王加真， 劉義富， 肖 堯， 何 佳， 曾一霞， 周玲艷， 趙 蛾

(1.遵義師范學院生物與農業(yè)科技學院，貴州遵義 563000； 2.遵義師范學院茶葉研究所，貴州遵義 563000)

茶葉中游離氨基酸種類和含量的高低不僅影響茶湯的口感和風味，使茶湯具有一定的香氣和甜爽味，而且是茶保健功能的重要因子。范培珍等研究發(fā)現(xiàn)，谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、脯氨酸(Pro)、茶氨酸(The)是茶葉中的鮮爽因子，絲氨酸(Ser)、Gly、Ala、Pro是甜味類，組氨酸(His)、精氨酸(Arg)、纈氨酸(Val)、蛋氨酸(Met)、異亮氨酸(Iso)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)是苦味類因子，天冬氨酸(Asp)和Glu是鮮味決定因子。張丹丹等通過對白茶的研究認為，不同白茶品種中鮮味氨基酸種類存在差異，在其研究中發(fā)現(xiàn)Pro、Gly、Asp和蘇氨酸(Thr)對白毫銀針貢獻甜味，而苦味則受Leu、His和Met影響；在貢眉中貢獻甜味的則是Val和Ala代替了Gly和Thr，影響苦味的只有Leu相同，其余的則是Phe、Iso和Val。大量研究一致認為，The占茶葉游離氨基酸含量的50%以上方可調節(jié)人體的免疫功能，且對心血管疾病、神經性疾病具有一定的療效，是茶葉保健功能的重要因子。因此，高氨基酸含量是提高茶葉品質的重要課題之一。方開星等研究218份茶樹資源的氨基酸發(fā)現(xiàn)，存在高氨基酸(總量≥5.00%)的茶樹資源，可選育出高氨基酸含量的茶樹品種。通過70% 遮陽處理、春夏季施以一定量尿素、梨茶間植以及冬深耕+重施氮肥+遮陽+噴灌等方法，均能顯著提高茶葉氨基酸含量。在茶青加工過程中，采用攤涼萎凋 2～3 h、90～100 ℃烘焙、80～90 ℃提香30 min的工藝可使茶葉中氨基酸含量提高。

育種和栽培措施從材料的層面解決了氨基酸含量的高低，但育種方法需要相應的種質資源、較長的時間和較大的投入，短期難見成效。近年來通過控制光照調節(jié)植物生長和生理成為了研究熱點。茶樹光處理試驗顯示遮陰可增加氨基酸含量，不同光質照射處理的茶樹茶鮮葉中氨基酸含量也不同，紅光處理會降低氨基酸含量，藍光和紅藍光處理使氨基酸含量升高。光質主要是通過影響光合效率而影響氨基酸含量，光合效率可用葉綠素熒光參數(shù)來表示。葉綠素熒光參數(shù)主要有實際光量子產量[Y (Ⅱ)]、潛在最大相對電子傳遞效率()、光能的利用效率()和強光耐受能力()等，它們可用來表述植物對光能的利用及耐受效率和能力，并以此來判斷植物的抗性、生長和生理狀況。葉綠素熒光參數(shù)可利用便攜式分析儀原位測定，具有快速、無損傷的特點，能夠真實反映植物的光合能力，從而能較準確地分析生長環(huán)境對植物的影響。本研究以福鼎大白茶一年生幼苗為材料，利用葉綠素熒光測定技術分析其葉片在不同光質下葉綠素熒光參數(shù)及葉片呈味氨基酸含量差異，探討福鼎大白茶葉片對不同光質的利用及其能量分配，以及光質對茶樹葉片呈味氨基酸含量的影響，以期為光質調控茶葉功能成分的生產應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

福鼎大白茶由貴州湄潭國家農業(yè)科技園區(qū)茶樹良種繁育中心提供，選取生物量一致的盆栽福鼎大白茶一年生幼苗[株高(20±0.5) cm]進行試驗。

光質精準可調人工氣候箱(安徽昂科豐光電科技公司)；高精度快速光譜輻射計(HAAS-200，杭州遠方光電信息股份有限公司)；LI-250A光度計(LI-COR，美國)；MINI-PAM-Ⅱ脈沖調制式葉綠素熒光儀(德國WALZ公司)；200目鋼絲網(wǎng)篩；L-3000 型全自動氨基酸分析儀(蘇州華美辰儀器設備有限公司)。

熒光燈 T8 L36W/865 O-D 6500K 白光；LED紅光燈；LED藍光燈；LED紅藍混合燈。

1.2 試驗設計與方法

1.2.1 光源設置 以熒光燈和LED燈為光源，利用高精度快速光譜輻射計測量光源光譜參數(shù)。分別置于白光(熒光燈，對照，W)和紅光(645 nm，R)、藍光(440 nm，B)、紅藍組合光(RB，光質比 1.4 ∶1)下，用LI-250A光度計(LI-COR，美國)采用9點法測定茶苗頂部受光面平均光量子密度，調整茶苗放置高度，將4種光源光照度統(tǒng)一調整為(85±2) μmol/(m·s)。

1.2.2 茶苗栽培設置 試驗于2019年12月在貴州省遵義市遵義師范學院茶樹光生物學實驗中心進行，光周期12 h，溫度恒定在(25±1) ℃，相對濕度為(85±3)%。每種光照下設置10盆栽培盆，每盆栽植4株茶苗，每隔3 d澆1次20 mL去離子水。

1.2.3 葉綠素熒光儀測定 每株選擇3個萌發(fā)芽長出的第1張葉。分別在光照0、1、2、3 周對第1張葉暗適應12 h后用MINI-PAM-Ⅱ脈沖調制式葉綠素熒光儀測定光系統(tǒng)Ⅱ快速光曲線，對光曲線進行非線性曲線擬合后，曲線初始斜率為光能利用效率()，曲線的最大值為潛在最大相對電子傳遞效率()，表示方法如圖1所示。同時測定第1張葉在光適應下的實際光化學效率(YⅡ)和耐受強光的能力()。每株3張葉的平均值作為該株的參數(shù)。

1.2.4 葉片氨基酸含量測定 于光照處理3周后，每處理摘取測葉綠素熒光參數(shù)的對應第1張片，用100 ℃水蒸汽殺青3 min，80 ℃下烘干至恒質量，粉碎過200目篩后測氨基酸含量。18種氨基酸組分含量的測定采用氨基酸分析儀。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

測定數(shù)據(jù)利用Excel 2013進行平均值、標準差等的分析及排列，然后利用SPSS 18.0 軟件進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 光源光譜特征分析

試驗用光源經HAAS-200測量分析獲得如表1所示的光譜參數(shù)。

表1 試驗用不同光質的光譜特性

4種光源W、RB、R、B的主波長分別為545、449、660、440 nm，它們的紅藍光質比分別為0.8、1.4、4.4和0.1。W光源與RB光源相比較，有較高的綠光比例(41%)，峰值波長位于黃綠光區(qū)域。根據(jù)前人研究，紅光(610～720 nm)和藍光(400～520 nm)是植物敏感光源，與光合作用效率相關性最顯著，紅光下植物生長旺盛，藍光次之。茶樹為喜陰植物，本試驗用R、B、RB和W分別為600～700、400～500、500～600 nm，處于合理的區(qū)間內，可滿足茶樹對不同光質反應研究的需要。

2.2 光質對茶樹葉片葉綠素熒光參數(shù)的影響

如圖2所示，與處理前相比，Y(Ⅱ)在處理1周后，出現(xiàn)下降趨勢，但差異不顯著；處理2周后，白光和紅藍光處理下與處理前相比Y(Ⅱ)下降顯著，藍光處理與1周后相比顯著升高，紅光處理下不變；處理3周后除紅藍光外其他光照下均恢復到處理前水平。光質之間比較，處理1周后，紅光處理顯著低于白光，與其他2種光之間無顯著差異。處理2周后，藍光處理Y(Ⅱ)顯著高于紅光和紅藍光處理。處理3周后，紅藍光處理明顯低于其他光處理。PSⅡ反應中心部分關閉時，捕光色素分子實際原初光能捕獲效率即為Y(Ⅱ)[Y(Ⅱ)=(-)/]，可快速地確定某種環(huán)境條件下 PSⅡ反應中心的作用效率。所以，紅光具有提高PSⅡ反應中心作用效率的作用，增強捕光色素分子的光能利用率。

在處理1周后，均表現(xiàn)下降的趨勢，但只有在白光處理下與處理前存在顯著差異，且藍光處理下顯著高于白光和紅藍光處理(<0.05)。處理2周后，值均開始回升，但仍然只有白光處理下值與處理1周結果存在顯著差異；藍光處理顯著高于白光與紅光處理。處理3周后，白光和紅藍光處理下值又出現(xiàn)下降，顯著低于處理2周后的結果；不同光照之間表現(xiàn)為藍光處理下顯著高于其他光照處理。這說明紅光和藍光照射下，較穩(wěn)定，且藍光處理效果較紅光好。曲線初始斜率反映光化學反應的啟動速率，是反映光合器官對光能利用效率的參數(shù)。紅光和藍光處理有穩(wěn)定茶樹光化學反應啟動速率的作用。

反映葉片光合作用的潛力。在不同光照處理1周后，白光和紅光處理下顯著下降，且紅光處理下降幅度最大，顯著低于其他光照處理。處理2周后，均有上升趨勢，但只有紅光處理下顯著高于處理1周的結果，且紅光、藍光、紅藍光處理下明顯高于白光處理。處理3周后，均有下降趨勢，但仍然只有紅光處理顯著低于處理2周的結果；不同光質間比較表現(xiàn)為藍光處理顯著高于白光和紅光處理。以上結果表明，紅光會降低茶樹葉的光合潛力，而B對葉片光合潛力沒有影響。

是初始斜率線和水平線的交點的橫坐標值，反映樣品對強光的耐受能力。相對穩(wěn)定，只有紅光處理2周后比處理1周顯著升高，然后到3周又顯著降低，說明光質對的影響不大。

2.3 光質對茶樹葉片呈味氨基酸含量的影響

18種氨基酸含量在光照處理21 d后進行測定，結果如表2所示。18種氨基酸中只有Pro含量不受光質的影響，酪氨酸(Tyr)、氨基丁酸(-Butyr)、Gly、Phe、Arg在紅光處理下含量最高。白光處理下-Butyr、Asp、Ser、Ala、Met、Phe、Arg、His含量均最低，表明紅光、藍光、紅藍混合光處理對大多數(shù)氨基酸都有較大的影響，有提高的功效。與白光相比，紅光可顯著提高-Butyr、Ala、Met、Ser、Phe、Tyr、Lys和Arg的含量，降低Asp、The、Glu和Leu的含量。藍光可提高-Butyr、Asp、The、Glu、Phe含量，降低Gly、Val含量；紅藍混合光可顯著提高Asp、The、Glu、Ala、Met、Thr、Iso、Val、Leu、Lys、Arg和His含量。

表2 不同光質處理21 d后對福鼎大白茶葉片18種游離氨基酸組分含量的影響 %

不同顏色光照處理下茶葉氨基酸含量之間相比較，紅光處理下-Butyr、Gly、Phe、Tyr和Arg含量比藍光和紅藍混合光處理高，Lys和Ala含量比藍光高而比紅藍混合光處理低。藍光處理下Asp、Glu和The含量比紅光處理高，Asp、The、Ala、Met、Ser、Thr、Iso、Val、Leu、Lys、Arg和His含量比紅藍混合光處理低。紅藍混合光處理下，Asp、Glu、The、Ala、Met、Ser、Thr、Iso、Val、Leu、Lys和His含量均是最高。

以上結果表明，增加藍光比例，有助于主要氨基酸(圖3，Asp、Glu、The占游離氨基酸比例高于70%，因此定義這3種氨基酸為主要氨基酸)的積累，而紅光則主要有助于帶苦味的氨基酸的積累。所以，可通過增加藍光的比例，提高茶樹甜爽氨基酸含量，從而提高茶葉的鮮爽滋味。藍光和紅藍混合光處理下氨基酸總量的提高主要是通過提高天門冬氨基酸、Glu和The這3種主要氨基酸的含量。

2.4 茶樹氨基酸含量與葉綠素熒光參數(shù)的相關性分析

表3表明，Ala、Lys、Ser、His含量與Y(Ⅱ)呈顯著或極顯著負相關，Val含量與呈顯著負相關，Glu與呈顯著正相關，Asp、Glu、Pro、Met、Thr、Val、Leu含量與呈顯著或極顯著正相關。葉綠素熒光參數(shù)可利用便攜式儀器原位、快速測定，根據(jù)氨基酸含量與葉綠素熒光參數(shù)的相關性可間接判斷氨基酸含量的高低，對茶樹高氨基酸育種具有重要的參考價值。

表3 氨基酸含量與葉綠素熒光參數(shù)的相關性

3 討論與結論

綠色植物含多種光受體，如光敏色素、隱花色素、向光素等。不同的光受體對不同色光的敏感不同，如光敏色素對紅光敏感，隱花色素對藍光敏感。因此不同色光對植物生長發(fā)育的影響不同。藍光對脫黃化、開花、晝夜節(jié)律、基因表達、向光性、葉綠體運動和氣孔運動等都有一定的調節(jié)作用，并且，藍光能增加茶樹氨基酸總量。本研究中，藍光和紅藍混合光處理均增加了氨基酸總量，且紅藍混合光效果更好。并且，藍光和紅藍混合光主要是通過增加天冬氨酸、谷氨酸和茶氨酸等主要氨基酸的含量而增加氨基酸總量，而對部分苦味氨基酸含量無影響或有降低的作用。所以在茶樹栽培過程中，適當增加藍光的比例，有助于提高茶葉的品質。

紅光通過抑制植物節(jié)間伸長而抑制植物莖的生長，因此，紅光處理有利于控制茶樹的株高。紅光處理對植物內含物也有較大影響，處理葉片的混合光中升高紅光的比例可降低葉片總氮含量，包括葉綠素和蛋白質含量，增加包括還原性糖含量的總碳含量。因此，提高紅光的比例，可改善茶葉的茶湯口感，且在施氮水平較高的條件下，還可調節(jié)碳氮代謝平衡。水稻試驗表明，紅光處理5 d的幼苗各種氨基酸含量都遠遠低于藍光和白光處理的幼苗。在本研究中，紅光處理下，氨基酸總量比藍光和紅藍光混合光處理的低，與其他植物的研究結果較一致，而本研究中氨基酸總量降低的原因主要是天冬氨酸、谷氨酸和茶氨酸的含量顯著降低造成的。

光質對茶樹生理的影響主要通過調控光合作用來實現(xiàn)，葉綠素熒光參數(shù)則是茶樹光合作用過程變化的反映。葉綠素熒光參數(shù)中 Y(Ⅱ)反映葉片吸收的光能中用于光合電子傳遞的能量占比高低，高 Y(Ⅱ)往往代表著高光合效率，包括高效的光子吸收和電子傳遞，用于暗反應中碳同化的能量，PSⅡ功能降低，Y(Ⅱ)也隨之下降。Ala、Lys、Ser和His與Y(Ⅱ)呈顯著或極顯著負相關。試驗中藍光照射2周后Y(Ⅱ)有上升的趨勢，紅光照射使 Y(Ⅱ) 下降，所以紅光處理Ala和Lys含量升高和藍光處理這2種氨基酸含量降低的原因可能是外源光質影響Y(Ⅱ)的結果。

是反映植物對光強度耐受程度的參數(shù)，本試驗中紅光處理降低了茶樹對強光耐受的能力。相關分析顯示，天冬氨酸、谷氨酸含量與呈顯著正相關。研究表明，紅光可能通過降低而影響了天冬氨酸和谷氨酸的積累，藍光和紅藍混合光則相反。反映植物捕光能力，是葉片光合作用最大能力的表現(xiàn)。在紅光處理下明顯降低，與氨基酸含量的相關性研究顯示，與Glu含量呈顯著正相關，可推測，紅光通過降低而降低Glu的含量。反映光能利用效率，藍光處理下值明顯高于其他光照處理，而Val含量與呈顯著負相關，可見，藍光可能通過使升高而降低Val含量。