不同根色胡萝卜发育动态及色素含量差异比较研究.docx

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不同根色胡萝卜发育动态及色素含量差异比较研究胡萝卜（DaucuscarotaL.var.sativaDC.）别名红萝卜、黄萝卜、丁香萝卜、黄根等，为伞形花科2年生作物[1]。胡萝卜营养丰富，含有蛋白质、碳水化合物、花青素和类脂，且胡萝卜素的含量比萝卜及其他蔬菜高出30～40倍，具有益肝明目、利膈宽肠、健脾除疳、增强免疫功能、降糖降脂和强心降压等营养保健功能，风味独特，被人们普遍种植和食用[2,3,4]。胡萝卜起源于近东和中亚地区，至今已有几千年的栽培历史[5]，最早为紫色胡萝卜，现代的黄色品种胡萝卜属于缺少花青素的变异品种，之后驯化成橘黄色[1]，经过长期驯化，演化出紫、黄、红、白、橙色等[6]的胡萝卜。色泽不仅是果实外观品质的核心指标，而且色素分子代表着果实的商品价值和营养价值[7]。不同根色胡萝卜积累的营养物质不同，橙色、黄色、橙红色胡萝卜积累着丰富的类胡萝卜素[8]，而类胡萝卜素化合物在人体健康中起着至关重要的作用，在植物叶绿体中又是光合作用的辅助色素，可以保护叶绿素免受强光的破坏[9]。紫色胡萝卜还积累着大量的花青素物质[10]，花青素对人体内各种抗氧化酶具有促进和激活作用，是天然的抗氧化剂[11]。本试验以黄色、橙色、紫色胡萝卜为研究材料，通过测定不同生长发育阶段的株高、茎叶质量、肉质根质量、叶绿素含量和类胡萝卜素含量，分析比较不同根色胡萝卜发育动态差异，以期为不同根色胡萝卜高产栽培提供理论基础。1、材料和方法1.1试验材料橙色胡萝卜为山西农业大学选育的甜红1号杂交种，肉质根为圆锥形，肉质根内芯柱比较细嫩，表皮光亮，生育期为110～120d，适应性强。黄色和紫色胡萝卜均为徐州久绿公司生产，生育期均为110d。1.2试验方法试验于2019年9月在山西农业大学园艺站进行，小高垄栽培，垄高15cm，垄宽40cm，垄间距30cm，条播，待胡萝卜幼苗5片真叶时进行定苗，株行距为10cm×20cm，小区面积为10m2,3次重复，其余为常规管理[12]。1.3测定项目及方法1.3.1株高的测定播种30d后开始随机选取6株长势良好且一致的植株用卷尺测量株高，每隔15d测定一次，3次重复。1.3.2生物产量的测定播种30d后开始随机挖取3株长势良好的植株，洗净擦干水分后分别用电子秤测定地上部和地下部生物产量，3次重复，每隔15d测定一次。1.3.3叶绿素及类胡萝卜素含量的测定分别在播种后45、105d，随机选取3株长势良好的植株，选择从心叶往外数第4片叶，采用酒精浸提法[11]测定色素含量，3次重复。1.4数据分析采用Excel软件对数据进行整理和绘图，并用SPSS20.0软件利用邓肯氏新复极差法检测显著性差异。2、结果与分析2.1不同根色胡萝卜不同发育阶段株高增长速率比较从图1可以看出，3种根色胡萝卜的株高增长趋势均基本一致。总体来看，在播种后30～45、45～60d这2个阶段内株高平均增长速率较快，其中，紫色胡萝卜增长速率变化最大，增长最快，维持在110%左右；播种后60～90d内株高增长速率均呈现快速下降趋势，均下降到10%左右；到105d时，3种根色胡萝卜增长速率逐渐接近0。这表明，胡萝卜在发育前期为叶片生长盛期，到发育中后期叶片生长较为缓慢。2.2不同根色胡萝卜不同发育阶段肉质根增长速率比较从图2可以看出，播种后30～45d内3种根色胡萝卜肉质根几乎不生长，播种60d后，3种根色胡萝卜肉质根增长速率逐渐增加，播种60～90d橙色胡萝卜肉质根增长速率先上升后略有降低，紫色胡萝卜在整个肉质根膨大期增长速率均匀，黄色和橙色胡萝卜肉质根增长速率在90～105d快速升高且明显高于紫色胡萝卜。这表明，黄色和橙色胡萝卜在90d后为肉质根急剧膨大期。2.3不同根色胡萝卜不同发育阶段根冠比比较从图3可以看出，3种根色胡萝卜根冠比随着生长时间的延长均呈增加趋势。播种30d后，3种根色胡萝卜根冠比差异不显著，但是播种后45d，品种之间根冠比开始出现显著性差异；播种后45、60d时紫色胡萝卜根冠比最大，且显著高于黄色和橙色胡萝卜，但从60d后黄色胡萝卜根冠比最大，并且显著高于紫色和橙色胡萝卜。这表明，在紫色胡萝卜生长前期肉质根生长速度较快，但是到生长后期黄色胡萝卜肉质根增长迅速。2.4不同根色胡萝卜成熟期形态发育比较表1不同根色胡萝卜成熟期形态发育比较注：同列数据后不同小写字母表示在0.05水平上差异显著（P<0.05）。表2同。从表1可以看出，成熟期（105d）橙色胡萝卜株高显著高于紫色和黄色胡萝卜；紫色胡萝卜茎叶质量显著低于橙色和黄色胡萝卜；黄色胡萝卜肉质根质量显著高于橙色和紫色胡萝卜，分别高出25.2%、116.1%。这表明，在一定程度上胡萝卜地上部生长与地下部生长具有相关性。2.5不同根色胡萝卜不同发育时期色素含量比较叶绿素含量是反映作物光合能力的关键指标[13]。从表2可以看出，播种45d后紫色胡萝卜叶绿素a含量最高，橙色胡萝卜叶绿素b含量最高，紫色和黄色胡萝卜叶绿素总含量最高，但是3种根色胡萝卜之间的叶绿素a、叶绿素b含量差异均不显著；播种105d时，紫色胡萝卜叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量均最高，并且显著高于橙色和黄色胡萝卜；但是在播种45、105d的2个时期均是橙色胡萝卜叶绿素a/b值最小；在播种45d后黄色胡萝卜类胡萝卜素含量显著高于紫色和橙色胡萝卜，但在播种105d后紫色胡萝卜类胡萝卜素含量显著高于橙色和黄色胡萝卜。这表明，不同根色胡萝卜不同发育时期色素含量积累不同。表2不同根色胡萝卜不同发育时期色素含量比较3、结论与讨论作物的地上部和地下部在营养物质的供求关系上既相互依赖又相互影响，根冠比是反映根系与地上部生长和干物质积累协调状况的重要指标[14]。本试验中，黄色胡萝卜在发育前期肉质根生长速率和根冠比低于橙色和紫色胡萝卜，但在发育中后期肉质根增长速率和根冠比迅速增大，超过橙色和紫色胡萝卜，这可能是由于前期主要集中在地上部叶片的生长，到中后期叶片光合作用增强，同化能力增强，导致肉质根渐渐增粗[15]。本试验中紫色胡萝卜从播种45d后保持稳定的增长速率，但其茎叶质量显著低于橙色和黄色胡萝卜，而成熟后肉质根质量也显著小于橙色和黄色胡萝卜，这与胡萝卜植株生长势弱，会使同化量减少，影响肉质根膨大的结果一致[15]；橙色胡萝卜在90d后肉质根迅速膨大，此时应加强肥水管理。叶绿素是植物叶片的主要光合色素，在光合作用的光能吸收、传递和转化中起不可或缺的作用，其含量是评价植株生理状况的一项重要指标[16]。不同根色胡萝卜叶绿素含量也不同。本试验中，在不同发育阶段不同根色胡萝卜叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总含量差异性不同，且胡萝卜叶片叶绿素含量在生长发育过程中呈上升趋势，生长发育前期叶绿素含量低，后期叶绿素含量高，与肉质根膨大时期基本一致，这与王海林[17]研究结果一致，可能与叶片叶龄有关。王新建等[18]研究表明，在一定范围内较低的叶绿素a/b值有利于植物充分利用不饱和的散射弱光来进行光合作用。本试验中，播种45d时，3种根色胡萝卜的叶绿素a/b值在3.3～3.7，而播种105d后叶绿素a/b值范围缩小至2.7～2.9，且3种根色胡萝卜品种在播种45、105d这2个时期均是橙色胡萝卜叶绿素a与叶绿素b比值最小，说明随着时间的推移，胡萝卜叶片光合作用逐渐增强，相同条件下橙色胡萝卜品种光合作用最强。综上所述，黄色和橙色胡萝卜在播种60d内为叶片生长盛期，此时应注重氮肥的施用，以维持叶面积最大化，加强光合作用，促进中后期肉质根膨大；黄色和橙色胡萝卜在播种90d后为肉质根快速膨大期，此时应增施钾肥，以达到高产的效果；紫色胡萝卜在播种45d后叶片和肉质根增长速率均匀，此时应注重氮、钾肥的配合施用；橙色胡萝卜能充分利用不饱和散射弱光，适合设施栽培中低温弱光时期和季节种植。参考文献：[1]张德纯.蔬菜史话·胡萝卜[J].中国蔬菜,2012(15):55.[2]阮婉贞.胡萝卜的营养成分及保健功能[J].中国食物与营养,2007(6):51-53.[3]陈瑞娟,毕金峰,陈芹芹,等.胡萝卜的营养功能､加工及其综合利用研究现状[J].食品与发酵工业,2013,39(10):201-206.[4]平阿敏,曹晶晶,侯雷平,等.不同品种胡萝卜后代分离研究[J].山西农业科学,2016,44(9):1259-1260.[7]刘小洪,孙海艳,陈薇薇,等.枇杷果实类胡萝卜素研究进展[J].果树学报,2016,33(7):874-881.[9]王慧,欧承刚,庄飞云,等.胡萝卜中类胡萝卜素积累与主要合成基因转录水平相关性分析[J].园艺学报,2014,41(12):2513-2520.[11]修伟业,张文英,肖科飞.紫薯的功能特性及应用探究[J].中外企业家,2018(23):139-140.[12]季永杰.秋季胡萝卜栽培管理技术[J].现代农业,2018(5):18.[13]姜丽丽,李晗,孟佳美,等.施氮水平对马铃薯产量及叶绿素含量影响相关性研究[J].黑龙江八一农垦大学学报,2019,31(2):13-19.[14]张文明,邱慧珍,刘星,等.连作对马铃薯根系生物学特征和叶片抗逆生理的影响[J].干旱地区农业研究,2014,32(4):20-23,52.[15]王秀峰.蔬菜栽培学各论[M].北京:中国农业出版社,2011:172-173.[16]翟锡姣,刘婷婷,曹世宇,等.CO2加富及不同灌溉次数对菜豆生长及光合特性的影响[J].华北农学报,2020,35(2):88-97.[17]王海林.洋葱不同生育期的叶绿素含量及与品质相关性分析[D].南京:南京农业大学,2017.[18]王新建,何威,杨淑红,等.干旱胁迫下4种楸树嫁接苗叶绿素含量的变化[J].经济林研究,2008(1):20-24.路强,王萱,李梅兰,侯雷平,武喆,许小勇,张静,宋红霞.不同根色胡萝卜发育动态及色素含量比较分析[J].山西农业科学,2020,48(11):1751-1754.基金:山西省应用基础研究项目(201801D221295);山西省重点研发计划重点项目(201703D211001-04-01);山西农业大学科技创新基金项目(2005042,2016ZZ13).