李 倩 楊 銳,* 陳海敏 吳愉萍 范海君 陳娟娟 駱其君

(1 寧波大學(xué)浙江省海洋生物工程重點實驗室，浙江 寧波 315211；2 寧波市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理總站，浙江 寧波 315012； 3 寧波市奉化范氏農(nóng)場，浙江 寧波 315500)

秋葵(Abelmoschusmoschatus)又名黃秋葵、黃葵、羊豆角，屬錦葵科(Malvaceae)秋葵屬(Abelmoschus)，是一種菜、藥、花兼用型植物[1]。秋葵果實中富含多糖、黃酮、果膠、游離氨基酸、可溶性蛋白、維生素C(Vitamin C, Vc)Vc和粗纖維等成分，具有抗衰老、抗疲勞、降血糖等功效[2-4]。秋葵果實可被制成調(diào)味品，秋葵花茶具有獨特的花香和一定的藥用價值，秋葵的種子亦可作為生活中鋁鹽的替代物[5]，因此，秋蔡是生產(chǎn)價值較高的蔬菜作物之一。

生物寡糖廣泛存在于有機體中，具有熱量低、安全性高、較多糖溶解性好及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受酸堿影響大等特性[6-7]。目前，已發(fā)現(xiàn)并確認的1 000多種寡糖中有10余種被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[8]。海藻寡糖由海藻多糖降解得到，聚合度在2～10的直鏈或支鏈低聚糖，保留了獨特的活性基團，具有分子量小、水溶性好、功能多樣等特點[9]。最具代表性的海藻寡糖是由紅藻糖膠和褐藻膠降解而來的瓊膠寡糖和褐藻寡糖。其中，瓊膠寡糖主要由瓊二糖連接而成，包括瓊寡糖和新瓊寡糖，瓊寡糖以3,6-內(nèi)醚-α-L-半乳糖殘基為還原性末端，新瓊寡糖則以β-D-半乳糖殘基為還原性末端；褐藻寡糖由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古羅糖醛酸組成。

寡糖具有植物生長調(diào)節(jié)作用[10-11]，作為生物藥劑和激發(fā)子能夠誘導(dǎo)植株產(chǎn)生抗逆效應(yīng)[12-13]，也可作為保鮮保濕劑[14]。海藻寡糖是寡糖的重要來源之一，具有促進作物生長、生殖及增加產(chǎn)量的效果[9]。Ma等[15]研究表明，施用褐藻寡糖能夠促進種子萌發(fā)和幼苗生長，增加幼苗中淀粉酶和葉綠素的含量，同時提高幼苗根系的活力。海藻寡糖能夠誘導(dǎo)并提高植株產(chǎn)生抗病蟲害、抗逆等能力。Zhang等[16]研究發(fā)現(xiàn)0.4%海藻寡糖能夠緩解毒死蜱對小麥生長產(chǎn)生的生理脅迫并增加植株抗性，且海藻寡糖處理濃度與作物細胞膜的通透性、脯氨酸及可溶性糖含量呈顯著正相關(guān)。Liu等[17]研究表明，藻酸衍生化寡糖可以通過影響電解質(zhì)、游離脯氨酸、丙二醛(malondialdehyde, MDA)、抗氧化酶和苯丙氨酸酶(phenylalaninammo-nialyase，PAL)活性而增強番茄幼苗的抗旱性。此外，海藻寡糖能夠提高果實保水保鮮的能力，并改善其營養(yǎng)品質(zhì)。藍炎陽等[18]用海藻寡糖處理琯溪蜜柚，發(fā)現(xiàn)海藻寡糖處理下的蜜柚保鮮時間明顯延長，有效保存了蜜柚的營養(yǎng)成分及果實品質(zhì)。

目前，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的寡糖多為陸源，而海洋來源的寡糖則較少使用。雖然目前已有關(guān)于藻類混合物及褐藻寡糖在小范圍內(nèi)應(yīng)用的研究報道，但有關(guān)單一功能物質(zhì)，如瓊膠寡糖等在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的研究尚鮮見報道。因此，本研究以瓊膠寡糖作為秋葵生產(chǎn)中的輔助肥料，探究其對秋葵營養(yǎng)生長、果實品質(zhì)、營養(yǎng)成分及功能物質(zhì)含量的影響，旨在明確以瓊膠寡糖為代表的海藻功能物質(zhì)在高端農(nóng)業(yè)或果蔬生產(chǎn)中的可行性，為高品質(zhì)秋葵生產(chǎn)及海藻加工產(chǎn)業(yè)拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試秋葵品種：綠空328，由浙江省寧波市奉化區(qū)范氏農(nóng)場提供。

供試肥料：1)復(fù)合肥：市售高濃度硫酸鉀型復(fù)混肥料17-17-17(廣州市凱米瑞化肥有限公司)，總養(yǎng)分≥51%；2)瓊膠寡糖溶液：稱取40 g瓊脂粉加入到盛有2 L純水的錐形瓶中，加熱至沸騰(注意攪拌以免糊化)，直至溶液澄清，隨后加入8 mL濃鹽酸，利用恒溫攪拌器攪拌2 h，溫度保持在95℃(此時會出現(xiàn)絮狀物或沉淀)，冷卻至室溫后，用NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值至6.8(沉淀物會消失)，即得到2%瓊膠寡糖溶液，于4℃保存?zhèn)溆?，使用時用水稀釋成0.2‰瓊膠寡糖溶液(作用液)[19-20]；3)海藻生物有機肥：成分為海洋生物活性物質(zhì)，有機質(zhì)≥45%(山東潔晶集團股份有限公司)，pH值7～8，有益菌0.2億個·g-1、海藻蛋白≥20%、海藻多糖≥3%、海藻酸≥2%、生長素≥0.08%、甘露醇≥0.03%、藻元酸鈉≥0.05%、酚類聚合物≥0.02%。

1.2 試驗設(shè)計

2017年4月10日播種秋葵種子，田間常規(guī)管理。2017年7月25日采摘秋葵果實樣品進行果實品質(zhì)檢測。2017年10月22日進行黃秋葵植株與果實的生長及產(chǎn)量指標測定。

所有處理組均分別于2017年5月15日、7月12日和7月23日基部撒施復(fù)合肥，首次施用量為50 kg·667m-2，后續(xù)施用量為15 kg·667m-2。

試驗共設(shè)置3個處理組，即1)對照組(CK)：除基本養(yǎng)護外，不進行其他處理； 2)0.2‰瓊膠寡糖組(記作0.2‰OA)：分別于7月9日和7月23日噴施葉面肥，每次約45 L·667m-2； 3)海藻肥組(記作SF)：分別于5月5日、7月7日和7月23日在植株根部基施，每次約150 kg·667m-2。每個處理設(shè)3個小區(qū)，每個小區(qū)面積為223 m2，包括約600株秋葵植株。各處理組間隔1.2 m，行區(qū)間隔0.5 m，植株間隔0.3 m。田間管理同常規(guī)。噴施瓊膠寡糖時，其他2組噴灑等量清水。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 植株生長指標測定 分別從各處理組中隨機挑選30株秋葵植株，測量株高、基部主莖周長、分枝數(shù)、枝條開展度及單株結(jié)果數(shù)等。秋葵的株高、基部主莖周長、枝條開展度[21]分別用直尺和卷尺進行測量。

1.3.2 產(chǎn)量及果實形態(tài)參數(shù)檢測 分別從各處理組中隨機挑選30個符合上市規(guī)格的秋葵嫩果，稱量單果重量，測量果實縱徑和橫徑。根據(jù)秋葵植株上果柄殘留的疤痕統(tǒng)計單株坐果數(shù)量，根據(jù)平均單果重計算單株產(chǎn)量。以平均單株產(chǎn)量與每667m2的植株總數(shù)折算每667m2的總產(chǎn)量。

1.3.3 秋葵果實品質(zhì)檢測 分別從各處理組中隨機挑選36顆秋葵果實進行品質(zhì)測定，每小區(qū)12顆，每4顆混合研磨作為1個樣本，重復(fù)3次。采用試劑盒法分別測定秋葵果實中可溶性糖含量(南京建成生物工程研究所，產(chǎn)品序號A145)、果糖含量(南京建成生物工程研究所，產(chǎn)品序號A085)、Vc含量(南京建成生物工程研究所，產(chǎn)品序號A009)和游離氨基酸含量(蘇州科銘生物技術(shù)有限公司)。以蘆丁為標準品，采用亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉紫外分光光度法[22]，于493 nm波長下測吸光度，利用標準曲線計算黃酮含量；采用質(zhì)量法[23-24]測定果膠、粗纖維含量；采用考馬斯亮藍G-250染色法[25]測定可溶性蛋白含量。烘干稱重法[25]測定干物質(zhì)含量。采用乙醇提取-紫外分光光度法[25]分別于665、649、470 nm波長下測吸光度，按照公式分別計算葉綠素a(Ca)、葉綠素b(Cb)和類胡蘿卡素的(CX·C)含量：

Ca=13.95 A665-6.88 A649

(1)

Cb=24.96 A649-7.32 A665

(2)

CX·C=(1000A470-2.05Ca-114.8Cb/225)

(3)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SAS.JPM.v 7.0軟件處理系統(tǒng)進行One-way ANOVA統(tǒng)計分析；采用Origin 9.0軟件作圖，圖、表數(shù)值均為平均值±標準誤(Mean±SE)。

2 結(jié)果與分析

2.1 秋葵植株的生長

由表1可知，0.2‰瓊膠寡糖能夠顯著促進秋葵植株生長并顯著提高單株結(jié)果數(shù)。0.2‰OA組的株高和莖周長均顯著高于SF組和CK，分別為SF組的1.08倍和1.05倍，CK的1.05倍和1.06倍。SF組對植株株高和莖周長增長貢獻不大，與CK相比無顯著差異(P>0.05)。0.2‰OA和SF對秋葵植株的分枝數(shù)、枝條開展度及單株結(jié)果數(shù)的促進效果均優(yōu)于CK。其中，0.2‰OA和SF組的分枝數(shù)分別為CK的1.25倍和1.16倍，枝條開展度分別為CK的1.10倍和1.01倍，單株結(jié)果數(shù)則分別為CK的1.27倍和1.17倍。結(jié)果表明，噴施瓊膠寡糖對秋葵營養(yǎng)生長和結(jié)果數(shù)量的促進作用優(yōu)于根施海藻肥(SF)和CK。

表1 不同處理對秋葵生長指標的影響Table 1 Effect of different treatments on the growth indexes of okra

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: Different lowercase in the same column indicate significant difference at 0.05 level among treatments. The same as following.

2.2 秋葵果實形態(tài)參數(shù)及產(chǎn)量

由表2可知，0.2‰OA組的秋葵在單果重和單株產(chǎn)量2個指標上表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。0.2‰OA組秋葵果實的單果重分別為SF組和CK的1.07倍和1.11倍，單株產(chǎn)量分別為1.15倍和1.42倍，增產(chǎn)率達到14.74%和41.56%。0.2‰OA和SF組產(chǎn)量均顯著高于CK。SF組秋葵果實表觀(果實縱徑、果實橫徑)均大于0.2‰OA組和CK，但與0.2‰OA組無顯著差異(P>0.05)。

表2 不同處理對秋葵果實參數(shù)及產(chǎn)量的影響Table 2 Effect of different treatments on fruit parameters and yield of okra

2.3 秋葵的果實品質(zhì)

由圖1可知，0.2‰OA能夠極顯著提高秋葵果實中的可溶性糖、果糖、Vc、游離氨基酸、果膠、干物質(zhì)、可溶性蛋白、粗纖維含量和黃酮質(zhì)量分數(shù)(P<0.01)，分別較CK極顯著增加19.75%、29.53%、18.14%、36.08%、93.28%、6.08%、102.18%，黃酮較CK顯著提高0.39個百分點。除干物質(zhì)和可溶性蛋白含量外，SF組的可溶性糖、果糖、Vc、游離氨基酸、果膠、粗纖維含量分別較CK顯著增加6.00%、22.34%、5.07%、13.26%、27.67%、24.45，黃酮質(zhì)量分數(shù)較CK顯著提高0.31個百分點。由1-J可知，CK秋葵果實中的葉綠素a和葉綠素b含量均極顯著高于SF組和0.2‰OA組，均依次表現(xiàn)為CK>SF>0.2‰OA，而0.2‰OA的類胡蘿卜素含量則極顯著高于SF組和CK(P<0.01)。結(jié)果表明，0.2‰OA處理可明顯提高秋葵果實中營養(yǎng)物質(zhì)的含量。

3 討論

植物的根、莖、葉等營養(yǎng)器官是植株生長的基礎(chǔ)，其生長狀況對后期的各指標具有重要影響。研究表明，寡糖具有調(diào)節(jié)并促進植物生長發(fā)育、提高產(chǎn)量和抗逆性能等作用[26]。這與本研究結(jié)果相同。本研究中，與CK和SF組相比，噴施0.2‰瓊膠寡糖能顯著促進單果重量、單株產(chǎn)量、結(jié)果數(shù)及分枝數(shù)等各生長參數(shù)。究其原因可能是：1)寡糖能夠促進作物代謝及物質(zhì)活性。Hu等[27]用0.075%褐藻寡糖溶液處理玉米種子，發(fā)現(xiàn)寡糖能夠通過提高淀粉酶活力，加速代謝活動，進而促進玉米發(fā)芽生長。2)寡糖能夠促進作物蛋白質(zhì)的合成與積累。Zhang等[28]研究表明，海藻寡糖能結(jié)合外源Ca2+，提高植物葉片細胞內(nèi)硝酸還原酶(nitrate reductase，NR)、谷氨酰胺合成酶(glutamine synthelase，GS)和谷氨酸脫氫酶(glutamate dehydrogenase，GDH)等相關(guān)代謝酶的活性，使更多NH4+進入氮代謝，促進蛋白質(zhì)的合成和積累，從而影響植物生長。3)寡糖具有通過某些反應(yīng)，平衡并替代某些激素的作用。Bilisics等[29]研究發(fā)現(xiàn)寡聚半乳糖醛酸作用于豌豆莖段18 h后，能夠通過改變細胞壁和細胞內(nèi)外的糖苷酶的活力抑制由2，4-D誘導(dǎo)的豌豆莖段的增長。 4)寡糖具有激發(fā)子功能，能夠誘導(dǎo)植物產(chǎn)生一些具有特殊效應(yīng)的物質(zhì)來激發(fā)作物自身的防御能力，從而提高其抗逆性和免疫能力。Liu等[30]研究表明，施用寡糖類物質(zhì)能夠有效提高小麥中抗氧化酶活性，降低MDA含量，并通過調(diào)控脫落酸(abscisic acid，ABA)依賴的信號途徑來提高小麥的抗逆性等。

提高產(chǎn)量和特殊營養(yǎng)物質(zhì)的含量、改善色澤、增強果實硬度是高品質(zhì)果蔬生產(chǎn)的重要方向。García Sahagún等[31]將寡糖作用于番茄，發(fā)現(xiàn)番茄果實中可溶性固形物、可滴定酸等含量和果實硬度明顯提高，同時色澤也得到改善。Wang[32]研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖施用于茶樹能顯著提高茶葉中茶多酚、咖啡堿、可溶性糖、游離氨基酸的含量和β-葡萄糖苷酶活性，同時還可以改變茶葉的香氣組成和含量。王婷婷[33]研究發(fā)現(xiàn)寡糖可通過調(diào)節(jié)植物的生理活性達到促進生長、提高品質(zhì)的效果。這與本研究結(jié)果相同。本研究中，噴施0.2‰瓊膠寡糖能夠明顯增加秋葵果實中黃酮、果糖、果膠、Vc、類胡蘿卜素、可溶性蛋白等成分的含量，說明瓊膠寡糖可以作為營養(yǎng)改良劑用于秋葵栽培，以達到改善果實營養(yǎng)物質(zhì)含量，提高果實品質(zhì)的目的。

本研究發(fā)現(xiàn)適量施用海藻肥基肥，能夠促進秋葵生長及果實品質(zhì)?；┖Ｔ宸蕦η锟麪I養(yǎng)品質(zhì)的改善作用不如瓊膠寡糖，這可能是因為瓊膠寡糖作為經(jīng)海藻多糖降解后得到的功能獨特的小分子物質(zhì)具有良好的水溶性，以葉面肥形式噴施的瓊膠寡糖可在短時間內(nèi)被植株的莖葉吸收利用，進而促進植株的生長和營養(yǎng)積累?；┖Ｔ宸适且院Ｑ笤孱悶榛A(chǔ)材料，配以一定配方的氮磷鉀及微量元素的復(fù)合型肥料。當(dāng)基肥施用于土壤后，肥力緩釋，通過植株根系促進作物生長，同時，基肥中大量成分可能被土壤中的其他生物利用，或者通過改善土壤結(jié)構(gòu)滯留在環(huán)境中，未被作物直接利用[34-35]，因此，本研究中施用海藻肥的效果較單一瓊膠寡糖稍弱。盡管如此，與CK相比，除干物質(zhì)和可溶性蛋白含量外，基施海藻肥的其他各指標仍表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢。這與孫錦等[36]的研究結(jié)果相似。此外，研究表明，將海藻肥應(yīng)用于肥城桃亦可明顯促進肥城桃生長，提高單果重，改善桃果實的營養(yǎng)品質(zhì)[37]。

對本研究所采用的不同處理方式進行成本核算，發(fā)現(xiàn)噴施瓊膠寡糖每次約合1～2元·667m-2，而施用海藻肥基肥成本約為165元·667m-2(均不計運費)。如果以瓊膠寡糖作為植物生長調(diào)節(jié)劑和營養(yǎng)改良劑達到量產(chǎn)，則成本還會下降。因此，從提高作物產(chǎn)量和果實品質(zhì)的角度而言，將瓊膠寡糖合理地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有更大的應(yīng)用和推廣價值。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)寡糖對植株的抗性具有一定的誘導(dǎo)作用，能夠抵御病蟲害的侵襲，故今后工作中將進一步開展瓊膠寡糖對植株的抗性影響的研究。

4 結(jié)論

瓊膠寡糖和海藻肥對秋葵生長均具有一定的促進作用，其中以瓊膠寡糖的效果最佳。瓊膠寡糖能夠促進秋葵的植株生長，顯著提高秋葵產(chǎn)量及果實中黃酮、果糖、果膠、游離氨基酸、可溶性糖、Vc、粗纖維等營養(yǎng)成分的含量。綜上所述，瓊膠寡糖作為高品質(zhì)果蔬的生長促進劑具有巨大潛力。