隋益虎, 張強(qiáng)強(qiáng), 劉 標(biāo)

(安徽科技學(xué)院 農(nóng)學(xué)院，安徽 鳳陽 233100)

豇豆(VignaunguiculataL.Walp)屬一年生豆科植物，在我國栽培廣泛，面積常年在33萬公傾以上[1-2]，尤其北方地區(qū)豇豆普及程度在各類蔬菜中居第一位[3-4]。豇豆是耐熱性蔬菜作物，在夏秋蔬菜淡季有重要的補(bǔ)充作用[5-6]。一般市場上銷售的豇豆多為白綠莢和深綠莢，鮮有紫莢。紫色豇豆因莢中富含花青素，其營養(yǎng)和保健價(jià)值高于常規(guī)品種[7-8]。隨著科技和人們消費(fèi)觀念的不斷進(jìn)步，紫色豇豆的市場需求量也越來越大，但目前與紫色豇豆研究有關(guān)的文獻(xiàn)較少，有限的文獻(xiàn)主要涉及高產(chǎn)栽培方法[9]、抗性生理[10-11]、新品種選育[12]及其花色苷的提取和理化性質(zhì)[13-14]等，而對其生長發(fā)育、花青素積累等方面的研究不系統(tǒng)，不深入[15-16]。近年來安徽科技學(xué)院遺傳育種室通過雜交與系統(tǒng)育種方法育成了紫色豇豆新品系FZJ-1，本試驗(yàn)通過對FZJ-1的生長發(fā)育的系統(tǒng)觀測，為其高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培的肥水管理及提交省級審定提供基礎(chǔ)性參考。

1 材料與方法

1.1 材料與田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試紫豇豆FZJ-1由安徽科技學(xué)院園藝育種課題組提供；試驗(yàn)于2016年3～6月在安徽科技學(xué)院種植科技園中心基地2號大棚進(jìn)行，完全隨機(jī)設(shè)計(jì)。3月20日播種，4月1日(幼苗2片真葉)～6月28日期間每隔4天測量1次株高、莖粗、葉長、葉寬；5月28日～6月19日期間每隔2天測量1次其莢長和莢寬；6月10日測定不同生長時(shí)期的豆莢和側(cè)枝花青素含量。各指標(biāo)測定時(shí)隨機(jī)選取3株，取其均值。

1.2 測定項(xiàng)目與方法

株高統(tǒng)一從地平面的紫豇豆植株基部量至莖頂部，莖粗即用游標(biāo)卡尺測植株第一節(jié)主莖中部，葉長、葉寬即用直尺分別從葉最基部和最寬處進(jìn)行測量。豆莢長寬即用游標(biāo)卡尺和直尺分別從果實(shí)的最基部至最頂部測其長度，從基部處測其寬度。所有指標(biāo)均3次重復(fù)。用SPSS 16.0及Excel 2003軟件分析相關(guān)數(shù)據(jù)[17-18]。

制備提取液：取主莖、側(cè)枝的各個(gè)節(jié)位及不同生長時(shí)期的豆莢分別編號，稱取0.3 g材料于試管中，各加入6 mL 0.1 mol/L HCl，置于40 ℃恒溫箱加熱6 h，再于10 ℃ 4 000 r/min離心10 min，取上清液置于4 ℃的冰箱保存?zhèn)溆?。取豆莢提取上清液3 mL置于可見分光光度計(jì),在最大吸收波長下測定側(cè)枝、主莖、豆莢花青素含量。紫色素含量測定時(shí)，以每變化0.1 ODλ=max為一個(gè)花青素相對含量單位[19]。

2 結(jié)果與分析

2.1 形態(tài)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化及其擬合

2.1.1 株高和莖粗 豇豆的株高和莖粗是其生長發(fā)育周期中重要的形態(tài)指標(biāo)，在一定程度上能反應(yīng)植株的生長勢，變化顯著。利用SPSS 16.0軟件對測得的紫豇豆FZJ-1植株株高和莖粗進(jìn)行相關(guān)生長曲線擬合分析，結(jié)果表明：紫豇豆植株的株高和莖粗在11種曲線中，除了極少數(shù)曲線外，多數(shù)擬合呈現(xiàn)極顯著(P<0.01)；均以Logistic曲線的F值最大，可見，株高和莖粗在生長周期內(nèi)均最符合Logistic曲線的變化趨勢(表1，圖1)，其中株高符合曲線Y=1/(0.002+0.303×0.903x)，莖粗符合曲線Y=1/(0.833+3.164×0.966x)。

2.1.2 葉長和葉寬 葉片是作物的主要光合器官，其面積大小、生長狀況決定植株中光合產(chǎn)物積累的多少。SPSS回歸分析結(jié)果表明：紫豇豆FZJ-1植株的葉長、葉寬變化趨勢相似，均有6種曲線達(dá)極顯著水平(P<0.01)，其中S型曲線的F值最大，擬合結(jié)果最顯著，可見，其葉長、葉寬在生長周期內(nèi)變化趨勢最接近S型回歸曲線(表1，圖2)，其中葉長符合曲線Y=exp(1.969-0.480/x)，葉寬符合曲線Y=exp(1.430-0.409/x)。

表1 11種擬合曲線的F值及其顯著水平

圖1紫豇豆株高、莖粗的Logistic回歸曲線

Fig.1 Purple cowpea plant height and stem diameter both fitting model of Logistic regression curve

圖2 紫豇豆葉長、葉寬的S回歸曲線

2.1.3 莢長和莢寬 豇豆果實(shí)(莢)是其經(jīng)濟(jì)學(xué)產(chǎn)量，掌握莢長、莢寬的生長發(fā)育規(guī)律有利于通過合理肥水管理，提高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。圖3表明：紫豇豆FZJ-1莢長、莢寬約在花后兩周達(dá)到形態(tài)學(xué)上最大值。這提示采收適期是在花后第14天左右。SPSS回歸分析表明：莢長、莢寬生長均符合Power曲線，其中莢長符合曲線Y=6.816x0.719 2，(R=0.983，F(xiàn)=293.8)，莢寬符合曲線Y=0.174 1x0.676 7，(R=0.985，F(xiàn)=318.6)。

圖3 紫豇豆果實(shí)長度、寬度的動(dòng)態(tài)變化

2.2 花青素含量的動(dòng)態(tài)變化

2.2.1 紫豇豆花青素最大吸收波長掃描 以0.1 mol/L HCl溶液為參比溶液，移取3 mL的紫豇豆果實(shí)提取上清液置于比色皿中，用751分光光度計(jì)在波長400～720 nm范圍內(nèi)進(jìn)行粗掃描，確定最大吸收波長在520 nm附近，然后精細(xì)掃描，確定其最大吸收波長是515 nm (圖4)。

圖4 紫豇豆果實(shí)的花青素在不同波長下的吸光度

2.2.2 主莖和側(cè)枝花青素含量分布 圖5表明：花青素在紫豇豆FZJ-1主莖和側(cè)枝中的含量和分布不同；主莖花青素含量分布大體呈現(xiàn)中間節(jié)位高，基部和上部低的趨勢，但規(guī)律性不強(qiáng)；不同側(cè)枝花青素含量不同，基部側(cè)枝總體含量少于上部；側(cè)枝花青素含量從靠近主莖節(jié)向外逐漸降低，最靠近主莖的節(jié)花青素含量最大。

圖5 紫豇豆側(cè)枝、主莖花青素含量

2.2.3 果實(shí)的花青素含量變化 圖6表明：隨著果實(shí)形態(tài)的建成，莢長的增加，其花青素含量逐漸增加，當(dāng)達(dá)到最長時(shí)花青素含量也最高，以后隨著莢的衰老，花青素含量開始下降。

圖6 不同長度紫豇豆果實(shí)的花青素含量

3 結(jié)論與討論

紫豇豆FZJ-1在整個(gè)生長周期中不同器官生長發(fā)育的形態(tài)變化規(guī)律不同，其中株高和莖粗最符合Logistic回歸曲線，葉長和葉寬最符合S型回歸曲線，莢長和莢寬均符合Power曲線。紫豇豆FZJ-1植株中所含花青素的波長吸收峰為515 nm；主莖花青素含量分布不均勻，規(guī)律性不明顯；側(cè)枝花青素含量均是越靠近主莖節(jié)含量越高且不同側(cè)枝的花青素含量也不同；果實(shí)在不同的生長時(shí)期其花青素含量也不同，從開始結(jié)果到完全成熟其花青素含量呈現(xiàn)先逐漸升高然后逐漸下降的趨勢。

上述不同的形態(tài)學(xué)性狀指標(biāo)符合的曲線不同，可能與不同發(fā)育時(shí)期的生長中心轉(zhuǎn)移有關(guān)[20]。通過系統(tǒng)性觀測紫豇豆FZJ-1植株的株高、莖粗、葉長、葉寬以及果實(shí)的莢長、莢寬等形態(tài)學(xué)指標(biāo)的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，可以更科學(xué)地確定施肥時(shí)間和施肥量，達(dá)到肥水的精準(zhǔn)定量管理，為特色蔬菜紫豇豆的高產(chǎn)、高效和優(yōu)質(zhì)栽培提供指導(dǎo)[21]。

花青素是組分復(fù)雜的類黃酮混合物，對人體的營養(yǎng)、保健甚至疾病治療作用已得到廣泛認(rèn)可[4-8,22]，超過550 種已知花青素中92%是由6 種常見的花青素(矢車菊、飛燕草、天竺葵、錦葵、芍藥、牽?；ㄉ?衍生而來[23]，花色苷類色素理化性質(zhì)和穩(wěn)定性不同是由于糖苷結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致[13-14]。對多種紫色作物研究表明，花色苷類色素特征吸收波長在200～600 nm，吸收峰不同則結(jié)構(gòu)不同[13-16,19,24-25]。本研究的紫色豇豆FZJ-1的色素吸收峰為515 nm，不同于我們此前研究的紫色辣椒(540 nm)，不同于隋華嵩等試驗(yàn)中使用的紫紅豇豆品種(542和481 nm)[14]，但和高華杰等使用的紫皮豇豆品種吸收峰相同[13]，因此，推斷FZJ-1中色素可能是矢車菊-3-葡萄糖苷。

紫豇豆FZJ-1花青素分布總體上呈現(xiàn)植株中部節(jié)段節(jié)位含量高，基部和上部節(jié)位含量低的趨勢，這可能與光質(zhì)以及光照強(qiáng)度有關(guān)[23]。本研究在覆蓋有聚醋酸乙烯薄膜的大棚中進(jìn)行，薄膜的類型與特性、入射光角度導(dǎo)致特定波長透射量不同且光強(qiáng)在植株上分布不均，從而影響了紫豇豆植株體的花青素合成、分布和轉(zhuǎn)運(yùn)等。與花青素合成相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因?qū)ψ萧笷ZJ-1中花青素的影響尚待進(jìn)一步研究[23,26]。依據(jù)本試驗(yàn)果實(shí)(莢)的花青素累積規(guī)律，在采收豆莢時(shí)我們要兼顧成熟度(盡可能產(chǎn)量高)、口感(盡可能脆嫩)及花青素含量(盡可能高)確定最佳采收時(shí)間。