安玉艷+馮新新+丁恒毅

摘要：以烏牛早、迎霜2個品種為試驗材料，通過葉面噴施法研究不同濃度5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）對越冬茶葉芽葉率、品質(zhì)成分、葉片生理特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照相比，5-ALA處理顯著促進(jìn)了茶樹出芽，提高了茶葉游離氨基酸、咖啡堿、可溶性糖、水浸出物等品質(zhì)成份的含量，降低了茶葉酚氨比，說明低濃度5-ALA具有提高茶葉產(chǎn)量與品質(zhì)的潛力。此外，5-ALA處理顯著提高了越冬茶樹葉片的葉綠素含量、超氧化物歧化酶和過氧化物酶的活性，降低了過氧化氫及超氧陰離子產(chǎn)生速率和丙二醛含量，并改善了葉片的光合電子傳遞，提高了PSⅡ 和PSⅠ活性，說明5-ALA可能通過提高葉片的光合能力和抗氧化能力改善茶葉的產(chǎn)量與品質(zhì)。表明噴施低濃度5-ALA可提高春茶產(chǎn)量與品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：5-氨基乙酰丙酸 （5-ALA）；烏牛早；迎霜；茶葉品質(zhì)；葉綠素?zé)晒猓换钚匝?/p>

中圖分類號： S571.101 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）11-0224-05

茶是遍布世界的3大健康飲品之一，具有諸多保健養(yǎng)生功能，深受人們歡迎。茶葉品質(zhì)和產(chǎn)量是茶葉產(chǎn)品市場競爭力和茶葉經(jīng)濟(jì)效益的2個決定因素。然而，茶樹作為一種多年生作物，一生中會受到各種不利環(huán)境因素的脅迫，如干旱、冷害、凍害、熱害、澇害等[1]。這些逆境脅迫，往往影響茶樹的生長，降低茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)，最終影響到茶葉的經(jīng)濟(jì)效益。因此，如何提高茶樹的抗逆性并最終改善茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)，受到研究者及消費者的廣泛關(guān)注。

光合作用是植物積蓄能量和形成有機(jī)物的過程，也是植物產(chǎn)量和品質(zhì)形成的基礎(chǔ)，對茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)起著決定性作用。逆境脅迫下茶樹光合作用的降低是茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)下降的主要起因[2]。因此，提高茶樹的光合能力對改善茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)具有重大意義。5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid，5-ALA）是植物體內(nèi)所有四吡咯化合物（如葉綠素、光敏素發(fā)色團(tuán)等）生物合成的關(guān)鍵前體[3-4]，與生命活動關(guān)系密切。近30年來的研究結(jié)果表明，5-ALA并不只是一種生物代謝中間產(chǎn)物，而且更是一種新的具有調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育、提高抗逆性等多種生理活性的生長調(diào)節(jié)物質(zhì)[4]。5-ALA最顯著的生理功能是提高逆境條件下植物的光合速率[5-9]，且5-ALA是一種普遍存在于動植物及微生物體內(nèi)的天然物質(zhì)，已證實外源5-ALA無毒、可生物降解、對環(huán)境友好[10]，說明了其在農(nóng)林生產(chǎn)及食品產(chǎn)業(yè)上的重要應(yīng)用前景。目前關(guān)于5-ALA提高植物生產(chǎn)力，改善品質(zhì)方面的研究主要集中在果蔬作物上[11-12]，而關(guān)于5-ALA在茶葉生產(chǎn)上的應(yīng)用未見報道。

本試驗以3年生無性系品種烏牛早[Camellia sinensis （L.） cv. Wuniuzao]、迎霜[Camellia sinensis （L.） cv. Yingshuang]為試驗材料，研究了外源噴施不同濃度5-ALA對春茶生長和品質(zhì)的影響，并從葉綠素?zé)晒馓匦约盎钚匝醮x等方面探討了5-ALA調(diào)節(jié)茶葉生長和品質(zhì)的機(jī)制，為在茶葉生產(chǎn)上采取安全、有效的措施以提高產(chǎn)量和品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及其處理

試驗地位于江蘇省南京市溧水區(qū)傅家邊科技園內(nèi)茶園。供試茶葉品種為3年生無性系品種烏牛早、迎霜。試驗共設(shè)4個處理：噴施清水（對照），噴施5 mg/L 5-ALA，噴施 10 mg/L 5-ALA，噴施20 mg/L 5-ALA，2013年11月25日與2014年1月25日各噴施1次。噴施時將處理液均勻噴撒于茶樹葉片正反面。每個處理3個小區(qū)，隨機(jī)排列，每個小區(qū)之間均間隔1行作為保護(hù)區(qū)。2014年3月10日，統(tǒng)計芽葉率后，各處理隨機(jī)選取茶樹外圍中上部相同部位成熟葉片，活體測定葉綠素?zé)晒馓匦?；并隨機(jī)選取葉樣，立即液氮固定，保存于-80 ℃，用于測定茶樹葉片生理生化指標(biāo)；同時隨機(jī)采集1芽2葉新梢，置于烘箱中180 ℃殺青2～3 min，80 ℃烘干 1.5 h，用研缽磨碎，過1 mm篩，用于測定茶葉品質(zhì)成分。

1.2 指標(biāo)測定及方法

芽葉率：每個小區(qū)隨機(jī)選擇10棵茶樹，分別調(diào)查新梢數(shù)，并統(tǒng)計具有1芽2葉可采收的芽梢數(shù)，后者占前者的百分比記為芽葉比，10棵樹芽葉比的均值即為該小區(qū)茶樹的芽葉率。

葉綠素?zé)晒馓匦裕喝~綠素快速熒光特性測定采用美國Hansatech公司多功能植物效率儀（M-PEA），每個處理重復(fù)測定15張葉片，取平均值，并按照Srivastava等方法[13]進(jìn)行JIP-test分析，獲得瞬時熒光值。

茶樹葉片生理指標(biāo)：葉綠素含量采用95%乙醇浸提法[14]測定；超氧化物歧化酶（SOD）活性和過氧化物酶（POD）活性按 An等方法[15]測定；超氧陰離子（O-2[KG-*2]· ）生成速率用羥胺法測定[16]；過氧化氫（H2O2）含量按照Patterson 等的方法[17]測定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法[18]測定。

茶葉品質(zhì)：茶葉水浸出物含量按照GB/T 8305—2002《茶 水浸出物測定》方法測定，茶多酚含量按照GB/T 8313—2002《茶 茶多酚測定》方法測定，咖啡堿含量按照GB/T 8312—2002《茶 咖啡堿測定》方法測定，游離氨基酸總量按照GB/T 8314—2002《茶 游離氨基酸總量測定》方法測定，可溶性糖含量采用蒽酮-硫酸法[18]測定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有指標(biāo)測定均有3次以上生物學(xué)重復(fù)。經(jīng)方差分析和鄧肯氏測驗，分析數(shù)據(jù)的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 5-ALA對春茶出芽率及茶葉內(nèi)含物含量的影響

茶葉的出芽率直接關(guān)系到茶葉產(chǎn)量。5-ALA處理顯著提高了烏牛早、迎霜的芽葉率（圖1）。3個處理間無顯著性差異，表明噴施5～20 mg/L 5-ALA均能有效提高春茶的出芽率，具有提高產(chǎn)量的潛力。

茶葉品質(zhì)是決定茶葉市場競爭力和經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。5-ALA降低了烏牛早茶葉的茶多酚含量，其中5 mg/L5-ALA的效果達(dá)到顯著性水平。3個濃度5-ALA處理均使烏牛早茶葉咖啡堿含量顯著升高，其中5、10 mg/L 5-ALA的效果更好。而對游離氨基酸來說，5 mg/L 5-ALA的效果不顯著，2個高濃度顯著提高了其含量。與對照相比，3個濃度5-ALA處理均使茶葉可溶性糖和水浸出物含量顯著升高，對于可溶性糖含量來說3個濃度間的效果基本相同，而對于水浸出物含量來說，10 mg/L 5-ALA的效果最好。3個濃度5-ALA處理均顯著降低了烏牛早茶葉的酚氨比，其中10、20 mg/L 5-ALA處理下的降低程度高于5 mg/L 5-ALA處理（表1）。

對于迎霜茶葉來說，3個濃度5-ALA處理均能顯著降低茶多酚含量及酚氨比，顯著升高咖啡堿、可溶性糖、水浸出物含量。從這幾個指標(biāo)總體看來，5、10 mg/L 5-ALA對茶葉品質(zhì)的提高效應(yīng)更明顯。從游離氨基酸含量來看，20 mg/L 5-ALA處理與對照相比無顯著效果，而5、10 mg/L 5-ALA使游離氨基酸含量顯著升高。

以上出芽率和茶葉品質(zhì)的結(jié)果表明，3個濃度5-ALA處理均具備提高茶葉產(chǎn)量的潛力和顯著改善茶葉內(nèi)含物含量的能力。從芽葉率來看，3個處理間無顯著性差異，但從茶葉內(nèi)含物含量來看，低濃度處理，尤其是10 mg/L 5-ALA處理的總體效果更好。這說明在茶葉實際生產(chǎn)中使用低濃度的 5-ALA處理即可達(dá)到較好的提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)的效果。

2.2 5-ALA對茶樹葉片葉綠素含量的影響

3個濃度5-ALA處理均提高了烏牛早葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總含量，其中10、20 mg/L 5-ALA處理的效果較明顯。由于20 mg/L 5-ALA對葉綠素a的增高幅度較大，但對葉綠素b的增高幅度較小，導(dǎo)致該處理下葉綠素a/葉綠素b與對照無顯著性差異，而5、10 mg/L 5-ALA處理使葉綠素a/葉綠素b顯著升高。對于迎霜來說，3個濃度5-ALA處理均顯著提高茶樹葉片的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量、葉綠素a/葉綠素b（表2）。結(jié)果表明，5-ALA處理能夠明顯提高茶樹葉片葉綠素含量，這與實際觀察中5-ALA處理過的茶樹葉片顏色加深的結(jié)果相符合。

2.3 5-ALA對茶樹葉片葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/p>

與對照相比，3個濃度5-ALA處理均明顯提高了烏牛早葉片的I-P相熒光強度（圖2）。與烏牛早相比，迎霜葉片J -P相的增長趨勢速率明顯緩慢，熒光信號的緩慢增長暗示光合電子傳遞受到抑制。5-ALA處理后，迎霜O-P之間的熒光信號均明顯上升，這說明5-ALA促進(jìn)了QA的還原速率，促進(jìn)了光合電子傳遞，導(dǎo)致J點、I點和P點繼續(xù)增加。

同步測定的820 nm光反射曲線的變化可以用來反映PSⅠ的氧化還原狀態(tài)。MR/MRo曲線經(jīng)紅光照射后呈現(xiàn)先下降（快相）后上升（慢相）的趨勢，分別對應(yīng)P700的氧化和P700+的再還原過程（圖3）。5-ALA處理提高了2種茶樹葉片的MR/MRo最低點，導(dǎo)致快相和慢相的幅度增大，暗示著5-ALA可以明顯提高茶樹葉片PSⅠ的活性。

2.4 5-ALA對茶樹葉片膜脂過氧化程度的影響

H2O2含量、O-2· 產(chǎn)生速率、MDA含量、相對電導(dǎo)率常被用來衡量不利環(huán)境因素對植物造成的傷害。5-ALA處理顯著降低了烏牛早葉片的H2O2含量、O-2· 產(chǎn)生速率、相對電導(dǎo)率，且3個濃度之間無顯著性差異（表3）。烏牛早葉片MDA含量在5-ALA處理下也明顯降低，其中5、10 mg/L 5-ALA處理達(dá)顯著性水平。3個濃度5-ALA處理均使迎霜茶樹葉片的H2O2含量、O-2· 產(chǎn)生速率、相對電導(dǎo)率、MDA含量顯著降低。對于O-2· 產(chǎn)生速率，相對電導(dǎo)率、MDA含量來說，3個處理間無顯著性差異。對于H2O2含量來說，5、10 mg/L 5-ALA 的效果更好。

2.5 5-ALA對茶樹葉片SOD與POD保護(hù)酶活性的影響

5-ALA處理均提高了烏牛早、迎霜葉片SOD活性，其中10 mg/L 5-ALA提高SOD活性幅度最大，但3個處理間無顯著性差異（圖4）。與SOD相似，烏牛早、迎霜茶樹葉片POD活性在5-ALA處理下也顯著升高。不同的是，3個處理之間也存在顯著性差異。5 mg/L 5-ALA處理使POD活性的升高幅度最大，其次為 10 mg/L 5-ALA處理，而 20 mg/L 5-ALA處理下升高幅度最小。SOD與POD活性結(jié)果表明，低濃度5-ALA處理對保護(hù)酶活性的提升效果更好。

3 討論與結(jié)論

茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)決定了茶葉的經(jīng)濟(jì)效益，直接關(guān)系到以茶葉作為主要栽培經(jīng)濟(jì)作物的地區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人民生活水平。因此，如何有效提高茶葉的產(chǎn)量與品質(zhì)一直是茶葉生產(chǎn)中的重要研究課題。改良茶樹品種，培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種是提高茶葉產(chǎn)量與品質(zhì)的根本措施之一，但由于茶樹是多年生木本植物，茶樹育種周期長，從種質(zhì)資源的選定、單株選擇、無性繁殖、品比試驗到區(qū)域試驗，一般需15～20年。而且，我國茶區(qū)時常發(fā)生自然災(zāi)害，如低溫、干旱等，造成茶樹生長減緩，給茶樹栽培育種帶來了困難。尋求提高茶樹產(chǎn)量與品質(zhì)的有效技術(shù)措施，成為了當(dāng)今茶葉生產(chǎn)研究的另一個重要課題。

光合作用是植物產(chǎn)量與品質(zhì)形成的基礎(chǔ)。茶葉產(chǎn)量與品質(zhì)低下的一個重要原因就是茶樹生長周期中的各種不利環(huán)境因子常常造成光合作用的降低[2]。因此，提高茶樹的光合能力是提高茶葉產(chǎn)量、改善茶葉品質(zhì)的根本途徑。5-ALA是一種具有多種生理活性的新型植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)[4]，其最顯著的生理功能是提高植物的光合作用[9]。已有研究表明，5-ALA 可提高多種果蔬作物的產(chǎn)量與品質(zhì)[11-12]。本研究首次將5-ALA噴施于烏牛早、迎霜茶樹葉片上，發(fā)現(xiàn)3個濃度處理均顯著提高了2個茶樹品種的芽葉率和咖啡堿、游離氨基酸、可溶性糖等品質(zhì)成份的含量，降低了茶葉的酚氨比，說明向茶樹葉片噴施5-ALA具有提高茶葉的產(chǎn)量、改善茶葉品質(zhì)的潛能。3個濃度處理相比，芽葉率無顯著性差異，但從茶葉內(nèi)含物上來看，低濃度5-ALA，尤其是 10 mg/L 5-ALA 處理對品質(zhì)成分的改善效應(yīng)更顯著，因此實際生產(chǎn)中可采用低濃度5-ALA處理。由于5-ALA是一種無毒、可生物降解且對環(huán)境友好的天然物質(zhì)[10]，將5-ALA應(yīng)用于茶葉生產(chǎn)不會引起食品安全問題，這在食品安全質(zhì)量問題日益突出的當(dāng)今社會顯得尤為重要。

5-ALA提高植物葉片葉綠素含量的報道已有很多[4]。與這些研究相似，本試驗也發(fā)現(xiàn)5-ALA處理顯著提高了2種茶樹葉片的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量。汪良駒等認(rèn)為5-ALA不只作為葉綠素合成的前體影響葉綠素合成，而且作為一種植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)參與調(diào)控葉綠素合成進(jìn)而調(diào)節(jié)植物生長[19]。葉綠素是與光合作用有關(guān)的最重要的色素，因此調(diào)控葉綠素的合成、增加葉綠素的含量、提高葉綠素a向葉綠素b的轉(zhuǎn)化能力應(yīng)該是5-ALA提高植物光合作用的重要機(jī)制之一。葉綠素?zé)晒馐枪夂献饔醚芯康奶结槨＝陙?，快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動力學(xué)的應(yīng)用，使光合機(jī)構(gòu)及其活性的研究更加深入[20]。在多種植物抗逆性研究中，葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)常用來分析不同環(huán)境因子對光合機(jī)構(gòu)的影響[21]。本研究中，5-ALA 處理顯著改善光合電子傳遞，提高PSⅡ 和PSⅠ活性，這可能是5-ALA提高植物光合性能的一個重要機(jī)制。自Wang等首先發(fā)現(xiàn)外源5-ALA處理可顯著增大甜瓜在冷脅迫下葉片氣孔導(dǎo)度進(jìn)而提高光合速率[19]以來，研究者相繼報道5-ALA可降低棗椰樹在鹽脅迫下的氣孔限制值[6]，增大胡椒[7]、葡萄[12]、蘋果[11]等植物的氣孔導(dǎo)度，說明5-ALA增大植物氣孔導(dǎo)度具有普遍性。陳令會等首次試驗證明 5-ALA 能夠促進(jìn)植物葉片氣孔開放，并初步揭示了5-ALA提高植物光合作用的氣孔調(diào)節(jié)機(jī)制[9]。因此，5-ALA處理改善茶葉光合性能，提高產(chǎn)量與品質(zhì)也可能與其增大茶樹葉片在冬季低溫下的氣孔導(dǎo)度有關(guān)。

茶樹原產(chǎn)濕熱地區(qū)，喜熱不耐嚴(yán)寒，容易受到低溫凍害的影響。冬季低溫造成的凍害是春茶品質(zhì)下降、產(chǎn)值降低的主要原因[22]。減輕低溫造成的凍害，確保茶樹安全越冬是茶葉安全生產(chǎn)的重要問題，這對于冬季和早春溫度較低、多強寒潮活動的茶區(qū)尤其重要。已有研究表明，外源ALA可提高甜瓜[19]、大豆[23]、胡椒[7]等多種作物的抗寒性。本研究中，5-ALA 處理顯著降低了越冬茶樹葉片的活性氧產(chǎn)生速率、相對電導(dǎo)率、丙二醛含量，說明5-ALA降低了茶樹葉片膜脂過氧化程度。SOD、POD是植物體內(nèi)2種重要的保護(hù)酶，5-ALA 處理顯著升高了2種茶樹葉片的SOD、POD活性，表明 5-ALA 處理可能通過提高抗氧化酶活性加快H2O2、O-2· 的清除，進(jìn)而降低膜脂過氧化傷害程度。這與前人對5-ALA提高植物抗寒性的機(jī)理研究結(jié)果[7，23]相似。這表明給越冬茶樹噴施5-ALA可提高茶樹的抗逆性，減緩低溫等對茶樹的傷害，最終提高茶樹的產(chǎn)量與品質(zhì)。事實上，5-ALA不僅可以提高植物的抗寒性，而且還可提高多種植物的抗鹽性[24]、抗旱性[8]、耐弱光性[19]、抗高溫能力[25]等。提高抗氧化能力，進(jìn)而減輕氧化傷害、促進(jìn)光合生長，是5-ALA提高植物對各種環(huán)境脅迫的適應(yīng)性的共同機(jī)制。茶園是自然界中的開放體系，茶樹在其生長周期中不可避免地會遭受多種不利環(huán)境因子影響[26-27]，因此，可以考慮將5-ALA應(yīng)用于茶樹生長的不同階段，提高茶葉總產(chǎn)量及品質(zhì)成分含量。

綜上所述，本試驗結(jié)果表明向越冬茶樹葉片噴施低濃度5-ALA可有效提高春茶的芽葉率與品質(zhì)成分含量，這與其提高茶樹葉片葉綠素含量、光合能力及抗氧化能力密切相關(guān)。鑒于5-ALA是一種天然、無毒、可生物降解且對環(huán)境友好的具有多種生理活性的植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，將其應(yīng)用于茶葉生產(chǎn)，不僅具有提高茶葉產(chǎn)量、改善茶葉品質(zhì)的潛力，而且可滿足食品質(zhì)量安全的要求。

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