黃原膠對大麥幼苗麥綠素合成及品質(zhì)的影響

付 為， 肖 俐， 俞 志 敏， 楊 帆， 佟 曄

(1.大連工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院，遼寧 大連 116034；2.大連市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 大連 116081)

0 引 言

麥綠素是一種具有多種生理功能的營養(yǎng)細(xì)胞素，其中抗氧化功能最為顯著[1]。麥綠素富含多種人體需要的營養(yǎng)素，可以全面均衡細(xì)胞營養(yǎng)，增強(qiáng)機(jī)體免疫力[2]；同時麥綠素還具有清除人體內(nèi)自由基、減輕活性氧造成損傷、從而減緩細(xì)胞衰老的功能[3]。

為了生產(chǎn)含量更高的麥綠素，研究人員采取不同手段來提高大麥的質(zhì)量。例如，采用一定分析方法確定大麥最適宜的采收期[4]；采用不同肥料處理大麥[5]，使其嫩葉含有較高的營養(yǎng)物質(zhì)；使用不同濃度的施氮量以及不同的大麥種植密度來提高大麥品質(zhì)[6]。這些技術(shù)方法能夠提高麥綠素的產(chǎn)量，但對改善麥綠素質(zhì)量的作用有限。

黃原膠在調(diào)節(jié)植物生長、提高植物抗病能力方面有顯著作用?？梢宰鳛檗r(nóng)用化學(xué)品或植物保護(hù)劑的載體，促進(jìn)它們的黏附并保留在植物子葉中[7]；黃原膠及其衍生物還能夠作為植物啟動子、誘導(dǎo)子或刺激物參與植物的生長調(diào)節(jié)[8]。

黃原膠作為新型的植物營養(yǎng)添加劑，在促進(jìn)植物生長和提高植物抗逆性等方面已有諸多應(yīng)用[9]，本實驗在大麥幼苗生長階段添加黃原膠，以期提高大麥幼苗和麥綠素的品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材 料

大麥(Hordeumsativumjessen)，墾啤9號，二棱春大麥；黃原膠(Mw=2 400 ku)，山東阜豐發(fā)酵有限公司。

霍格蘭營養(yǎng)液(mg/L)：KNO3607；Ca(NO3)2·4H2O 945；KH2PO414；(NH4)6Mo7O24·4H2O 0.02；MgSO4·7H2O 493；MnC12·4H2O 1.81；H3BO32.86；ZnSO4·7H2O 0.22；CuSO4·5H2O 0.08，上海鈺博生物科技有限公司。

1.2 方 法

1.2.1 種子與幼苗處理方法

選取顆粒飽滿的大麥種子，漂洗干凈，用3%的次氯酸鈉浸泡種子10～15 min，用去離子水清洗3～5遍；將大麥分別浸入去離子水和1、10、100 mg/L 的黃原膠溶液中，浸種時環(huán)境溫度保持18～22 ℃，保持24 h。每組處理300粒大麥種子，重復(fù)3組。浸種后用去離子水勻速緩慢沖洗，以去除種子表面黃原膠溶液，然后將沖洗干凈的種子置于鋪有濾紙的育苗盤中，加入100 mL去離子水，放于恒溫恒濕培養(yǎng)箱中避光發(fā)芽3 d，發(fā)芽溫度22 ℃，濕度95%。

發(fā)芽結(jié)束后，將幼苗從培養(yǎng)箱中移出，采用霍格蘭營養(yǎng)液進(jìn)行水培，待大麥幼苗長至兩葉一心時對葉片進(jìn)行表面噴施處理，葉片正反面均勻噴施與浸種時濃度相同的黃原膠溶液，每日一次。

1.2.2 麥綠素的制備

選取六葉期的大麥幼苗制備麥綠素產(chǎn)品。收割后的大麥幼苗盡快去除黃葉及根部，清洗消毒，瀝干水分。用沸水將麥苗熱燙1 min，再按料液質(zhì)量比1∶3將麥苗打成勻漿，4 ℃靜置過夜。取過夜后的勻漿分別在超聲波和微波中浸提，超聲波條件：50 kHz，28 ℃，60 min；微波條件：100～150 W，5 min；同濾液一同進(jìn)行低溫冷凍干燥處理，干燥溫度-20 ℃，冷焰溫度-40 ℃，干燥24 h。

1.2.3 大麥幼苗相關(guān)指標(biāo)測定

大麥發(fā)芽率的測定：培養(yǎng)皿濾紙法，具體參照參考文獻(xiàn)[10]。測量六葉期大麥幼苗的株高和幼苗質(zhì)量。

1.2.4 麥綠素相關(guān)指標(biāo)的測定

1.2.4.1 可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)

采用折色儀法測定可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)，具體參照參考文獻(xiàn)[11]。

1.2.4.2 可溶性總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)

采用蒽酮比色法檢測麥綠素中可溶性總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)[12]。取大麥葉片1.0 g于研缽中，加入蒽酮試劑4 mL和少量石英石，研磨至勻漿，轉(zhuǎn)移至離心管中，沸水浴10 min，取出后迅速用流水冷卻至室溫并放置10 min，測定OD620。

1.2.4.3 可溶性總蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)

采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法檢測麥綠素中可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)[12]。取大麥葉片0.5 g于預(yù)冷的研缽中，加入適量液氮，研磨成勻漿。用預(yù)冷PBS(pH 7.8)沖洗研缽研棒并定容至5 mL。將勻漿液4 000 r/min、4 ℃下離心10 min，取上清液加入5 mL考馬斯亮藍(lán)G250立即混勻，靜置5 min，測定OD595。

1.2.4.4 葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)

取大麥葉片0.5 g于研缽中，加入少量石英石及碳酸鈣粉，加入2 mL的80%丙酮溶液，研磨成發(fā)白的勻漿，用80%丙酮溶液沖洗研缽并轉(zhuǎn)移至25 mL棕色容量瓶定容。4 ℃、3 000 r/min條件下離心10 min，取上清液分別在波長663、645、652和440 nm下測定吸光度[13]。

1.2.4.5 總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)

采用硝酸鋁比色法測定麥綠素中總黃酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[14]。吸取大麥葉提取液和蒸餾水(空白對照)各2 mL，分別置于25 mL比色管中，加入4 mL 去離子水，再加入0.7 mL/L的亞硝酸鈉溶液1 mL，室溫放置6 min后加入0.5 mg/L的硝酸鋁溶液1 mL，搖勻，放置6 min，加入1 mol/L的NaOH溶液10 mL，定容，測定500 nm處吸光度，計算總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2.4.6 SOD活性

取大麥幼苗葉片2.5 g于預(yù)冷的研缽中，加入pH 7.8的PBS溶液冰浴研磨成勻漿，定容至25 mL，12 000 r/min冷凍離心20 min。取上清液于比色管中，設(shè)置兩個對照，其中一只避光保存，與其他各比色管同時置于4 000 lx光照下，于25～35 ℃反應(yīng)30 min，以避光的比色管為空白對照，測定560 nm處吸光度，計算SOD活性[15]。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析與處理

實驗數(shù)據(jù)均重復(fù)3次，結(jié)果用SPSS 17軟件進(jìn)行顯著性以及標(biāo)準(zhǔn)偏差分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同質(zhì)量濃度黃原膠對大麥幼苗生長的影響

由表1可知，添加1 mg/L黃原膠溶液對大麥發(fā)芽率影響最顯著，提高了13%；添加10 mg/L黃原膠溶液對大麥幼苗株高和平均鮮重影響效果最顯著，分別提高了7%和23%。與Tewari[16]的實驗結(jié)果相一致。

表1 不同質(zhì)量濃度黃原膠對大麥幼苗生長的影響

2.2 黃原膠對麥綠素品質(zhì)的影響

2.2.1 黃原膠對麥綠素中可溶性總糖和可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由圖1可知，與空白組相比，浸種時添加黃原膠溶液可有效提高麥綠素中可溶性總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其中添加1 mg/L的黃原膠效果最好，總糖提高了17.4%；麥綠素中可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高了18.2%。

圖1 黃原膠對麥綠素中可溶性總糖和可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.2.2 黃原膠對麥綠素中葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由圖2可知，與對空白相比，1 mg/L黃原膠處理的大麥幼苗制得的麥綠素中葉綠素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升了6.3%，而其余兩組黃原膠溶液處理大麥幼苗制得的麥綠素中葉綠素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)無明顯提升。

圖2 黃原膠對麥綠素中葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.2.3 黃原膠對麥綠素中可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由圖3可知，與對照組相比，3種質(zhì)量濃度的黃原膠溶液均能夠提高大麥幼苗制得的麥綠素的可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)。1 mg/L黃原膠溶液處理的大麥幼苗制得的麥綠素，可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高最為顯著，為9.7%。

圖3 黃原膠對麥綠素中可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.2.4 黃原膠對麥綠素中總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由圖4可知，與對照組相比，3種質(zhì)量濃度黃原膠處理的大麥幼苗制得的麥綠素中總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)與空白組相比均有提升。其中，1 mg/L黃原膠對麥綠素中黃酮類化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響最為顯著，為7.2%。

圖4 黃原膠對麥綠素中總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.2.5 黃原膠對麥綠素中SOD活性的影響

麥綠素中含有豐富的酶類物質(zhì)，其中SOD含量最高。由圖5可知，3種濃度黃原膠處理的大麥幼苗制得的麥綠素中SOD質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有明顯提升，與對照相比，1 mg/L黃原膠對麥綠素中SOD影響最為顯著，提升了12.8%。

圖5 黃原膠對麥綠素中SOD活性的影響

3 結(jié) 論

在大麥種子發(fā)芽和幼苗生長過程中添加黃原膠可使大麥幼苗的株高和平均鮮重顯著增加。與對照組相比，1 mg/L黃原膠溶液處理的大麥幼苗制得的麥綠素中可溶性總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)、葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)、總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)和SOD分別提高了17.4%、18.2%、6.3%、9.7%、7.2%和12.8%。因此，黃原膠能夠?qū)Υ篼溣酌琨溇G素合成及品質(zhì)產(chǎn)生積極影響，從而提升麥綠素的品質(zhì)。