论文部分内容阅读
随着人们生活水平的提高,越来越多的人更加注重蔬菜的营养价值和风味,如何提高蔬菜的营养和风味品质已成为当今研究的热点。维生素C、糖、氨基酸和挥发性化合物等的含量对蔬菜的营养和风味品质建成具有深远意义。硼是高等植物必需的六大微量元素之一,在作物的生长发育中发挥着重要作用。目前已有大量研究表明,在硼缺乏条件下施用硼肥有助于提高蔬菜的营养和风味品质,但大白菜生长过程中的最适硼浓度及其作用机制仍不明确。为了探讨硼对蔬菜营养和风味物质影响的作用机理,研究与这些物质代谢相关的关键酶及基因是必要的。因此,本研究以大白菜“华良早五号”和“脆甜白2号”为试验材料,采用基质栽培,通过测定不同硼浓度处理下（0、0.5、1、2和4mg·L-1H3BO3）大白菜生长的生理指标和地上部分的营养和风味品质,同时对与氮代谢和氨基酸代谢密切相关的谷氨酰胺合成酶家族基因的表达量进行测定,探究不同硼浓度处理对大白菜生长和品质方面的影响及其生物学机制。主要研究结果如下:（1）补充适当浓度的硼肥（0.5～2 mg·L-1 H3BO3）可以促进大白菜的生长发育,但在不同品种间的表现有一定的差异。“华良早五号”的生物量随硼浓度的提高先增加再减小,各处理的根、地上部和总生物量分别较对照增加3.32%～39.66%、0.48%～36.93%和3.27%～39.61%;“脆甜白2号”的生物量则随着硼浓度的提高不断增加,各处理的根、地上部和总生物量较对照组分别增加 18.16%～40.08%、12.12%～36.51%、18.07%～40.03%。总的来说,B2（1 mg·L-1 H3BO3）处理下大白菜生长情况最好,是大白菜生长的最佳浓度。（2）施用硼肥显著提高了大白菜地上部的还原糖含量。“华良早五号”和“脆甜白2号”各硼处理的还原糖含量较对照分别增加了 8.51%～20.03%和5.95%～16.76%,均在B4处理（4 mg·L-1 H3BO3）下达到最大值0.68%和0.67%。大白菜地上部硝酸盐含量在施用硼肥后显著降低,“华良早五号”和“脆甜白2号”硝酸盐含量分别在B4处理（4 mg·L-1H3BO3）和B2处理（1 mg·L-1H3BO3）下最低,最小值分别为957.53 mg.kg-1和580.88 mg.kg-1。适当浓度的硼可以提高大白菜的Vc含量,除“华良早五号”在B3（2 mg·L-1 H3BO3）处理外,“华良早五号”和“脆甜白2号”的Vc含量分别较对照增加0.27%～16.58%和8.35%～62.47%。（3）施用硼肥显著增加了大白菜地上部N、P、K的含量。“华良早五号”和“脆甜白2号”地上部 N、P、K 分别在 B2 处理（1 mg·L-1 H3BO3）、B3 处理（2 mg·L-1 H3BO3）、B2 处理（1 mg· L-1 H3BO3）下达到最大值,较对照分别增加10%、16.03%、11.44%和8.56%、12.79%、6.16%;硼对大白菜P含量的提升效果优于N和K,“华良早五号”矿质元素含量的提升效果好于“脆甜白2号”。大白菜根、叶柄和叶片的水溶性硼、半束缚硼和束缚硼的含量均随着硼浓度的提高而相应增加,均在最高硼浓度处理下最大。大白菜不同形态硼的相对含量随着硼浓度的提高表现出不同的变化趋势:根、叶柄和叶片中束缚硼的相对含量最大,随着硼浓度的提高比重不断减小;根中半束缚硼相对含量增幅大于水溶性硼,叶柄、叶片中水溶性硼和半束缚硼相对含量的增幅因大白菜品种的不同而存在差异。（4）施用硼肥提高了大白菜必需氨基酸占氨基酸总量的比例,适当的硼肥用量（1～2 mg·L-1 H3BO3）也提高了“华良早五号”地上部必需氨基酸和氨基酸总量。大白菜氨基酸营养价值主要指标为天门冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、甘氨酸（Gly）、异亮氨酸（Ile）赖氨酸（Lys）、苏氨酸（Thr）、脯氨酸（Pro）和甲硫氨酸（Arg）。主成分分析法下“华良早五号”和“脆甜白2号”各处理的氨基酸营养价值由高到低为B2>B3>CK>B1>B4和CK>B4>B1>B2>B3,氨基酸比值系数法中“华良早五号”和“脆甜白2号”各处理的SRC从大到小依次为B1>B2>B4>CK>B3和B3>B4>CK>B2>B1,上述两种方法分别从氨基酸的含量和被人体消化利用难易程度两个角度对不同硼浓度处理下大白菜地上部氨基酸的营养价值进行评价。“华良早五号”和“脆甜白2号”不同硼浓度下味觉氨基酸RCT由大到下依次为B2>B3>B1>CK>B4 和 CK>B4>B1>B3>B2。（5）大白菜的特征挥发性化合物为反,顺-2,6-壬二烯醛、异硫氰酸异丙酯、水杨酸甲酯、β-紫罗兰酮、苯乙腈、癸醛和（E）-2-己烯醛。适当浓度的硼（0.5～2 mg·L-1 H3BO3）提高了“华良早五号”和“脆甜白2号”醛类、腈类和挥发性化合物总量,并在B2处理（1 mg·L-1 H3BO3）下达到最大值 878.155 μg.kg-1、680.358 μg.kg-1 和 59.311 μg.kg-1、115.149μg.kg-1。（6）大白菜叶柄和叶片的GLN家族基因表达量高于根,施用硼肥对大白菜根、叶柄和叶片GLN家族基因表达量产生不同的影响:大白菜根GLN1;2和GLN2的表达量上调,GLN1;1和GLN1;4的表达量下调。“华良早5号”叶柄GLN1;1、GLN1;4表达量上调,“脆甜白2号”叶柄GLN2表达量上调,GLN1;2表达量下调;叶片GLN家族基因表达量在总体上上调。综上,在硼缺乏条件下,适量施用硼肥（1 mg·L-1 H3BO3）,增加了大白菜根和地上部分半束缚水溶性硼的相对和绝对含量,提高细胞壁的结构性、稳定性和根系活力,促进大白菜植株的生长发育。适量施用硼肥提高了大白菜对硝酸盐的同化能力,从而促进植株对氮的吸收利用和氨基酸的合成;同时促进植株光合产物的生成与转运。因此,大白菜地上部氨基酸、碳水化合物及其衍生的芳香化合物含量增加,大白菜营养、风味品质得到提高。