复合型肥料对辣椒素及其相关次生代谢物质积累的影响与相关分析

苏 丹，蓬桂华，韩世玉，耿广东

（1.贵州省辣椒研究所 贵阳 550006； 2.贵州大学 贵阳 550025）

辣椒（Capsicum annuum L.）是一种重要的蔬菜和调味料，在我国的种植面积仅次于大白菜，位居第二[1]。辣椒中辣味成分的来源辣椒素（capsaicin），是评估辣椒果实品质的重要指标，被广泛应用于食品、医疗等领域[2-3]。辣椒素是一种有刺激性并可在口腔中产生灼烧感的次生代谢物质，由香草酰胺和支链脂肪酸在辣椒素合成酶的催化下缩合而成的，香草酰胺是通过苯丙氨酸途径合成的[4-7]。而作为辣椒素代谢底物之一的苯丙氨酸也是生物体内苯丙酸代谢途径底物，可以生成单宁、木质素、类黄酮类化合物等次生代谢物[8-9]。合成辣椒素的代谢中间物质,如香豆酸、肉桂酸、咖啡酸、阿魏酸等同时是蛋白质、生物碱、类黄酮、木质素、单宁以及香豆素的合成中间物质[10]。因此，辣椒素的生物合成存在着与其他次生代谢物的生物合成途径竞争共同前体物的问题[11]。目前的研究表明，辣椒素类物质的生物合成与环境、基因型和栽培条件有密切的关系。不同的生态条件下栽培辣椒，辣椒品种、生态环境条件及品种—环境互作均对辣椒素含量有影响[12]，不同基因型辣椒果实中辣椒素含量以胎座中最高，果肉次之，种子最少[13]，不同光照条件下栽培辣椒，以80%自然光最有利于辣椒素的合成，类黄酮积累随光强降低而降低，木质素含量随光强增加而降低，单宁含量不受光照强度影响[14]。氮肥对辣椒素含量的影响十分明显，磷肥对辣椒素的影响只有显著水平，钾肥对辣椒素含量的影响不显著[12]，但氮、磷、钾肥的配合施用对辣椒素的合成有促进作用[15]。尽管国内在施肥水平上对辣椒素合成上有了很多的研究，但多数是单一肥料对辣椒素积累的影响。笔者研究了几种常用复合型肥料对辣椒果实中辣椒素类物质及其相关次生代谢物质合成积累的影响及辣椒素类物质合成代谢中几种相关次生代谢物质的关系，为提高辣椒果实中辣椒素的积累、调控辣椒素的合成代谢提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试辣椒材料为‘L024’，由贵州省辣椒研究所提供，朝天椒，果实锥形，果面光滑，青熟果绿色，红熟果鲜红色，味辣，多在贵州遵义地区露地栽培。

供试肥料为有机复合肥、无机复合肥、生物复合肥。有机复合肥：有机质≥30.0%、N+P+K≥4.0%、水分≤20.0%，贵阳花溪兴农有限公司生产；无机复合肥：N+P2O5≥55.0%，四川宏达股份有限公司生产；生物复合肥（阿维菌素原肥）：N、P、K≥40%、有机质≥30.0%、有效活性菌数 2亿·g-1、腐殖酸≥15%、黄腐酸钾≥20%、蛋白质≥10%、中微量元素≥8%，河北省藁城市金禾生物有机肥有限公司生产。供试装盆土为黄壤，pH 6.01，有机质（ω，后同）12.94 g·kg-1，全氮1.21 g·kg-1，碱解氮 63.5mg·kg-1，全磷 0.68g·kg-1，有效磷 6.6 mg·kg-1。

1.2 方法

1.2.1 育苗与移栽 试验于2013年在贵州省辣椒研究所试验基地中露地栽培。试验辣椒材料于3月上旬按照辣椒漂浮育苗基质的制作方法（专利授权号：CN 101779591 B）准备育苗基质，采用辣椒漂浮育苗技术[12]育苗。待幼苗长出6片真叶时进行炼苗并挑选健壮和长势一致的辣椒植株移栽至塑料盆钵中，每盆2株。盆钵大小为20 cm×25 cm，每盆装土约5 kg。

1.2.2 盆栽设计 试验根据复合型肥料种类，设5个肥料处理，分别为：T1—不施肥（CK），T2—有机肥，T3—无机复合肥，T4—生物复合肥，T5—1/3有机复合肥+1/3无机复合肥+1/3生物复合肥。每盆每次施入18 g肥料，共3次，分别于辣椒的苗期、初花期和盛花期施入。每处理3次重复，共210盆。

1.3 测定项目与方法

辣椒开花当天，对同一节位（“四门斗”）花朵进行挂牌标记，分别于开花后 30、35、40、45、50 、55、60 d对同一节位（“四门斗”）果实随机取样，每次取样均选取3个大小均匀、果形基本一致的果实进行相关指标的测定。辣椒素含量的测定采用高效液相色谱法[16]；木质素含量参考林葵的方法[17]；总酚和类黄酮含量的测定参考《果蔬采后生理生化实验指导》的方法[18]。

试验所得数据使用Excel 2007进行处理，方差分析和相关分析采用DPS7.05进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同肥料处理对辣椒果实中辣椒素及次生代谢物积累的影响

2.1.1 不同肥料处理对辣椒素积累的影响 表1所示为不同肥料处理下辣椒果实发育成熟过程中辣椒素含量的变化。辣椒素含量在果实的生长发育期均为先上升后下降并逐渐趋于稳定。T1、T2在花后35 d时首先达到积累峰值，T3、T4在花后40 d时达到积累峰值，T5在花后45 d时达到积累峰值。各处理辣椒素质量分数均值从大到小依次 为 ：T5（2.54 mg ·g-1）＞T2（2.26 mg· g-1）＞T4（2.14 mg·g-1）＞T3（1.99 mg·g-1）＞T1（1.89 mg·g-1）。T5辣椒素积累峰值及均值均为最高，各处理对果实中辣椒素的影响均达到极显著水平。从结果可以看出，在种植辣椒时，施用不同的复合型肥料均有利于果实中辣椒素的积累，其中施用1/3有机肥+1/3无机复合肥+1/3生物复合肥并于花后45 d时采摘辣椒果实，辣椒果实中辣椒素积累的效果最佳。

表1 不同肥料处理对辣椒果实中辣椒素含量影响ω/（mg·g-1）

2.1.2 不同肥料处理对木质素积累的影响 表2所示为不同肥料处理下辣椒果实中木质素含量的变化。木质素在辣椒果实发育过程中均呈“上升—下降—上升—下降—上升”趋势。各处理木质素含量均值从大到小依次为：T5（38.09 A280·g-1）＞T2（27.43 A280·g-1＞T4（26.84 A280·g-1）＞T3（26.49 A280·g-1）＞T1（18.60 A280·g-1）。T5 的木质素含量积累峰值及均值均为最高，T5与其他处理间的差异达到极显著水平；T2、T3、T4的木质素含量均高于对照T1（不施肥），与T1的差异也均达到极显著水平。从结果可以看出，种植辣椒时施用复合型肥料均能促进辣椒果实中木质素的合成积累，其中T5(1/3有机肥+1/3无机复合肥+1/3生物复合肥)最有利于木质素的合成积累。

表2 不同肥料处理对辣椒果实中木质素含量的影响（A280·g-1）

2.1.3 不同肥料处理对总酚积累的影响 由表3可知，随着辣椒果实的发育成熟，果实中的总酚含量整体呈上升趋势，果实成熟中后期上升趋势更为明显，积累峰值均出现在花后60 d时，各处理总酚质量分数的积累峰值从大到小依次为：T5（7.57 mg·g-1）＞T4（5.90 mg·g-1）＞T2（5.68 mg·g-1）＞T1（5.52 mg·g-1）＞T3（4.63 mg·g-1）。其中，T5的总酚含量积累峰值高达7.57 mg·g-1，明显高于其他处理。各处理的总酚含量均值较为接近，但对照T1的总酚含量均值明显低于其他处理，且与其他处理间的差异达到极显著水平。说明种植辣椒时，施用复合型肥料可促进辣椒果实中总酚含量的合成积累。其中，施用1/3有机肥+1/3无机复合肥+1/3生物复合肥，最有利于果实成熟后期总酚含量的合成积累；且于花后60 d采摘时果实中总酚含量最高。

表3 不同肥料处理对辣椒果实中总酚含量的影响ω/（mg·g-1）

2.1.4 不同肥料处理对类黄酮积累的影响 由表4可知，随着辣椒果实的发育成熟，类黄酮含量变化趋势为先上升再略起伏并逐渐趋于稳定。各处理的类黄酮质量分数均值依次为：T5（5.85 mg·g-1）＞T3（5.76 mg·g-1）＞T2（5.49 mg·g-1）＞T4（5.32 mg·g-1）＞T1（5.04 mg·g-1）。其中T5的类黄酮含量最高，且在果实成熟后期类黄酮含量迅速增加，高达11.37 mg·g-1，远高于其他处理，T5与其他处理之间的差异达到极显著水平。对照T1的类黄酮含量均值低于其他处理，且与其他处理间的差异达到极显著水平，各处理对果实中类黄酮含量的影响达到显著水平。说明种植辣椒时，施用不同的复合型肥料均有利于类黄酮的积累，其中T5(1/3有机肥+1/3无机复合肥+1/3生物复合肥)对类黄酮的积累效果最佳。

表4 不同肥料处理对辣椒果实中类黄酮含量的影响ω/（mg·g-1）

2.2 辣椒果实中辣椒素与其他次生代谢物积累的相关性分析

从表5可以看出，在辣椒果实生长发育过程中，在不同肥料处理下辣椒素与木质素的相关系数是0.94，与总酚和类黄酮的相关系数是0.72和0.65，表明辣椒素与木质素存在极显著的正相关关系，与总酚和类黄酮存在一定的正相关关系。木质素与类黄酮的相关系数是0.84，表明木质素与类黄酮存在显著的正相关关系。

表5 辣椒素及其他次生代谢物的相关性分析

3 讨论与结论

辣椒素用途广泛，但产量很低，不能满足生产的需要，栽培条件对辣椒果实中的辣椒素含量有一定影响，故可以通过改变栽培条件来调节辣椒素的积累。多位学者研究显示，合理施用氮、磷、钾能有效地促进辣椒果实的生长发育，有利于辣椒高产优质生产[19-21]。王彦飞等[22]研究表明，施用生物肥料能有效提高辣椒的产量和品质。王淑杰等[11，23]研究表明，可根据辣椒胎座的需求调节施用氮素水平，促进辣椒素的积累。因此合理施用肥料能够提高辣椒的品质，促进果实中辣椒素含量的积累。本试验研究表明，在辣椒生长发育阶段施用1/3有机肥+1/3无机复合肥+1/3生物复合肥，果实中辣椒素含量最高，且于花后45 d时采摘辣椒，辣椒素的积累值达到最高；该处理下木质素、总酚、类黄酮的含量也均为最高，说明配施复合型肥料不仅有利于辣椒素的合成积累，也有利于木质素、总酚、类黄酮等次生代谢物的合成积累，且对辣椒素及其相关次生代谢物质的合成积累效果最佳。施用复合型肥料对果实中辣椒素及其相关次生代谢物的含量均有一定促进作用，这与上述研究者的研究结论一致。

在本试验条件下，辣椒素和木质素之间呈极显著的正相关，与总酚和类黄酮呈正相关；木质素和类黄酮之间呈显著的正相关。辣椒素与木质素、总酚、类黄酮均有一定的正相关关系。已有研究表明，辣椒素是由香草基胺和支链脂肪酸在辣椒素合成酶的催化下缩合而成的，辣椒素代谢底物苯丙氨酸是生物体内苯丙烷代谢途径底物，在合成代谢中可同时生成木质素、单宁、黄酮类化合物等；合成辣椒素的中间物质酚类化合物（对香豆酸、肉桂酸、咖啡酸和阿魏酸等）也是木质素、生物碱、类黄酮、单宁的合成中间物质[2-3，24]。辣椒素与木质素、总酚、类黄酮的生物合成前体物相同。在本试验中，施用复合型肥料有利于辣椒素与木质素、总酚、类黄酮合成途径中共同前体物的生成，进而促进辣椒素及其相关次生代谢物的合成。