鹽脅迫對苦蕎麥芽菜產量及黃酮含量的影響

萬　燕,向達兵,曾雪玲,王　惺,袁智輝,譚茂玲,鄒　亮,趙　鋼

(成都學院(成都大學)藥學與生物工程學院,四川成都 610106)

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鹽脅迫對苦蕎麥芽菜產量及黃酮含量的影響

萬燕,向達兵,曾雪玲,王惺,袁智輝,譚茂玲,鄒亮,趙鋼*

(成都學院(成都大學)藥學與生物工程學院,四川成都 610106)

為探究鹽脅迫對苦蕎麥芽菜產量及品質的影響并為保健芽菜的開發提供技術和材料支持,本實驗以西南地區推廣面積較廣的三種苦蕎麥品種(川蕎1號、西蕎1號、米蕎1號)為材料,研究不同濃度的NaCl溶液(0、40、80、120 mmol/L)處理后苦蕎麥芽菜發芽率、芽長、鮮重、可溶性蛋白、可溶性糖及黃酮含量的變化。結果表明,鹽脅迫處理后苦蕎麥芽菜的發芽率、芽長及芽鮮重較對照顯著下降(p<0.05),可溶性糖含量上升,隨著鹽脅迫濃度的增加,苦蕎麥芽菜可溶性蛋白含量及黃酮含量則呈先上升后下降的趨勢;不同品種間以米蕎1號蕎麥芽菜在各鹽濃度下發芽率、芽長、鮮重最低,西蕎1號可溶性蛋白及黃酮含量最高。綜合評價,西蕎1號芽菜中芽菜黃酮含量、可溶性蛋白含量最高,適合開發為保健蕎麥芽菜優良品種,且適當鹽脅迫可促進蕎麥芽菜品質。

蕎麥芽菜,鹽脅迫,發芽特性,品質,黃酮含量

近年來,隨著世界人口的增加和人們生活水平的提高,如何提高膳食營養和健康飲食越發受到人們關注[1]。蕎麥(buckwheat)屬蓼科(Polygonaceae)藥食同源植物,由于其營養成分豐富及具有醫療保健作用[2-3],蕎麥及其制品深受人們青睞,市場需求日益增大。蕎麥在我國的食用歷史久遠,起源于中國,約兩千多年前,從唐朝開始盛行,后傳入日本,至今在日本都是極佳的保健圣品。蕎麥芽菜是近年來興起的一種新型蔬菜,極具市場價值及發掘潛力[4]。首先,蕎麥芽菜不具有蕎麥種子市場化的劣勢,如周期長、耗費大量人力物力等,一般培養八到十天就可食用;其次,蕎麥以芽菜形式食用可有效克服蕎麥粉在面團形成過程中造成的蘆丁的降解[5],提高蛋白質的質量[6];第三,蕎麥芽菜風味獨特,烹飪后柔嫩爽滑,口感好,可煲湯、清炒、涼拌,滿足當代人日益增長的素食需求,還可作為高血壓及心血管患者的保健食品。第四,通過綜合利用,蕎麥芽菜還可制作成蕎麥芽菜面包、豆奶、咖啡、果凍布丁,此外曬干的蕎麥芽菜可用于制作復合型飲料、干燥后提取生物黃酮等,作用十分廣泛[7]。

近年來,由于鹽漬化和次生鹽漬化土地面積的增大,作物生長和產量受到了極大的影響,鹽漬化已成為影響農業發展和生態環境的主要因素之一[8]。研究表明,在種子萌發期和幼苗期植物的耐鹽性最差,其次是在植物生殖生長期,而在植物其他發育階段對鹽脅迫的敏感性降低[9]。鹽脅迫對作物種子萌發、幼苗根系活力、質膜透性等生理生化均有影響[10]。因此,本研究在不同鹽濃度下進行不同苦蕎麥品種種子培養,通過研究鹽脅迫下蕎麥種子萌發、芽菜品質和產量,以篩選最佳蕎麥芽菜品種及為保健蕎麥芽菜的開發提供技術和材料支持。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

苦蕎麥 川蕎1號、西蕎1號、米蕎1號,分別由四川涼山彝族自治州昭覺農科所、西昌學院和成都大學實驗室提供;氯化鈉天津市光復科技發展有限公司;蘆丁標準品成都大學實驗室提供;乙酸鉀、甲醇、硫酸(分析純)成都市科龍化工實驗廠;無水三氯化鋁天津市福晨化學試劑廠;蒽酮(分析純)天津市科密歐化學試劑有限公司;葡萄糖天津博迪化工股份有限公司;考馬斯亮藍G250中山市生科試劑儀器有限公司提供。

Alpha-1500紫外可見分光光度計上海譜元儀器有限公司;TDL-4A高速臺式離心機上海菲恰爾分析儀器有限公司;SPX-250B智能型生化培養箱上?，槴\實驗設備有限公司;ESJ210-4B電子天平沈陽龍騰電子有限公司;DHG-9246A電熱恒溫鼓風干燥箱上海精宏實驗設備有限公司;HC.TP12B.5架盤藥物天平成都天平儀器廠;HH-4數顯恒溫水浴鍋常州澳華儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1蕎麥萌發實驗

1.2.1.1溶液配制0、40、80、120 mmol/L的NaCl溶液:分別精密稱取0、2.3400、4.6802、7.0201 g NaCl溶解在少量純凈水中,并定容至1 L,分別配制成0、40、80、120 mmol/L的NaCl溶液于標準容量瓶中,并標記好放置備用。

1%高錳酸鉀溶液:精密稱取1.0000 g高錳酸鉀溶于少量純凈水中,定容至100 mL,放置備用。

1.2.1.2精選種子對蕎麥種子(川蕎1號、西蕎1號、米蕎1號)進行風選,篩去不飽滿、成熟度差的種子。選取適量種子放入純凈水中進行沖洗2次,除掉雜質,并分別放于燒杯中加入1%高錳酸鉀(以種子完全侵入溶液中為準)浸泡15 min消毒除雜。將浸泡好的種子用純凈水沖洗,進行二次篩選。最后,將精選好的種子自然風干10 h放置備用。

1.2.1.3播種管理取36個培養皿清洗干凈,并放入電熱恒溫鼓風干燥箱進行干燥3 h(以培養皿無水珠為準),將干燥完畢的培養皿用記號筆進行標記。一個蕎麥品種,四個氯化鈉溶液濃度(0、40、80、120 mmol/L),三個對照實驗組(1、2、3號)的形式標記:川-0-1、西-0-1、米-0-1.(注:中間數字“0”為氯化鈉濃度,尾數“1”為對照實驗組序號)。以此類推,將所有培養皿標記。

在所有的培養皿中放入雙層濾紙并且壓實,將濾紙潤濕后,每個培養皿分別對應均勻撒播60粒三個品種蕎麥種子,最后將培養皿放入智能型生化培養箱進行培養,設定恒溫為25℃。播種后每間隔約8 h對應添加氯化鈉溶液一次(澆水量以培養皿內蕎麥種子濕潤又不浸水為宜)。蕎麥種子在培養箱內連續培養8 d,記錄每日種子發芽率(發芽率為測試種子發芽數占測試種子總數的百分比),測定蕎麥芽菜根、莖長度、鮮重;取鮮樣用錫箔紙包好后,放入適量液氮進行快速冷凍處理后放-70℃冰箱待測。

1.2.2蕎麥芽菜總黃酮類物質的測定

1.2.2.1總黃酮標準曲線制作參照三氯化鋁法測定總黃酮含量[11]。準確稱取蘆丁對照品5.2 mg,加70%甲醇溶液定容到25 mL的容量瓶中,得到濃度為0.208 mg/mL的對照品溶液。分別精密吸取0.05、0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00、1.50、2.00 mL上述對照品溶液加入到25 mL比色管中,加入0.1 mol/L三氯化鋁2 mL、1 mol/L醋酸鉀3 mL,加入70%甲醇定容到10 mL刻度線,搖勻,靜置30 min后于420 nm處測定吸光度值A[11-12]。以濃度X(g/L)對吸光度值Y繪制標準曲線,得回歸方程,并根據蕎麥芽菜樣品的吸光度與標準曲線計算蕎麥芽菜總黃酮含量。

1.2.2.2樣品總黃酮測定將樣品放在105℃的烘箱內殺青15 min,60℃烘干,研磨成粉末用塑料袋標記保存備用。稱取樣品粉末0.1000 g,加入體積分數70%的甲醇15 mL,使用超聲提取在超聲50 Hz,30℃的條件下提取30 min,過濾回收溶劑用70%甲醇定容至25 mL,得總黃酮提取液。取提取液1 mL于25 mL比色管中,加入0.1 mol/L三氯化鋁2 mL,1 mol/L醋酸鉀3 mL,加入70%甲醇定容于10 mL刻度線,搖勻,靜置30 min后于420 nm處測定吸光度A[12]。參比液為0.1 mol/L三氯化鋁2 mL,1 mol/L醋酸鉀3 mL定容至10 mL。根據總黃酮標準曲線計算出樣品濃度及含量。

1.2.3蕎麥芽菜可溶性糖及可溶性蛋白的測定可溶性糖測定采用蒽酮比色法[13],可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍G-250法[14]。

1.2.4數據統計分析在Microsoft Excel軟件中進行數據整理,利用SPSS16.0軟件進行方差分析和相關分析。

2　結果與分析

2.1鹽脅迫對蕎麥萌發特性的影響

2.1.1鹽脅迫對蕎麥芽菜發芽率的影響由圖1看出,隨著培養液中NaCl濃度的升高,所有品種(川蕎1號、西蕎1號、米蕎1號)的種子萌發均受到不同程度的抑制,種子發芽率明顯下降,與對照相比,40、80、120 mmol/L NaCl濃度下三種芽菜發芽率較對照分別降低了15.1%、34.6%、51.3%。不同品種間蕎麥芽菜發芽率不同,各濃度下均以米蕎1號發芽率最低,顯著低于川蕎1號和西蕎1號(p<0.05)。不同濃度下各品種間發芽率表現不同,在低濃度下(0,40 mmol/L),川蕎1號與西蕎1號發芽率差異不顯著(p>0.05),中、高濃度下(80,120 mmol/L)的種子發芽率表現為:川蕎1號>西蕎1號>米蕎1號,差異達到顯著水平(p<0.05)。

圖1　鹽脅迫對苦蕎麥種子發芽率的影響Fig.1　Effect of salt stress on germination rate of tartary buckwheat sprouts注:圖中不同小寫字母表示0.05水平差異顯著,圖2、圖3同。

2.1.2鹽脅迫對蕎麥芽菜長度的影響由圖2可以看出,隨著培養液中NaCl濃度升高,川蕎1號、西蕎1號、米蕎1號芽菜長度均急劇下降,鹽脅迫的抑制效果顯著,40、80、120 mmol/L NaCl濃度下三種芽菜平均長度較對照分別降低了55.3%、82.6%、87.7%,且差異達顯著水平(p<0.05)。同一鹽脅迫濃度下,蕎麥芽長長度均表現為川蕎1號>西蕎1號>米蕎1號,差異達到顯著水平(p<0.05)。

圖2　鹽脅迫對苦蕎麥芽長的影響Fig.2　Effect of salt stress on shoot length of tartary buckwheat sprouts

2.1.3鹽脅迫對蕎麥芽菜鮮重的影響鹽濃度對蕎麥芽菜鮮重影響顯著(圖3),隨著鹽脅迫濃度的增加,三個品種的蕎麥芽菜鮮重均降低,其中以川蕎1號下降的最為明顯,其次為西蕎1號,當NaCl濃度從0上升到120 mmol/L,川蕎1號芽菜平均鮮重從1.28 g下降到0.22 g。不同鹽濃度對三種芽菜平均鮮重影響表現為120、80、40 mmol/L NaCl濃度下較對照(0 mmol/L)分別降低了83.2%、80.3%、54.4%,中、高濃度間(80,120 mmol/L)差異不顯著,但中低濃度間(40,0 mmol/L)差異達顯著水平(p<0.05)。不同品種間,蕎麥芽菜鮮重在各濃度下平均表現為川蕎1號(0.61 g)>西蕎1號(0.52 g)>米蕎1號(0.42 g),存在顯著差異(p<0.05)。不同鹽濃度與品種間存在顯著差異,在中、低鹽濃度下(0、40、80 mmol/L),表現為川蕎1號>西蕎1號>米蕎1號,差異顯著(p<0.05),而在高濃度下(120 mmol/L),差異不顯著(p>0.05)。

圖3　鹽脅迫對苦蕎麥芽鮮重的影響Fig.3　Effect of salt stress on fresh weight of tartary buckwheat sprouts

2.2鹽脅迫對蕎麥芽菜品質影響

2.2.1黃酮含量如圖4,得回歸方程為Y=0.296X-0.160,相關系數R2=0.9988,說明標準品濃度與吸光度線性關系良好。由表1可以看出,隨著培養液中NaCl濃度升高,三個品種的蕎麥芽菜黃酮含量均呈現先升高后降低的趨勢,40、80、120 mmol/L NaCl濃度下芽菜黃酮含量較對照(0 mmol/L)分別增加了22.4%、73.2%、21.3%,且不同品種均在80 mmol/L出現最高峰,此時川蕎1號、西蕎1號、米蕎1號的總黃酮含量分別為45.39、47.32、45.56mg/g,說明在一定濃度的NaCl內(<80 mmol/L),鹽脅迫對蕎麥芽菜的黃酮含量具有促進作用,當NaCl濃度過高時(>80 mmol/L),鹽脅迫對蕎麥芽菜的黃酮含量起抑制作用。同一鹽脅迫濃度下(除對照外),各品種間總黃酮含量表現一致,均表現為西蕎1號>米蕎1號>川蕎1號。

表1　不同鹽脅迫下苦蕎麥芽菜總黃酮含量

注:表中不同小寫字母表示0.05水平差異顯著,表2、表3同。

圖4　蘆丁標準曲線Fig.4　The standard curve of rutin

2.2.2可溶性糖含量由表2可知,鹽脅迫后,苦蕎麥芽菜可溶性糖含量較對照顯著上升,40、80、120 mmol/L NaCl濃度下可溶性糖含量較對照(0 mmol/L)分別增加了53.0%、39.8%、62.0%,以120 mmol/L含量最高,各濃度間差異顯著(p<0.05)。不同品種間芽菜含量差異顯著(p<0.05),總體表現為川蕎1號>米蕎1號>西蕎1號。經鹽脅迫后,川蕎1號與西蕎1號均表現為當鹽濃度為120 mmol/L時可溶性糖含量最高,其次為40 mmol/L時對應的可溶性糖,而米蕎1號則表現為隨鹽脅迫濃度的增加,可溶性糖含量降低,但各濃度均高于對照(0 mmol/L)。

表2　鹽脅迫對苦蕎麥芽菜可溶性糖的影響

2.2.3可溶性蛋白含量由表3可以看出,鹽脅迫處理后顯著增加了苦蕎麥芽菜可溶性蛋白含量,且隨著鹽脅迫濃度的增加,可溶性蛋白含量呈現先增加后降低的趨勢,不同鹽濃度間差異顯著,40、80、120 mmol/L NaCl濃度下可溶性蛋白含量較對照(0 mmol/L)分別增加了196.6%、115.2%、58.9%,以40 mmol/L增加最高,各濃度間差異達顯著水平(p<0.05)?？扇苄缘鞍缀窟_到峰值時對應的鹽濃度為40 mmol/L,此時川蕎1號、西蕎1號、米蕎1號的可溶性蛋白含量分別為65.56、64.39、63.33mg/g。不同品種間表現為,西蕎1號最高,其次為米蕎1號,再次為川蕎1號。不同品種在不同鹽濃度時可溶性蛋白含量表現不同,各處理間以川蕎1號在鹽濃度為40 mmol/L時可溶性蛋白含量最高,為65.56mg/g。

3　結論與討論

3.1鹽脅迫對蕎麥芽菜萌發特性的影響

植物發育的不同階段對鹽分敏感不同,種子萌發期和幼苗期對鹽脅迫最為敏感[9],鹽脅迫下植株生長受抑制的生理機制是多方面的,鹽脅迫嚴重影響了植物的生長發育[10],造成植物生理代謝紊亂。隨[Na+]濃度升高,鹽脅迫使得薏苡根長、芽長、根芽比明顯降低[15],本研究也發現隨著培養液NaCl濃度升高,蕎麥芽長、發芽率均明顯下降。生物量是植物對鹽脅迫反應的綜合體現,即對鹽脅迫的綜合適應,也是植物耐鹽性的直接指標。韓宇[10]研究表明,鹽脅迫對植物生長的抑制作用隨著脅迫濃度的增大而增大,導致紅花幼苗生長量的減少,本研究也發現鹽脅迫對蕎麥芽菜產量起強烈抑制作用,使蕎麥芽菜的產量大幅度下降。綜合蕎麥的發芽率、蕎麥芽長、鮮重等指標來看,參試的3種蕎麥芽菜的耐鹽性表現:川蕎1號>西蕎1號>米蕎1號。

表3　鹽脅迫對苦蕎麥芽菜可溶性蛋白的影響

3.2鹽脅迫對麥芽菜品質的影響

在逆境脅迫下,植物要想保證正常的生命活動,其體內必然發生一系列適應性行為,其中通過體內抗氧化物質含量來消除或減輕由脅迫引發的活性氧傷害,這是很多植物抵抗逆境的有效方式之一[16]。黃酮類化合物是植物體中抗氧化的重要物質[17]。本研究發現,隨著鹽脅迫濃度的升高,蕎麥芽菜的黃酮含量先上升后下降,說明在一定NaCl濃度范圍內,鹽脅迫對蕎麥黃酮含量有促進作用。其中,NaCl濃度為80 mmol/L,西蕎1號黃酮含量達到最高值為47.32mg/g。萬世杰研究表明,一定濃度的NaCl處理脹果甘草子葉愈傷組織能促進黃酮含量的合成[18],管蘭芳也有相似的觀點[19],并發現鹽脅迫下飛廉細胞內黃酮類物質含量顯著提高,同時細胞的生長也在一定程度上受到了抑制,凸顯出了利用逆境脅迫來提高次生代謝產物含量的一大優點。而鹽脅迫通過何種途徑影響苦蕎麥芽菜黃酮合成途徑有待于進一步研究。

滲透調節物質是植物抵御逆境脅迫產生保護性反應的一類重要物質。在鹽脅迫下,有機滲透保護物質如Pro、可溶性糖及可溶性蛋白等,可以使細胞保持適當的滲透勢而防止脫水,同時對生物大分子的結構和功能起到穩定和保護作用[20]。本研究發現,苦蕎麥芽菜可溶性糖隨著NaCl溶液濃度的升高而逐漸上升,并以此降低鹽脅迫帶來的傷害,田曉艷和高占軍分別在牧草上和白三葉上有相似發現[20-21];隨著NaCl濃度的升高,苦蕎麥芽菜可溶性蛋白含量先上升后下降,說明在一定范圍鹽濃度內,鹽脅迫對蕎麥芽菜可溶性蛋白含量起促進作用,當濃度過高時,鹽脅迫對蕎麥可溶性蛋白含量促進作用減緩,韓宇研究也表明中低鹽脅迫下,可溶性糖和可溶性蛋白是主要的滲透調節物質,植物中的蛋白質以及可溶性糖的合成增強,合成更多的蛋白質和糖參與滲透調節,使紅花幼苗適應鹽環境[10]。

從萌發特性方面來看,鹽脅迫在一定程度上抑制了苦蕎麥芽菜的生長(發芽率降低了15.1%～51.3%、芽菜長度降低了55.3%～87.7%、鮮重降低了54.4%～83.2%),但另一方面,鹽脅迫提高了初生代謝產物(可溶性糖增加了39.8%～62.0%和可溶性蛋白增加了58.9%～196.6%)及次生代謝產物(黃酮增加了21.3%～73.2%)含量,彌補了由于鹽脅迫帶來的產量損失;且不同苦蕎麥品種間以西蕎1號生長較為健壯,鮮重產量較高,芽菜黃酮含量最高、可溶性蛋白含量最高,適合開發為保健蕎麥芽菜優良品種,且適當鹽脅迫(80 mmol/L)可通過提高可溶性蛋白等初生代謝產物及黃酮等次生代謝產物含量以促進蕎麥芽菜品質的提高。

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Salt stress influence on yield of tartary buckwheat sprouts and flavonoids content

WAN Yan,XIANG Da-bing,ZENG Xue-ling,WANG Xing, YUAN Zhi-hui,TAN Mao-ling,ZOU Liang,ZHAO Gang*

(School of Pharmacy and Biotechnology Industry,Chengdu University,Chengdu 610106,China)

To study the effects of salt stress on the yield and quality of buckwheat sprouts,and provide technical and material support to the development of health sprouts,three widely extension tartary buckwheat varieties,Chuanqiao No.I,Xiqiao No.I and Miqiao No.I,in Southwest China were chosen,and the responses of the germination rate,shoot length,biomass,soluble sugar,soluble protein and flavonoids of buckwheat sprouts to different NaCl solutions(0,40,80,120 mmol/L)were studied.Results showed that,when treated with NaCl,germination rate,shoot length and biomass of buckwheat sprouts were decreased,but soluble sugar content was increased,while with increasing NaCl concentration,soluble protein and flavonoids increased firstly then decreased.Among different varieties,germination rate,shoot length and biomass of Miqiao No.I was the lowest,soluble protein and flavonoids content of Xiqiao No.I was the highest.After comprehensive evaluation,Xiqiao No.I was suitable for the development of health high flavonoids content sprout variety and suitable NaCl concentration was recommend to improve sprout quality.

Tartary buckwheat sprout;salt stress;germination characteristic;quality;flavonoids content

2015-08-07

萬燕(1983-)，女，博士，講師，主要從事特色雜糧作物開發及利用，E-mail：wanyanyanbest@126.com。

趙鋼(1960-)，男，本科，教授，主要從事特色雜糧作物開發及利用，E-mail：zhaogang@cdu.edu.cn。

國家現代農業產業技術體系建設專項(CARS-08-03B)；國家自然科學基金資助項目(31401330)；“十二五”國家科技支撐計劃課題(2014BAD07B04)；四川省科技廳應用基礎項目(2016JY0209)；四川省教育廳科研項目(15ZB0377)；農業部公益性行業專項課題(雜糧面粉潔凈生產及滅菌技術裝備研究)資金資助。

TS201.4

A

1002-0306(2016)07-0328-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.07.054