幾丁寡糖對(duì)茶樹生長(zhǎng)和品質(zhì)形成的影響

陳凱，毛小濤，魏平慧，程薪宇，張群峰

1.上饒師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院上饒農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研究院，江西 上饒 334001；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，浙江 杭州 310008

幾丁寡糖（Chitooligosaccharide） 是幾丁質(zhì)（Chitin）降解后的產(chǎn)物，其聚合度為2～10。幾丁質(zhì)也被稱為甲殼素，是自然界中僅次于纖維素的第二豐富的可再生資源。它是N-乙酰-β-D-葡糖胺的同聚物，廣泛存在于節(jié)肢動(dòng)物（蝦、蟹）和昆蟲的外骨骼，以及真菌的細(xì)胞壁中，其分子量可達(dá)幾十萬(wàn)至幾百萬(wàn)道爾頓，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的唯一的堿性多糖[1]。殼聚糖是甲殼素脫乙酰化形成的線性黏多糖。

幾丁寡糖水溶性及生物相容性優(yōu)異，易被生物機(jī)體吸收，具有獨(dú)特的生物活性，是一種天然綠色的葉面肥，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)林畜牧、保健食品及生物醫(yī)藥等方面[2]。幾丁寡糖在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用主要表現(xiàn)有調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育、激活植物防御反應(yīng)、殺菌防病等功能，可以提高植物光合作用，促進(jìn)碳氮循環(huán)，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，并提高作物的抗病性[3-5]。研究表明幾丁寡糖可以提高棉花、小麥、草莓等植物體內(nèi)的防御酶活性，增強(qiáng)這些植物對(duì)病蟲害的抗性[6-7]。噴施幾丁寡糖溶液后，梨、花生和菠菜等一系列農(nóng)作物的產(chǎn)量有很大的提高，同時(shí)品質(zhì)也得到了改善[5-7]。然而，幾丁寡糖對(duì)茶樹生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響研究還未見報(bào)道。

作為一種聚糖，聚合度和乙酰度是影響幾丁寡糖生物活性的兩個(gè)主要變量。由于受制備和分離技術(shù)的限制，以往經(jīng)常使用復(fù)合結(jié)構(gòu)的幾丁寡糖混合物來(lái)研究其功能。因此，不清楚幾丁寡糖農(nóng)用生物活性的功能單元是幾糖，乙酰度多少，構(gòu)效關(guān)系作用機(jī)制更不清楚。近年來(lái)，單一聚合度和單一乙酰度幾丁寡糖的制備和分離取得了重要突破，為深入研究幾丁寡糖與其性質(zhì)的構(gòu)效關(guān)系提供了物質(zhì)基礎(chǔ)[8-10]。

本研究采用不同質(zhì)量濃度的幾丁寡糖作為葉面肥噴施茶樹，探究其對(duì)茶樹生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的影響。研究相同聚合度、不同乙酰度的幾丁寡糖促進(jìn)茶葉生長(zhǎng)機(jī)制，從而明確幾丁寡糖的乙酰度與其促進(jìn)茶葉生長(zhǎng)活性之間的構(gòu)效關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)茶園位于江西上饒市廣信區(qū)皂頭鎮(zhèn)，為地形平整、肥力均勻的丘陵茶園。試驗(yàn)地整體為東西長(zhǎng)、南北窄的長(zhǎng)方形。地內(nèi)共有南北向茶壟44 行，壟長(zhǎng)13～15 m，壟寬與壟間距約60 cm。茶樹品種為龍井43，樹齡15年。試驗(yàn)采用區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置4組不同乙酰度下2種不同質(zhì)量濃度的幾丁寡糖葉面肥噴施處理，分別為：空白對(duì)照組（CK）、乙酰度90%質(zhì)量濃度為3 mg/L 和15 mg/L的幾丁寡糖，編號(hào)Ⅰ-3、Ⅰ-15；乙酰度50%質(zhì)量濃度為3 mg/L 和15 mg/L 的幾丁寡糖，編號(hào)Ⅱ-3、Ⅱ-15；乙酰度10%質(zhì)量濃度為3 mg/L 和15 mg/L的幾丁寡糖，編號(hào)Ⅲ-3、Ⅲ-15。各處理間隔1 行茶樹作為隔離，每間隔6 d噴施1次，其中空白對(duì)照組噴施相同量的水，共噴施3次。

研究中使用的相同聚合度不同乙酰度的幾丁寡糖均由中國(guó)科學(xué)院金屬研究所提供。

1.2 葉綠素含量的測(cè)定

取每組處理一芽一葉鮮葉0.2 g，剪成碎條放入10 mL塑料離心管中，用80%丙酮定容至刻度，于暗柜中靜置24 h[11]，取上清液在波長(zhǎng)663 nm、652 nm、646 nm 和470 nm 下測(cè)定吸光度[12]，80%丙酮為空白對(duì)照。

1.3 葉片光合參數(shù)的測(cè)定

使用Li-6400xt 光合儀測(cè)定不同處理的茶樹葉片凈光合速率、蒸騰速率、熒光參數(shù)。光合參數(shù)和熒光參數(shù)測(cè)定在晴朗天氣上午9：00—12：00 進(jìn)行，使用紅藍(lán)光源，光強(qiáng)設(shè)置1 500μmol/m2·s，選擇第一片完全展開的葉片進(jìn)行，每個(gè)處理測(cè)定20片葉片。

1.4 茶多酚含量和游離氨基酸總量的測(cè)定

采摘各處理的一芽一葉鮮葉經(jīng)過90 ℃恒溫干燥12 h 后，分別采用國(guó)標(biāo)《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測(cè)方法》（GB/T 8313—2018）和《茶 游離氨基酸總量的測(cè)定》（GB/T 8314—2013）測(cè)定茶多酚含量和游離氨基酸總量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用DPS14.5 與SPSS21.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉綠素及類胡蘿卜素含量

由不同處理下的鮮葉葉綠素及類胡蘿卜素含量（表1）可以看出，施用不同乙酰度的幾丁寡糖對(duì)鮮葉產(chǎn)量無(wú)顯著影響，但對(duì)鮮葉葉綠素a、葉綠素b 和類胡蘿卜素的含量大都有提高作用。與對(duì)照相比，Ⅱ-15處理顯著增加了鮮葉中葉綠素a、葉綠素b 含量（P＜0.05）；乙酰度90%處理鮮葉葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量有所增加，但差異不顯著（P＜0.05）。不同乙酰度處理相比，在乙酰度50%情況下，噴施質(zhì)量濃度15 mg/L的幾丁寡糖對(duì)增加鮮葉葉綠素含量的作用效果最好。

表1 鮮葉中葉綠素及類胡蘿卜素含量

2.2 葉片光合參數(shù)

從不同處理對(duì)茶樹葉片光合參數(shù)影響（圖1）中可見，相比對(duì)照組，不同處理均增加了茶葉凈光合速率，Ⅰ-15和Ⅲ-3處理顯著增加葉片凈光合速率。Ⅲ-15 處理顯著增加了葉片氣孔導(dǎo)度（P＜0.05）。Ⅰ-3處理顯著增加了葉片胞間CO2濃度。Ⅱ-3、Ⅱ-15、Ⅲ-3 等3 個(gè)處理均極顯著降低了葉片蒸騰速率（P＜0.01），Ⅲ-15 處理顯著降低了葉片蒸騰速率（P＜0.05）。

圖1 不同處理對(duì)葉片光合參數(shù)的影響

從不同處理對(duì)茶樹葉片熒光參數(shù)的影響（圖2）可以看出，噴施幾丁寡糖處理可以顯著增加茶葉光系統(tǒng)的有效化學(xué)量子產(chǎn)量，但對(duì)光化學(xué)淬滅效率的影響不明顯。Ⅱ-15、Ⅲ-3、Ⅲ-15 處理顯著降低了非光化學(xué)淬滅效率（P＜0.05）。Ⅲ-3處理顯著提高了葉片光合電子傳遞速率（P＜0.05）。

圖2 不同處理對(duì)葉片熒光參數(shù)的影響

2.3 茶多酚含量和游離氨基酸總量

由茶多酚、氨基酸含量檢測(cè)結(jié)果（表2）可見，與對(duì)照組相比，各處理茶葉中茶多酚含量均有不同程度的提高，其中，Ⅲ-15處理茶多酚含量增加最多。

表2 茶多酚含量和游離氨基酸總量檢測(cè)結(jié)果 %

與對(duì)照組相比，各處理茶葉中氨基酸總量均有不同程度的增加，Ⅱ-3處理氨基酸總量增幅最大。

3 小結(jié)與討論

當(dāng)前，我國(guó)茶葉產(chǎn)業(yè)已成為農(nóng)民增收的支柱產(chǎn)業(yè)和助力中西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)鄉(xiāng)村振興的重要產(chǎn)業(yè)，但在茶葉種植面積不斷擴(kuò)大，產(chǎn)能相對(duì)過剩的情況下，提質(zhì)增效是茶葉產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)需求。長(zhǎng)期以來(lái)，為了提高茶葉產(chǎn)量和維持新梢氨基酸含量，茶園氮肥施用量逐年增加，施肥過量帶來(lái)嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境惡化、農(nóng)業(yè)面源污染等問題。因此，綠色發(fā)展成為當(dāng)前我國(guó)茶葉產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

幾丁寡糖作為一種聚糖，明確其乙酰度與其促進(jìn)茶葉生長(zhǎng)活性之間的構(gòu)效關(guān)系有助于進(jìn)一步明確其作用機(jī)理，并在生產(chǎn)中提高應(yīng)用效率。本試驗(yàn)采用的幾丁寡糖是從蝦蟹殼中提取的天然刺激素，可作為一種綠色安全的葉面肥。通過葉面噴施不同乙酰度的幾丁寡糖來(lái)研究不同結(jié)構(gòu)的幾丁寡糖對(duì)茶樹生長(zhǎng)的影響，據(jù)試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，不同結(jié)構(gòu)的幾丁寡糖對(duì)茶葉品質(zhì)成分的影響作用具有顯著的差異，其中質(zhì)量濃度15 mg/L 50%乙酰度處理提高葉綠素含量的效果最好，15 mg/L 10%乙酰度處理茶多酚提高的效果最明顯，3 mg/L 50%乙酰度處理氨基酸含量增加最明顯。此外，在實(shí)際運(yùn)用中所使用的幾丁寡糖質(zhì)量濃度極低，最大僅為15 mg/L，不僅安全性更有保障，也具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。在生產(chǎn)中，可根據(jù)茶葉實(shí)際需求，有目標(biāo)性地選擇不同乙酰度的幾丁寡糖，針對(duì)性地靶向調(diào)節(jié)茶葉新梢中品質(zhì)成分的含量。

綜上，幾丁寡糖應(yīng)用于茶葉生產(chǎn)具有較好的品質(zhì)改善效果，可以專一性調(diào)控茶葉特定品質(zhì)成分含量，施用濃度極低、成本低、效益高，具有廣泛的應(yīng)用前景。