不同光质对韭菜营养品质的影响

陈 娴，刘世琦，孟凡鲁，张 涛，孙 齐，陈祥伟

(山东农业大学园艺科学与工程学院，作物生物学国家重点实验室，农业部园艺作物生物学重点开放实验室，泰安 271018)

韭菜(Allium tuberosum Rottl.ex Spr.)为百合科葱属多年生草本宿根植物，主要以叶片、假茎供食［1］。韭菜富含丰富的Vc，蛋白质，碳水化合物及纤维素等营养物质，同时具有多方面的保健功能，深受消费者的喜爱。随着人民生活水平的不断提高，市场对韭菜的需求量也日益增大，且对其品质及安全性提出更高要求。因此，采取相应措施提高韭菜的产量和品质是非常必要的。植物的生长发育被许多环境因子所刺激，其中包括光、温度和地球的引力。在这些刺激中，光具有特殊重要的地位。植物对光能的要求，除了光强和光周期外，光质也是一个十分重要的因素。光质是植物生长发育重要的环境因子，对植物的形态建成、生理代谢、生长发育及植物的品质有广泛的调节作用。对植物而言，光生物学主要关心的是波长200 nm～800 nm的辐射波，其中可见光是一种具有特殊波长(λ)特性的、可传播的、互不相关的电磁辐射波的可见部分。可见光光谱在380 nm～760 nm之间，这种波长被植物机体分子吸收后，能够引起化学变化［2－3］。不同波长的光通过与其相关的受体作用而引发植物的生理生化变化，对植物的生长发育、形态建成、生理代谢及品质等都有广泛的调节作用。本研究旨在通过光质调控技术，探讨不同光质对韭菜生理特性及品质的影响，为解决目前韭菜生产中存在的问题提供新的方法和思路，并为转光膜在生产上的应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料及处理条件

供试韭菜品种:宽叶品种"791"雪韭和窄叶品种紫根韭菜

处理条件:人造光源为红(630～680 nm;吸收峰为660 nm;图中用T1表示)、蓝(450～500 nm;吸收峰为470 nm;以T2表示)、红:蓝=3:1(灯的数量比，以T3表示)、红:蓝=7:1(灯的数量比，以T4表示)色的发光二极管(LED)，由淄博曙光科技公司提供。距离光源50 cm处的光强为200 μmol/(m2·s1)。光照培养架为钢架结构，光源设于顶部，高度可调。每个光质设3个重复，各光质随机排列。

图1 不同光质图谱Fig.1 Spectrogram figures of different light qualities

1.2 试验方法

试验在山东农业大学蔬菜园艺试验站进行。将两个韭菜品种于2010年4月中旬直播于日光温室，播种量为2.75 kg/(667 m2)，田间常规管理。2011年3月中旬将温室培养的两个品种的韭菜剪根(留3 cm)去稍(留8 cm)［4］，移栽到装有基质的育苗盘(53 cm×25.5 cm×6 cm)中，每盘栽5行，每行10丛，每丛5株。移栽30 d割去第一刀韭菜后将育苗盘转移到光质培养室，置于不同波长的光照下培养。每个处理12盘，每个品种6盘，采用完全随机排列，重复3次。控制白天温度20～22℃，夜间8～10℃，每天光照12 h，生长过程精细管理。

照光30 d后测定品质指标，随机取样，3次重复。把韭菜可食部分洗净，吸干水分，剪碎混匀为试验样品。Vc采用紫外快速测定法［5］测定，可溶性蛋白采用考马斯亮蓝法［6］测定，可溶性糖采用蒽酮比色法［6］测定，粗纤维采用酸碱洗涤法［7］，类黄酮含量采用 HCl－甲醇法［7］。

1.3 数据分析

应用DPS(V3.01)软件进行数据分析，采用多重比较Tukey法进行方差显著性检验，并在图中标注标准差。

2 结果与分析

2.1 不同光质对韭菜Vc含量的影响

图2 不同光质对韭菜Vc含量的影响Fig.2 Effects of different light qualities on Vitamin c content

Vc是韭菜营养品质的重要指标。由图2可以看出，不同光质处理两个韭菜品种的Vc含量变化趋势一致，都是蓝光处理下Vc含量显著高于其他三个处理，其次是红蓝混合光，红光处理含量最低。两种不同比例的红蓝混合光处理的VC含量以红:蓝(3:1)较高，但差异不显著。

2.2 不同光质对韭菜可溶性蛋白含量的影响

图3 不同光质对韭菜可溶性蛋白含量的影响Fig.3 Effects of different light qualities on soluble protein content

不同光质对韭菜可溶性蛋白含量影响显著，由图3可以看出不同光质处理对不同韭菜品种可溶性蛋白含量的影响存在一定的差异。“791”雪韭可溶性蛋白含量以红:蓝(3:1)最高，蓝光处理次之，红光处理最低。紫根韭菜可溶性蛋白含量以红:蓝(7:1)为最高，蓝光处理次之，红光处理最低。

2.3 不同光质对韭菜可溶性糖含量的影响

图4 不同光质对韭菜可溶性糖含量的影响Fig.4 Effects of different light qualities on soluble sugar content

图4 表明，不同光质处理对韭菜可溶性糖含量影响显著，且两个韭菜品种变化趋势一致。4个处理可溶性糖含量大小依次为红光＞红:蓝(7:1)＞红:蓝(3:1)＞蓝光，"791"雪韭红光处理比其他三个处理分别高出10.07%、11.12%、99.71%;紫根韭菜红光处理比其他三个处理分别高出 23.29%、38.85%、132.48%。本研究结果表明，红光有利于碳水化合物的形成与积累，可以显著提高韭菜可溶性糖含量。

2.4 不同光质对韭菜粗纤维含量的影响

图5 不同光质对韭菜粗纤维含量的影响Fig.5 Effects of different light qualities on crude fibre content

图5 表明，不同光质处理对两个韭菜品种粗纤维含量影响一致，均以红光处理最高，红蓝混合光次之，蓝光处理最低。紫根韭菜四个处理差异显著，“791”雪韭红光处理与不同比例红蓝混合光处理粗纤维含量差异不显著，两个品种蓝光处理均显著低于其他三个处理。

2.5 不同光质对韭菜类黄酮含量的影响

图6表明，不同光质处理下两个韭菜品种类黄酮含量变化一致，依次为红:蓝(7:1)＞红:蓝(3:1)＞红光＞蓝光，差异显著。红:蓝(7:1)处理下"791"雪韭类黄酮含量比红、蓝单色光处理分别高出32.05%、42.19%;紫根韭菜红:蓝(7:1)比红、蓝单色光处理分别高出22.66%、76.71%。

图6 不同光质对韭菜类黄酮含量的影响Fig.6 Effects of different light qualities on flavonoids content

3 讨论

Vc是一种很强的抗氧化剂，能够清除活性氧自由基对膜与酶分子结构的损害从而具有抗衰老的保护功能［8］。光质对Vc的影响与其合成分解酶活性有关。有研究认为红光膜能够提高光温效应，可提高果实Vc含量［9］。而本试验结果表明，蓝光处理下韭菜Vc含量显著高于其他三个处理，红光含量最低，这与蒲高斌［10］，陈强［11］等研究结果一致。这体现了不同作物对光质的反应存在差异性。从试验结果还可以看出，Vc含量与红蓝光比例呈现负相关，红蓝光比例越大Vc含量越低。研究表明，红光降低半乳糖酸内酯脱氢酶(GLDH)活性，蓝光可以提高其活性，提示不同光质可能通过调节不同光受体间的平衡影响果实Vc合成酶的活性而影响Vc代谢。

蛋白质分子在生物物质中占有特殊的地位。蛋白质是生命的物质基础，是构成多种重要生理活性物质的成分，参与调节生理功能并为人体提供能量。Kowallik［12］研究表明，蓝光可显著促进线粒体的暗呼吸，为氨基酸合成提供了碳架。Campbell W H［13］和Ninnemann H［14］研究表明蓝光对NR有激活作用，从而为蛋白质的合成提供了较多的可同化态的氮源。本试验结果表明，红蓝混合光与蓝光对韭菜蛋白质合成与积累有利，而红光不利于蛋白质的合成，这与前人研究结果相吻合。"791"雪韭可溶性蛋白含量为红:蓝(3:1)处理最高，而紫根韭菜为红:蓝(7:1)处理最高，表明蛋白质合成与红蓝混合光的比例相关，且不同品种韭菜对光质的反应存在一定差异性。红蓝混合光下可溶性蛋白含量大于蓝光处理，这可能是由于单色光之间具有互补和加性效应。

可溶性糖是植物光合作用的产物，是组织中重要的能量贮藏物质，也是呼吸作用的主要底物，光质对光合碳代谢有重要的调节作用。本世纪中叶以来的大量研究证实，光质对光合碳代谢有重要的调节作用，红光有利于碳水化合物的形成与积累。本试验结果表明，红光处理韭菜可溶性糖含量显著高于其他处理，蓝光最低，这与林小平［15］，陈强［11］等研究结果一致。光质影响可溶性糖含量的原因可能是不同光质影响作物对碳水化合物的吸收从而改变了可溶性糖的含量，其具体原因和机理有待于进一步探究。

粗纤维素主要成分为纤维素、残存少量的半纤维素和木质素，是结构性碳水化合物，它可以促进肠胃蠕动，助消化。粗纤维经分解后可以转化为其他营养物质，但是粗纤维含量过高，韭菜的口感就会变差。本试验表明红光处理有利于提高粗纤维含量，而蓝光不利，这与前人研究结果一致。结果还表明粗纤维含量与红蓝光比例成正相关，红蓝光比例越大，含量越高。光质对粗纤维含量的影响可能是多方面的。蒲高斌等［16］、齐连东［17］等研究表明红光有利于碳水化合物的形成与积累，蓝光恰好相反。而纤维素是由碳水化合物衍生的，所以红光也有利于纤维素的形成，蓝光恰好相反。唐仕荣等［18］研究表明，蓝光可提高纤维素酶活性，红光可降低纤维素酶活性，说明光质也可以通过调节纤维素酶活性来改变纤维素的含量。

类黄酮属于植物合成的酚类物质，具有一定的活血化瘀、降血糖血脂、抗癌、增强耐缺氧能力和提高免疫功能的作用。本试验结果表明，红蓝混合光有利于类黄酮的合成与积累，而红蓝单色光则不利，红蓝混合光比例越大类黄酮含量越高。这与齐连东［17］等的研究结果存在一定的差异，说明不同光质对不同作物类黄酮含量的影响具有差异性。不同光质可能通过影响类黄酮合成途径中的相关酶－－苯丙氨酸解氨酶(PAL)和查尔酮合成酶(CHS)的活性从而改变类黄酮的含量。

本研究表明，不同光质生态环境条件下生长的韭菜营养品质存在显著差异。红光处理具有较高的可溶性糖和粗纤维含量，蓝光处理Vc含量较高，红蓝混合光可显著提高可溶性蛋白及类黄酮含量，且红蓝混合光比例不同对韭菜营养品质的影响也不同。综合评价各项指标，红:蓝(7:1)处理下韭菜的营养品质最好，蓝光最差。该试验结果为韭菜的优质高产提供了相应的理论依据。

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