低氘水對(duì)水培生菜生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響

曲愛(ài)愛(ài),渠艷秋,倪維晨, 沈佳宇,徐志紅*

(1. 南農(nóng)大(常熟)新農(nóng)村發(fā)展研究院有限公司,江蘇蘇州 215500; 2. 蘇州奧特泉水應(yīng)用技術(shù)有限公司,江蘇蘇州 215500)

低氘水(英文名deuterium depleted water，簡(jiǎn)稱(chēng)DDW)又稱(chēng)為超輕水。1個(gè)水分子是由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成，氫原子有3個(gè)同位素，分別是氕(H，氫，原子量為1)、氘(D，重氫，原子量為2)和氚(T，超重氫，原子量為3)。氕與氧化合生成的水稱(chēng)為輕水(H2O)，氘形成的水稱(chēng)為重水(D2O)，地球上的自然水通常為輕水和重水的混合物。未受污染的河水中D/(D+H)的比例大約1∶6 600，即氘的體積分?jǐn)?shù)為0.015%[1]，人們通常把氘體積分?jǐn)?shù)低于0.015%的水即稱(chēng)為低氘水。

目前，美國(guó)、匈牙利、俄羅斯、烏克蘭、日本、德國(guó)等國(guó)家的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)已公開(kāi)低氘水的相關(guān)研究成果，且已有低氘水產(chǎn)品上市。但是研究主要集中在低氘水對(duì)增強(qiáng)免疫力[2]、糖尿病[3]、改善亞健康[4]、腫瘤輔助治療[5]、作用機(jī)制[6]等方面，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低氘水具有活化免疫細(xì)胞、改善機(jī)體基礎(chǔ)代謝水平、抗細(xì)胞突變和延緩衰老等功能,有利于生命體的生長(zhǎng)和繁衍。而關(guān)于低氘水在植物利用方面的研究還處在摸索階段，國(guó)內(nèi)鮮見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

生菜(LactucasativaL.)是菊科萵苣屬一二年生草本植物，生育期短，生菜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，富含多酚、類(lèi)胡蘿卜素、抗壞血酸等多種抗氧化物質(zhì)和膳食纖維，備受消費(fèi)者推崇[7]。鑒于此，筆者以葉用蔬菜生菜為研究對(duì)象，在水培條件下，比較低氘水和自來(lái)水對(duì)生菜生長(zhǎng)以及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，為低氘水在蔬菜生產(chǎn)上的開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1供試材料“富蘭德里”奶油生菜種子、生菜水培營(yíng)養(yǎng)液、LED水培培養(yǎng)箱均購(gòu)自深圳市棋樹(shù)科技有限公司；低氘水(體積分?jǐn)?shù)為0.005%)由江蘇華益科技有限公司提供；維生素C、羥自由基清除能力、食品中亞硝酸鹽、葉綠素、總酚、總抗氧化能力含量測(cè)定試劑盒購(gòu)于蘇州科銘生物技術(shù)有限公司。

1.2試驗(yàn)方法試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)處理：CK(自來(lái)水)和T處理(DDW,0.005%)。每個(gè)處理設(shè)16個(gè)重復(fù)單株，分別用相應(yīng)水質(zhì)浸泡生菜種子，配制水培工作溶液，水培方式為深液流，營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)利用，利用電導(dǎo)率(EC)管理營(yíng)養(yǎng)液濃度。

生菜種子用15～20 ℃水浸泡2 h，于2017年11月7日播種在定植棉上，3 d后待幼苗長(zhǎng)出2片真葉后，即11月11日將定植棉固定在定植杯內(nèi)，然后移入LED培養(yǎng)箱內(nèi)，培養(yǎng)箱內(nèi)加入相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)液，初始EC值均調(diào)至1.1 mS/cm，培養(yǎng)槽內(nèi)的液面始終保持一致，pH維持在5.8～6.5，以后根據(jù)生菜不同的生長(zhǎng)階段調(diào)節(jié)EC大小，前期EC值1.1～1.3 mS/cm，中期EC值1.4～1.5 mS/cm；中后期EC值1.6～1.8 mS/cm。在生菜生長(zhǎng)過(guò)程中，培養(yǎng)箱白天溫度23～25 ℃，夜間19～20 ℃，相對(duì)濕度保持在46%～50%，光照時(shí)間為12～16 h，利用供氧泵不間斷循環(huán)供氧。12月29日測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1生長(zhǎng)指標(biāo)。測(cè)定植株的株高、葉片數(shù)、主根長(zhǎng)、干鮮重(包括單株鮮重、莖葉鮮重和根鮮重、地上地下干重)。

1.3.2品質(zhì)指標(biāo)。取采收時(shí)的生菜頂部第4、5片葉，去除葉柄，把葉片切碎，混勻后取0.1 g樣本，加入1 mL提取液勻漿，按照各指標(biāo)試劑盒說(shuō)明進(jìn)行操作，用SpectraMAX190 酶標(biāo)儀測(cè)定各指標(biāo)含量。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，平均值間顯著性差異釆用鄧肯新復(fù)極差法檢驗(yàn)(P<0.05)，所有圖表均由Microsoft Excel 2007軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1低氘水對(duì)水培生菜生長(zhǎng)的影響由表1可知，T處理生菜的株高、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬均小于對(duì)照，分別降低11.84%、6.93%、19.74%。除最大葉寬外，其他指標(biāo)均無(wú)顯著差異；葉片數(shù)、主根長(zhǎng)均大于對(duì)照，且差異顯著，分別增加24.04%、57.09%。

表1 不同處理對(duì)水培生菜形態(tài)性狀的影響

注：同列不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P< 0.05)

Note: Different lowercases in the same column indicated significant differences between treatments (P<0.05)

2.2低氘水對(duì)水培生菜生物量的影響由表2可知，CK處理單株鮮重最大，比0.005%低氘水處理提高了49%，差異達(dá)到顯著水平；地上部鮮重與單株干鮮重情況一樣，CK比T處理分別增加了52%、42%；T處理的根系干、鮮重(0.49、6.29 g)反而比CK組(0.17、2.73 g)大，且差異顯著。這說(shuō)明與普通自來(lái)水相比，低氘水可能在提高生菜生物產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量上不占優(yōu)勢(shì)，但有利于增加生菜根系重。

表2 不同處理對(duì)水培生菜生物量的影響

注：同列不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P< 0.05)

Note: Different lowercases in the same column indicated significant differences between treatments (P<0.05)

2.3低氘水對(duì)水培生菜品質(zhì)的影響由表3可知，各指標(biāo)的差異不同，CK處理生菜的維生素C含量(92.55 mg/g)顯著大于0.005%低氘水處理(T處理)的88.74 mg/g；在生菜生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)T處理的葉色偏淡，CK的葉綠素(0.49 mg/g)含量高于T處理(0.46 mg/g)，但是差異不顯著；與對(duì)照相比，T處理的亞硝酸鹽含量明顯降低，降低了78.4%；而T處理總酚含量、總抗氧化能力及羥基自由基清除能力明顯提高，分別是對(duì)照組的2.2、1.8、4.8、2.5倍。

表3 不同處理對(duì)水培生菜營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的影響

注：同列不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)

Note: Different lowercases in the same column indicated significant differences between treatments (P<0.05)

3 結(jié)論與討論

該研究以生菜為試驗(yàn)材料，研究0.005%低氘水對(duì)蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)0.005%低氘水處理可明顯促進(jìn)水培生菜前期莖葉和后期根系生長(zhǎng)以及生物量的積累。Tanase等[8]研究表明，DDW可以促進(jìn)向日葵胚根、胚軸及初生葉的伸長(zhǎng)，增加向日葵根莖葉的生物量，但是對(duì)大豆初生葉的生長(zhǎng)、根莖生物量及色素積累有抑制作用。

有研究表明，低氘水能夠促進(jìn)向日葵葉綠素a、葉綠素b、類(lèi)胡蘿卜素等物質(zhì)的生物合成，加快其光合同化速率、蒸騰速率等生理進(jìn)程[8-9]，但是抑制大豆葉綠素的合成[8]。該研究發(fā)現(xiàn)，0.005%低氘水對(duì)水培生菜葉綠素的合成有抑制作用，表現(xiàn)為葉色偏淡綠色。

Popa 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)基中加入0.0025%低氘水，會(huì)提高玉米愈傷組織中過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶的活性和多酚化合物的含量。該研究表明，0.005%低氘水可以提高總酚、類(lèi)黃酮等抗氧化物質(zhì)的含量，增強(qiáng)抗氧化能力與羥自由基清除能力，同時(shí)顯著降低亞硝酸鹽的含量，減少癌癥的發(fā)生。

該研究結(jié)果對(duì)低氘水在蔬菜的生長(zhǎng)發(fā)育及種植生產(chǎn)的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義，但是只利用0.005%低氘水進(jìn)行試驗(yàn)，下一步可研究不同豐度的低氘水對(duì)蔬菜生長(zhǎng)及品質(zhì)的研究，并深入探究氘元素對(duì)植物抗氧化能力、光合色素合成的影響機(jī)制研究。