馮德玉， 徐衛(wèi)紅

西南大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400715

風(fēng)味被定義為味道和氣味的組合[1]．植物能夠合成成千上萬(wàn)種具有不同味道和氣味的初級(jí)和次級(jí)代謝產(chǎn)物,蔬菜的主要代謝產(chǎn)物包括糖、酸、鹽化合物和揮發(fā)性化合物．蔬菜風(fēng)味品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括糖、酸和揮發(fā)性化合物(醇類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、萜類(lèi)、脂類(lèi)和含硫化合物等)的含量及組合[2-4]．揮發(fā)性化合物主要以脂肪酸、氨基酸、色素、羥基酸等為合成前體[5],不同揮發(fā)性化合物的含量及組合決定了各種蔬菜所具有的獨(dú)特風(fēng)味和風(fēng)味品質(zhì)[5]．蔬菜的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味品質(zhì)主要受作物的遺傳因素制約,同時(shí)也受栽培環(huán)境、種植技術(shù)和采后貯藏處理等因素影響[6]．近年來(lái),隨著生物化學(xué)技術(shù)、分子生物學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)地發(fā)展,全基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組和代謝組的數(shù)據(jù)組成了生物學(xué)大數(shù)據(jù),揮發(fā)性化合物的合成途徑及其過(guò)程中相關(guān)關(guān)鍵酶不斷被發(fā)現(xiàn)[7]．確定關(guān)鍵酶及其控制基因,通過(guò)關(guān)鍵酶及其基因的過(guò)量表達(dá)或下調(diào),利用基因DNA重組、轉(zhuǎn)化等技術(shù)改善蔬菜風(fēng)味品質(zhì)已經(jīng)成為可能[8]．

我國(guó)土壤全硼質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0～500 mg/kg之間,平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64 mg/kg,大致呈由北向南、自西向東逐漸降低的趨勢(shì)[9]．當(dāng)土壤有效硼質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.5 mg/kg時(shí),作物就會(huì)出現(xiàn)缺硼癥狀,低于0.25 mg/kg時(shí)則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重缺硼癥狀．全國(guó)第二次土壤普查數(shù)據(jù)表明,我國(guó)耕地土壤缺硼的面積多達(dá)3 300萬(wàn)hm2,西南、華南地區(qū)各省份,華北、東北地區(qū)部分省份以及長(zhǎng)江中下游地區(qū)的耕地缺硼比例均大于60%[10]．硼供應(yīng)量不足使植物生長(zhǎng)緩慢,植株呈叢生狀,節(jié)間縮短,生長(zhǎng)停止; 花粉數(shù)量減少,受精不良; 果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育受阻,結(jié)實(shí)少甚至不結(jié)實(shí)．此外,硼缺乏還會(huì)抑制植物的光合作用能力,改變植物酚類(lèi)代謝,并影響氮的吸收和同化進(jìn)而影響作物的風(fēng)味品質(zhì)[11]．

大白菜(Brassicapekinensis(Lour.) Rupr.)是原產(chǎn)于我國(guó)的一種蕓薹屬葉用蔬菜,在世界各地均有種植,因其適口性好,口味佳,深受人們喜愛(ài)．十字花科蔬菜(包括花椰菜、甘藍(lán)和白菜)對(duì)硼的需求量很高,并且對(duì)低硼脅迫很敏感,常出現(xiàn)硼缺乏癥[12]．目前,國(guó)內(nèi)外已對(duì)增施硼肥改善作物營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)做了大量研究,但對(duì)硼影響蔬菜風(fēng)味品質(zhì)的研究依舊較為缺乏,其機(jī)制和原理也需要得到更多探索和論證．為此本研究采用盆栽試驗(yàn),通過(guò)研究不同硼肥用量對(duì)大白菜生長(zhǎng)發(fā)育、風(fēng)味品質(zhì)以及谷氨酰胺合成酶(GLN)家族基因表達(dá)的影響,初步探討了硼對(duì)大白菜風(fēng)味品質(zhì)的調(diào)控機(jī)理．

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

栽培基質(zhì)以草炭、珍珠巖(粒徑3～6mm,購(gòu)自北碚花市)按體積比例3∶1混合,混合基質(zhì)的基本理化性質(zhì)為pH值6.30,容質(zhì)量0.161 g/cm3,總孔隙度94.41%,持水孔隙75.59%,有機(jī)質(zhì)213.2 g/kg,全氮3.24 g/kg,堿解氮0.62 g/kg,有效磷16.18 mg/kg,速效鉀188.46 mg/kg,有效硼0.394 mg/kg．試驗(yàn)蔬菜為大白菜,品種為‘華良早5號(hào)’和‘脆甜白2號(hào)’(北碚區(qū)農(nóng)戶大量種植品種),于重慶市北碚區(qū)三圣鎮(zhèn)德圣村(106°38′25.77″N,29°54′53.84″E)育苗35 d．

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年3月20日—2018年5月12日在西南大學(xué)1號(hào)溫室大棚內(nèi)進(jìn)行,采用基質(zhì)盆栽試驗(yàn)．試驗(yàn)采用頂部直徑27 cm、底徑19 cm、高21 cm的無(wú)孔灰色不透光塑料桶作為盆栽桶,每桶裝填混合基質(zhì)4.4 L．試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理: 不含硼營(yíng)養(yǎng)液(CK)、含0.5 mg/L H3BO3營(yíng)養(yǎng)液(B1)、含1 mg/L H3BO3營(yíng)養(yǎng)液(B2)、含2 mg/L H3BO3營(yíng)養(yǎng)液(B3)、含4 mg/L H3BO3營(yíng)養(yǎng)液(B4),每個(gè)處理設(shè)置4次重復(fù),隨機(jī)排列．3月20日進(jìn)行大白菜定植工作,選取長(zhǎng)勢(shì)一致、健壯的幼苗(四葉一心)移栽,每盆3株,移栽時(shí)澆500 mL的1/2無(wú)硼日本園試營(yíng)養(yǎng)液(表1),之后每3 d澆300 mL營(yíng)養(yǎng)液以補(bǔ)充養(yǎng)分．4月4日進(jìn)行不同硼梯度處理,每3 d澆300 mL的不同硼質(zhì)量濃度的營(yíng)養(yǎng)液,觀察并記錄其生長(zhǎng)狀況,5月12日收獲．整個(gè)生長(zhǎng)期間澆灌營(yíng)養(yǎng)液后使用去離子水補(bǔ)充水分,保持基質(zhì)含水量為田間持水量的70%～80%．培養(yǎng)50 d收獲．

表1 無(wú)硼日本園試營(yíng)養(yǎng)液配方

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 基質(zhì)理化性質(zhì)

基質(zhì)pH值采用土水比1∶2.5混合,雷磁pH計(jì)(PHSJ-5,China)測(cè)定; 栽培基質(zhì)容質(zhì)量、總孔隙度、孔隙度采用環(huán)刀法測(cè)定[13]; 將環(huán)刀浸入水中至栽培基質(zhì)飽和,然后用烘干法測(cè)定飽和含水率[14]; 采用常規(guī)方法測(cè)定栽培基質(zhì)全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、有效硼、有機(jī)質(zhì)等理化性質(zhì)[15]．

1.3.2 氨基酸組分

氨基酸組分參照GB 5009.124-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測(cè)定》,使用日立L-8800型氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定．

1.3.3 RNA提取與質(zhì)量檢測(cè)

RNA提取采用生工生物工程(上海)股份有限公司EZ-10 DNAaway RNA Mini-Preps Kit試劑盒．RNA提取后使用Nano Drop 2000C分光光度計(jì)檢測(cè)RNA濃度,通過(guò)OD260/280和OD260/OD230的比值結(jié)合1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)RNA的降解程度和質(zhì)量,提取合格的RNA樣品置于-80 ℃超低溫冰箱保存．

1.3.4 RNA純化和逆轉(zhuǎn)錄

使用TaKaRaPrimeScriptTMReagent Kit with Gdna Eraser(Perfet Real Time)試劑盒對(duì)提取合格的RNA進(jìn)行殘存基因組DNA去除和逆轉(zhuǎn)錄處理,cDNA置于-20 ℃保存?zhèn)溆茫?/p>

1.3.5 GLN家族基因引物設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)研究了與氮代謝相關(guān)的谷氨酰胺合成酶(Glutamine Synthetase,GS)同工型GLN家族基因．在擬南芥(ArabidopsisthalianaL.)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取擬南芥GLN家族基因的基因座編號(hào),在NCBI網(wǎng)站(https: //www.ncbi.nlm.nih.gov/)進(jìn)行BLAST處理,在Vector NTI Advance 11.5上進(jìn)行擬南芥與大白菜GLN家族基因序列對(duì)比,在Primer 5.0/OligoArchitecxtTMOnline(http: //www. oligoarchitect.com)上進(jìn)行設(shè)計(jì)工作,共設(shè)計(jì)4對(duì)qRT-PCR引物(表2)．設(shè)計(jì)引物由重慶擎科興業(yè)生物技術(shù)有限公司合成．

表2 大白菜GLN家族基因的qRT-PCR引物

1.3.6 逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物cDNA擴(kuò)增

使用PCR儀(ABI-9700,America)對(duì)cDNA進(jìn)行特異擴(kuò)增．PCR反應(yīng)體系為: 2.5 μL 10×Easy Taq Buffer (Mg2+),0.35 μL EasyTaq DNA Polymerase,0.5 μL dNTPs,0.5 μL正向引物F (5’-GTTACCACAGGGATAACTGGCTTG-3’),0.5 μL反向引物R(5’-CTAACCTGTCTCACGACGGTCTAA-3’),20.15 μL dd H2O,0.5 μL cDNA．PCR反應(yīng)程序?yàn)? 94 ℃預(yù)變性2 min,98 ℃變性30 s,退火(退火溫度為60.0 ℃) 30 s,72 ℃延伸30 s,35個(gè)循環(huán),72 ℃最后延伸10 min,16 ℃ 3 min．

1.3.7 引物退火溫度梯度試驗(yàn)

分別以大白菜各處理混合cDNA為模板,以60 ℃為基準(zhǔn),設(shè)置58,60,62,64,65,66 ℃ 6個(gè)溫度梯度,采用25 μL標(biāo)準(zhǔn)半定量RT-PCR體系,在不同溫度下擴(kuò)增各樣品中GLN家族基因,PCR反應(yīng)體系為: 0.5 μL正向引物F,0.5 μL反向引物R,12.5 μL FastStart Essential DNA Green Master,11 μL dd H2O,0.5 μL cDNA．PCR反應(yīng)程序?yàn)? 95 ℃預(yù)變性10 min,95 ℃變性10s,退火(退火溫度為設(shè)置的6個(gè)溫度梯度) 30 s,72 ℃延伸20 s,45個(gè)循環(huán),添加熔解曲線65 ℃到95 ℃．?dāng)U增產(chǎn)物進(jìn)行1%的瓊脂糖凝膠電泳,以檢測(cè)各引物的最適退火溫度．

1.3.8 GLN家族基因qRT-PCR檢測(cè)

以2個(gè)品種大白菜5個(gè)不同處理的反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物cDNA稀釋30倍后作為模板,26SrRNA為內(nèi)參基因,使用熒光定量PCR儀(CFX96TM Real-Time System)進(jìn)行qRT-PCR檢測(cè),反應(yīng)體系為: 5 μL Fast Start Essential DNA Green Master,0.5 μL正向引物F,0.5 μL反向引物R,1.5 μL dd H2O,2.5 μL cDNA．qRT-PCR反應(yīng)程序?yàn)? 95 ℃預(yù)變性10 min,95 ℃變性10 s,T1溫度(T1為不同引物的最適退火溫度)退火10 s,72 ℃延伸20 s,45個(gè)循環(huán),添加熔解曲線65 ℃到95 ℃．

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

利用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表制作,IBM SPSS Statistics 21.0進(jìn)行主成分分析、單因素方差分析(One-way ANOVA)、相關(guān)性分析(Pearson相關(guān)系數(shù)法)、最小顯著差異法(Fisher Least Significant Difference,LSD)檢測(cè)法進(jìn)行不同處理均值的差異顯著性比較,當(dāng)p<0.05時(shí),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義．

2 結(jié)果分析

2.1 不同硼肥用量對(duì)大白菜生物量的影響

不同硼質(zhì)量濃度處理(0,0.5,1,2,4 mg/L H3BO3)下不同品種大白菜的地上部、根系生物量如圖1所示．施用硼肥后,‘華良早5號(hào)’的地上部、根系隨著硼質(zhì)量濃度的提高呈先增加后減少的趨勢(shì)(在最高硼質(zhì)量濃度處理下仍高于對(duì)照),與對(duì)照組相比,各處理的地上部和根系干質(zhì)量分別增加3.32%～39.66%和0.48%～36.93%,在1 mg/L H3BO3處理下各生物量最大; ‘脆甜白2號(hào)’的地上部和根系干質(zhì)量隨著硼質(zhì)量濃度的提高而增加,各處理的地上部、根系較對(duì)照組分別增加18.16%～40.08%和12.12%～36.51%,在4 mg/L H3BO3處理時(shí)達(dá)到最大值．此外,不同大白菜品種間對(duì)高硼的耐受能力存在差異,本試驗(yàn)中‘脆甜白2號(hào)’對(duì)高硼的耐受能力強(qiáng)于‘華良早5號(hào)’．

所列結(jié)果為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差,不同小寫(xiě)字母表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.05),HLZ5為‘華良早5號(hào)’,CTB2為‘脆甜白2號(hào)’,下同．圖1 不同硼處理下的大白菜生物量

2.2 GLN家族表達(dá)量分析

如圖2所示,大白菜根部GLN家族基因的表達(dá)量隨硼質(zhì)量濃度的提高表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì): 外源施用硼肥降低了大白菜根部GLN1.1的表達(dá)量; ‘華良早5號(hào)’根部GLN1.2的表達(dá)量表現(xiàn)為先上調(diào)后下調(diào)最后再上調(diào),‘脆甜白2號(hào)’則表現(xiàn)為先下調(diào)再上調(diào),2個(gè)品種大白菜GLN1.2的表達(dá)量均在B4處理下最大,分別較對(duì)照上調(diào)54.69倍和181.18倍; ‘華良早5號(hào)’根部GLN1.4的表達(dá)量較對(duì)照表現(xiàn)為下調(diào),‘脆甜白2號(hào)’表現(xiàn)為先上調(diào)后下調(diào),B1,B2和B4處理分別較對(duì)照上調(diào)1.04,1.14和1.1倍;GLN2的表達(dá)量在‘華良早5號(hào)’中僅在B3處理上調(diào)1.65倍,在‘脆甜白2號(hào)’表現(xiàn)為先上調(diào)后下調(diào),B1,B2和B3處理分別較對(duì)照上調(diào)20.31,1.51,38.61倍．

如圖3所示,大白菜葉柄GLN家族基因的表達(dá)量隨硼質(zhì)量濃度的提高表現(xiàn)為: ‘華良早5號(hào)’葉柄GLN1.2和GLN2的表達(dá)量隨硼質(zhì)量濃度的提高表現(xiàn)為先下調(diào)后上調(diào),B3處理較對(duì)照分別上調(diào)7.06倍和3.09倍;GLN1.1和GLN1.4的表達(dá)量則不斷上調(diào),分別在B4和B3處理下達(dá)到最大值,較對(duì)照分別上調(diào)7.66倍和131.97倍; ‘脆甜白2號(hào)’葉柄GLN1.1的表達(dá)量除在B3處理中下調(diào)外,B1,B2和B4處理分別較對(duì)照上調(diào)1.43,2.13,3.14倍;GLN1.4和GLN2的表達(dá)量表現(xiàn)為先上調(diào)后下調(diào),均在B2處理下達(dá)到最大值,分別較對(duì)照上調(diào)1.02倍和322.85倍;GLN1.2的表達(dá)量則在外源施用硼肥后表現(xiàn)為不斷下調(diào)．

如圖4所示,大白菜葉片中GLN家族基因的表達(dá)量在不同質(zhì)量濃度硼酸處理下表現(xiàn)趨勢(shì)為:GLN1.1表現(xiàn)為先下調(diào)后上調(diào),‘華良早5號(hào)’和‘脆甜白2號(hào)’B1,B2,B3,B4處理下的表達(dá)量分別為對(duì)照的0.46,92.37,23.32,24.14倍和0.6,1.74,4.01,6.96倍; ‘華良早5號(hào)’GLN1.2的表達(dá)量表現(xiàn)為先下調(diào)后上調(diào),各處理的表達(dá)量分別為對(duì)照的0.86,59.78,61.17,94.86倍; ‘脆甜白2號(hào)’GLN1.1的表達(dá)量在B1和B3處理下上調(diào),各處理分別是對(duì)照的1.60,0.30,2.14,0.55倍; ‘華良早5號(hào)’GLN1.4的表達(dá)量表現(xiàn)為先上調(diào)后下調(diào),‘脆甜白2號(hào)’則為先下調(diào)后上調(diào),2個(gè)品種大白菜GLN1.4的表達(dá)量分別在B2和B3處理下達(dá)到最大值,較對(duì)照分別上調(diào)7.29倍和21.23倍; ‘華良早5號(hào)’和‘脆甜白2號(hào)’各處理下GLN2的表達(dá)量均較對(duì)照上調(diào),分別較對(duì)照上調(diào)1.36,278.62,398.44,93.77倍和1.07,1.73,1.77,1.52倍．

圖2 不同硼處理下大白菜根GLN家族基因表達(dá)

圖3 不同硼處理下大白菜葉柄GLN家族基因表達(dá)

圖4 不同硼處理下大白菜葉片GLN家族基因表達(dá)

2.3 不同硼肥用量對(duì)大白菜氨基酸組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.3.1 氨基酸組成和質(zhì)量分?jǐn)?shù)

大白菜氨基酸組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著硼質(zhì)量濃度和品種的變化如表3所示．‘華良早5號(hào)’的必需氨基酸、半必需氨基酸和氨基酸總量隨著硼質(zhì)量濃度的提高呈先上升再降低的趨勢(shì),均在B2處理達(dá)到最大值,分別較對(duì)照增加23.74%,27.38%和20.21%; 均在B4處理達(dá)到最小值,分別是對(duì)照的85.25%,68.72%和83.84%; 外源補(bǔ)充硼元素提高了EAA/TAA,從而提高了大白菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值．‘脆甜白2號(hào)’的必需氨基酸、半必需氨基酸和氨基酸總量隨著硼質(zhì)量濃度的提高表現(xiàn)出和‘華良早5號(hào)’相反的趨勢(shì),即先降低再上升; 半必需氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別在B4,B3處理下達(dá)到最大、最小值,必需氨基酸和氨基酸總量均在對(duì)照、B2處理取得最大、最小值; EAA/TAA在低硼質(zhì)量濃度處理下(B1,B2)稍低于對(duì)照組,在較高硼質(zhì)量濃度處理下(B3,B4)高于對(duì)照組．

表3 不同硼酸處理下大白菜氨基酸組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)

續(xù)表3

2.3.2 氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析

蔬菜氨基酸的組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)不盡相同,也有眾多評(píng)價(jià)蔬菜氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的方法,但蔬菜所含必需氨基酸的種類(lèi)、數(shù)量和組成比例等始終是決定蔬菜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低的重要指標(biāo)．本試驗(yàn)采用了主成分分析法(PCA)分析不同硼酸質(zhì)量濃度處理對(duì)大白菜氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響．如表4所示,利用主成分分析法(提取條件為: 特征值>1,累計(jì)方差貢獻(xiàn)率≥85%)在大白菜17種氨基酸中提取出3個(gè)主成分．主成分1,2,3的特征值和方差貢獻(xiàn)率分別為11.387,2.964,1.162和56.59%,25.74%,8.93%,累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為91.25%,可以代表大白菜氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的大部分信息．

表4 成分特征值、方差貢獻(xiàn)率和累積方差貢獻(xiàn)率

表5是大白菜17種氨基酸的荷載量,各個(gè)變量在主成分中的重要程度通過(guò)數(shù)值的高低表現(xiàn)出來(lái)．PC1包括了大白菜氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的絕大部分品質(zhì)信息,其中天門(mén)冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、異亮氨酸(Ile)和賴氨酸(Lys)系數(shù)較大,因此將以上5種氨基酸作為第1主成分的代表指標(biāo)．PC2則是蘇氨酸(Thr)和脯氨酸(Pro)系數(shù)較大,所以把蘇氨酸和脯氨酸作為第2主成分的代表指標(biāo)．PC3主要反映了大白菜甲硫氨酸(Met)貢獻(xiàn)最大,故第3主成分的代表指標(biāo)為甲硫氨酸．

為了構(gòu)建大白菜氨基酸3個(gè)主成分模型,把17種氨基酸的主成分因子載荷除以其對(duì)應(yīng)特征值的算術(shù)平方根,即得到每種氨基酸變量Xkn的系數(shù)Ykn,以此為權(quán)重得到主成分的表達(dá)式如下:

式中:Fk為主成分k的得分;Ykn為變量Xkn的系數(shù);Xkn為主成分k的第n個(gè)因子載荷．

以3個(gè)主成分各自對(duì)應(yīng)特征值的權(quán)重建立綜合得分評(píng)價(jià)模型,表達(dá)式為F=56.59/91.251×F1+25.735/91.251×F2+8.925/91.251×F3．由此計(jì)算2個(gè)品種大白菜在不同處理下氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的得分及排名,如表6所示．根據(jù)綜合得分值,‘華良早5號(hào)’各處理的氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值由高到低為: B2,B3,CK,B1,B4,‘脆甜白2號(hào)’各處理由高到低為: CK,B4,B1,B2,B3,‘華良早5號(hào)’的氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值總體上高于‘脆甜白2號(hào)’．

表5 大白菜氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值變量因子荷載

表6 不同硼酸處理下大白菜氨基酸主成分得分

2.3.3 氨基酸風(fēng)味品質(zhì)分析

蔬菜中氨基酸可分為游離氨基酸和非游離氨基酸,其中游離氨基酸對(duì)食物風(fēng)味的影響較大．按照氨基酸味覺(jué)的差別,一般把氨基酸分為甜味氨基酸(Pro,His,Ala,Gly,Ser,Thr)、苦味氨基酸(Val,Met,Ile,Leu,Arg)、鮮味氨基酸(Lys,Asp,Glu)和芳香族氨基酸(Cys,Tyr,Phe),各風(fēng)味氨基酸的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)動(dòng)態(tài)變化并相互影響,因此形成了各類(lèi)食物多種多樣的風(fēng)味．由表7可知,‘華良早5號(hào)’地上部味覺(jué)氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)從高到依次為: 甜味氨基酸、苦味氨基酸、鮮味氨基酸、芳香族氨基酸,‘脆甜白2號(hào)’則為: 甜味氨基酸、鮮味氨基酸、苦味氨基酸、芳香族氨基酸; 2個(gè)品種大白菜甜味氨基酸、苦味氨基酸、鮮味氨基酸和芳香族氨基酸分別占味覺(jué)氨基酸總量的31.78%～34.03%,28.99%～30.71%,26.49%～28.07%,9.14%～9.96%; 30.61%～33.83%,28.21%～29.04%,28.62%～30.26%,9.34%～10.47%．外源添加硼增加了苦味氨基酸和芳香族氨基酸的相對(duì)含量,減少了甜味氨基酸的相對(duì)含量．

表7 不同硼酸處理下大白菜味覺(jué)氨基酸的相對(duì)含量 %

由于不同氨基酸的味覺(jué)閾值[16]存在較大差異,有的甚至相差了幾個(gè)數(shù)量級(jí),通過(guò)味覺(jué)氨基酸的含量來(lái)評(píng)價(jià)各種氨基酸對(duì)食物風(fēng)味品質(zhì)貢獻(xiàn)的方法是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?因此本試驗(yàn)采用大白菜中各種味覺(jué)氨基酸含量與其味覺(jué)閾值之比(Ratio of Content and Taste Threshold,RCT)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)．一般認(rèn)為,RCT值≥1的氨基酸對(duì)食物的整體風(fēng)味有較大貢獻(xiàn),且比值和影響成正比; RCT值<1的氨基酸則被認(rèn)為對(duì)食物的整體風(fēng)味無(wú)影響．如表8所示,外源硼元素的加入對(duì)大白菜各氨基酸RCT產(chǎn)生了不同的影響．對(duì)大白菜風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的天門(mén)冬氨酸和谷氨酸在‘華良早5號(hào)’中先增后減,B2處理達(dá)到最大值; ‘脆甜白2號(hào)’則是先減后增,對(duì)照處理達(dá)到最大值．總之,‘華良早5號(hào)’不同硼質(zhì)量濃度處理下味覺(jué)氨基酸RCT值由大到小依次為: B2,B3,B1,CK,B4,‘脆甜白2號(hào)’則為: CK,B4,B1,B3,B2．‘華良早5號(hào)’中對(duì)風(fēng)味貢獻(xiàn)較大的氨基酸的含量閾值比總體大于‘脆甜白2號(hào)’,‘華良早5號(hào)’較‘脆甜白2號(hào)’可能具有更好的風(fēng)味品質(zhì)．

表8 不同硼酸處理下大白菜氨基酸含量閾值比

2.4 GLN家族基因表達(dá)量與氨基酸的相關(guān)性分析

大白菜地上部17種氨基酸含量與GLN家族基因表達(dá)量的相關(guān)性分析結(jié)果如表9所示．大白菜地上部蘇氨酸(Thr)含量與根部GLN1.1和GLN1.4顯著正相關(guān)(r=0.658*,r=0.694*),半胱氨酸(Cys)含量與葉柄GLN1.4極顯著正相關(guān)(r=0.817*),酪氨酸(Tyr)含量與葉片GLN1.4顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.703*),組氨酸(His)含量與葉柄GLN1.4顯著正相關(guān)(r=0.676*),脯氨酸(Pro)含量與根部GLN1.1,GLN1.4的相關(guān)性分別達(dá)到極顯著和顯著水平(r=0.772**,r=0.651*),其他氨基酸和GLN家族基因之間的相關(guān)性均未達(dá)到顯著或極顯著水平．

表9 不同硼酸處理下大白菜氨基酸與GLN家族基因的相關(guān)性分析結(jié)果

3 討論

硼與植物生長(zhǎng)的變化、固氮和硝化作用、次級(jí)代謝和氧化應(yīng)激等密切相關(guān)[17]．本試驗(yàn)中,硼缺乏(CK)顯著抑制了大白菜植株的生長(zhǎng),通過(guò)外源補(bǔ)充硼肥后,大白菜根部、地上部生物量隨著硼質(zhì)量濃度的提高而顯著增大,‘華良早5號(hào)’和‘脆甜白2號(hào)’的根部和地上部生物量分別在B2和B4處理達(dá)到最大值,株高分別在B3和B2處理達(dá)到最大值,但隨后生物量開(kāi)始減少．原因可能是硼缺乏和產(chǎn)生毒害之間的范圍很小,當(dāng)外源添加硼元素使基質(zhì)中硼的質(zhì)量濃度超過(guò)這一范圍后,就對(duì)植株的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生不利影響甚至產(chǎn)生毒害作用．同時(shí),2個(gè)品種大白菜的生物量對(duì)硼的響應(yīng)不完全一致,可能是2個(gè)品種對(duì)硼需求量的差異導(dǎo)致的,‘脆甜白2號(hào)’對(duì)硼的需求量大于‘華良早5號(hào)’．

氨基酸既是蔬菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要組成部分,又是影響蔬菜風(fēng)味的重要因素之一[18]．本試驗(yàn)中,施用硼肥提高了‘華良早5號(hào)’EAA/TAA,必需氨基酸和非必需氨基酸達(dá)均在B2處理下達(dá)到最大值,‘脆甜白2號(hào)’在B3,B4處理下的必需氨基酸、非必需氨基酸和EAA/TAA均高于對(duì)照,說(shuō)明適當(dāng)質(zhì)量濃度的硼可以提高大白菜氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù),提升大白菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值．本試驗(yàn)對(duì)不同硼酸處理下大白菜地上部氨基酸的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行主成分分析法時(shí),綜合考慮了氨基酸的總量和組成,‘華良早5號(hào)’和‘脆甜白2號(hào)’的氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分別在B2和B4處理最大,‘華良早5號(hào)’較‘脆甜白2號(hào)’有更高的氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值．在對(duì)大白菜地上部的氨基酸風(fēng)味品質(zhì)分析中發(fā)現(xiàn),甜味氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,是大白菜的主要呈味氨基酸．此外,我們還引用了味覺(jué)閾值來(lái)分析不同處理下大白菜地上部氨基酸的風(fēng)味品質(zhì),發(fā)現(xiàn)鮮味氨基酸中的天門(mén)冬氨酸和谷氨酸對(duì)大白菜風(fēng)味貢獻(xiàn)最大,‘華良早5號(hào)’和‘脆甜白2號(hào)’不同硼質(zhì)量濃度下味覺(jué)氨基酸RCT值由大到小依次為: B2,B3,B1,CK,B4; CK,B4,B1,B3,B2,‘華良早5號(hào)’較‘脆甜白2號(hào)’有更高的氨基酸風(fēng)味品質(zhì)．適當(dāng)施用硼肥可以提高大白菜地上部氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味品質(zhì),可能是硼對(duì)氮代謝產(chǎn)生促進(jìn)作用,使植物體內(nèi)與氮代謝的相關(guān)酶(如硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶和天冬酰胺合成酶)的活性增加[19],促進(jìn)了植物體內(nèi)氨基酸的合成．

4 結(jié)論

在缺硼的條件下適當(dāng)補(bǔ)充硼肥可以提高大白菜的生物量．整體上看,B2 (1 mg/L H3BO3)處理下大白菜生長(zhǎng)情況最好．不同大白菜品種間對(duì)高硼的耐受能力存在差異,本試驗(yàn)中,‘脆甜白2號(hào)’對(duì)高硼的耐受能力強(qiáng)于‘華良早5號(hào)’．施用硼肥提高了大白菜必需氨基酸占氨基酸總量的比例．蛋氨酸和半胱氨酸是大白菜的第一限制氨基酸,鮮味氨基酸中的天門(mén)冬氨酸和谷氨酸對(duì)大白菜風(fēng)味貢獻(xiàn)最大．施用硼肥對(duì)大白菜根、葉柄和葉片GLN家族基因表達(dá)量產(chǎn)生不同的影響,葉片GLN家族基因表達(dá)量總體上調(diào)．大白菜地上部半胱氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)與葉柄GLN1.4極顯著正相關(guān),酪氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)與葉片GLN1.4顯著負(fù)相關(guān),組氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)與葉柄GLN1.4顯著正相關(guān)．