壳寡糖对旱薄地花生叶片衰老及产量和品质的影响

张佳蕾，郭 峰，万书波，孟静静，杨 莎，黄 超，耿 耘，李新国

（山东省农业科学院生物技术研究中心，山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室，济南250100）

花生（Arachishypogaea）是中国重要的经济作物之一，总产居油料作物之首，是重要的食用油源、食品工业理想原料和出口创汇作物。花生生产在提高农民收入、加强国家油料安全和农村产业结构调整中具有重要作用。中国有很大一部分早薄地花生产区，由于面积集中，不易换茬，连作病虫害严重而造成花生产量低而不稳。再加上土壤贫瘠和供肥保水能力差而导致养分利用率低，造成生长后期脱肥早衰而使产量和品质下降［1－3］。目前生产上一般在花生生长中后期喷施叶面肥或者植物生长调节剂来延缓植株衰老和增加产量［4－6］。

壳寡糖是经生物技术降解而成的低分子量碱性寡聚糖。与壳聚糖相比具有水溶性好、功能作用强、生物活性高的特点。前人研究表明，壳寡糖信号分子被植物细胞识别后，可以诱导产生过敏反应和系统获得性抗性等多种防御反应［7－9］，诱导植物抗病性相关基因表达［10－12］，参与诱导蚕豆气孔关闭的信号转导［13］，可以改善油菜抗旱相关的生理指标进而增强其抗旱能力［14－15］。有关壳聚糖对花生影响进行的研究指出，适宜浓度壳聚糖能提高种子发芽率［16］，促进干旱胁迫下植株生长与抗旱能力［17］，提高花生植株保护酶活性［18］。而对壳寡糖在花生上的应用报道较少，更没有针对旱薄地花生喷施壳寡糖的效果进行研究。因此，研究壳寡糖对旱薄地花生叶片衰老和产量及品质的影响，对壳寡糖在花生应用的研究具有重要理论意义，同时可为旱薄地花生高产、优质生产提供技术指导。

1 材料和方法

1．1 试验材料与设计

试验分别于2013和2014年在山东省泰安市宁阳县葛石镇鹿崖村丘陵旱薄地进行。土壤为贫瘠生土，0～20cm 土层有机质含量为7．40g·kg－1，碱解氮为41．3mg·kg－1，速效磷为24．5mg·kg－1，速效钾为53．7mg·kg－1。选用小花生品种‘花育20号’（HY20）和大花生品种‘花育22号’（HY22），于4月25日播种，9月10日收获。小区面积2m×10m，每小区播种6行，行距30cm，穴距20cm，每穴2粒，种植密度为每公顷15万穴。播种前每小区施复合肥（15%N、15%P2O5、15%K2O）2kg，过磷酸钙2kg，其他管理按一般生产田进行。

设4个壳寡糖浓度，T0（0 mg·kg－1）、T1（50 mg·kg－1）、T2（100 mg·kg－1）和T3（200 mg·kg－1），分别于花针期和结荚期进行均匀叶面喷施，共喷施2次。随机区组设计，每个处理3次重复。

1．2 测定项目与方法

1．2．1 叶绿素含量 于饱果期选取各处理生长一致受光方向相同的主茎倒3叶，采用Arnon法［19］进行叶绿素含量的测定。

1．2．2 保护酶活性及丙二醛含量 于饱果期选取各处理主茎倒3叶，去主叶脉后剪碎，称取0．5g样品，放入预冷研钵中，加入pH 7．8磷酸缓冲液，冰浴研磨，匀浆于4 000r／min 4℃冷冻离心20min，所得上清液即为酶液。

保护酶超氧化物歧化酶（SOD）活性测定参照王爱国法［20］；过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚法［21］；过氧化氢酶（CAT）活性测定参照Chance法［22］；丙二醛（MDA）含量测定参照林植芳法［23］。

1．2．3 产量及产量构成因素 收获前每个处理取样10棵，调查单株结果数、幼果数、秕果数、饱果数和双仁果数。各处理小区逐一实测，去掉小区的边行和两头，测量实收面积，刨收、摘果、去杂，自然风干，统计荚果产量。室内考察各处理每千克果数和出仁率。

1．2．4 品质性状 各处理在自然风干的荚果中选取均匀一致的，去壳、烘干、磨粉后测定蛋白质、脂肪和可溶性糖含量，以及氨基酸组分和脂肪酸组分等。

凯氏定氮法［24］测定蛋白质含量（换算系数为5．46），氨基酸组分用氨基酸自动分析仪测定。可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法［25］。用索氏提取法［24］测定粗脂肪含量。气相色谱法测定脂肪酸组分相对含量，使用岛津GC－2010气相色谱仪，色谱柱DB－FFAP，载气为N2，测定时氢气流量40mL·min－1，空气流量400 mL·min－1，尾吹气为氮气／空气，尾吹气流量30mL·min－1，FID 检测器，进样量1μL，采集20min，面积归一法计算出脂肪酸组分的相对含量。

1．3 数据处理

用DPS 7．05软件分析数据，用最小显著极差法（LSD）进行平均数显著性检验；用Origin Pro8．0软件作图。数据均采用2年数据平均值。

2 结果与分析

2．1 壳寡糖对旱薄地花生叶片叶绿素含量的影响

花生饱果期叶绿素含量的高低影响光合产物的积累及荚果充实度。不同浓度壳寡糖处理均显著提高了2个品种饱果期的叶片叶绿素含量（表1）。T1处理对HY20的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量提高幅度最大，显著高于T2和T3处理，而T2与T3差异不显著。T2处理对HY22的叶绿素a和总叶绿素含量提高幅度最大，与T3差异不显著，而显著高于T1处理。说明壳寡糖浓度为50mg·kg－1（T1）对小花生品种HY20的饱果期叶绿素含量提高幅度最大，而对大花生品种HY22提高幅度最大的浓度是100mg·kg－1（T2）。

2．2 壳寡糖对旱薄地花生叶片保护酶活性的影响

旱薄地花生后期容易脱肥早衰，严重影响荚果产量与籽仁品质。不同浓度壳寡糖处理均显著提高了旱薄地花生饱果期叶片的保护酶SOD、POD 和CAT 活性，显著降低了MDA 含量（表2）。其中，T1和T2处理HY20的保护酶活性提高幅度较大，MDA 含量降幅最明显。T2处理时HY22的SOD活性提高幅度最大，达21．38%；同时MDA 降幅最大，达47．17%。说明较低浓度壳寡糖处理（T1和T2）对小花生品种HY20饱果期叶片保护酶活性提高较显著，而T2处理对大花生品种HY22的保护酶活性提高较显著。

2．3 壳寡糖对旱薄地花生产量及产量构成因素的影响

收获测产结果表明，不同浓度壳寡糖处理均显著提高了HY20和HY22的荚果产量。其中，T1处理后HY20产量提高幅度最大，达24．90%，T2处理HY22荚果产量增幅最大，为23．72%（表3）。不同浓度壳寡糖处理对小花生品种HY20 荚果产量的增加幅度随浓度的增加逐渐缩小，增产幅度表现为T1＞T2＞T3；对大花生HY22增产幅度表现为T2＞T3＞T1。

由表3可知，不同浓度处理中均以T2对两品种单株结果数增加最多，分别增加了2．45和1．80个。T1处理HY20的饱果率提高幅度最大，提高了1．67个百分点；T1与T2处理分别使HY22的饱果率提高了4．01和3．43个百分点。T1处理HY20的千克果数降低最多，双仁果率和出仁率提高幅度最大；T2处理HY22的双仁果率提高最大、千克果数降低最多，T1与T2处理均显著提高了其出仁率。不同浓度壳寡糖处理后2 个品种的单株结果数增加，同时提高了饱果率和双仁果率，增大了单果重，从而达到增产目的。

2．4 壳寡糖对旱薄地花生籽仁品质的影响

2．4．1 蛋白质含量 由图1可以看出，不同浓度壳寡糖处理均降低了小花生品种HY20 的蛋白质含量，而提高了大花生品种HY22的蛋白质含量。T1处理HY20籽仁蛋白质含量降幅最大，降低了1．87个百分点，其次是T3处理，降低了0．92个百分点。T2处理HY22 蛋白质含量提高幅度最大，提高了1．44个百分点，其次是T1，提高了1．04个百分点，T3提高了0．99个百分点。

表1 不同浓度壳寡糖处理后花生饱果期叶片叶绿素含量Table 1 Chlorophyll content of leaves at pod filling stage after spraying different concentrations of oligochitosan／（mg·g－1）

表2 不同浓度壳寡糖处理后花生饱果期叶片保护酶活性及MDA含量Table 2 Protective enzyme activities and MDA content of leaves at pod filling stage after spraying different concentrations of oligochitosan

表3 不同浓度壳寡糖处理后2个花生品种荚果产量及产量构成因素Table 3 Yield and its components of two varieties after spraying different concentrations of oligochitosan

图1 不同浓度壳寡糖处理后花生籽仁蛋白质含量Fig．1 Protein content of A．hypogaeain barren dryland after spraying different concentrations of oligochitosan

2．4．2 脂肪含量 与对2个品种籽仁蛋白质的影响不同，喷施壳寡糖均提高了2个品种籽仁脂肪含量（图2）。不同浓度壳寡糖处理下，HY20 脂肪含量大小表现为T1＞T3＞T2＞T0，其中T1处理比T0增加了1．47 个百分点，T3处理比对照增加了0．97个百分点。不同浓度壳寡糖处理下，HY22脂肪含量大小表现为T1＞T2＞T3＞T0，其中，T1、T2、T3分别比对照增加了0．97、0．91 和0．72 个百分点，但三者差异不显著。

2．4．3 O／L 值 图3表明，不同浓度壳寡糖处理对小花生品种HY20的O／L 值影响不同，T1处理提高了O／L值5．88%，而T3处理略有降低。不同浓度壳寡糖处理均显著提高了大花生品种HY22的O／L值，并以T2处理提高幅度最大，其次是T3处理，两者提高幅度分别为11．81%和7．87%。

图2 不同浓度壳寡糖处理后花生籽仁脂肪含量Fig．2 Fat content of A．hypogaea in barren dryland after spraying different concentrations of oligochitosan

图3 不同浓度壳寡糖处理后花生籽仁O／L值Fig．3 O／L ratio of A．hypogaea in barren dryland after spraying different concentrations of oligochitosan

2．4．4 氨基酸组分 由表4可知，相同浓度壳寡糖处理下小花生品种HY20籽仁氨基酸组分均高于大花生品种HY22。不同浓度壳寡糖处理均提高了HY22的各氨基酸含量，显著提高了HY20的赖氨酸含量而降低了蛋氨酸、苏氨酸和亮氨酸含量。其中，不同浓度壳寡糖处理显著提高了HY22籽仁中赖氨酸和苏氨酸含量，而对蛋氨酸、缬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和异亮氨酸含量影响不显著；不同浓度的壳寡糖对HY22的赖氨酸含量提高表现为T3＞T1＞T2，而对HY20 赖氨酸的提高3 个浓度差异不显著。

2．4．5 脂肪酸组分 表5说明，不同浓度壳寡糖处理均降低了HY20籽仁中棕榈酸、硬脂酸和山嵛酸的相对含量，提高了油酸和廿四烷酸的含量。T1处理显著降低了HY20亚油酸含量而提高了花生酸含量，T2和T3处理均提高了其亚油酸含量。不同浓度壳寡糖处理均显著降低了HY22 籽仁中硬脂酸、亚油酸、花生酸和山嵛酸的相对含量，均提高了油酸和廿四烷酸的相对含量。其中T2处理显著降低了HY22的棕榈酸含量，对油酸含量提高幅度最大而对亚油酸含量降幅也最大，从而使O／L 值显著增大。

2．4．6 经济效益分析 对旱薄地花生喷施不同浓度壳寡糖的经济效益分析表明（表6），小花生品种HY20的最适壳寡糖处理浓度为50 mg·kg－1（T1），籽仁产量与蛋白质和脂肪产量最高，显著高于其他浓度处理；大花生品种HY22的最适壳寡糖浓度为100mg·kg－1（T2），籽仁产量与蛋白质和脂肪产量均显著高于其他浓度处理。T1处理的HY20籽仁产量增加28．00%，蛋白质产量增加19．13%，脂肪产量增加31．72%；T2处理的HY22籽仁产量增加25．56%，蛋白质产量增加33．33%，脂肪产量增加27．72%。

表4 不同浓度壳寡糖处理后花生籽仁氨基酸组分含量Table 4 Amino acid composition of kernel after spraying different concentrations of oligochitosan／（g·kg－1）

表5 不同浓度壳寡糖处理后花生籽仁脂肪酸组分相对百分含量Table 5 Fatty acid composition of kernel after spraying different concentrations of oligochitosan／%

表6 不同浓度壳寡糖处理后旱薄地花生的经济效益Table 6 Economic benefits of A．hypogaea in barren dryland after spraying different concentrations of oligochitosan／（kg·hm－2）

3 讨 论

旱薄地花生因土壤供肥供水能力差，花生前期营养生长不足、植株弱小，制约花生高光效群体建立，是限制花生单产提高的主要原因之一。生育后期早衰和病虫害严重，进一步限制了荚果的充实，导致花生减产严重、品质下降［26］。有研究表明，壳寡糖处理油菜叶片后期SOD 和POD 活性明显升高，叶片脯氨酸含量明显升高［15］。而菜心在轻度、中度、重度3个水平干旱胁迫下，喷施低浓度壳寡糖处理能够抑制MDA 的产生，提高CAT、POD、SOD 活性，增加可溶性糖、脯氨酸的含量以及缓解可溶性蛋白质的水解过程［27］。说明壳寡糖对延缓干旱胁迫下植物衰老作用显著。本研究结果表明，喷施不同浓度壳寡糖处理均能显著提高旱薄地花生饱果期的叶片叶绿素含量，提高SOD、POD 和CAT 活性，显著降低MDA 含量。说明喷施壳寡糖能有效延缓旱薄地花生生育后期植株早衰。其中小花生品种HY20喷施浓度为50 mg·kg－1效果最好，而大花生品种HY22以喷施100mg·kg－1处理效果最佳。

有研究表明，壳聚糖能显著提高花生的生物产量和经济产量，增加单株结果数、饱果率和总果重［28］。本研究结果表明不同浓度壳寡糖处理均能显著增加旱薄地花生荚果产量，但不同类型花生最适浓度不同，50 mg·kg－1浓度处理对小花生品种HY20增产幅度最大，100mg·kg－1浓度处理对大花生品种HY22增产幅度最大。孙彦浩指出，当前条件下要进一步获取花生高产，应在增加群体果数的同时，提高双仁果率和饱果率［29］。壳寡糖处理增加了旱薄地花生的单株结果数，提高了饱果率，增大了单果重，而降低了千克果数。喷施壳寡糖增加了叶片叶绿素含量和保护酶活性，防止叶片早衰，增加了生育后期光合产物的积累，这是本研究中壳寡糖增加旱薄地花生荚果产量的主要原因。而壳寡糖对旱薄地花生光合速率的影响以及影响机理有待于进一步研究。

在0～100mg·L－1壳寡糖范围内，菜心的单株产量、干物质、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C、游离氨基酸等含量随壳寡糖浓度的增加呈先增后降的趋势［27］。本研究结果表明，壳寡糖对不同品种花生品质影响效果不同：壳寡糖处理增加了小花生品种HY20籽仁脂肪含量而降低了其蛋白质含量，同时增加了大花生品种HY22籽仁蛋白质和脂肪含量。结合壳寡糖对两品种饱果率的影响（壳寡糖对HY20饱果率提高幅度较小而对HY22 饱果率提高幅度较大）可知，壳寡糖处理对HY22 籽仁饱满度的提高是其籽仁蛋白质和脂肪含量提高的原因之一。另外，不同浓度壳寡糖处理均显著提高了2个品种籽仁的赖氨酸含量；壳寡糖处理显著提高了HY22的油酸含量而降低了亚油酸含量，提高了O／L值，其中以T2处理提高幅度最大，而T1处理对小花生品种HY20的O／L值提高幅度较大。

综上所述，不同浓度壳寡糖处理均能显著提高旱薄地花生叶片叶绿素含量，增强保护酶活性防止植株早衰。小花生品种HY20 最适壳寡糖浓度为50mg·kg－1，大花生HY22最适浓度为100mg·kg－1，均显著增加籽仁产量、蛋白质产量和脂肪产量，提高O／L值。适宜浓度的壳寡糖处理能提高旱薄地花生产量的同时改善其籽仁品质。

［1］ZHANG ZH M（张智猛），DAI L X（戴良香），SONG W W（宋文武），etal．Effect of drought stresses at different growth stages on peanut leaf protective enzyme activities and osmoregulation substances content［J］．ActaAgronomicaSinica（作物学 报），2013，39（1）：133－141（in Chinese）．

［2］DING H（丁 红），ZHANG ZH M（张智猛），DAI L X（戴良香），etal．Effects of drought stress on the root growth and development and physiological characteristics of peanut［J］．ChineseJournalofAppliedEcology（应用生态学报），2013，24（6）：1 586－1 592（in Chinese）．

［3］CHENG X（程 曦），WANG Y F（王月福），ZHAO CH X（赵长星），etal．Effects of drought at different growth stages on senescent characteristics and yield in peanut［J］．JournalofPeanutScience（花生学报），2010，39（2）：33－36（in Chinese）．

［4］CHEN Y ZH（陈玉珍），ZHANG G Y（张高英）．Effects of paclobutrazol（PP333）on growth and yield components of peanut［J］．ActaAgriculturaeBoreali－OccidentalisSinica（西北农业学报），2003，12（2）：83－88（in Chinese）．

［5］WANG X Y（王晓云），MA CH ZH（马池珠），LI X D（李向东）．Effects of paclobutrazol on content of polyamines in peanut leaves and leaf senescence［J］．ActaBot．Boreal．－Occident．Sin．（西北植物学报），2001，21（2）：323－328（in Chinese）．

［6］CHENG Z SH（程增书），XU G ZH（徐桂真），LI Y R（李玉荣），etal．Effect of paclobutrazol on growth，yield and quality of peanut under middle and low yield［J］．JournalofPeanutScience（花生学报），2006，35（3）：32－36（in Chinese）．

［7］YIN H（尹 恒），WANG W X（王文霞），LU H（卢 航），etal．The primary study of oligochitosan inducing resistance to sclerotinia sclerotiorum ofBrassicanapus［J］．ActaAgriculturaeBoreali－OccidentalisSinica（西北农业学报），2008，17（5）：81－85（in Chinese）．

［8］ISHIHARA A，MIYAGAWA H，MATSUKAWA T．Induction of hydroxyanthranilate hydroxycinnamoyl transferase activity by oligo－Nacetylchitooligosaccharides in oats［J］．Phytochemistry，1998，47（6）：969－974．

［9］INUI H，YAMAGUCHI Y，HIRANO S．Elicitor actions of Nacetyl chitooligosaccharides and laminari oligosaccharides for chitinase and Lphenylalanine ammonialyase induction in rice suspension culture［J］．Biosci．，Biotech．andBiochem．，1997，61（6）：975－978．

［10］ZHANG F Y（张付云），FENG B（冯 斌），DU Y G（杜昱光），etal．Expression of tobacco SKP1gene induced by oligochitosan［J］．JournalofPlantPhysiologyandMolecularBiology（植物生理与分子生物学学报），2005，31（2）：213－216（in Chinese）．

［11］YANG J L（杨金丽），YIN H（尹 恒），ZHAO X M（赵小明），etal．Prokaryotic expression，purification and antibody production of a Ser／Thr protein kinase in tobacco induced by oligochitosan［J］．ActaAgriculturaeBoreali－OccidentalisSinica（西北农业学报），2008，17（6）：253－257（in Chinese）．

［12］YIN H，LI S，ZHAO X，etal．cDNA microarray analysis of gene expression inBrassicanapustreater with oligochitosan elicitor［J］．Plant Physiol．Biochem．，2006，44：910－916．

［13］SHE X P，SONG X G，HE J M．Role and relationship of nitric oxide and hydrogen peroxide in light／dark－regulated stomatal movement inViciafaba［J］．ActaBot．Sin．，2004，46：1 292－1 300．

［14］LI Y（李 艳），ZHAO X M（赵小明），XIA X Y（夏秀英），etal．Effects of oligochitosan on photosynthetic parameter ofBrassicanapusseedlings under drought stress［J］．ActaAgronomicaSinica（作物学报），2008，34（2）：326－329（in Chinese）．

［15］LI Y（李 艳），ZENG X E（曾秀娥），LI H Y（李洪艳），etal．Effects of oligochitosan on the leaf physiological indices ofBrassicanapusL．under drought stress［J］．ChineseJournalofEcology（生态学杂志），2012，31（12）：3 080－3 085（in Chinese）．

［16］ZHOU Y G（周永国），YANG Y D（杨越冬），QI Y G（齐印阁），etal．Effects of chitosan on some physiological activity in germinating seed of peanut［J］．JournalofPeanutScience（花生学报），2002，31（1）：22－25（in Chinese）．

［17］GUO D H（郭东 会），ZHU Q ZH（朱 启忠），HU SH H（胡述浩）．Effect of CTS on physiological property of peanut seedlings under drought stress［J］．ResourceDevelopment＆ Market（资源开发与市场），2012，28（8）：676－678（in Chinese）．

［18］ZHU Q ZH（朱启忠），GUO D H（郭东会），LI Y T（李玉婷）．The effect of CS on the protective enzyme of peanuts under drought stress［J］．JournalofAridLandResourcesandEnvironment（干旱区资源与环境），2012，26（8）：172－175（in Chinese）．

［19］ARNON D I．Copper enzymes in isolated chloroplast，polyphenoloxidase inBetavulgari［J］．PlantPhysiol．，1949，24：1－5．

［20］WANG A G（王爱国），LUO G H（罗广华），SHAO C B（邵从本）．A study on the superoxide dismutase of soybean seeds［J］．ActaPhytophysiologicaSinica（植物生理学报），1983，9（1）：77－83（in Chinese）．

［21］华东师范大学．植物生理学实验指导［M］．上海：人民教育出版社，1980．

［22］CHANCE B．Methods on Enzymology［M］．New York：Academic Press，1955：764－765．

［23］LIN ZH F（林植芳），LI SH SH（李双顺），LIN G ZH（林桂珠）．Superoxide dismutase activity and lipid peroxidation in relation to senescence of rice leaves［J］．ActaBotanicaSinica（植物学报），1984，26（6）：605－615（in Chinese）．

［24］赵世杰，史国安，董新纯．植物生理学实验指导［M］．北京：中国农业科学技术出版社，2002：90－93．

［25］LI A N（李安妮），LIU M M（刘敏敏），YU C M（庾翠梅），etal．Using anthracenone method to assay the pod and plant soluble sugar and starch［J］．ChineseJournalofOilCropSciences（中国油料作物学报），1983，（3），50－52（in Chinese）．

［26］MA CH（马 超），WANG D M（王德民），WU ZH F（吴正锋），etal．Effects of controlled release fertilizer on yield and growth characteristics of peanut on barren dryland［J］．Crops（作物杂志），2009，（1）：57－59（in Chinese）．

［27］周艳霞．壳寡糖提高菜心品质及抗旱性机理的研究［D］．南宁：广西大学，2012．

［28］LIAO D（廖 丹），HU Y Y（胡元元），QIN L N（覃礼纳），etal．Effects of chitosan on yield of peanut and its source，sink，flowing characteristics［J］．JournalofPeanutScience（花生学报），2014，43（1）：33－38（in Chinese）．

［29］SUN Y H（孙彦浩），LIU E H（刘恩鸿），SUI Q W（隋清卫），etal．Study on peanut high－yield factors and population dynamics［J］．ScientiaAgriculturaSinica（中国农业科学），1982，（1）：71－75（in Chinese）．