補光對‘金觀音’相關酶活性的影響

于敬亞, 莊曉麗, 郭楚嘉, 于學領, 項應萍, 徐邢燕, 郝志龍

(1.福建農林大學園藝學院/茶學福建省高校重點實驗室，福建 福州 350002； 2.福建省種植業技術推廣總站，福建 福州 350001)

‘金觀音’是福建省加工烏龍茶的特色優良茶樹品種。光是植物生長的重要環境因子，與水、溫度和營養等因素共同作用而影響植物的生長與內含物質。所謂的“高山云霧出好茶”，其中的“高山云霧”指高海拔地區因多云霧而產生較多的藍紫色漫射光，藍紫光對氮代謝影響較大，與茶葉中氨基酸、維生素和香氣成分等含氮化合物的形成有直接關系[1]?？梢姴铇渖L對光質有一定的要求，不同光質對茶葉品質形成以及生長具有不同的作用。目前國內有關光對茶樹栽培影響的研究，主要涉及光質對茶樹生長及有關品質成分的影響。單色光處理對茶樹高度、分枝數量、開花數量及抽芽量的影響已有研究[2]。郝亞利[3]采用代謝譜分析方法分析了不同光質對茶鮮葉茶氨酸、兒茶素和咖啡堿含量的影響，得出綠光和藍光處理下兒茶素、咖啡堿含量增加。王加真等[4]研究了紅藍光夜間補光對春茶產量、品質的影響，認為早春用紅藍光質比為0.81的LED燈補光，可提高光合效率，實現高產優質。在其他作物的光質研究中，劉亞男等[5]研究表明，LED藍光可顯著降低蕹菜白銹病發病率；楊玉凱等[6]認為，番茄夜間補光的最佳光質為8∶1的LED紅藍光組合；張清華等[7]研究表明，LED紅光照射有利于西瓜幼苗生長；彭亮等[8]研究表明，紅光促進遠志根的生長。但不同光質夜間補光對茶樹內源多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)活性及相關保護酶活性的影響研究較少。

PPO是茶葉加工中重要的內源酶，茶葉品質的好壞與加工中PPO所引起的一系列化學反應密切相關。烏龍茶和紅茶加工充分利用了PPO等相關酶的催化反應，從而形成烏龍茶和紅茶特有的風味品質[9-10]。因此，在栽培過程中提高茶葉內源PPO活性，對茶葉后續加工及品質形成有重要的實踐意義。楊偉波等[11]認為，在一定光照強度下義安茶苗生長良好，光強不宜過強或過弱。當光照對植物產生脅迫影響時，其體內活性氧含量提高，通過氧化應激損傷細胞大分子，從而引起蛋白質損傷、DNA 突變以及脂質過氧化等一系列有害生化反應[8,12]。而保護酶系中的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)能把活性氧轉化為H2O2，再被過氧化物酶(peroxidase, POD)轉化為無害的水，從而達到清除細胞內氧自由基、保護細胞的目的，保護酶活性的高低代表植物抵抗外界脅迫與清除體內自由基等有害物質的能力[12]。因此，本試驗以3年生砂培‘金觀音’茶樹為材料，通過不同光質夜間間歇補光處理，研究不同光質補光對茶樹生長過程中PPO、SOD和POD活性的影響，以期為茶樹設施栽培中的光質調控提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設計

本試驗選用砂培3年生‘金觀音’茶樹,每個處理選取長勢一致、有代表性的6盆茶樹。設置以下補光處理：①自然光照(CK，不做任何補光處理)；②熒光燈白光；③熒光燈紅光；④熒光燈藍光；⑤LED燈(紅光∶藍光=1∶1)；⑥高壓鈉燈，各補光光源光照強度為100 lx。補光時間為19：00到22：00、凌晨4：00到7：00，其他時間同自然光照。分別在處理3、6、9 d時隨機取樣，每個處理選取長勢相近的成熟嫩葉7片，用蒸餾水洗凈擦干，除去葉脈后剪碎混勻，進行酶活性的測定。

1.2 測定指標與方法

PPO活性測定參考張正竹[13]的方法；SOD活性測定采用NBT法；POD活性測定采用愈創木酚法，具體參考黃意歡[14]的方法進行。

1.3 統計與分析

利用Excel 2016進行數據整理和SPSS 17.0軟件進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同光質補光對PPO活性的影響

在烏龍茶加工中，PPO能夠氧化多酚類化合物，減少具有苦澀味的酯型兒茶素在茶湯中的含量，還能促使兒茶素氧化形成茶黃素和茶紅素等影響茶湯顏色[9]，因此對烏龍茶加工具有重要作用。不同光質補光處理對‘金觀音’葉片PPO活性的影響見圖1。第3天，僅鈉燈補光處理PPO活性顯著低于CK，其余光質補光處理與CK無顯著差異。第6天，各光質補光處理均顯著高于CK，且各光質補光處理間無顯著差異，其中鈉燈補光處理活性最高，比CK高24.6%。第9天，白燈、鈉燈補光處理顯著高于CK，其中鈉燈補光處理活性最高，比CK高17.3%。綜合來看，各光質補光處理第6天均能顯著提高PPO活性；白燈補光處理后期(第9天)PPO活性顯著提高；鈉燈補光處理前期抑制PPO活性，隨著補光時間的延長PPO活性反而升高。

圖1 不同光質補光對‘金觀音’PPO活性的影響Figure 1 Effect of different supplementary lights on PPO activity in ‘Jinguanyin’ tea leaves

2.2 不同光質補光對SOD活性的影響

SOD能夠清除植物體內有害的過氧化物，從而保護植物正常生長[13]。不同光質補光處理對‘金觀音’葉片SOD活性的影響見圖2。第3、6天各光質補光處理SOD活性均低于CK，第3天除藍燈外其他補光處理均顯著低于CK，第6天除紅燈和鈉燈外其他補光處理均顯著低于CK。第9天，各光質補光處理均顯著高于CK。綜合來看，短時間(6 d內)補光處理未對‘金觀音’產生脅迫影響，而長時間(9 d)則對其構成脅迫。

2.3 不同光質補光對POD活性的影響

受到脅迫時，POD能夠清除對植物有害的物質，對植物生長起保護作用[8]。不同光質補光對‘金觀音’POD活性的影響見圖3。第3天，LED、鈉燈補光處理POD活性顯著高于CK。第6天，藍燈、鈉燈、LED燈補光處理POD活性分別比CK低66.9%、74.8%、71.3%，差異達顯著水平。而第9天，藍燈、鈉燈、LED燈補光處理顯著高于CK。白燈與紅燈補光處理第3、6、9天與CK均無顯著差異。綜合來看，白燈、紅燈補光處理對POD活性影響不大；鈉燈、LED燈補光處理與CK相比，對POD活性影響呈現“高—低—高”的變化趨勢。

圖2 不同光質補光對‘金觀音’SOD活性的影響Figure 2 Effect of different supplementary lights on SOD activity in ‘Jinguanyin’ tea leaves

圖3 不同光質補光對‘金觀音’POD活性的影響Figure 3 Effect of different supplementary lights on POD activity in ‘Jinguanyin’ tea leaves

3 小結

在各光質補光處理中，鈉燈補光處理第6天能顯著提高PPO活性，比CK高24.6%，說明利用不同光質補光調控‘金觀音’茶樹PPO活性具有一定的可行性。而保護酶中，鈉燈補光處理第6天的SOD活性與CK無顯著差異，POD活性最低；鈉燈和LED燈補光過程中POD活性與CK相比呈現為“高—低—高”的變化趨勢，這與多油辣木幼苗在干旱脅迫下POD活性變化趨勢相一致[15]。說明‘金觀音’在LED燈和鈉燈補光處理初期受到光照脅迫導致體內POD活性有所升高，從而保護植物，第6天適應這種補光模式后，脅迫效應則消失。

綜上所述，對‘金觀音’進行連續6 d的鈉燈補光處理，不僅未破壞其保護酶SOD、POD平衡系統而造成脅迫，還能顯著提高其PPO活性，有利于后期加工充分利用PPO活性提高品質。這種采摘前的短時補光處理為提高茶樹內源PPO活性，進而提高烏龍茶和紅茶加工品質提供一定的參考依據。后續可結合不同光質組合、光照強度和補光時間，深入研究不同光質補光對‘金觀音’茶樹體內代謝物的影響，以期為茶樹采前促進生長、提高品質的光調控技術提供依據。