陳建姣 呂智棟 劉婕 張晨禹 李云飛 陳佳豪 沈程文
摘要:【目的】探究遮陰及復光下茶樹主要碳氮代謝物動態(tài)變化,為茶樹遮陰及復光過程中鮮葉適制性的選擇提供理論依據(jù)?!痉椒ā块_展大田試驗,以黃金茶1號、湘妃翠和金萱茶樹品種為試驗材料,設遮陰度80%和95%,分別在遮陰前、遮陰第12 d和復光后第1、3和5 d取1芽2葉,檢測新梢可溶性糖、黃酮、咖啡堿、氨基酸組分和兒茶素組分等指標,分析遮陰及復光下茶樹新梢碳氮代謝物和品質(zhì)變化規(guī)律?!窘Y(jié)果】遮陰下,3個茶樹品種的茶多酚含量顯著下降(P<0.05,下同),黃金茶1號和湘妃翠的酚氨比降至4~5,簡單兒茶素/酯型兒茶素降至0.23~0.42。黃金茶1號在遮陰度80%處理下酚氨比和葉綠素a/b顯著低于遮陰度95%;與遮陰度80%處理相比,湘妃翠和金萱在遮陰度95%處理下酚氨比和葉綠素a/b顯著降低,水浸出物和可溶性糖含量增加,且金萱在遮陰度95%處理下兒茶素品質(zhì)指數(shù)顯著高于遮陰度95%。復光后,3個茶樹品種游離氨基酸的變異系數(shù)均大于茶多酚;湘妃翠和金萱的酚氨比大于7,兒茶素品質(zhì)指數(shù)高于遮陰前。遮陰及復光過程中,3個茶樹品種的水浸出物、黃酮和表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)含量在復光第5 d最高。遮陰及復光下金萱茶多酚和游離氨基酸含量的變異系數(shù)低于黃金茶1號和湘妃翠;遮陰第12 d,遮陰度95%處理下湘妃翠和遮陰度80%處理下黃金茶1號的主要碳代謝物含量最低,主要氮代謝物含量最高?!窘Y(jié)論】茶樹為適應環(huán)境變化進行碳氮代謝調(diào)整,從而改變鮮葉的適制性。遮陰環(huán)境及復光前期茶樹鮮葉適制名優(yōu)綠茶,復光后期茶樹鮮葉更適制優(yōu)質(zhì)紅茶。
關鍵詞: 茶樹;復光;品質(zhì);碳氮代謝;動態(tài)變化
中圖分類號: S571.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼: A 文章編號:2095-1191(2022)02-0314-10
Dynamic changes of main carbon and nitrogen metabolites in tea plants(Camellia sinensis L.) shoots under shading
and re-lighting
CHEN Jian-jiao LYU Zhi-dong LIU Jie ZHANG Chen-yu LI Yun-fei CHEN Jia-haoSHEN Cheng-wen
(College of Horticulture, Hunan Agricultural University/Lab of Tea Science of China Ministry of Education, Hunan Agricultural University/National Research Center of Engineering Technology for Utilization of Functional Ingredients from Botanicals, Hunan Agricultural University, Changsha? 410128, China)
Abstract:【Objective】To explorethe dynamic changes of the quality biochemical components and main carbon and nitrogen metabolites of tea plants under shading and relighting, so as to provide a theoretical basis for the selection of the suitability of fresh leaves in process of shading and relighting. 【Method】A field experiment was carried out with Huangjincha-1, Xiangfeicui and Jinxuan Camellia sinensis L. cultivar as test materials under 80% and 95% shading treatments. And one bud and two leaves were taken before shading, on the 12nd day of shading, and on the 1st,3rd, and 5th days after relighting todetectsoluble sugar, flavonoids, caffeine, amino acid components and catechin components to analyze the carbon and nitrogen metabolites and quality changes of fresh leaves under shading and re-lighting. 【Result】Under shading treatment, the content of tea polyphenols of the three tea plant cultivars decreased significantly (P<0.05, the same below). The ratio of tea polyphenol to amino acid of Huangjincha-1 and Xiangfeicui decreased to 4-5, and the ratio of epicatechins or ester catechins decreased to 0.23-0.42. The tea polyphenol/amino acid ratio and chlorophyll a/b values of Huangjincha-1 under 80% shading treatment (HJC-80%) were significantly lower than those under 95% shading treatment; Xiangfeicui and Jinxuan under 95% shading treatment(XFC-95% and JX-95%), compared with 80% shading treatment(XFC-80% and JX-80%), their tea polyphenol/amino acid ratio and chlorophyll a/b were significantly decreased, and the contents of water extract and soluble sugar were increased, moreover, the catechin quality index of JX-95% was significantly higher than that of JX-80%. After re-lighting, the coefficient of variation of free amino acids is greater than that of tea polyphenols; the ratio of polyphenol to amino acid of Xiangfeicui and Jinxuan was greater than 7, and the quality index of catechins was higher than that before shading. During the process of shading and re-lighting, the content of water extracts, flavonoids and EGCG of the three cultivars reached the peak value on the 5th re-lighting day. Under shading and re-lighting, the coefficients of tea polyphenols and free amino acids of Jinxuan werelower than those of Huangjin and Xiangfeicui. On the 12nd day of shading, Xiangfeicui under the 95% shading treatment (XFC-95%) and Huangjincha under 80% shading treatment (HJC-80%) had the lowest content of main carbon metabolites and the highest content of main nitrogen metabolites. 【Conclusion】Tea plants adjust carbon and nitrogen metabolism to adapt to environmental changes, there by chan-ging the suitability of fresh leaves. The fresh leaves of tea plants are more suitable for making famous and high-quality green tea under shading and in the early stage of relighting. In the later period of re-lighting, the fresh leaves of tea plants are more suitable for making high-quality black tea.
Key words: tea plant[Camellia sinensis(L.) O. Kuntze]; re-lighting; quality; carbon and nitrogen metabolism; dynamic changes
Foundation items: National Natural Science Foundation of China(31271789);Special Projects for the Central Govern-ment to Guide the Development of Local Science and Technology(2019XF5041);Special Project for the Construction of Modern Agricultural Industrial Technology System in Hunan Province(Xiangcainongzhi〔2020〕No.112)
0 引言
【研究意義】茶樹[Camellia sinensis(L.) O. Kuntze.]原產(chǎn)于中國云貴高原及邊緣地區(qū)云霧彌漫的原始森林中,具有耐陰濕、喜漫射光和忌強光的生活習性,是我國重要的經(jīng)濟作物。夏秋季茶樹生長迅速,采摘周期長,其產(chǎn)量占全年茶葉產(chǎn)量的60%以上(張六六等,2020)。但夏秋季溫度高、光照強,導致茶葉色澤不佳、苦澀味重,導致夏秋茶浪費嚴重。研究表明,適度遮陰能提高夏秋茶品質(zhì)(Ku et al.,2010),而復光后茶樹的生理狀態(tài)對茶葉生產(chǎn)活動尤為重要。因此,探究茶葉在遮陰及復光過程中的品質(zhì)變化,提高夏秋茶利用率,對茶產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的提升具有重要意義?!厩叭搜芯窟M展】光是植物進行光合作用的重要因素,對植物生長發(fā)育和形態(tài)建成有重要作用。石元值等(2014)研究表明,遮陰能調(diào)控茶樹樹冠的微域環(huán)境,影響茶樹碳氮代謝,提高鮮葉品質(zhì);孫京京等(2015)研究表明,遮陰使氨基酸和葉綠素含量增加,茶多酚含量和酚氨比降低,優(yōu)化氨基酸組分;陳琪等(2016)研究表明,遮陰能促進茶氨酸含量增加;遮陰下,嫩葉中茶氨酸合成酶(TS)基因,老葉中與葉部氨的再同化密切相關的谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酰胺α-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶(GOGAT)和谷氨酸脫氫酶(GDH)基因表達量明顯增加,氮代謝增強;金琦芳等(2018)研究表明,遮陰會降低紫葉茶樹總花青苷和黃酮含量;編碼類黃酮生物合成的關鍵酶基因下調(diào),包括苯丙氨酸解氨酶(PAL)、二氫黃酮醇還原酶(DFR)、查爾酮合成酶(CHS)和花青素還原酶(ANR)等(Hong et al.,2014;王開榮等,2018;Liu et al.,2018),碳代謝減弱。遮陰可增加漫射光比例,使藍光增多,從而調(diào)節(jié)茶樹碳氮代謝,茶樹總氮含量增加,總碳含量減少(Yamshita et al.,2020)。而Li等(2020)研究發(fā)現(xiàn),碳氮代謝調(diào)節(jié)與遮陰時間有關,長期遮陰顯著抑制了茶樹新梢的糖酵解途徑、TCA循環(huán)和類黃酮代謝,短期遮陰可促進茶樹葉片的氮代謝。【本研究切入點】目前,對茶園遮陰的研究主要集中在遮陰下茶樹生長及茶葉品質(zhì)等方面,但關于遮陰后復光過程中茶樹葉片碳氮代謝物質(zhì)含量動態(tài)變化鮮有報道?!緮M解決的關鍵問題】以茶樹品種湘妃翠、黃金茶1號和金萱為研究對象,分析遮陰及復光過程中葉片的葉綠素含量和主要碳氮代謝物的動態(tài)變化,探究不同茶樹品種的品質(zhì)變化規(guī)律,為遮陰后茶樹鮮葉適制性的選擇提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1. 1 試驗材料
供試3個茶樹品種為種植于湖南農(nóng)業(yè)大學長安基地的多年生茶樹良種湘妃翠(XFC)、金萱(JX)和幼齡茶樹黃金茶1號(HJC)。
1. 2 試驗設計
以市場所售黑色遮陽網(wǎng)(長×寬=50 m×2 m,密度12針)進行遮陰處理。試驗在湖南農(nóng)業(yè)大學長安基地進行,設2個遮陰處理:1層遮陽網(wǎng),遮陰度80%;2層遮陽網(wǎng),遮陰度95%。使用數(shù)字照度計(TES 1332,Olympus Imaging 95 Corp)測量遮陰度。于2020年8月30日覆蓋遮陽網(wǎng),2020年9月11日拆除。于遮陰前(S0)、遮陰第12 d(S12)、復光第1 d(RL1)、復光第3 d(RL3)和復光第5 d(RL5)取1芽2葉新梢。用液氮固定后,置于真空冷凍干燥機中凍干24 h后磨碎,用于生化成分檢測。
1. 3 測定指標及方法
1. 3. 1 葉綠素含量測定 取新梢第二葉,采用95%乙醇提取法(鄧小蕾等,2014)測定葉綠素a(CA)、葉綠素b(CB)和總?cè)~綠素含量。葉綠素a/b=CA/CB。
1. 3. 2 品質(zhì)成分含量測定 水浸出物含量的測定參照GB/T 8305—2013《茶 水浸出物測定》。茶多酚含量的測定參照GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》;游離氨基酸含量的測定參照GB/T 8314—2013《茶 游離氨基酸總量測定》;酚氨比(%)=茶多酚含量/游離氨基酸含量×100(李張偉,2019)??扇苄蕴呛康臏y定采用蒽酮比色法(張正竹,2009);總黃酮含量的測定采用三氯化鋁比色法(何書美和劉敬蘭,2007);氨基酸組分的測定參考銀霞等(2019)的方法。兒茶素組分和咖啡堿的測定參考黃浩等(2019)的方法;根據(jù)李俊等(2012)的方法計算兒茶素品質(zhì)指數(shù)(CQI),CQI=(EGCG+ECG)×100/EGC,EGCG表示沒食子兒茶素沒食子酸酯含量,式中,ECG表示表兒茶素沒食子酸酯含量,EGC表示表沒食子兒茶素含量。
1. 4 統(tǒng)計分析
運用SPSS 24.0進行ANOVA分析和獨立樣本T檢驗、Graph Pad Prism 8和TBtools制圖,使用Adobe Illstrator CC 2018對圖形進行標注。
2 結(jié)果與分析
2. 1 遮陰及復光處理對茶樹表型及光合色素含量的影響
茶樹通過改變自身外部形態(tài)和內(nèi)部生理代謝以適應光強變化,其中,形態(tài)變化是茶樹適應環(huán)境變化最直觀的表現(xiàn)。由圖1可知,遮陰下,茶樹葉色變深;復光后,葉色變淺。
由圖2-A可知,遮陰度95%處理下黃金茶1號(HJC-95%)在復光第1、3和5 d,遮陰度95%處理下湘妃翠(XFC-95%)在復光第1和5 d,及遮陰度95%處理下金萱(JX-95%)在復光第1和3 d時,其葉綠素總量分別顯著低于遮陰度80%處理的黃金茶1號、湘妃翠和金萱(HJC-80%、XFC-80%和JX-80%)(P<0.05,下同);遮陰第12 d,黃金茶1號和金萱的葉綠素顯著積累;在復光第5 d,HJC-95%和XFC-95%處理的葉綠素含量最低。可見,遮陰環(huán)境有利于葉綠素積累,而復光后葉綠素被降解;遮陰度95%的遮陰環(huán)境葉綠素積累效果更佳,但復光后由于造成一定程度的強光脅迫導致葉綠素降解加快。由圖2-B可知,XFC-95%處理在遮陰第12 d、復光第1 d及JX-95%處理在復光第3 d時的葉綠素a/b分別顯著低于XFC-80%和JX-80%處理;HJC-95%處理在遮陰第12 d時的葉綠素a/b顯著高于HJC-80%處理。遮陰第12 d,XFC-95%、JX-95%和HJC-80%處理的葉綠素a/b顯著低于遮陰前。可見,湘妃翠和金萱對遮陰度95%環(huán)境的適應性更強,黃金茶1號對遮陰度80%環(huán)境更適應。
2. 2 遮陰及復光處理對茶樹新梢品質(zhì)成分的影響
2. 2. 1 對水浸出物含量的影響 由圖3-A可知,HJC-95%處理在復光第1和5 d、XFC-95%處理在遮陰第12 d和復光第3 d及JX-95%處理在復光5 d時的水浸出物含量分別顯著高于HJC-80%、XFC-80%和JX-80%處理。遮陰第12 d,HJC-80%、JX-80%和JX-95%處理的水浸出物含量顯著增加,HJC-95%和XFC-80%處理的水浸出物含量顯著減少。遮陰及復光過程中,3個茶樹品種的水浸出物含量在復光第5 d時最高。說明復光后茶樹出現(xiàn)補償性生長,茶樹新梢的內(nèi)含物質(zhì)比遮陰前更豐富。
2. 2. 2 對可溶性糖含量的影響 由圖3-B可知,HJC-95%、XFC-95%處理在復光第3 d及JX-95%處理在復光第5 d時的可溶性糖含量分別顯著高于HJC-80%、XFC-80%和JX-80%處理。遮陰第12 d,3個茶樹品種(除HJC-80%處理)的可溶性糖含量顯著增加;復光第1~5 d,XFC-80%和JX-95%處理的可溶性糖含量呈增加趨勢,HJC-80%、HJC-95%和XFC-95%處理的可溶性糖含量均顯著高于遮陰前;復光第5 d,3個茶樹品種的可溶性糖含量顯著高于遮陰前。
2. 2. 3 對總黃酮含量的影響 由圖3-C可知,HJC-95%處理在遮陰第12 d、復光第1和3 d及XFC-95%處理在復光第3 d時的總黃酮含量顯著高于HJC-80%和XFC-80%處理。遮陰第12 d,湘妃翠的總黃酮含量顯著增加,黃金茶1號和金萱的總黃酮含量顯著下降;與遮陰第12 d相比,復光第1 dXFC-80%和JX-95%處理的總黃酮含量顯著減少,HJC-80%和HJC-95%處理的總黃酮含量顯著增加。復光第1~5 d,3個茶樹品種的總黃酮含量均呈增加趨勢,且在復光第5 d最高,說明強光照有利于黃酮物質(zhì)的合成和積累。
2. 2. 4 對咖啡堿含量的影響 由圖3-D可知,XFC-95%處理在遮陰第12 d、HJC-95%和JX-95%處理在復光第1和3 d時的咖啡堿含量顯著高于XFC-80%、HJC-80%和JX-80%處理。遮陰第12 d,HJC-80%、XFC-95%、JX-80%和JX-95%處理的咖啡堿含量顯著增加,HJC-95%和XFC-80%處理的咖啡堿含量顯著減少。遮陰0 d~復光第5 d,HJC-80%、XFC-95%和JX-80%處理在遮陰第12 d及HJC-95%和XFC-80%處理在復光第1 d時的咖啡堿含量最高。復光第1~5 d,HJC-95%、XFC-80%和JX-95%處理的咖啡堿含量顯著下降。復光第5 d,黃金茶1號和金萱的咖啡堿含量顯著低于遮陰前。
2. 2. 5 對茶多酚含量的影響 由圖4-A可知,復光后,JX-80%處理的茶多酚含量顯著低于JX-95%處理。遮陰第12 d,3個茶樹品種的茶多酚含量均顯著下降;復光第1~5 d,HJC-80%、HJC-95%、XFC-80%和JX-95%處理的茶多酚含量先減少后增加,并在復光第1 d最低,JX-80%處理的茶多酚顯著增加;復光第5 d,3個茶樹品種(除JX-80%處理)的茶多酚顯著低于遮陰前。由表1可知,復光第1~5 d的茶多酚含量變異系數(shù)低于遮陰階段;遮陰0 d~復光第5 d,金萱的茶多酚含量變異系數(shù)低于黃金茶1號和湘妃翠。
2. 2. 6 對游離氨基酸含量的影響 由圖4-B可知,HJC-95%處理在遮陰第12 d的游離氨基酸含量顯著高于HJC-80%處理,在復光第3和5 d顯著低于HJC-80%處理;XFC-95%和JX-95%在復光第1和5 d時的游離氨基酸含量顯著高于XFC-80%和JX-80%處理。遮陰第12 d,HJC-80%、HJC-95%和XFC-95%處理的游離氨基酸含量顯著增加;復光第1~5 d,XFC-95%處理的游離氨基酸含量顯著減少;復光第5 d,3個茶樹品種(除JX-95%處理)的游離氨基酸含量顯著低于遮陰前。由表1可知,復光階段的游離氨基酸變異系數(shù)高于遮陰階段。說明游離氨基酸在復光后響應迅速,其含量降低導致鮮葉品質(zhì)下降。遮陰0 d~復光第5 d,金萱的游離氨基酸含量變異系數(shù)低于黃金茶1號和湘妃翠。
2. 2. 7 對酚氨比的影響 由圖4-C可知,HJC-80%處理在遮陰第12 d、復光第3和5 d的酚氨比顯著低于HJC-95%處理;XFC-95%處理在遮陰第12 d和復光第5 d、JX-95%處理在復光第1和5 d時的酚氨比顯著低于遮陰度XFC-80%和JX-80%處理。遮陰第12 d,3個茶樹品種的酚氨比均顯著降低;在遮陰及復光過程中,XFC-80%、XFC-95%和JX-80%處理在遮蔭第12 d、HJC-95%和JX-95%處理在復光第1 d的酚氨比最低,黃金茶1號和湘妃翠的酚氨比分別由8.43和7.40降至4.34(HJC-80%)、4.11(HJC-95%)、5.95(XFC-80%)和4.73(XFC-95%),已達名優(yōu)綠茶制作的鮮葉要求。復光第1~5 d,黃金茶1號的酚氨比顯著增高;且復光第5 d,3個茶樹品種(除JX-95%處理)的酚氨比顯著高于遮陰前。
2. 2. 8 對兒茶素總量和品質(zhì)指數(shù)的影響 由圖5可知,復光第1 d,HJC-80%處理的兒茶素總量和兒茶素品質(zhì)指數(shù)顯著高于HJC-95%處理;復光第3 d,HJC-80%處理的兒茶素品質(zhì)指數(shù)顯著低于HJC-95%處理。遮陰第12 d,XFC-80%處理的兒茶素總量顯著高于XFC-95%處理,復光第1和3 d,XFC-80%處理的兒茶素品質(zhì)指數(shù)顯著高于XFC-95%處理。在遮陰第12 d、復光第1和3 d,JX-95%處理的兒茶素總量顯著低于JX-80%處理,兒茶素品質(zhì)指數(shù)顯著高于JX-80%處理。遮陰第12 d,黃金茶1號和湘妃翠的兒茶素總量顯著減少,兒茶素品質(zhì)指數(shù)顯著增加,JX-80%處理的兒茶素總量和兒茶素品質(zhì)指數(shù)顯著增加;復光后,3個茶樹品種的兒茶素總量呈增加趨勢,且在復光第5 d高于遮陰前;復光第1~5 d,HJC-80%、XFC-80%、XFC-95%和JX-95%處理的兒茶素品質(zhì)指數(shù)呈下降趨勢,復光第5 d,遮陰度80%下3個茶樹品種的兒茶素品質(zhì)指數(shù)與遮陰前無顯著差異(P>0.05),但遮陰度95%下3個品種的兒茶素品質(zhì)指數(shù)顯著高于遮陰前,說明遮陰度95%處理下茶樹新梢嫩度和品質(zhì)優(yōu)于遮陰前。
2. 3 遮陰及復光處理對茶樹新梢兒茶素及氨基酸組分含量的影響
由圖6可知,在遮陰及復光過程中,兒茶素組分含量先減少后增加,其最小值集中在遮陰第12 d或復光第 1d,最大值集中在遮陰前或復光第5 d。HJC-80%和XFC-80%處理的表兒茶素(EC)、EGCG、沒食子兒茶素沒食子酸酯(GCG)和ECG含量在遮蔭第12 d最低,JX-80%處理的EGC、兒茶素(DL-C)、EC、EGCG和GCG含量在復光第1 d最低;3個茶樹品種的EGCG含量在復光第5 d最高。XFC-95%處理的EGC、EC、EGCG和ECG含量在遮蔭第12 d最低,HJC-95%處理的EC、EGCG和GCG含量及JX-95%處理的兒茶素組分含量在復光第1 d最低;GCG含量在遮陰前最高,EGCG和ECG含量在復光第5 d最高。說明遮陰能降低茶樹新梢中兒茶素組分含量;隨復光時間延長,茶樹新梢中兒茶素組分含量整體呈增加趨勢,且不同品種的兒茶素組分對遮陰的響應存在差異。
分析遮陰及復光下新梢的氨基酸組分變化,HJC-80%、HJC-95%和XFC-95%處理有12種氨基酸在遮陰第12 d最高,XFC-80%處理有10種氨基酸在復光第3 d含量最高;JX-80%處理的氨基酸在遮陰第12 d和復光第5 d達峰值的分別有8種和6種。可見遮陰下茶樹新梢的氨基酸組分增加,不同品種的氨基酸組分對遮陰的響應存在差異。
HJC-95%處理的茶氨酸(Theanine)含量在遮陰第12 d和復光第1 d高于HJC-80%處理,在復光第3和5 d低于HJC-80%處理;XFC-95%處理在遮陰第12 d和復光第5 d的茶氨酸含量高于XFC-80%;JX-95%處理的茶氨酸含量在遮陰第12 d和復光第3 d低于JX-80%處理,在復光第1 d和復光第5 d高于JX-80%處理。遮陰第12 d,HJC-80%和JX-80%處理的茶氨酸含量增加,復光后,茶氨酸含量下降且在復光第1 d最低;遮陰第12 d,HJC-95%和XFC-95%處理的茶氨酸含量增加,復光后,茶氨酸含量下降,黃金茶1號在復光第1 d的茶氨酸含量低于遮陰前。可見,復光短期內(nèi)茶氨酸含量低于遮陰前,導致茶樹鮮葉品質(zhì)降低。
3 討論
3. 1 不同茶樹品種的最適遮陰度探究
鮮葉的生化成分是決定茶葉品質(zhì)的物質(zhì)基礎,酚氨比能綜合判定鮮葉品質(zhì)屬性和成茶品質(zhì)優(yōu)劣(王海利等,2018),與綠茶品質(zhì)呈極負相關;兒茶素品質(zhì)指數(shù)與茶葉持嫩性及綠茶品質(zhì)呈正相關(李慶偉,2014)。胡永光等(2018)主要以酚氨比等茶樹品質(zhì)成分為指標,提出春茶采摘末期對茂綠進行遮陰度為60%、時長7~10 d的遮陰處理,提高鮮葉品質(zhì)、延長采摘期效果最佳;孫京京等(2015)主要以酚氨比和兒茶素品質(zhì)指數(shù)為指標,提出遮陰度80%處理下龍井43品質(zhì)優(yōu)于遮陰度45%。以鮮葉主要品質(zhì)成分為指標來評估遮陰處理的效果具有合理性,本研究采用酚氨比和兒茶素品質(zhì)指數(shù)來評估茶葉品質(zhì),發(fā)現(xiàn)黃金茶1號在遮陰度80%處理下品質(zhì)優(yōu)于遮陰度95%處理,湘妃翠和金萱的品質(zhì)在遮陰度95%處理下更優(yōu)。
葉綠素a/b降低能提高茶樹對光量子的捕獲效率(Baig et al.,2005),在遮陰度95%下湘妃翠的葉綠素a/b顯著降低,表明其對外界弱光環(huán)境做出了適應性調(diào)節(jié)(祁祥,2013)。植物在遮陰環(huán)境能提高葉綠素熒光參數(shù)和葉綠素含量,保護光反應系統(tǒng)(王銳潔等,2019)。本研究中金萱的葉綠素在遮陰度95%處理下積累顯著高于80%處理,可能是由于葉綠素處于不斷分解和合成的狀態(tài),其在光照較強的環(huán)境中比重度遮陰下的合成—分解平衡的濃度低,以積累更多的葉綠素,以提高茶樹的光捕獲能力,這與張玲和張東來(2020)的研究結(jié)果一致。但植物對遮陰的響應具有種屬和基因型的差異性,本研究中,湘妃翠和金萱對遮陰度95%環(huán)境的適應性更強,黃金茶1號對遮陰度80%環(huán)境更適應。因此,從品質(zhì)指標和生理適應能力來看,本研究所選的2個遮陰度中,黃金茶1號的最適遮陰度為80%,湘妃翠和金萱的最適遮陰度為95%。
3. 2 遮陰及復光過程中茶樹碳氮代謝物變化
兒茶素和氨基酸是影響茶葉適制性的主要品質(zhì)成分。氨基酸含量高的適制綠茶,兒茶素含量高的適制紅茶(紀鵬彬等,2021)。鮮葉酚氨比在4~7,簡單/酯型兒茶素為0.3~0.5時,適制綠茶(嚴文濱等,2017;許偉等,2019)。EGCG與紅茶發(fā)酵效果呈正相關(錢園風,2013)。本研究發(fā)現(xiàn),遮陰處理后的黃金茶1號和湘妃翠均已達名優(yōu)綠茶制作的鮮葉要求。而復光后的湘妃翠和金萱及復光第5 d的黃金茶1號,酚氨比均大于7,不適于制作名優(yōu)綠茶;而水浸出物、可溶性糖、黃酮、兒茶素總量和EGCG含量在復光第5 d最高,適制品質(zhì)更優(yōu)的紅茶。
表征茶葉品質(zhì)的氨基酸和茶多酚分別為茶樹氮庫和碳庫的重要數(shù)量表征(Ruan et al.,2010)。茶樹碳氮代謝是一個復雜的過程,茶樹通過光合作用產(chǎn)生糖和淀粉,再分解為葡萄糖,通過TCA循環(huán)合成氨基酸,通過莽草酸途徑產(chǎn)生黃酮類化合物(Li et al.,2016)。光照通過影響植物碳氮平衡來調(diào)節(jié)光合產(chǎn)物的分配。紅光促進碳代謝和糖類物質(zhì)合成,糖類物質(zhì)為多酚類的形成提供前體物質(zhì);而藍紫光促進氨基酸和含氮芳香物的形成(俞少娟等,2016)。在本研究中,遮陰處理下茶樹主要的氮代謝物增加而碳代謝物減少,可能是由于弱光環(huán)境中茶樹處于碳饑餓狀態(tài),碳水化合物合成和積累受阻,碳代謝減弱導致氮代謝物消耗減少,同時,遮陰降低了可見光中紅藍光的比例,促進氨基酸的合成。茶樹氮代謝對復光的響應高于碳代謝,可能由于光合作用增強,氮分解代謝增強產(chǎn)生并提供更多碳骨架用于能量代謝(Zhang et al.,2018),有助于茶樹適應環(huán)境變化下缺碳脅迫引起的代謝劇烈變化。
4 結(jié)論
茶樹為適應環(huán)境變化進行碳氮代謝調(diào)整,從而改變鮮葉的適制性,遮陰環(huán)境及復光前期的鮮葉更適制名優(yōu)綠茶,復光后期的鮮葉更適制優(yōu)質(zhì)紅茶,在生產(chǎn)中可參考此規(guī)律,以提高遮陰帶來的經(jīng)濟效益。
參考文獻:
陳琪,于淑偉,江雪梅,趙穎,孟祥宇,宛曉春. 2016. 夏季遮陰對茶樹茶氨酸合成及其代謝相關基因表達的影響[J]. 植物研究,36(2):216-223. [Chen Q,Yu S W,Jiang X M,Zhao Y,Meng X Y,Wan X C. 2016. Effect of shade treatment in on the expression of genes related to thea-nine biosynthesis in tea plants(Camellia sinensis)[J]. Bulletin of Botanical Research,36(2):216-223.] doi:10. 7525/j.issn.1673-5102.2016.02.010.
鄧小蕾,李民贊,鄭立華,張瑤,孫紅. 2014. 基于反射光譜預處理的蘋果葉片葉綠素含量預測[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報,30(14):140-147. [Deng X L,Li M Z,Zheng L H,Zhang Y,Sun H. 2014. Estimating chlorophyll content of apple leaves based on preprocessing of reflectance spectra[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,30(14):140-147.] doi:10.3969/j.issn.1002-6819. 2014.14.018.
杜杰,徐金光,呂夢雯,杲承榮,盧潔,張青俠,王桐霖,孫霞. 2018. 夏季遮光減緩芍藥葉片衰老的光合機制研究[J]. 植物生理學報,54(5):773-782. [Du J,Xu J G,Lü M W,Nie C R,Lu J,Zhang Q X,Wang T L,Sun X. 2018. Study on the photosynthetic mechanism of summer sha-ding slowing aging of herbaceous peony(Paeonia lactiflora) leaves[J]. Plant Physiology Journal,54(5):773-782.] doi:10.13592/j.cnki.ppj.2017.0579.
何書美,劉敬蘭. 2007. 茶葉中總黃酮含量測定方法的研究[J]. 分析化學,35(9):1365-1368. [He S M,Liu J L. 2007. Study on the determination method of flavone content in tea[J]. Chinese Journal of Analytical Chemistry,35(9):1365-1368.] doi:10.3321/j.issn:0253-3820.2007.09.028.
胡永光,江豐,Mahmood A,劉鵬飛. 2018. 春茶采摘末期遮蔭對其生長和品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)機械學報,49(1):283-289. [Hu Y G,Jiang F,Mahmood A,Liu P F. 2018. Effects of shading cultivation on growth and quality of spring tea during final harvesting period[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,49(1):283-289.] doi:10.6041/j.issn.1000-1298.2018.01.035.
黃浩,余鵬輝,趙熙,鐘妮,何郁菲,鄭紅發(fā). 2019. 湖南不同產(chǎn)地工夫紅茶品質(zhì)成分分析[J]. 茶葉通訊,46(2):208-214. [Huang H,Yu P H,Zhao X,Zhong N,He Y F,Zheng H F. 2019. Analysis of quality components of Congou black tea from different origins of Hunan Pro-vince[J]. Journal of Tea Communication,46(2):208-214.]
李俊,郭曉關,龐宏宇,朱福建,王震,賴飛. 2012. 貴州綠茶中咖啡堿和兒茶素含量分析[J]. 茶葉科學,32(6):480-484. [Li J,Guo X G,Pang H Y,Zhu F J,Wang Z,Lai F. 2012. Contents of caffeine and catechin in Guizhou green tea[J]. Journal of Tea Science,32(6):480-484.] doi:10. 3969/j.issn.1000-369X.2012.06.002.
李慶偉. 2014. 日照綠茶兒茶素品質(zhì)指數(shù)研究[J]. 農(nóng)學學報,4(6):64-66. [Li Q W. 2014. Rizhao green tea catechin quality index[J]. Journal of Agriculture,4(6):64-66.] doi:10.3969/j.issn.1007-7774.2014.06.016.
李張偉. 2019. 鳳凰單叢茶老樅茶樹和新樅茶樹茶葉的香氣和生化成分比較[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè),45(5):224-230. [Li Z W. 2019. Comparison of aroma chemical components between old and new tea trees of Fenghuang dancong tea[J]. Food and Fermentation Industries,45(5):224-230.] doi:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.018367.
紀鵬彬,李新生,燕飛,劉智強,徐悅菱,趙璇,劉寧寧. 2021. 茶葉適制性研究進展[J]. 食品研究與開發(fā),42(13):219-224. [Ji P B,Li X S,Yan F,Liu Z Q,Xu Y L,Zhao X,Liu L L. 2021. Research progress on tea suitability[J]. Food Research and Development,42(13):219-224.] doi:10.12161/j.issn.1005-6521.2021.13.032.
金琦芳,孫威江,王仲. 2018. 遮陰處理對茶樹葉色表型及生化成分的影響[J]. 食品工業(yè)科技,39(23):1-6. [Jin Q F,Sun W J,Wang Z. 2018. Effects of shading treatment on leaf color phenotype and biochemical composition of tea leaves[J]. Science and Technology of Food Industry,39(23):1-6.] doi:10.13386/j.issn1002-0306.2018.23.001.
祁祥. 2013. 遮陰對谷子生理特性及產(chǎn)量的影響[D]. 太谷:山西農(nóng)業(yè)大學. [Qi X. 2013. Effect of shading on physio-logical characteristics and yield in millet[D]. Taigu:Shanxi Agricultural University.]
錢園鳳. 2013. 工夫紅茶發(fā)酵適度判定方法研究[D]. 北京:中國農(nóng)業(yè)科學院. [Qian Y F. 2013. Study on the judgment method of optimum fermentation of Congou black tea[D]. Beijing:Chinese Academy of Agricultural Scien-ces.]
石元值,方麗,呂閏強. 2014. 樹冠微域環(huán)境對茶樹碳氮代謝的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報,20(5):1250-1261. [Shi Y Z,F(xiàn)ang L,Lü R Q. 2014. The effects of the canopy microenvironment on the nitrogen and carbon metabolism of the tea plants[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer,20(5):1250-1261.] doi:10.11674/zwyf.2014. 0522.
孫京京,朱小元,羅賢靜麗,鄧騁,寧井銘. 2015. 不同遮蔭處理對綠茶品質(zhì)的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)大學學報,42(3):387-390. [Sun J J,Zhu X Y,Luo X J L,Deng C,Ning J M. 2015. Effects of different degrees of shading on green tea quality[J]. Journal of Anhui Agricultural University,42(3):387-390.] doi:10.13610/j.cnki.1672-352x.2015 0424.018.
王海利,黃海鈴,崔燕,陳允剛,成玉梁,謝云飛,姚衛(wèi)蓉,郭亞輝,錢和. 2018. 不同品種綠茶的酚氨值與茶滋味相關性分析[J]. 食品工業(yè)科技,39(16):208-212. [Wang H L,Huang H L,Cui Y,Chen Y G,Cheng Y L,Xie Y F,Yao W R,Guo Y H,Qian H. 2018. Correlation between the phenolic ammonia ratio and taste of different kinds of green tea[J]. Science and Technology of Food Industry,39(16):208-212.] doi:10.13386/j.issn1002-0306.2018. 16.037.
王開榮,李娜娜,陸建良,鄭新強,梁月榮,韓震,張龍杰. 2018. 遮蔭對茶樹品種“黃金芽”葉片基因表達譜的影響[J]. 茶葉,38(4):229-232. [Wang K R,Li N N,Liu J L,Zheng X Q,Liang Y R,Han Z,Zhang L J. 2018. Effect of shading on gene expression profile in leaf of tea cultivar “Huangjinya”[J]. Journal of Tea,38(4):229-232.] doi:10.3969/j.issn.0577-8921.2012.04.017.
王銳潔,劉筱,楊淑君,姬拉拉,嚴令斌,關萍,江學海,喻理飛,王健健. 2019. 氮沉降背景下遮陰對虎耳草生長和光合作用的影響[J]. 南方農(nóng)業(yè)學報,50(2):330-337. [Wang R J,Liu X,Yang S J,Ji L L,Yan L B,Guang P,Jiang X H,Yu L F,Wang J J. 2019. Effects of shading on growth and photosynthesis of Saxifraga stolonifera Curt. under nitrogen deposition[J]. Journal of Southern Agriculture,50(2): 330-337.] doi:10.3969/j.issn.2095-1191.2019.02.16.
許偉,彭影琦,張拓,孔瑩瑩,肖文軍. 2019. 綠茶加工中主要滋味物質(zhì)動態(tài)變化及其對綠茶品質(zhì)的影響[J]. 食品科學,40(11):36-41. [Xu W,Peng Y Q,Zhang T,Kong Y Y,Xiao W J. 2019. Dynamic change of major taste substances during green tea processing and its impact on green tea quality[J]. Food Science,40(11):36-41.] doi:10.7506/spkx1002-6630-20180518-275.
嚴文濱,郭雅玲,徐美娟,黃旭建. 2017. 不同區(qū)域早生種綠茶適制性與品質(zhì)特征研究進展[J]. 食品安全質(zhì)量檢測學報,8(6):2047-2053. [Yang W B,Guo Y L,Xu M J,Huang X J. 2017. Research progress of making suitability and quality characteristics of early green tea in diffe-rent regions[J]. Journal of Food Safety and Quality,8(6):2047-2053.]
銀霞,張曙光,黃靜,包小村,周凌云,戴偉東,趙琛杰,黃建安,劉仲華. 2019. 湖南紅茶特征滋味化學成分研究[J]. 茶葉科學,39(2):150-158. [Yin X,Zhang S G,Huang J,Bao X C,Zhou L Y,Dai W D,Zhao C J,Huang J A,Liu Z H. 2019. Study on the chemical constituents of Hunan black tea[J]. Journal of Tea Science,39(2):150-158.] doi:10.13305/j.cnki.jts.2019.02.004.
俞少娟,王婷婷,陳壽松,林宏政,金心怡. 2016. 光對茶樹生產(chǎn)與茶葉品質(zhì)影響及其應用研究進展[J]. 福建茶葉,38(5):3-5. [Yu S J,Wang T T,Chen S S,Lin H Z,Jin X Y. 2016. Effect of light on tea plant production and tea quality and its research progress and application[J]. Tea in Fujian,38(5):3-5.] doi:10.3969/j.issn.1005-2291.2016. 05.002.
張玲,張東來. 2020. 遮蔭條件下黃檗生長和生理響應的性別差異研究[J]. 植物研究,40(5):735-742. [Zhang L,Zhang D L. 2020. Gender differences in growth and physiological respond of Phellodendron amurense Rupr. in condition of overshadow[J]. Bulletin of Botanical Research,40(5):735-742.] doi:10.7525/j.issn.1673-5102. 2020.05.012.
張六六,王亞,吳燕. 2020. 冠突散囊菌發(fā)酵夏秋茶工藝優(yōu)化研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學,48(9):174-176. [Zhang L L,Wang Y,Wu Y. 2020. Study on the process optimization of summer-autumn tea fermented by Euroyium cristatum SL-1[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences,48(9):174-176.] doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2020.09.048.
張正竹. 2009. 茶葉生物化學實驗教程[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社:44-46. [Zhang Z Z. 2009. Experimental guide of tea biochemistry[M]. Beijing:China Agriculture Press:44-46.]
Baig M J,Anand A,Mandal P K,Bhatt P K. 2005. Irradiance influences contents of photosynthetic pigments and proteins in tropical grasses and legumes[J]. Photosynthetica,43(1):47-53. doi:10.1007/s11099-005-7053-5.
Hong G J,Wang J,Zhang Y,Hochstetter D,Zhang S P,Pan Y,Shi Y L,Xu P,Wang Y F. 2014. Biosynthesis of catechin components is differentially regulated in dark-treated tea(Camellia sinensis L.)[J]. Plant Physiology and Biochemistry,78:49-52. doi:10.1016/j.plaphy.2014.02.017.
Ku K M,Choi J N,Kim J Y,Kim J K,Yoo L G,Lee S J,Hong Y S,Lee C H. 2010. Metabolomics analysis reveals the compositional differences of shade grown tea (Camellia sinensis L.)[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,58(1):418-426. doi:10.1021/jf902929h.
Li Y C,Jeyaraj A,Yu H P,Wang Y,Ma Q P,Chen X,Sun H W,Zhang H,Ding Z Z,Li X H. 2020. Metabolic regulation profiling of carbon and nitrogen in tea plants[Camellia sinensis(L.) O. Kuntze] in response to shading[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,68(4):961-974. doi:10.1021/acs.jafc.9b05858.
Li Z X,Yang W J,Ahammed G J,Shen C,Yan P,Li X,Han W Y. 2016. Developmental changes in carbon and nitrogen metabolism affect tea quality in different leaf position[J]. Plant Physiology and Biochemistry,106:327-335. doi:10.1016/j.plaphy.2016.06.027.
Liu L L,Li Y Y,She G B,Zhang X C,Jordan B,Chen Q,Zhao J,Wan X C. 2018. Metabolite profiling and transcriptomic analyses reveal an essential role of UVR8-mediated signal transduction pathway in regulating flavonoid biosynthesis in tea plants(Camellia sinensis) in response to shading[J]. BMC Plant Biology,18(1):233. doi:10.1186/s12870-018-1440-0.
Ruan J,Haerdter R,Gerendás J. 2010. Impact of nitrogen supply on carbon/nitrogen allocation:A case study on amino acids and catechins in green tea[Camellia sinensis(L.) O. Kuntze] plants[J]. Plant Biology,12(5):724-734. doi:10. 1111/j.1438-8677.2009. 00288.x.
Yamshita H,Tanaka Y,Umetsu K,Morita S,Ono Y,Suzuki T,Takemoto T,Morita A,Ikka T. 2020. Phenotypic mar-kers reflecting the status of overstressed tea plants subjected to repeated shade cultivation[J]. Frontiers in Plant Scien-ce,11:556476. doi:10.3389 /FPLS.2020.556476.
Zhang Q F ,Tang D D,Liu M Y,Ruan J Y. 2018. Integrated analyses of the transcriptome and metabolome of the leaves of albino tea cultivars reveal coordinated regulation of the carbon and nitrogen metabolism[J]. Scientia Horticulturae,231(1):272-281. doi:10.1016/j.scienta. 2017.11.026.
(責任編輯 鄧慧靈)