采后不同光照预处理对雾培马铃薯原原种中SGAs含量、绿变程度及发芽率的影响.pdf

西 北 农 业 学 报 2 0 2 3,3 2(9):1 3 4 5-1 3 5 5A c t a A g r i c u l t u r a e B o r e a l i-o c c i d e n t a l i s S i n i c ad o i:1 0.7 6 0 6/j.i s s n.1 0 0 4-1 3 8 9.2 0 2 3.0 9.0 0 3h t t p s:/d o i.o r g/1 0.7 6 0 6/j.i s s n.1 0 0 4-1 3 8 9.2 0 2 3.0 9.0 0 3采后不同光照预处理对雾培马铃薯原原种中S G A s含量、绿变程度及发芽率的影响收稿日期:2 0 2 2-1 1-2 3 修回日期:2 0 2 3-0 4-1 2基金项目:甘肃省重点研发计划(GNK J-2 0 2 0-2);国家自然科学基金(3 1 8 6 0 4 5 9);财政部和农业农村部:国家现代农业产业技术体系(C A R S-0 9-P 2 6);甘肃省农业科学院中青年基金(2 0 1 9 GAA S 4 3)。第一作者:张敏敏,女,助理研究员,研究方向为天然产物开发利用。E-m a i l:2 9 7 3 0 4 8 4q q.c o m通信作者:李守强,男,副研究员,研究方向为马铃薯贮藏保鲜。E-m a i l:n k y l s q 1 6 3.c o m张敏敏1,裴怀弟1,朱天地1,陈 琛1,李守强2(1.甘肃省农业科学院 生物技术研究所,兰州 7 3 0 0 7 0;2.甘肃省农业科学院 农产品贮藏加工研究所,兰州 7 3 0 0 7 0)摘 要 为了提高雾培马铃薯原原种的贮藏品质,为优质种子的采后预处理提供科学指导,研究采后不同光照预贮处理对雾培马铃薯原原种中S G A s含量、叶绿素含量及发芽率的影响。探讨了通过种薯薯皮绿变程度判断S GA s含量并快速评价预处理效果的可行性。在温度2 0,相对湿度7 5%5%条件下,设定3个光照度:L 1(1 0 0 0 l x)、L 6(6 0 0 0 l x)、L 1 2(1 2 0 0 0 l x),同时设置D(黑暗预贮)、S(室温散射光预贮)2个对照,分析采后不同光照度预处理对雾培马铃薯原原种失重率、叶绿素含量、薯皮色度、S G A s含量及发芽率的影响。结果表明:随着预贮时间的延长,5个处理组的失重率、S G A s含量均呈现出增加趋势,且光照度越大,失重率和S G A s含量越大,预处理结束时,L 1 2组的失重率达4.9 9%,S GA s含量达0.4 4 9 m gg-1,分别比D组增长4 3.8%和9 5.2%。在预贮处理期间,黑暗处理组(D)中叶绿素含量无明显变化,而光照处理组中,直射光(L 1、L 6、L 1 2)的影响大于散射光(S),且光照时间越长、光照度越大,叶绿素含量增长越快;a*值作为薯皮色度评价标准,其下降趋势跟叶绿素的增长趋势一致,即叶绿素含量越高,a*值越小,薯皮绿变程度越重;经不同光照度处理的种薯 在 休 眠 期 结 束 后,所 有 处 理 组 种 薯 的 发 芽 率 和 芽 长 均 随 时 间 的 增 加 呈 上 升 趋 势,L 6组 (6 0 0 0 l x)光照处理最利于雾培马铃薯原原种的发芽,贮藏第9天,L 6组的发芽率已达9 0.6 7%,贮藏第1 8天时,发芽率已接近1 0 0%,明显高于其他处理组。通过对各指标进行相关性分析,发现S GA s含量与发芽率呈现显著正相关,相关系数为0.8 4 5(PL 6L 1的趋势;且同一处理时期,光照组S、L 1、L 6、L 1 2与黑暗组D相比均存在显著差异 (P0.0 5),而光照组之间无显著差异。同一时间下不同小写字母表示差异显著(P0.0 5),下同D i f f e r e n t l o w e r c a s e l e t t e r s a t t h e s a m e t i m e i n d i c a t e a s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e a t t h e l e v e l o f P0.0 5,t h e s a m e b e l o w图1 不同光照处理下雾培马铃薯的失重率F i g.1 E f f e c t s o f d i f f e r e n t l i g h t t r e a t m e n t s o n r a t e o f w e i g h t l o s s o f a e r o p o n i c s p o t a t o 黑暗处理的种薯由于预贮在纸箱中,薯块周围的空气流速降低,其蒸腾速率下降,能较好地保持种薯的水分,因此黑暗贮藏的种薯(D)失重率最低。光照处理中,散射光(S)失重率最低,说明相较于散射光,直射光更易促进马铃薯种薯失水,且光线越强失重率越高。这可能是光照增强了马铃薯的呼吸作用,促进了物质的转化。2.2 不同光照处理对雾培马铃薯原原种预贮期间叶绿素含量的影响如图2所示,随着预贮处理时间的延长,不同光照处理下(S、L 1、L 6、L 1 2)种薯块茎表皮的叶绿素含量均呈现上升趋势,黑暗条件下(D)预贮的种薯表皮叶绿素含量整体趋势变化不大,薯皮没有发生绿化现象,这可能是因为黑暗条件下无法74319期张敏敏等:采后不同光照预处理对雾培马铃薯原原种中S GA s含量、绿变程度及发芽率的影响进行光合作用而产生叶绿素,黑暗处理的叶绿素含量比初始含量略有降低,可能是因为取样具有随机性的影响。从光照第3天开始,同一处理时期叶绿素含量均呈现出光照组S、L 1、L 6、L 1 2大于黑暗组D的趋势,差异显著(P0.0 5),且随着光照度的增强叶绿素含量呈增高趋势(DSL 1L 6L 1 2),处理第1 5天时,不同光照度之间均呈现显著差异(P0.0 5)。处理第6天,L 1 2处理中叶绿素含量即达4 7.1 5 m g/k g,为初始含量(2 4.8 6 m g/k g)的近2倍,差异显著(P0.0 5),L 6的叶绿素含量增长仅次于L 1 2;处理第1 2天,叶绿素含量达5 0.9 1 m g/k g,为初始含量的2倍多,差异显著(P0.0 5);处理L 1的叶绿素增长量大于S处理,但二者的积累速度均较为平缓;处理至1 8天,处理组D、S、L 1、L 6、L 1 2的叶绿素含量分别是1 8.7 4、3 9.5 5、4 3.1 2、5 5.6 4、6 1.9 2 m g/k g,其中L 1 2处理的叶绿素含量增长最快,是黑暗组的3.3倍,差异显著(P0.0 5)。图2 不同光照处理的雾培马铃薯叶绿素含量F i g.2 E f f e c t s o f d i f f e r e n t l i g h t t r e a t m e n t s o n c h l o r o p h y l l i n a e r o p o n i c s p o t a t o2.3 不同光照处理对雾培马铃薯原原种预贮期间薯皮色度的影响由图3可知,随着光照度的增大和处理时间的延长,光照处理组(L 1 2、L 6、L 1)及散射光S处理组的a*值均呈下降趋势(a*值越低绿变程度越高),薯皮绿变程度加大。预贮处理前6天,L 1 2、L 6、L 1、S组的a*值均大幅度下降,与D组相比差异显著(P0.0 5);L 6与L 1 2下降幅度接近,差异性不显著。第6天后,L 6的a*值下降速度则低于L 1 2,下降趋于平缓,但差异性仍不显著。从整体处理过程看,L 1 2的a*值下降幅度最大,从7.3 9降低至0.3 0,L 6、L 1、S组依次低于L 1 2;黑暗处理(D)的a*值变化不明显,预贮处理第1 8天,a*值始终在7.3 1与8.0 3之间浮动,但无明显变化趋势,这可能是因为测定a*值时种薯选择的 随机性而导致的差异。基于L a b表色系统对雾图3 不同光照处理的雾培马铃薯薯皮色度a*值F i g.3 E f f e c t s o f d i f f e r e n t l i g h t t r e a t m e n t s o n s k i n c o l o r a*v a l u e o f a e r o p o n i c s p o t a t o8431西 北 农 业 学 报3 2卷图4 不同光照处理的雾培马铃薯薯皮色度F i g.4 E f f e c t s o f d i f f e r e n t l i g h t t r e a t m e n t s o n s k i n c o l o r o f a e r o p o n i c s p o t a t o培马铃薯薯皮色度变化进行了动态模拟,如图4所示。可较为直观地看到光照度及光照时间对雾培马铃薯薯皮色度变化的影响,便于对生产应用中的种薯薯皮色变给予更直观的指导和判断。2.4 不同光照处理对雾培马铃薯原原种预贮期间S G A s含量的影响由图5可知,随着预贮光照时间的延长,所有处理组S GA s含量均为整体上升趋势,同一处理时期,L 1 2、L 6组较其他处理组含量增加明显,差异显著(P0.0 5);处理第6天,L 1 2、L 6组S GA s含量分别比其初期值增加了7 8.7%、5 7.8%,其他处理组S GA s增量均在3 5.1%以下;处理第1 2天,L 1 2、L 6组S GA s含 量 均 比 初 始 值 增 加 约1 0 0%左右,L 1 2组增加量略大于L 6组;L 1组S GA s含量在处理至第1 5天时,比初始值增加了1 0 8.2%;其他2个处理组S、D随着处理时间的推进,S GA s含量均大于初期含量,且S组总体含量大于D组,但两组直至处理结束时,S GA s含量比初始值的增加量均低于1 0 0%。由此可见,光照度会影响种薯块茎中S GA s的生成,且直射光的影响大于散射光,光照度越大,预贮时间越长,种薯块茎中S GA s含量增加越多;黑暗预贮的S GA s含量增幅均低于光照处理组,但总体仍呈上升趋势,也就是说马铃薯块茎在黑暗条件下贮藏后,其S GA s含量相比贮藏前也会有所增加,这与M a c h a d o等3 7的研究结果一致。试验期间,有些处理组种薯中的S GA s含量整体呈现出上升趋势,但在有些取样点会出现忽高忽低的波动现象,可能是由于种薯块茎个体差异和取样不均匀所导致的。2.5 不同光照处理对雾培马铃薯原原种发芽率和芽长的影响由图6和图7可知,经不同光照度处理的雾培马铃薯原原种度过休眠期后,所有处理组的94319期张敏敏等:采后不同光照预处理对雾培马铃薯原原种中S GA s含量、绿变程度及发芽率的影响图5 不同光照处理的雾培马铃薯S G A s含量F i g.5 E f f e c t s o f d i f f e r e n t l i g h t t r e a t m e n t s o n S G A s c o n t e n t i n a e r o p o n i c s p o t a t o图6 不同光照处理的雾培马铃薯发芽率F i g.6 E f f e c t s o f d i f f e r e n t l i g h t t r e a t m e n t s o n g e r m i n a t i o n p e r c e n t a g e o f a e r o p o n i c s p o t a o图7 不同光照处理的雾培马铃薯芽长F i g.7 E f f e c t s o f d i f f e r e n t l i g h t t r e a t m e n t s o n s p r o u t g r o w t h o f a e r o p o n i c s p o t a t o发芽率和芽长均随着时间的增加而呈上升趋势;同一观测时间下,随着光照度的增加,发芽率和芽长均呈现先升高再降低的趋势。与其他处理组相比,L 6处理组在所有处理中的发芽率和芽长均稳居最高,且在发芽初期发芽率优势明显,与其他处理组差异显著(P0.0 5);第9天时发芽率优势逐渐缩小,各处理组之间没有明显差异;至第9天时,L 6组 的 发 芽 率 达9 0.6 7%,比D组 (7 4.6 7%)、S组(7 8.6 7%)、L 1组(8 4.6 7%)和L 1 2组(7 5.3 3%)处 理 的 发 芽 率 分 别 提 高 2 1.4 3%、1 5.2 5%、7.0 9%和2 0.3 6%;第1 8天时L 6组发芽率达9 9.3 3%,仍然优于其他处理组。0531西 北 农 业 学 报3 2卷且同一观测时间下,L 6组的芽长均大于其他处理组,发芽第91 2天时差异性显著(P0.0 5)。说明L 6组处理有利于提高雾培马铃薯原原种的发芽率。2.6 相关性分析根据光照处理对雾培马铃薯种薯发芽率及芽长的影响,发现经过不同光照预贮处理下的种薯,在同一观测时间 L 6处理组的发芽率及芽长均具有较为明显 的 优 势,处 理 第9天,发 芽 率 达 到 9 0.6 7%,处理第1 8天,发芽率接近1 0 0%,显著高于其他处理。因此在实际生产中可利用L 6组(6 0 0 0 l x)光照对雾培马铃薯原原种进行预处理,以提高种薯发芽率及发芽整齐度。为了进一步探究各指标对原原种发芽率的影响,表2对经L 6光照预处理组的雾培马铃薯各指标进行两两变量间的相关分析,发现发芽率和叶绿素含量呈极显著相关性,相关系数0.9 6 8 (P0.0 1),发芽率和S GA s含量呈显著相关,相关系数0.8 4 5(P0.0 5),叶绿素和S GA s含量呈极显著相关,相关系数0.9 2 9(P0.0 1)。这说明,经过L 6条件预贮处理的雾培马铃薯,随着叶绿素和S GA s含量的变化,可显著影响其发芽率的变化,并呈现正相关趋势。为了进一步探究S GA s含量与叶绿素含量对发芽率的影响,表3对经黑暗预贮处理的D组进行了相关性分析,发现发芽 率 与 叶 绿 素 含 量 并 无 显 著 相 关,但 与S GA s含 量 呈 极 显 著 正 相 关,相 关 系 数0.8 9 4 (P0.0 1)。由此可说明,S GA s含量是影响马铃薯发芽率的因素之一,其与发芽率、芽长呈正相关,这与霍权恭等2 9的试验结论一致。而L 6组表现出叶绿素含量与发芽率的正相关,可能是光照在促进S GA s含量积累的过程中,也加速了叶绿素的合成。表2 各指标间相关性分析(L 6处理组)T a b l e 2 C o r r e l a t i o n a n a l y s i s o f e a c h i n d e x(G r o u p L 6)指标I n d e x发芽率G e r m i n a t i o n r a t e芽长B u d l e n g t h叶绿素C h l o r o p h y l l失重率W e i g h t l o s s r a t e薯皮a*值P o t a t o s k i n a*v a l u e糖苷生物碱S t e r o i d a l g l y c o a l k a l o i d s(S GA s)发芽率 G e r m i n a t i o n r a t e10.9 9 0*0.9 6 8*0.9 6 3*-0.9 1 1*0.8 4 5*芽长 B u d l e n g t h0.9 9 0*10.9 8 1*0.9 7 3*-0.9 0 4*0.8 7 2*叶绿素 C h l o r o p h y l l0.9 6 8*0.9 8 1*10.9 6 5*-0.8 8 2*0.9 2 9*失重率 W e i g h t l o s s r a t e0.9 6 3*0.9 7 3*0.9 6 5*1-0.9 6 9*0.8 8 0*薯皮a*值 P o t a t o s k i n a*v a l u e-0.9 1 1*-0.9 0 4*-0.8 8 2*-0.9 6 9*1-0.7 6 6*糖苷生物碱(S GA s)S t e r o i d a l g l y c o a l k a l o i d s0.8 4 5*0.8 7 2*0.9 2 9*0.8 8 0*-0.7 6 6*1注:*表示在0.0 1水平上的显著相关,下同。N o t e:*r e p r e s e n t s s i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o n a t l e v e l o f 0.0 1,t h e s a m e b e l o w.表3 各指标间相关性分析(D处理组)T a b l e 3 C o r r e l a t i o n a n a l y s i s o f e a c h i n d e x(G r o u p D)指标I n d e x发芽率G e r m i n a t i o n r a t e芽长B u d l e n g t h叶绿素C h l o r o p h y l l失重率W e i g h t l o s s r a t e薯皮a*值P o t a t o s k i n a*v a l u e糖苷生物碱S t e r o i d a l g l y c o a l k a l o i d s(S GA s)发芽率 G e r m i n a t i o n r a t e10.9 7 0*-0.7 1 10.9 4 4*0.1 2 60.8 9 4*芽长 B u d l e n g t h0.9 7 0*1-0.8 0 8*0.9 7 7*0.0 9 80.9 4 6*叶绿素 C h l o r o p h y l l-0.7 1 1-0.8 0 8*1-0.8 8 0*-0.2 7 2-0.7 0 1失重率 W e i g h t l o s s r a t e0.9 4 4*0.9 7 7*-0.8 8 0*10.0 9 30.9 2 2*薯皮a*值 P o t a t o s k i n a*v a l u e0.1 2 60.0 9 8-0.2 7 20.0 9 31-0.0 6 3糖苷生物碱(S GA s)S t e r o i d a l g l y c o a l k a l o i d s0.8 9 4*0.9 4 6*-0.7 0 10.9 2 2*-0.0 6 313 结 论雾培法作为一种高效生产马铃薯脱毒微型薯的新方法,采用其方法生产的种薯品质对全国马铃薯种薯产业的健康发展具有非常重要的作用。本试验结果表明:通过对各预贮处理组发芽率、15319期张敏敏等:采后不同光照预处理对雾培马铃薯原原种中S GA s含量、绿变程度及发芽率的影响芽长的观测,发现各处理组雾培马铃薯原原种度过休眠期后,发芽率和芽长均随着时间的增加而呈上升趋势,但经L 6(6 0 0 0 l x)光照预贮过的雾培马铃薯原原种相较于其他处理组,发芽率和芽长均具有明显优势,因此该条件可作为提高雾培马铃薯种薯发芽率、增强雾培马铃著种薯品质的预贮处理条件。对L 6处理组(表2)、D处理组(表3)各指标进行相关性分析发现,S GA s含量与雾培马铃薯原原种的发芽率、芽长呈显著正相关,提高S GA s含量可促进种薯发芽率和芽长的增长,由于是初步的试验结果,今后还需做进一步的试验验证。同时,对比不同处理组S GA s含量和发芽率的关系,发现D、S、L 1、L 6、L 1 2处理组中的S GA s总含量依次呈现由低到高的趋势,同时D、S、L 1、L 6处理组的发芽率也对应呈现出依次升高的趋势,但L 1 2组发芽率却明显低于L 6和L 1处理组,这可能是L 1 2组预贮处理后失重率高,影响了种薯发芽率,通过表2、表3相关性分析也可发现发芽率与失重率呈现极显著负相关,这与上述推断相符合。同时,根据王宇3 8研究不同浓度S GA s含量对种薯发芽的影响,结果表明高浓度的S GA s含量反而抑制了种薯的发芽,这也与本试验结果相吻合。通过设置不同光照条件对雾培马铃薯原原种S GA s含量和叶绿素含量的分析发现,各处理组随着预贮时间的延长,S GA s和叶绿素含量均呈现上升趋势,但黑暗处理组的S GA s和叶绿素含量明显低于光照处理组(S、L 1、L 6、L 1 2),且直射光 处理组(L 1、L 6、L 1 2)的影响作用明显强于散射光处理组(S),而直射光处理组(L 1、L 6、L 1 2)也呈现出随着光照度的增加,其S GA s和叶绿素含量增加趋势越明显。因此,在实际生产中可通过设置不同光照条件对种薯进行预贮处理,增加S GA s含量,以提高种薯发芽率。根据图4中不同光照预贮处理下薯皮色度的变化动态图,可以直观看出随着光照时间、光照度的改变,薯皮色度绿变明显,这与图2、图3中所测得的叶绿素含量及a*值的变化趋势一致,且通过表2相关性分析,S GA s含量与叶绿素含量呈极显著正相关,相关系数0.9 2 9(P0.0 1),与a*值呈显著负相关,相关系数-0.7 6 6(P 0.0 5),即随着S GA s含量的增加,种薯叶绿素含量也呈现出增加趋势,绿变加强。因此,在对雾培马铃薯原原种进行光照预贮的实际应用中,可以参照图4中薯皮色度绿变情况,判断光处理效果,以达到通过薯皮绿变程度判断S GA s含量,快速评估种薯光照预贮处理完成情况的目的。参考文献 R e f e r e n c e:1 曾凡逵,许 丹,刘 刚.马铃薯营养综述J.中国马铃薯,2 0 1 5,2 9(4):2 3 3-2 4 3.Z E N G F K,XU D,L I U G.P o t a t o n u t r i t i o n:A c r i t i c a l r e-v i e wJ.C h i n e s e P o t a t o J o u r n a l,2 0 1 5,2 9(4):2 3 3-2 4 3.2 邓孟胜,张 杰,唐 晓,等.马铃薯中龙葵素的研究进展J.分子植物育种,2 0 1 9,1 7(7):2 3 9 9-2 4 0 7.D E N G M S H,Z HAN G J,TAN G X,e t a l.R e s e a r c h p r o-g r e s s o f S o l a n i n e i n p o t a t oJ.M o l e c u l a r P l a n t B r e e d i n g,2 0 1 9,1 7(7):2 3 9 9-2 4 0 7.3 C HE N G L X,WAN G Y,L I U Y S H,e t a l.C o m p a r a t i v e p r o t e o m i c s i l l u s t r a t e s t h e m o l e c u l a r m e c h a n i s m o f p o t a t o(S o l a n u m t u b e r o s u mL.)t u b e r i z a t i o n i n h i b i t e d b y e x o g e-n o u s g i b b e r e l l i n s i n v i t r oJ.P h y s i o l o g i a P l a n t a r u m,2 0 1 7,1 6 3(1):1 0 3-1 2 3.4 罗其友,高明杰,张 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