程薪宇，張群峰

1.上饒師范學院生命科學學院上饒農業技術創新研究院，江西 上饒 334001；2.中國農業科學院茶葉研究所，浙江 杭州 310008

幾丁寡糖（Chitooligosaccharide） 是幾丁質（Chitin）降解后的產物，其聚合度為2～10。幾丁質也被稱為甲殼素，是自然界中僅次于纖維素的第二豐富的可再生資源。它是N-乙酰-β-D-葡糖胺的同聚物，廣泛存在于節肢動物（蝦、蟹）和昆蟲的外骨骼，以及真菌的細胞壁中，其分子量可達幾十萬至幾百萬道爾頓，是迄今為止發現的唯一的堿性多糖[1]。殼聚糖是甲殼素脫乙?；纬傻木€性黏多糖。

幾丁寡糖水溶性及生物相容性優異，易被生物機體吸收，具有獨特的生物活性，是一種天然綠色的葉面肥，被廣泛應用于農林畜牧、保健食品及生物醫藥等方面[2]。幾丁寡糖在農業上應用主要表現有調控植物生長發育、激活植物防御反應、殺菌防病等功能，可以提高植物光合作用，促進碳氮循環，提高作物產量和品質，并提高作物的抗病性[3-5]。研究表明幾丁寡糖可以提高棉花、小麥、草莓等植物體內的防御酶活性，增強這些植物對病蟲害的抗性[6-7]。噴施幾丁寡糖溶液后，梨、花生和菠菜等一系列農作物的產量有很大的提高，同時品質也得到了改善[5-7]。然而，幾丁寡糖對茶樹生長和品質的影響研究還未見報道。

作為一種聚糖，聚合度和乙酰度是影響幾丁寡糖生物活性的兩個主要變量。由于受制備和分離技術的限制，以往經常使用復合結構的幾丁寡糖混合物來研究其功能。因此，不清楚幾丁寡糖農用生物活性的功能單元是幾糖，乙酰度多少，構效關系作用機制更不清楚。近年來，單一聚合度和單一乙酰度幾丁寡糖的制備和分離取得了重要突破，為深入研究幾丁寡糖與其性質的構效關系提供了物質基礎[8-10]。

本研究采用不同質量濃度的幾丁寡糖作為葉面肥噴施茶樹，探究其對茶樹生長發育和產量品質的影響。研究相同聚合度、不同乙酰度的幾丁寡糖促進茶葉生長機制，從而明確幾丁寡糖的乙酰度與其促進茶葉生長活性之間的構效關系。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗茶園位于江西上饒市廣信區皂頭鎮，為地形平整、肥力均勻的丘陵茶園。試驗地整體為東西長、南北窄的長方形。地內共有南北向茶壟44 行，壟長13～15 m，壟寬與壟間距約60 cm。茶樹品種為龍井43，樹齡15年。試驗采用區組設計，設置4組不同乙酰度下2種不同質量濃度的幾丁寡糖葉面肥噴施處理，分別為：空白對照組（CK）、乙酰度90%質量濃度為3 mg/L 和15 mg/L的幾丁寡糖，編號Ⅰ-3、Ⅰ-15；乙酰度50%質量濃度為3 mg/L 和15 mg/L 的幾丁寡糖，編號Ⅱ-3、Ⅱ-15；乙酰度10%質量濃度為3 mg/L 和15 mg/L的幾丁寡糖，編號Ⅲ-3、Ⅲ-15。各處理間隔1 行茶樹作為隔離，每間隔6 d噴施1次，其中空白對照組噴施相同量的水，共噴施3次。

研究中使用的相同聚合度不同乙酰度的幾丁寡糖均由中國科學院金屬研究所提供。

1.2 葉綠素含量的測定

取每組處理一芽一葉鮮葉0.2 g，剪成碎條放入10 mL塑料離心管中，用80%丙酮定容至刻度，于暗柜中靜置24 h[11]，取上清液在波長663 nm、652 nm、646 nm 和470 nm 下測定吸光度[12]，80%丙酮為空白對照。

1.3 葉片光合參數的測定

使用Li-6400xt 光合儀測定不同處理的茶樹葉片凈光合速率、蒸騰速率、熒光參數。光合參數和熒光參數測定在晴朗天氣上午9：00—12：00 進行，使用紅藍光源，光強設置1 500μmol/m2·s，選擇第一片完全展開的葉片進行，每個處理測定20片葉片。

1.4 茶多酚含量和游離氨基酸總量的測定

采摘各處理的一芽一葉鮮葉經過90 ℃恒溫干燥12 h 后，分別采用國標《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》（GB/T 8313—2018）和《茶 游離氨基酸總量的測定》（GB/T 8314—2013）測定茶多酚含量和游離氨基酸總量。

1.5 數據處理

利用Excel 2010 軟件對數據進行處理，利用DPS14.5 與SPSS21.0 軟件進行數據統計與分析。

2 結果與分析

2.1 葉綠素及類胡蘿卜素含量

由不同處理下的鮮葉葉綠素及類胡蘿卜素含量（表1）可以看出，施用不同乙酰度的幾丁寡糖對鮮葉產量無顯著影響，但對鮮葉葉綠素a、葉綠素b 和類胡蘿卜素的含量大都有提高作用。與對照相比，Ⅱ-15處理顯著增加了鮮葉中葉綠素a、葉綠素b 含量（P＜0.05）；乙酰度90%處理鮮葉葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量有所增加，但差異不顯著（P＜0.05）。不同乙酰度處理相比，在乙酰度50%情況下，噴施質量濃度15 mg/L的幾丁寡糖對增加鮮葉葉綠素含量的作用效果最好。

表1 鮮葉中葉綠素及類胡蘿卜素含量

2.2 葉片光合參數

從不同處理對茶樹葉片光合參數影響（圖1）中可見，相比對照組，不同處理均增加了茶葉凈光合速率，Ⅰ-15和Ⅲ-3處理顯著增加葉片凈光合速率。Ⅲ-15 處理顯著增加了葉片氣孔導度（P＜0.05）。Ⅰ-3處理顯著增加了葉片胞間CO2濃度。Ⅱ-3、Ⅱ-15、Ⅲ-3 等3 個處理均極顯著降低了葉片蒸騰速率（P＜0.01），Ⅲ-15 處理顯著降低了葉片蒸騰速率（P＜0.05）。

圖1 不同處理對葉片光合參數的影響

從不同處理對茶樹葉片熒光參數的影響（圖2）可以看出，噴施幾丁寡糖處理可以顯著增加茶葉光系統的有效化學量子產量，但對光化學淬滅效率的影響不明顯。Ⅱ-15、Ⅲ-3、Ⅲ-15 處理顯著降低了非光化學淬滅效率（P＜0.05）。Ⅲ-3處理顯著提高了葉片光合電子傳遞速率（P＜0.05）。

圖2 不同處理對葉片熒光參數的影響

2.3 茶多酚含量和游離氨基酸總量

由茶多酚、氨基酸含量檢測結果（表2）可見，與對照組相比，各處理茶葉中茶多酚含量均有不同程度的提高，其中，Ⅲ-15處理茶多酚含量增加最多。

表2 茶多酚含量和游離氨基酸總量檢測結果 %

與對照組相比，各處理茶葉中氨基酸總量均有不同程度的增加，Ⅱ-3處理氨基酸總量增幅最大。

3 小結與討論

當前，我國茶葉產業已成為農民增收的支柱產業和助力中西部欠發達地區鄉村振興的重要產業，但在茶葉種植面積不斷擴大，產能相對過剩的情況下，提質增效是茶葉產業可持續發展的關鍵技術需求。長期以來，為了提高茶葉產量和維持新梢氨基酸含量，茶園氮肥施用量逐年增加，施肥過量帶來嚴重的生態環境惡化、農業面源污染等問題。因此，綠色發展成為當前我國茶葉產業健康可持續發展的必然選擇。

幾丁寡糖作為一種聚糖，明確其乙酰度與其促進茶葉生長活性之間的構效關系有助于進一步明確其作用機理，并在生產中提高應用效率。本試驗采用的幾丁寡糖是從蝦蟹殼中提取的天然刺激素，可作為一種綠色安全的葉面肥。通過葉面噴施不同乙酰度的幾丁寡糖來研究不同結構的幾丁寡糖對茶樹生長的影響，據試驗觀察發現，不同結構的幾丁寡糖對茶葉品質成分的影響作用具有顯著的差異，其中質量濃度15 mg/L 50%乙酰度處理提高葉綠素含量的效果最好，15 mg/L 10%乙酰度處理茶多酚提高的效果最明顯，3 mg/L 50%乙酰度處理氨基酸含量增加最明顯。此外，在實際運用中所使用的幾丁寡糖質量濃度極低，最大僅為15 mg/L，不僅安全性更有保障，也具有極高的經濟效益。在生產中，可根據茶葉實際需求，有目標性地選擇不同乙酰度的幾丁寡糖，針對性地靶向調節茶葉新梢中品質成分的含量。

綜上，幾丁寡糖應用于茶葉生產具有較好的品質改善效果，可以專一性調控茶葉特定品質成分含量，施用濃度極低、成本低、效益高，具有廣泛的應用前景。