補光對‘金觀音’相關(guān)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(nóng)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(yè)技術(shù)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(yōu)良茶樹品種。光是植物生長的重要環(huán)境因子，與水、溫度和營養(yǎng)等因素共同作用而影響植物的生長與內(nèi)含物質(zhì)。所謂的“高山云霧出好茶”，其中的“高山云霧”指高海拔地區(qū)因多云霧而產(chǎn)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(guān)系[1]。可見茶樹生長對光質(zhì)有一定的要求，不同光質(zhì)對茶葉品質(zhì)形成以及生長具有不同的作用。目前國內(nèi)有關(guān)光對茶樹栽培影響的研究，主要涉及光質(zhì)對茶樹生長及有關(guān)品質(zhì)成分的影響。單色光處理對茶樹高度、分枝數(shù)量、開花數(shù)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(zhì)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(chǎn)量、品質(zhì)的影響，認為早春用紅藍光質(zhì)比為0.81的LED燈補光，可提高光合效率，實現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。在其他作物的光質(zhì)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(fā)病率；楊玉凱等[6]認為，番茄夜間補光的最佳光質(zhì)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(zhì)夜間補光對茶樹內(nèi)源多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)活性及相關(guān)保護酶活性的影響研究較少。

PPO是茶葉加工中重要的內(nèi)源酶，茶葉品質(zhì)的好壞與加工中PPO所引起的一系列化學反應密切相關(guān)。烏龍茶和紅茶加工充分利用了PPO等相關(guān)酶的催化反應，從而形成烏龍茶和紅茶特有的風味品質(zhì)[9-10]。因此，在栽培過程中提高茶葉內(nèi)源PPO活性，對茶葉后續(xù)加工及品質(zhì)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(chǎn)生脅迫影響時，其體內(nèi)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(zhì)損傷、DNA 突變以及脂質(zhì)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(zhuǎn)化為H2O2，再被過氧化物酶(peroxidase, POD)轉(zhuǎn)化為無害的水，從而達到清除細胞內(nèi)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(nèi)自由基等有害物質(zhì)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(zhì)夜間間歇補光處理，研究不同光質(zhì)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(zhì)調(diào)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(chuàng)木酚法，具體參考黃意歡[14]的方法進行。

1.3 統(tǒng)計與分析

利用Excel 2016進行數(shù)據(jù)整理和SPSS 17.0軟件進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)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(zhì)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(zhì)補光處理與CK無顯著差異。第6天，各光質(zhì)補光處理均顯著高于CK，且各光質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)補光對SOD活性的影響

SOD能夠清除植物體內(nèi)有害的過氧化物，從而保護植物正常生長[13]。不同光質(zhì)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(zhì)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(zhì)補光處理均顯著高于CK。綜合來看，短時間(6 d內(nèi))補光處理未對‘金觀音’產(chǎn)生脅迫影響，而長時間(9 d)則對其構(gòu)成脅迫。

2.3 不同光質(zhì)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(zhì)，對植物生長起保護作用[8]。不同光質(zhì)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(xiàn)“高—低—高”的變化趨勢。

圖2 不同光質(zhì)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(zhì)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(jié)

在各光質(zhì)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(zhì)補光調(diào)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(xiàn)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(nèi)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(xù)6 d的鈉燈補光處理，不僅未破壞其保護酶SOD、POD平衡系統(tǒng)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(zhì)。這種采摘前的短時補光處理為提高茶樹內(nèi)源PPO活性，進而提高烏龍茶和紅茶加工品質(zhì)提供一定的參考依據(jù)。后續(xù)可結(jié)合不同光質(zhì)組合、光照強度和補光時間，深入研究不同光質(zhì)補光對‘金觀音’茶樹體內(nèi)代謝物的影響，以期為茶樹采前促進生長、提高品質(zhì)的光調(diào)控技術(shù)提供依據(jù)。