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遮光對光照敏感型新梢白化茶春梢化學(xué)成分含量的影響

2016-10-20 08:05:45張龍杰林小明鄭新強(qiáng)王開榮陸建良梁月榮
茶葉 2016年3期
關(guān)鍵詞:白化兒茶素胡蘿卜素

李 明 張龍杰 石 萌 林小明 鄭新強(qiáng) 王開榮 陸建良 梁月榮*

(1.余姚市林業(yè)特產(chǎn)技術(shù)推廣總站,余姚 315499; 2.寧波黃金韻茶業(yè)科技有限公司,余姚 315400;3.浙江大學(xué)茶葉研究所,浙江 杭州 310058; 4.寧波市森林病蟲防治檢疫站,寧波 315000)

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遮光對光照敏感型新梢白化茶春梢化學(xué)成分含量的影響

李明1張龍杰2石萌3林小明3鄭新強(qiáng)3王開榮4陸建良3梁月榮3*

(1.余姚市林業(yè)特產(chǎn)技術(shù)推廣總站,余姚 315499; 2.寧波黃金韻茶業(yè)科技有限公司,余姚 315400;3.浙江大學(xué)茶葉研究所,浙江 杭州 310058; 4.寧波市森林病蟲防治檢疫站,寧波 315000)

以光照敏感型新梢白化茶樹‘黃-2’、‘黃-8’和‘黃-13’為供試材料,在春季一芽一葉期采用30%透光度的黑色遮陽網(wǎng)覆蓋遮光處理7天,HLPC法檢測一芽二葉新梢咖啡因、兒茶素類、氨基酸類和色素類化合物含量。結(jié)果顯示,遮光處理對茶葉咖啡因含量無顯著影響;遮光對兒茶素類總含量的影響因品種而異,在品系‘黃-2’顯著提高,而品系‘黃-8’和‘黃-13’則顯著降低;遮光顯著提高品系‘黃-13’的氨基酸總含量,降低品系‘黃-8’氨基酸總含量,但對品系‘黃-2’無顯著影響;遮光顯著提高β-胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素b和新黃質(zhì)的含量,顯著降低紫黃質(zhì)含量。具有熱耗散作用的黃體素在光照敏感新梢白化茶品種的含量很低,是其容易受到強(qiáng)光脅迫傷害的原因。在強(qiáng)光照條件下,光照敏感型新梢白化茶葉片呈現(xiàn)黃色,主要是葉綠素含量顯著降低,而不是因?yàn)楹}卜素和葉黃素含量提高所致。根據(jù)這些研究結(jié)果,作者認(rèn)為:在高溫強(qiáng)光季節(jié)采取適度遮光,將有助于光照敏感型新梢白化茶提高葉片葉綠素含量,增強(qiáng)光合作用,進(jìn)而提高茶苗生長勢和抗性,有助于提高茶苗移栽成活率。

茶樹;光照敏感;新梢白化;葉綠素;葉黃素;品質(zhì)成分

新梢白化茶樹品種有低溫敏感型和光照敏感型兩大類[1-3]。光照敏感型新梢白化茶樹在強(qiáng)光照條件下葉片色澤黃白;茶葉多酚類含量適中,氨基酸含量高,茶葉滋味鮮爽,是加工綠茶的優(yōu)質(zhì)原料,尤其適合名優(yōu)茶加工[4-5]。然而,光照敏感型新梢白化茶樹品種幼苗期抗性弱,容易受到高溫強(qiáng)光傷害而嚴(yán)重影響移栽成活率。目前的主要防控措施是通過遮光,降低自然光照強(qiáng)度;促進(jìn)葉綠素生物合成和光合作用,增強(qiáng)茶樹抗性,保證茶苗安全越夏。有關(guān)光照敏感型新梢白化茶的白化機(jī)理,現(xiàn)在還很少了解[6-7]。本文研究了遮光處理對茶樹葉片化學(xué)成分含量變化的影響,將有助了解對光敏型新梢白化茶的白化機(jī)理和開發(fā)相應(yīng)的優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)措施,提高茶苗移栽成活率,促進(jìn)該類茶樹品種的推廣和開發(fā)利用。

1 材料和方法

1.1遮光處理

供試茶樹品系為‘黃-2’、‘黃-8’和‘黃-13’,于2016年4月11日用透光度為30%的黑色遮陽網(wǎng)進(jìn)行遮光處理,以不遮光為對照。2016年4月18日采摘一芽二葉新梢;用于茶葉品質(zhì)成分(兒茶素類、咖啡因、氨基酸)測定的樣品經(jīng)700W微波爐高溫殺青30秒后,80℃烘干,粉碎并過24目篩,4℃冷藏備用;用于茶葉色素類化合物檢測的樣品用液氮冷凍后保存于-70℃。檢測時(shí)用110℃烘干恒重法測定含水量[8]。

1.2兒茶素類和咖啡因含量測定

稱取磨碎茶樣0.15 g,置于50 mL離心管,加入50%酒精25 mL,蓋上離心管蓋,置于70℃恒溫水浴萃取,每10 min緩慢搖動(dòng)一次,共萃取30 min;冷卻至室溫,經(jīng)4℃和15984 ×g離心10 min,取上清液作為待測液。

用HPLC法測定茶葉兒茶素類和咖啡因含量,儀器為島津LC-20AD型高效液相色譜儀,安捷倫TC-C18(5 μm,4.6 mm×250 mm)色譜柱;分析條件:進(jìn)樣量10 μL,柱溫35℃;流動(dòng)相A為乙腈/乙酸/水=6/1/193 (v/v/v),流動(dòng)相B為乙腈/乙酸/水=60/1/139 (v/v/v),線性梯度洗脫,流速1 mL/min,35 min內(nèi)流動(dòng)相B從20%增加至65%;檢測波長280 nm。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品(購買自SIGMA公司)的保留時(shí)間參和峰面積進(jìn)行定性定量分析。圖1為‘黃-8’對照處理的HPLC圖譜。

圖1 ‘黃-8’對照處理兒茶素類和咖啡因檢測的HPLC圖譜

1.3氨基酸含量測定

柱前反應(yīng)劑制備:稱取2,4二硝基氟苯(DNFB)1.00 g,置于100 mL棕色容量瓶,加入乙腈溶解并定容,用封口膜密封,4℃冰箱保存。

標(biāo)準(zhǔn)氨基酸試液制備:用0.1 M NaOH試劑溶解天冬氨酸、半胱氨酸和酪氨酸(5 mg/mL左右);用0.1 M HCl試劑溶解谷氨酸、天冬酰胺、絲氨酸、組氨酸、蘇氨酸、精氨酸、脯氨酸、茶氨酸、丙氨酸、γ-氨基丁酸、甲硫氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、頡氨酸、谷氨酰胺和賴氨酸(5 mg/mL左右);根據(jù)本研究室以往對茶葉氨基酸檢測發(fā)現(xiàn)的主要氨基酸取適量19種氨基酸以及茶氨酸儲備液混合后制成氨基酸混標(biāo),并依次稀釋成5個(gè)濃度梯度。

測試樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣柱前處理:分別吸取浸提液和氨基酸混合標(biāo)準(zhǔn)液180 μL,加入100 μL 1%DNFB溶液、100 μL NaHCO3(0.5 M,pH 9.0)和20 μL ddH2O,用封口膜封口,漩渦震蕩混勻,黑暗60℃恒溫加熱1 h,冷卻至室溫;再加入400 μL KH2PO4 (0.01 M,pH 7.0),搖勻放置15 min;用0.22 μm Millipak過濾器過濾后檢測。

HPLC檢測:儀器為島津LC-20AD型高效液相色譜儀,安捷倫TC-C18(5 μm,4.6 mm×250 mm)色譜柱;HPLC條件:進(jìn)樣量20 μL,柱溫35℃;流動(dòng)相A為5 mM NaAc(pH 5.7)/四氫呋喃=95/5(v/v),流動(dòng)相B為甲醇/水=80/20 (v/v),流速1 mL/min,梯度洗脫條件如表1所示;檢測波長360 nm。

表1 氨基酸HPLC檢測梯度洗脫條件

1.4色素組分測定

取冷凍鮮葉0.20 g置于研缽內(nèi),加入適量石英砂、0.1 g交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮PVPP和10 mL預(yù)冷丙酮,于冰浴中研磨,取研磨液于2 mL離心管內(nèi),4℃和15984 ×g離心10 min,取上清液用于HPLC分析。

檢測儀器為島津LC-20AD型高效液相色譜儀,安捷倫TC-C18(5 μm,4.6×150 mm)色譜柱;HPLC條件:進(jìn)樣量20 μL,柱溫35℃;流動(dòng)相A為乙腈/乙酸/水=6/1/193(v/v/v),流動(dòng)相B為乙腈/甲醇/氯仿=15/4/1(v/v/v),梯度洗脫,20 min內(nèi)流動(dòng)相B從80%線性增加至100%,并維持15 min,然后5 min內(nèi)再將流動(dòng)相B從100%線性降低至80%,流速1 mL/min; 檢測波長440 nm;根據(jù)色素標(biāo)準(zhǔn)品(新黃質(zhì)、紫黃質(zhì)、黃體素、β-胡蘿卜素、葉綠素a和葉綠素b,均購買自SIGMA公司)的保留時(shí)間和峰面積進(jìn)行定性和定量。測定結(jié)果以樣品干重為基礎(chǔ)進(jìn)行樣品間比較。

1.5結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

本文的所有實(shí)驗(yàn)為2次重復(fù),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示為“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”。t檢驗(yàn)法檢測樣本間平均數(shù)的顯著水平;將顯著水平P<0.05時(shí)的平均數(shù)被認(rèn)為存在顯著差異。

2 結(jié)果和分析

2.1遮光對兒茶素類和咖啡因含量的影響

咖啡因含量在3個(gè)品系之間存在較明顯差異,即‘黃-8’最低,‘黃-13’最高,‘黃-2’居中。遮光處理與對照之間咖啡因含量無顯著差異(表2)。說明咖啡因含量主要取決于品種,遮光處理對光照敏感型新梢白化茶樹品種咖啡因生物合成和累積沒有顯著影響。

以無遮光的對照樣品為參照比較品種間兒茶素類含量時(shí)發(fā)現(xiàn),兒茶素類總含量以‘黃-8’最高,‘黃-2’最低,差異顯著(P<0.05);兒茶素類單體化合物中, ‘黃-13’的 EGCG顯著低于 ‘黃-2’和‘黃-8’(P<0.05),EC顯著高于‘黃-2’和‘黃-8’(P<0.05),而ECG含量顯著高于‘黃-2’。遮光處理對光照敏感型新梢白化茶樹品種兒茶素類總含量水平的影響因品種不同而存在差異,品系‘黃-2’遮光處理的兒茶素類總含量高于對照(2.31%),差異顯著(P<0.05);而遮光處理的‘黃-8’和‘黃-13’ 兒茶素類總含量分別比對照低3.50%(P<0.05)和8.91%(P<0.05) (表2)。這種情況可能是因?yàn)椴煌贩N兒茶素類生物合成關(guān)鍵酶基因?qū)庹盏捻憫?yīng)存在差異所致。

2.2遮光對茶葉游離氨基酸類化合物含量的影響

在供試樣品中檢出9種游離氨基酸類化合物。一般茶樹品種的茶葉氨基酸組成是以茶氨酸為主,約占游離氨基酸總含量的40%以上[9]。本文測試同一農(nóng)場的常規(guī)茶樹品種‘福鼎大白茶’一芽二葉新梢顯示,茶氨酸含量為氨基酸總含量的46.7%(表3);而3個(gè)供試光照敏感型新梢白化茶品種的對照樣品中,天冬氨酸含量最高,茶氨酸和谷氨酸次之(表3)。該結(jié)果與普通茶樹品種葉片的氨基酸組成存在明顯差異,可能與品種的遺傳特性有關(guān),有待進(jìn)一步研究。遮光處理提高‘黃-13’的氨基酸總含量 (P<0.05),降低 ‘黃-8’的氨基酸總含量(P<0.05),而‘黃-2’的遮光處理和對照之間差異不顯著(表3)。說明遮光處理對光照敏感型新梢白化茶氨基酸含量的影響隨著品種而變化。

2.3遮光對茶葉色素含量的影響

本研究測定了與茶葉色澤和光合作用相關(guān)的葉綠素a、葉綠素b、β-胡蘿卜素、新黃質(zhì)、紫黃質(zhì)以及黃體素等茶葉色素含量。根據(jù)無遮光的對照樣品檢

表2 茶葉兒茶素類和咖啡因含量比較 (mg/g)

*與相同品系的對照相比較,差異顯著(P<0.05);aTC=Total catechins (兒茶素類總含量)。

表3 茶葉氨基酸類化合物含量比較(mg/g)

*與相同品系的對照相比較,差異顯著(P<0.05);a在同一地塊自然光照的‘福鼎大白茶’。為了比較白化茶的氨基酸組成,增加了該對比樣品。

測結(jié)果,在檢測色素中,常規(guī)茶樹品種‘福鼎大白茶’葉綠素a含量最高,葉綠素b次之,黃體素和β-胡蘿卜素再次之;3個(gè)光照敏感新梢白化茶品系的色素表現(xiàn)為:葉綠素a含量最高,其次為黃體素和β-胡蘿卜素,紫黃質(zhì)和葉綠素b含量較低;葉綠素a、葉綠素b、黃體素、紫黃質(zhì)在品種之間差異顯著(P<0.05)(表4)。遮光處理可以顯著提高β-胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素b和新黃質(zhì)的含量水平(P<0.05);紫黃質(zhì)顯著降低(P<0.05);遮光對黃體素含量水平的影響因品種不同而存在差異,‘黃-2’顯著提高(P<0.05),‘黃-13’顯著降低(P<0.05),‘黃-8’無顯著差異(表4)。光照敏感型新梢白化茶的葉綠素a和葉綠素b即使在遮光條件下大幅度提高,但仍然低于常規(guī)品種‘福鼎大白茶’(表4)。說明在強(qiáng)光照條件下光照敏感型白化茶葉片呈現(xiàn)黃色并非因?yàn)楹}卜素和葉黃素類含量上升的原因,而是因?yàn)槿~綠素嚴(yán)重缺乏所致。在高溫強(qiáng)光季節(jié),適當(dāng)遮光可以增強(qiáng)茶苗生長勢、提高移栽成活率。其機(jī)理可能是遮光大幅度提升葉綠素含量,促進(jìn)光合作用,進(jìn)而增強(qiáng)茶樹生長勢和對環(huán)境逆境脅迫的抗逆力所致。

3 討 論

氨基酸含量高是新梢白化茶品種作為優(yōu)質(zhì)綠茶原料的最大優(yōu)勢。本研究表明,遮光處理對茶葉氨基酸含量的影響因品種而異,有上升的,如‘黃-13’;有下降的,如‘黃-8’;也有差異不顯著者,如‘黃-2’。但無論遮光處理與否,光照敏感型新梢白化茶品種的氨基酸含量仍然比常規(guī)茶樹品種如‘福鼎大白茶’高(表3)。說明光照敏感型新梢白化茶的品質(zhì)優(yōu)勢是可遺傳的。

光照敏感型新梢白化茶品種幼苗缺乏綠色葉片,光合作用能力和抗逆力弱,移栽后在高溫強(qiáng)光夏季葉片容易受到灼傷,導(dǎo)致移栽成活率低。這種現(xiàn)象可能與該類品種的光合色素如葉綠素、β-胡蘿卜素、黃體素和新黃質(zhì)明顯低于常規(guī)茶樹品種有關(guān)(表4)。

表4 茶葉色素類化合物含量比較 (μg/g,DW)

*與相同品系的對照相比較,差異顯著(P<0.05);a在同一地塊自然光照的‘福鼎大白茶’。為了比較白化茶的色素組成,增加了該對比樣品。

植物光合色素包括葉綠素和類胡蘿卜素,其中類胡蘿卜素又分為不含氧的胡蘿卜素類(如α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素等)和含氧的葉黃素類(如新黃質(zhì)、紫黃質(zhì)、黃體素等)。葉綠素吸收紅光和藍(lán)紫光,類胡蘿卜素的最大吸收帶在藍(lán)紫光區(qū)。蔭生植物葉片的類胡蘿卜素含量較高,類胡蘿卜素在弱光條件下吸收較多的藍(lán)紫光轉(zhuǎn)遞給葉綠素,使植物在弱光條件下仍然能夠進(jìn)行較強(qiáng)的光合作用。然而,在高于光飽和點(diǎn)的強(qiáng)光條件下,植物有可能發(fā)生光抑制[10]。此時(shí)植物光合器官會(huì)啟動(dòng)其光保護(hù)機(jī)制,以達(dá)到最大限度減少強(qiáng)光脅迫造成的傷害,如熱耗散途徑[11]。葉黃素類是結(jié)合于光系統(tǒng) 的捕光色素復(fù)合體(LHCⅡ)的一類色素[12],其中黃體素可以直接行使熱耗散的功能[13]。表4顯示,光照敏感型新梢白化茶品種的黃體素含量明顯低于‘福鼎大白茶’,這可能是該類品種容易受到強(qiáng)光脅迫傷害的原因。在栽培上,遮光處理雖然可以降低光脅迫損傷,但成本很高。今后可以開發(fā)光屏蔽劑,替代現(xiàn)有的遮光處理,是該領(lǐng)域一個(gè)非常有意義的研究方向。

1王開榮,李明,王榮芬,沈立銘. 光照敏感型白化茶栽培與加工技術(shù). 中國茶葉, 2008,11: 16-17.

2王開榮,梁月榮,李明,張龍杰. 白化茶骨干親本及其家系種質(zhì)性狀分析. 茶葉, 2015,41: 130-132.

3王開榮,李明,張龍杰,梁月榮. 白化茶種質(zhì)資源分類研究. 茶葉, 2015, 41: 126-129.

WANG K R, LI M, ZHANG L J, LIANG Y R. Studies on classification of albino tea resources. Journal of Tea, 2015, 41: 126-129.

4李明,張龍杰,王開榮,梁月榮,沈立銘,王盛彬,陸建良.光照敏感型白化茶新品種“黃金芽”白化特性研究. 茶葉, 2008, 34: 98-101.

5韓震,王開榮,鄧隆,李明,張龍杰.白化茶樹新品系-黃金斑. 茶葉, 2013, 39: 125-126.

6王開榮,李娜娜,陸建良,鄭新強(qiáng),梁月榮,韓震,張龍杰. 遮光對茶樹品種“黃金芽”葉片基因表達(dá)譜的影響. 茶葉, 2012, 38: 229-232.

7王開榮.白茶演化. 中國茶葉, 2006, 28(4): 42-43.

8董尚勝,翁蔚,查森俊,童啟慶. 復(fù)火對杜仲茶品質(zhì)成分的影響. 浙江大學(xué)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版), 2000, 26(5):571-572.

9邵淑宏,王開榮,林晨,葉倩,梁月榮. 茶氨酸制備和檢測研究進(jìn)展. 茶葉, 2009, 35:145-159.

10Anderson J M,Park Y I,Chow W S.Photoinactivation and photoprotection of phtosystem Ⅱ in nature. Hysiologia Plantarum, 1997, 100: 214-223.

11Niyogi K K. Photoprotection revisited: Genetic and molecular approaches. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 1999, 50: 333-359.

12Ruban A V, Young A J, Pascal A A, Horton P. The effects of illumination on the xanthophylls composition of thephotosystem-II light-harvesting complexes of spinach thylakoid membranes. Plant Physiology, 1994, 104:227-234.

13Baroli I M, Do A D, Niyogi K K. Suppression of the light sensitivity of a zeaxanthin- and lutein-deficient mutant of Chlamydomonas reinhardtii: Zeaxanthin is sufficient for protection from high light stress. Photosynthesis Research, 69(1-3):24.

Effect of light-shading on chemical composition of spring shoots on light-sensitive albino tea plants

LI Ming1,ZHANG Longjie2,SHI Meng3,LIN Xiaoming3,ZHENG Xinqiang3,WANG Kairong4,LU Jianliang3,LIANG Yuerong3*

(1.General Station of Forestry Speciality Technology Extension of Yuyao City,Yuyao 315499;2.Ningbo Huangjinyun Tea Science and Technology Co.,Ltd,Yuyao 315400;3.Tea Research Institute,Zhejiang University,Hangzhou 310058;4. Prevention and Quarantine Station of Forest Diseases and Pests of Ningbo City,Ningbo 315010)

Light-sensitive albino tea cultivars ‘Huang -2’,‘Huang -8’ and ‘Huang -13’ were used as tested cultivars in the present study.At the growing stage of spring shoots with one leaf and a bud,the plants were covered using black shading net with 30% light transmittance for 7 days,and then tea shoots with two leaves and a bud were sampled for HPLC analysis of caffeine,catechins,amino acids and pigments.The results showed that shading treatment had no significant effect on the caffeine content of the tea shoots.The effect of shading on the total content of tea catechins varied with tea cultivars,with significant increase in cultivar ‘Huang-2’,but significant decrease in cultivars ‘Huang -8’ and ‘Huang-13’.Total content of amino acids was significantly reduced in the shaded cultivar ‘Huang-8’,but was significantly increased in the shaded cultivar ‘Huang-2’,while it showed no significant differences between light-shading treatment and control in cultivar ‘Huang-2’.The light-shading treatment significantly increased the contents of carotenoid,chlorophyll a,chlorophyll b and neoxanthin,but significantly decreased the content of violaxanthin.Under strong light condition,the new shoots on plants of light-sensitive albino tea cultivars showed yellow color,which was induced by the significant decrease in chlorophyll content,instead of the increase in carotenoids and lutein contents.Content of lutein,a pigment with heat dissipation function,was very low in the light-sensitive albino tea cultivars,which is considered to be a reason why they were easily injured by strong light stress.In the seasons with high temperature and strong sun-light,appropriate light shading will be beneficial to promoting chlorophyll biosynthesis and photosynthesis in the tea leaves,resulting in improvement of the growing vigor and resistance to environmental stress of tea plants,which will contribute to increase in survival rate of the transplanted young tea plants.

Camelliasinensis; light sensitivity; albino shoots; chlorophyll; lutein; quality related components

2016-07-02

寧波市重大科技項(xiàng)目(2014C10008);浙江省茶樹農(nóng)業(yè)新品種選育重大科技專項(xiàng)(2012C12905)

李明(1970年-),高級工程師,從事茶葉技術(shù)推廣工作。通訊作者:yrliang@zju.edu.cn.

Q948.112+1;Q5

A

0577-8921(2016)03-150-05

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