不同萝卜肉质根耐糠心特性及品质分析

冉茂林,杨 峰,李晓梅,雍晓平,冉 科,王远达,汤青林*

(1.四川省农业科学院 水稻高粱研究所,四川 德阳 618000;2.蔬菜种质与品种创新四川省重点实验室,四川 成都 610066;3.西南大学 园艺园林学院,重庆 400715)

萝卜(RaphanussativusL.)是十字花科萝卜属蔬菜作物,在生产上栽培面积广,其产品器官为肥厚的肉质根。萝卜肉质根含有维生素、糖类、矿物质等营养物质,深受消费者喜爱[1-2]。但是,近年来在萝卜品种推广过程中,由于提纯复壮工作重视不够,出现了品种纯度和品质下降等品种退化现象。加之生产上栽培措施不当或者采收不及时,萝卜肉质根很容易在田间发生糠心,从而极大地影响产品器官的产量和品质,导致肉质根商品性降低。

糠心是一种在萝卜生长后期及贮藏过程中易发生的生理性病害,其主要表现为肉质根中心出现空洞。通过石蜡切片观察到其空心首先是在木质部出现近似圆形的疏松组织,随后疏松组织逐渐发展成为规则的发射状并出现空隙,最后在初生木质部也出现空隙,产生严重的空心[3]。萝卜肉质根糠心受到遗传因素和环境因素等影响,栽培措施不当或者采后贮藏条件不适宜也会造成不同程度的糠心。

为了防止萝卜肉质根糠心,除了生产上采取合理密植、均衡灌水、在肉质根形成期追肥等栽培措施之外,还需要选育耐糠心品种,因此耐糠心和高品质萝卜新品种的选育和推广显得非常重要。本研究对3个萝卜新品种进行了糠心特性及品质性状等的综合比较分析,以期为萝卜新品种的选育和生产应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试萝卜品种为C3156、C83471、C70922,均为圆形或偏圆形萝卜,肉质纯白色,叶形板叶,由四川省农业科学院水稻高粱研究所萝卜课题组提供。田间试验在四川省农业科学院水稻高粱研究所试验基地进行。生理指标测定在重庆市蔬菜学重点实验室进行。

1.2 田间种植

于2018年8月26日起垄,每垄双行,垄距1.0 m,株距0.25 m；每小区种植2行,每行长20 m,小区面积20 m2；各小区间隔0.5 m。随机区组设计,重复3次。从10月25日(生育期60 d)开始取样调查,每隔10 d取样1次,直至生长期110 d；每组随机选出20个萝卜肉质根,调查并记录其糠心情况，测定肉质根产量、叶重、根冠比等。

1.3 萝卜糠心的分级及糠心指数

萝卜糠心级数分级参考国家农作物种质资源平台发布的《萝卜种质资源描述规范》，分为以下5个等级:0级,无糠心;1级,肉质根中心部位有少数呈分散的、点状或条状的泛白组织;2级,肉质根中心向外约1/3的组织呈泛白状态;3级,肉质根中心向外约2/3的组织呈泛白状态;4级,整个肉质根内部完全糠心,不能食用。

根据糠心等级计算糠心指数。萝卜糠心指数=(x1×a1+x2×a2+......+xn×an)/(n×T)。其中:x1,x2,......,xn为不同等级糠心发生的频率(个);a1，a2,......,an表示糠心级数;T为调查的肉质根数。

1.4 萝卜肉质根的生理指标测定

选取3种萝卜种质的5个不同糠心等级的肉质根,从距顶端1/3处横切取样,每个横切面选3个不同取样部位(横切面的边缘、1/2半径、内侧,即外层、中部、中层)取0.5 cm3的小方块肉质根,用于测定生理指标。

1.4.1 POD和SOD活性的测定 取萝卜肉质根，将其切碎后放入研钵中,加适量磷酸缓冲液，研磨成匀浆,用愈创木酚法测定POD的活性[4],在470 nm下测定吸光度。用氮蓝四唑(NBT)法测定SOD的活性[5],在560 nm处测定吸光度。

1.4.2 MDA和游离脯氨酸含量的测定 取上述萝卜肉质根的研磨匀浆，向其中加入5 mL 0.5%硫代巴比妥酸溶液,沸水浴10 min,以3000×g离心15 min；取上清液，分别在532、600和450 nm处测定吸光度,计算MDA含量。供试萝卜样品用3%的磺基水杨酸溶液定容,沸水浴10 min,冷却后过滤；吸取1.5 mL滤液,加入1.5 mL冰醋酸和1.5 mL酸性茚三酮试剂,沸水浴30 min；冷却后加入3 mL甲苯,摇荡30 s,静置片刻,在520 nm处测定吸光度,测定游离脯氨酸的含量。

1.4.3 可溶性蛋白和糖含量的测定 采用Bradford法[6],取适量样品，加入5 mL考马斯亮蓝G-250蛋白质试剂,充分混合,放置2 min后在595 nm波长下比色测定吸光度(A595),测定可溶性蛋白含量。

吸取萝卜样品提取液，加入适量蒽酮乙酸乙酯试剂和浓硫酸,沸水浴1 min，然后冷却至室温,在630 nm波长下测其吸光度,用蒽酮法测定可溶性糖含量[6]。向萝卜样品提取液中加入3,5-二硝基水杨酸(DNS)试剂1.5 mL,沸水浴加热5 min，然后冷却至室温,在540 nm波长处测定吸光值。用3,5-二硝基水杨酸(DNS)法测定还原糖含量[6]。

将研磨成匀浆的萝卜样品在80 ℃中水浴40 min,然后以3000 r/min离心10 min；取适量上清液，加入2 mol/L的NaOH，煮沸5 min；冷却后分别加入30%的HCl和0.1%间苯二酚,在80 ℃下水浴反应10 min；冷却之后在480 nm处测定吸光度,根据标准曲线计算蔗糖含量。

1.4.4 可溶性淀粉、纤维素和维生素C含量的测定 将萝卜样品先后用乙醇和高氯酸进行糊化和处理,离心后获上清待测液,再加适量的蒽酮试剂,快速摇匀后在沸水浴中煮10 min；取出冷却,在620 nm波长处测定吸光值,测定可溶性淀粉含量。采用蒽酮-H2SO4法,向待测样品中加入蒽酮硫酸试剂和去离子水,然后按上述测定可溶性淀粉含量的方法进行操作,计算纤维素含量。将萝卜样品研磨至匀浆，然后用1%草酸溶解,依次加入染料2 mL和二甲苯5 mL并摇匀,静置，然后将上层二甲苯萃取液轻轻倒入1 cm比色杯,在500 nm波长下测定吸光度,测定维生素C的含量。

1.5 数据分析

采用SPSS 18.0统计软件和Excel进行方差分析、因子分析等。采用Ducan氏法进行多重比较,显著性水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 不同萝卜品种肉质根的糠心特性比较

3个萝卜品种(C70922、C3156、C83471)在首次采收时(生长期60 d)均未糠心,但在生长期70 d之后彼此之间糠心程度存在差异。对萝卜糠心指数平均值的方差分析结果(表1)表明,C83471的糠心指数(2.05)显著高于C70922的,但显著低于C3156的糠心指数(2.69)，说明萝卜品种C70922较耐糠心，C3156不耐糠心，而C83471属于中等耐糠心品种。

表1 不同萝卜不同收获期肉质根重及糠心特性比较

2.2 不同萝卜品种适宜采收期的分析

不耐糠心萝卜C3156在生长期70 d时,糠心率达76.67%,最高糠心等级为4级,糠心指数为1.48左右；当生长期为80 d时其肉质根糠心率达100%,而且糠心程度迅速加大。由此说明,C3156适于在生长期60 d左右采收；在70 d以后肉质根糠心率大幅度增加,品质下降。

中等耐糠心萝卜C83471在生长期70 d时糠心率为21.66%;但在生长期80 d时糠心率迅速增加,糠心指数增至1.78左右,糠心率达88.33%,糠心程度可达4级。由此说明,该品种适宜采收的生长期为70～80 d。

耐糠心萝卜C70922在生长期为90～100 d时开始出现1级和2级糠心;到第110天时才出现3级糠心,糠心率达到50%。因此该品种适宜采收的生长期为90～100 d。

不同耐糠心程度的萝卜品种采用同期播种,不同时期收获,随着生育进程的推进,总的趋势是糠心数逐渐增加,糠心等级逐渐加大。

2.3 不同萝卜肉质根单根重和根冠比的分析

3个萝卜品种在不同生长期的单根重、根冠比的变化趋势大体相似,即随着生育期的延长,单根重、根冠比均不同程度增加(表1),但彼此之间也存在一些差异。

不耐糠心萝卜品种C3156与中等耐糠心萝卜C83471的平均单根重分别为1.41和1.69 kg,彼此差异不显著，但均显著高于耐糠心萝卜C70922的单根重(0.84 kg)，说明C3156、C83471在生长期70 d左右时其单根重已经达到上市标准,此时收获对增加单位面积产值与效益具有促进作用。C70922因生育较迟,在肉质根膨大期生长较慢,肉质根营养物质积累时间长,其品质可能优于前两个品种。

3个萝卜品种的根冠比随生育进程的推进呈直线上升趋势,其中中等耐糠心萝卜品种C83471的平均根冠比为5.09,显著高于耐糠心萝卜C70922和不耐糠心萝卜C3156的;但在C70922与C3156之间根冠比差异不显著(表1)。在萝卜生长至70 d以后,叶片达到一定重量后不再增加,但肉质根仍在迅速生长,因而根冠比逐渐增大。因此，应结合糠心指数、根冠比等来确定适宜的收获期，要兼顾萝卜的产量和品质，若超过最佳收获期,则萝卜的产量虽有增加但品质会下降。

2.4 未糠心成熟萝卜肉质根生理指标的分析

对在成熟期采收的未糠心萝卜进行相关品质指标(纤维素、可溶性淀粉、可溶性糖、游离脯氨酸、可溶性蛋白、还原糖和维生素C含量)的测定，并进行方差分析,结果(表2)显示:耐糠心萝卜品种C70922的肉质根中可溶性糖、还原性糖、可溶性淀粉、纤维素含量均显著高于不耐糠心萝卜品种C3156的,但是C70922的可溶性蛋白、维生素C含量显著低于C3156的,此外,游离脯氨酸含量在这两个萝卜品种间差异不显著；在中等耐糠心萝卜品种C83471中,纤维素、可溶性淀粉含量(分别为0.09%和5.49 mg/g)与C3156差异不显著,但显著低于耐糠心萝卜品种C70922的; C83471的维生素C含量(135.78 mg/g)与C70922差异不显著,但显著低于C3156的; C83471的可溶性蛋白含量(0.06%)显著低于C3156的,但显著高于C70922的; C83471的可溶性糖、游离脯氨酸和还原性糖含量分别为0.01%、0.09%和0.10%,均显著低于C70922和C3156的。

表2 未糠心成熟萝卜肉质根的品质分析结果

2.5 不同萝卜品种的品质综合分析

利用SPSS软件对萝卜品质指标进行主成分分析。结果(表3)表明:11个生理指标分成5个主成分,贡献率分别为21.56%、14.76%、14.72%、10.08%、9.89%,累计贡献率达71.01%；在主成分1上的分布指标为可溶性糖、还原性糖、蔗糖；在主成分2上的分布指标为MDA、游离脯氨酸、纤维素；在主成分3上的分布指标为POD、可溶性淀粉、维生素C；在主成分4上的分布指标为SOD；在主成分5上的分布指标为可溶性蛋白。由此说明糖类物质对萝卜品质的贡献最大(贡献率为21.56%),而可溶性蛋白的贡献率最低(贡献率为9.89%)。

表3 旋转后的因子载荷矩阵

由因子得分系数和各个特征值的方差贡献率得到3个萝卜品种的因子得分,绘制成雷达图(图1)。中等耐糠心萝卜品种C83471在因子1(可溶性糖、还原性糖、蔗糖)和因子2(MDA、游离脯氨酸、纤维素)的得分均低于耐糠心品种C70922和不耐糠心品种C3156的;在因子3(POD、可溶性淀粉、维生素C)的得分介于C70922与C3156之间;在因子4(SOD)和因子5(可溶性蛋白)的得分均高于C70922和C3156的。耐糠心萝卜C70922的综合得分最高,说明其综合品质最好;不耐糠心萝卜C3156的综合得分最低,其综合品质最差;而C83471的综合得分介于上述两者之间,说明它的综合品质较好。

2.6 萝卜糠心肉质根品质的分层评价

在3个萝卜品种的5个不同糠心等级中,对萝卜肉质根横切面(距根顶端1/3处)的外层、中部和内层3个部位分别进行评价,绘制雷达图。

图2表明:在不同糠心等级时,萝卜C70922(耐糠心品种,只统计糠心0～3级)肉质根外层、中部和内层彼此之间的品质特性具有较大差异。其中,肉质根外层在糠心等级为0、3级,中部在糠心1、3级,内层在糠心0、1和2级时,品质得分偏离均值较大，说明当C70922发生糠心时,肉质根的内、中、外三层的品质会发生不均匀变化。

图2 萝卜C70922不同部位不同糠心等级的综合得分

图3表明:不耐糠心萝卜C3156的肉质根外层在糠心2～4级,中部在糠心0、2级,内层在糠心0、4级时品质得分偏离均值较大，说明该萝卜品种在糠心0级、2～4级时,肉质根内、中、外三层的品质发生了不均匀变化;但在糠心1级时品质变化较为均匀。

图3 萝卜C3156不同部位不同糠心等级的综合得分

图4显示:萝卜品种C83471的外层在糠心1级,中层在0、2、3级,内层在1、2、4级时品质得分偏离均值较大,说明该萝卜在糠心0～4级时肉质根各层的品质变化不均匀。

图4 萝卜C83471不同部位不同糠心等级的综合得分

综上所述,在糠心不同等级时萝卜肉质根的外、中和内层的品质变化并不均匀,萝卜肉质根横切面不同部位在发生糠心时并不同步。

3 讨论与结论

萝卜糠心主要发生在肉质根形成的中后期和贮藏期间,糠心会严重影响其产量和品质。萝卜糠心的形成原因较多,内在机制较为复杂。李寿田等[7]发现:3个红皮萝卜品种在贮藏期间,糠心指数和木质素含量均随着贮藏时间的延长而增加,且在贮藏50 d时达到显著变化水平。孙慧等[8]发现:春萝卜在糠心过程中淀粉、还原糖含量呈先升高后下降的趋势;而秋萝卜呈一直下降趋势。迄今尽管对萝卜在采后贮藏期和加工过程中糠心及品质的变化有一些研究,但是对萝卜品种在采收之前的糠心及品质研究很少涉及[9-10]，今后应加强该方面的研究。

在萝卜肉质根形成的中后期,本研究利用糠心指数和糠心等级评价了3个萝卜品种,发现萝卜C70922为耐糠心品种,C3156为不耐糠心品种,而C83471为中等耐糠心品种。同时发现它们在纤维素、可溶性淀粉、可溶性糖、游离脯氨酸、可溶性蛋白、还原糖和维生素C含量等品质指标上存在显著差异。因子分析也表明中等耐糠心萝卜品种C83471的综合得分介于耐糠心品种C70922与不耐糠心品种C3156之间，说明萝卜的遗传因素会显著影响肉质根的糠心特性及其品质。此外，耐糠心品种C70922的综合品质最好,不耐糠心品种C3156最差,而C83471萝卜的综合品质居中，由此暗示萝卜的糠心特性与综合品质之间很可能存在一定的相关性。

李寿田等(2001)发现在贮藏期间萝卜的糠心程度与木质素含量呈正相关。然而,本研究发现,C3156和C83471萝卜的纤维素含量在不同糠心程度下呈先增后减的趋势,这可能是因为在萝卜糠心后期纤维素发生了快速分解或转化。另外,萝卜在生产上出现糠心后,有时候也会随着生育期的推迟反而糠心数量减少，糠心程度降低,这也可能与MDA、可溶性蛋白、可溶性糖、纤维素含量等随生育期推进而减少有关,其可能原因是萝卜肉质根在形成中后期仍能够从田间吸收水分和营养。然而,萝卜在采后贮藏期发生糠心时并不具备田间生长时的条件,因此两者的糠心机制存在较大的差异。

萝卜不同糠心等级的外、中、内层3个不同部位的综合品质存在明显差异,说明萝卜肉质根横切面不同部位糠心并不是同步发生的。本试验还观察到萝卜糠心发生的部位具有一定的随机性,有时多部位同时发生,这为萝卜糠心鉴定带来一定困难,除横切面外,还应从纵切面再观察,以提高糠心鉴定的准确性。萝卜的品质与生长期、糠心有关,在本试验中耐糠心萝卜品种C70922的品质好,但产量较低;中等耐糠心品种C83471的品质较好,产量最高;不耐糠心品种C3156的品质较低,但产量较高,这与高佳等[11]的研究结果一致。

萝卜主要以肉质根充分膨大、未糠心的标准进行采收。萝卜糠心与生育期是两个不同的性状,但两者也可能存在一定的关联性,萝卜肉质根糠心一般会随生育期推进而逐渐加重[12-13]。是否因为生育期短而影响到肉质根皮层细胞分裂不均匀、不及时，从而导致糠心？还是因为糠心导致细胞分裂跟不上或某些酶活性下降,以致生育期缩短？萝卜肉质根糠心的机制极其复杂，今后需要加以深入研究,以推进萝卜耐糠心新品种的选育及其优质生产。