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补光对‘金观音’相关酶活性的影响

2019-06-11于敬亚庄晓丽郭楚嘉于学领项应萍徐邢燕郝志龙

亚热带农业研究 2019年4期
关键词:钠灯光质补光

于敬亚, 庄晓丽, 郭楚嘉, 于学领, 项应萍, 徐邢燕, 郝志龙

(1.福建农林大学园艺学院/茶学福建省高校重点实验室,福建 福州 350002; 2.福建省种植业技术推广总站,福建 福州 350001)

‘金观音’是福建省加工乌龙茶的特色优良茶树品种。光是植物生长的重要环境因子,与水、温度和营养等因素共同作用而影响植物的生长与内含物质。所谓的“高山云雾出好茶”,其中的“高山云雾”指高海拔地区因多云雾而产生较多的蓝紫色漫射光,蓝紫光对氮代谢影响较大,与茶叶中氨基酸、维生素和香气成分等含氮化合物的形成有直接关系[1]。可见茶树生长对光质有一定的要求,不同光质对茶叶品质形成以及生长具有不同的作用。目前国内有关光对茶树栽培影响的研究,主要涉及光质对茶树生长及有关品质成分的影响。单色光处理对茶树高度、分枝数量、开花数量及抽芽量的影响已有研究[2]。郝亚利[3]采用代谢谱分析方法分析了不同光质对茶鲜叶茶氨酸、儿茶素和咖啡碱含量的影响,得出绿光和蓝光处理下儿茶素、咖啡碱含量增加。王加真等[4]研究了红蓝光夜间补光对春茶产量、品质的影响,认为早春用红蓝光质比为0.81的LED灯补光,可提高光合效率,实现高产优质。在其他作物的光质研究中,刘亚男等[5]研究表明,LED蓝光可显著降低蕹菜白锈病发病率;杨玉凯等[6]认为,番茄夜间补光的最佳光质为8∶1的LED红蓝光组合;张清华等[7]研究表明,LED红光照射有利于西瓜幼苗生长;彭亮等[8]研究表明,红光促进远志根的生长。但不同光质夜间补光对茶树内源多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)活性及相关保护酶活性的影响研究较少。

PPO是茶叶加工中重要的内源酶,茶叶品质的好坏与加工中PPO所引起的一系列化学反应密切相关。乌龙茶和红茶加工充分利用了PPO等相关酶的催化反应,从而形成乌龙茶和红茶特有的风味品质[9-10]。因此,在栽培过程中提高茶叶内源PPO活性,对茶叶后续加工及品质形成有重要的实践意义。杨伟波等[11]认为,在一定光照强度下义安茶苗生长良好,光强不宜过强或过弱。当光照对植物产生胁迫影响时,其体内活性氧含量提高,通过氧化应激损伤细胞大分子,从而引起蛋白质损伤、DNA 突变以及脂质过氧化等一系列有害生化反应[8,12]。而保护酶系中的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)能把活性氧转化为H2O2,再被过氧化物酶(peroxidase, POD)转化为无害的水,从而达到清除细胞内氧自由基、保护细胞的目的,保护酶活性的高低代表植物抵抗外界胁迫与清除体内自由基等有害物质的能力[12]。因此,本试验以3年生砂培‘金观音’茶树为材料,通过不同光质夜间间歇补光处理,研究不同光质补光对茶树生长过程中PPO、SOD和POD活性的影响,以期为茶树设施栽培中的光质调控提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设计

本试验选用砂培3年生‘金观音’茶树,每个处理选取长势一致、有代表性的6盆茶树。设置以下补光处理:①自然光照(CK,不做任何补光处理);②荧光灯白光;③荧光灯红光;④荧光灯蓝光;⑤LED灯(红光∶蓝光=1∶1);⑥高压钠灯,各补光光源光照强度为100 lx。补光时间为19:00到22:00、凌晨4:00到7:00,其他时间同自然光照。分别在处理3、6、9 d时随机取样,每个处理选取长势相近的成熟嫩叶7片,用蒸馏水洗净擦干,除去叶脉后剪碎混匀,进行酶活性的测定。

1.2 测定指标与方法

PPO活性测定参考张正竹[13]的方法;SOD活性测定采用NBT法;POD活性测定采用愈创木酚法,具体参考黄意欢[14]的方法进行。

1.3 统计与分析

利用Excel 2016进行数据整理和SPSS 17.0软件进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同光质补光对PPO活性的影响

在乌龙茶加工中,PPO能够氧化多酚类化合物,减少具有苦涩味的酯型儿茶素在茶汤中的含量,还能促使儿茶素氧化形成茶黄素和茶红素等影响茶汤颜色[9],因此对乌龙茶加工具有重要作用。不同光质补光处理对‘金观音’叶片PPO活性的影响见图1。第3天,仅钠灯补光处理PPO活性显著低于CK,其余光质补光处理与CK无显著差异。第6天,各光质补光处理均显著高于CK,且各光质补光处理间无显著差异,其中钠灯补光处理活性最高,比CK高24.6%。第9天,白灯、钠灯补光处理显著高于CK,其中钠灯补光处理活性最高,比CK高17.3%。综合来看,各光质补光处理第6天均能显著提高PPO活性;白灯补光处理后期(第9天)PPO活性显著提高;钠灯补光处理前期抑制PPO活性,随着补光时间的延长PPO活性反而升高。

图1 不同光质补光对‘金观音’PPO活性的影响Figure 1 Effect of different supplementary lights on PPO activity in ‘Jinguanyin’ tea leaves

2.2 不同光质补光对SOD活性的影响

SOD能够清除植物体内有害的过氧化物,从而保护植物正常生长[13]。不同光质补光处理对‘金观音’叶片SOD活性的影响见图2。第3、6天各光质补光处理SOD活性均低于CK,第3天除蓝灯外其他补光处理均显著低于CK,第6天除红灯和钠灯外其他补光处理均显著低于CK。第9天,各光质补光处理均显著高于CK。综合来看,短时间(6 d内)补光处理未对‘金观音’产生胁迫影响,而长时间(9 d)则对其构成胁迫。

2.3 不同光质补光对POD活性的影响

受到胁迫时,POD能够清除对植物有害的物质,对植物生长起保护作用[8]。不同光质补光对‘金观音’POD活性的影响见图3。第3天,LED、钠灯补光处理POD活性显著高于CK。第6天,蓝灯、钠灯、LED灯补光处理POD活性分别比CK低66.9%、74.8%、71.3%,差异达显著水平。而第9天,蓝灯、钠灯、LED灯补光处理显著高于CK。白灯与红灯补光处理第3、6、9天与CK均无显著差异。综合来看,白灯、红灯补光处理对POD活性影响不大;钠灯、LED灯补光处理与CK相比,对POD活性影响呈现“高—低—高”的变化趋势。

图2 不同光质补光对‘金观音’SOD活性的影响Figure 2 Effect of different supplementary lights on SOD activity in ‘Jinguanyin’ tea leaves

图3 不同光质补光对‘金观音’POD活性的影响Figure 3 Effect of different supplementary lights on POD activity in ‘Jinguanyin’ tea leaves

3 小结

在各光质补光处理中,钠灯补光处理第6天能显著提高PPO活性,比CK高24.6%,说明利用不同光质补光调控‘金观音’茶树PPO活性具有一定的可行性。而保护酶中,钠灯补光处理第6天的SOD活性与CK无显著差异,POD活性最低;钠灯和LED灯补光过程中POD活性与CK相比呈现为“高—低—高”的变化趋势,这与多油辣木幼苗在干旱胁迫下POD活性变化趋势相一致[15]。说明‘金观音’在LED灯和钠灯补光处理初期受到光照胁迫导致体内POD活性有所升高,从而保护植物,第6天适应这种补光模式后,胁迫效应则消失。

综上所述,对‘金观音’进行连续6 d的钠灯补光处理,不仅未破坏其保护酶SOD、POD平衡系统而造成胁迫,还能显著提高其PPO活性,有利于后期加工充分利用PPO活性提高品质。这种采摘前的短时补光处理为提高茶树内源PPO活性,进而提高乌龙茶和红茶加工品质提供一定的参考依据。后续可结合不同光质组合、光照强度和补光时间,深入研究不同光质补光对‘金观音’茶树体内代谢物的影响,以期为茶树采前促进生长、提高品质的光调控技术提供依据。

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