趙天瑤，劉保全，薛文通*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083；2.北京方圓平安生物科技股份有限公司，北京 101127）

綠豆（Vinga radiata）是我國(guó)最重要的食用豆類之一，具有悠久的栽培歷史。綠豆不僅營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，含有蛋白質(zhì)、碳水化合物、膳食纖維等[1]，還具有保健功能，如降低膽固醇、降低血脂、預(yù)防癌癥、抗腫瘤、抗氧化等，因而受到消費(fèi)者的普遍歡迎[2]。以綠豆種子為原料，在適宜的溫度、濕度和黑暗條件下，以水為培植基礎(chǔ)，培育而成的芽體稱為綠豆芽[3]。作為一種新型健康的有機(jī)蔬菜，綠豆芽生產(chǎn)成本低、生長(zhǎng)周期短、栽培技術(shù)簡(jiǎn)單易操作，同時(shí)含有豐富的維生素C、氨基酸和礦物質(zhì)，在抗高血壓、抗糖尿病、預(yù)防慢性疾病方面具有很大的潛力，是一種重要的功能性蔬菜[4-5]。此外，綠豆芽在保障國(guó)家蔬菜應(yīng)急供應(yīng)、滿足人們的營(yíng)養(yǎng)需求及弘揚(yáng)芽菜文化等方面發(fā)揮著十分重要的作用，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，居民生活水平的提高和膳食結(jié)構(gòu)的變化，人們對(duì)綠豆芽的需求量和外觀形態(tài)的關(guān)注度正在不斷增長(zhǎng)。然而，一些生產(chǎn)者為達(dá)到外形美觀和高產(chǎn)的目的，濫用化學(xué)物質(zhì)，從而引發(fā)了綠豆芽的安全問(wèn)題，嚴(yán)重危害到人類健康[6]。因此，探索提高綠豆芽產(chǎn)量和外觀品質(zhì)的高效安全生產(chǎn)方式，顯得尤為重要。

乙烯是一種僅含有兩個(gè)碳原子的烯烴氣體，作為一種天然的植物激素，在植物種子萌發(fā)、根系發(fā)育、葉片脫落、果實(shí)成熟和細(xì)胞程序性死亡等生理過(guò)程中起著十分重要的作用[7-9]。由于乙烯分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全無(wú)公害，目前已在工廠化豆芽生產(chǎn)中得到廣泛地應(yīng)用[10]。本研究以篩選出的優(yōu)質(zhì)綠豆品種為試驗(yàn)材料，在其生長(zhǎng)過(guò)程中，采用乙烯處理，以期改善綠豆芽的外觀品質(zhì)，為豆芽的高質(zhì)量生產(chǎn)提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試材料為來(lái)自全國(guó)主要綠豆產(chǎn)區(qū)的10份綠豆品種，包括冀綠13號(hào)、科綠2號(hào)、科綠17-1、苑綠4號(hào)、中綠6號(hào)、張綠1號(hào)、白綠8號(hào)、白綠9號(hào)、綠豆522和大鸚哥925，收集的種子保存于4℃冰箱中備用。

考馬斯亮藍(lán)G-250、牛血清蛋白、乙醇、磷酸、苯酚、濃硫酸、蔗糖（均為分析純）：北京廣達(dá)恒益科技有限公司；乙烯（高純）：北京希望爾康有限公司。

UV759CRT紫外分光光度計(jì)：上海佑科儀器儀表有限公司；RADWAG分析天平：北京乾明基因技術(shù)有限公司；Centrifuge 5810 R冷凍離心機(jī)：德國(guó)Eppendorf公司；DMT-2500漩渦混合器：杭州米歐儀器有限公司；HW.SY21-KP4智能恒溫水浴鍋：北京市長(zhǎng)風(fēng)儀器儀表公司；DYJ-K豆芽機(jī)：濰坊市金銀條豆芽機(jī)有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 綠豆種質(zhì)資源的描述

收集的綠豆種子統(tǒng)一參照《綠豆種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[11]進(jìn)行形態(tài)性狀的觀察記載和數(shù)據(jù)采集，測(cè)定的表型性狀包括粒長(zhǎng)、粒寬、均勻度、籽粒大小和百粒重。

1.2.2 綠豆種子的發(fā)芽與處理

挑選大小一致、成熟飽滿的綠豆種子，分別用清水清洗后，采用80℃的蒸餾水燙種2 min，均勻攪拌后置于黑暗環(huán)境中25℃水浸種6 h。待種子充分吸水膨脹以后，選擇活力基本一致的種子均勻鋪于發(fā)芽盤中，并置于配備有乙烯充氣系統(tǒng)、排進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)的豆芽機(jī)中避光培育，生長(zhǎng)環(huán)境條件設(shè)置為溫度（23±1）℃、濕度（80±5）%，每隔6 h淋水一次，淋水時(shí)間 15 s。于生長(zhǎng)第5天收獲，分別測(cè)定各綠豆芽品種的生長(zhǎng)指標(biāo)，后經(jīng)液氮處理后保存于-40℃冰箱中備用。

將篩選出的優(yōu)質(zhì)綠豆品種置于豆芽機(jī)中培養(yǎng)24 h后，注入0.5 mg/L乙烯氣體處理2 min后打開內(nèi)置風(fēng)扇混勻氣體，作用1 h后打開排進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，將乙烯氣體排出豆芽機(jī)。然后每隔24 h進(jìn)行相同的操作，取樣測(cè)定其生長(zhǎng)指標(biāo)，直至綠豆芽生長(zhǎng)120 h為止。對(duì)照（CK）為未經(jīng)過(guò)乙烯氣體處理的綠豆芽。

1.2.3 測(cè)定方法

采用直尺測(cè)定綠豆芽的下胚軸長(zhǎng)、根長(zhǎng)，游標(biāo)卡尺測(cè)定綠豆芽的下胚軸粗；用天平稱量綠豆種子的百粒重和綠豆芽的單株鮮質(zhì)量。采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定綠豆種子中的可溶性蛋白含量[12]；采用苯酚法測(cè)定綠豆種子的可溶性糖含量[13]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理重復(fù)3次。運(yùn)用Excel 2010整理各指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果，采用SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，以Duncan's新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析（P＜0.05）。作圖軟件為SigmaPlot12.5，圖表中各結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 優(yōu)質(zhì)綠豆品種的篩選

2.1.1 不同綠豆品種種質(zhì)性狀描述

表型性狀是描述植物個(gè)體性狀遺傳多樣性最直觀的方法，也是評(píng)價(jià)現(xiàn)代育種最基礎(chǔ)的方法[14]。對(duì)10份綠豆品種進(jìn)行了表型性狀的觀察與測(cè)定，結(jié)果見表1。

表1 不同綠豆品種種質(zhì)性狀描述Table 1 Germplasm characterization of different mung bean cultivars

由表1可知，10份綠豆品種粒長(zhǎng)為4.39 mm～5.80 mm，其中粒長(zhǎng)最長(zhǎng)的品種是白綠9號(hào)，其與白綠8號(hào)和大鸚哥925的粒長(zhǎng)差異不顯著（P＞0.05）；粒長(zhǎng)最短的品種是冀綠13號(hào)，與其他品種的粒長(zhǎng)差異顯著（P＜0.05）。綠豆種子粒寬為3.30 mm～4.16 mm，粒寬最寬和最窄的品種分別是白綠8號(hào)、冀綠13號(hào)，與其他品種差異顯著（P＜0.05）。綠豆百粒重為4.65 g～7.42 g，其中白綠8號(hào)的百粒重最大，科綠17-1的百粒重最小。10份綠豆品種的籽粒均為均勻，小籽粒的品種有冀綠13號(hào)、科綠2號(hào)、科綠17-1、苑綠4號(hào)和中綠6號(hào)；大籽粒的品種主要包括張綠1號(hào)、白綠8號(hào)、白綠9號(hào)、綠豆522、大鸚哥925。研究發(fā)現(xiàn)，粒長(zhǎng)和粒寬越大的綠豆品種，其百粒重越大。

2.1.2 不同綠豆品種的可溶性蛋白和可溶性糖含量

對(duì)10份綠豆品種進(jìn)行了可溶性蛋白和可溶性糖含量的測(cè)定，結(jié)果見圖1。

由圖1（a）可知，綠豆可溶性糖含量為6.09 mg/g～9.76 mg/g，含量最高和最低的品種分別為白綠9號(hào)和中綠6號(hào)，高于可溶性糖含量平均值（8.44 mg/g）的品種有苑綠4號(hào)、張綠1號(hào)、白綠8號(hào)、白綠9號(hào)和綠豆522。

圖1 不同綠豆種子的可溶性糖含量和可溶性蛋白含量Fig.1 Soluble sugar and soluble protein content of different mung bean seeds

由圖1（b）可知，10份綠豆的可溶性蛋白含量為6.55 mg/g～11.56 mg/g，最高和最低的品種分別是白綠8號(hào)、白綠9號(hào)，高于可溶性蛋白含量平均值（9.61 mg/g）的品種有冀綠13號(hào)、科綠2號(hào)、科綠17-1、苑綠4號(hào)、白綠8號(hào)、大鸚哥925?？扇苄缘鞍缀涂扇苄蕴呛烤^高的綠豆品種是白綠8號(hào)和苑綠4號(hào)。

2.1.3 不同綠豆芽生長(zhǎng)指標(biāo)

種子萌發(fā)是指干種子吸收水分后，在適宜的環(huán)境條件下，胚突破種皮，完成從休眠狀態(tài)到生理活躍狀態(tài)，生長(zhǎng)成自養(yǎng)型幼苗的過(guò)程。對(duì)10份綠豆種子進(jìn)行發(fā)芽處理，測(cè)定其生長(zhǎng)指標(biāo)以篩選出具有芽用特性的綠豆品種，結(jié)果見圖2。

由圖2（a）可知，10份綠豆芽的下胚軸長(zhǎng)為7.89cm～13.20 cm，下胚軸最長(zhǎng)和最短的綠豆品種分別是苑綠4號(hào)和白綠9號(hào)，高于下胚軸長(zhǎng)平均值（10.82 cm）的品種有5個(gè)，包括冀綠13號(hào)、科綠17-1、苑綠4號(hào)、中綠6號(hào)、白綠8號(hào)。

圖2 10份綠豆芽的生長(zhǎng)指標(biāo)Fig.2 Growth indexes of ten mung bean sprouts

由圖2（b）可知，10份綠豆芽下胚軸粗為1.78 mm～2.34 mm，其中，下胚軸最粗和最細(xì)的品種分別是白綠8號(hào)、綠豆522，高于下胚軸粗平均值（2.10 mm）的品種有6個(gè)，主要是冀綠13號(hào)、科綠17-1、苑綠4號(hào)、中綠6號(hào)、白綠8號(hào)和白綠9號(hào)。

根是綠豆芽吸收水分和礦物質(zhì)的重要器官，能直接影響其生長(zhǎng)狀況。由圖2（c）可知，綠豆芽根長(zhǎng)為5.07 cm～7.84 cm，根最長(zhǎng)的品種是冀綠13號(hào)，最短的品種是大鸚哥925，低于根長(zhǎng)平均值（6.54 cm）的品種有科綠2號(hào)、苑綠4號(hào)、中綠6號(hào)、白綠8號(hào)、大鸚哥925。

產(chǎn)出比是衡量綠豆芽產(chǎn)量最重要的指標(biāo)之一。由圖2（d）可知，10份綠豆品種產(chǎn)出比的變化范圍為9.00～13.72，其中產(chǎn)出比最高和最低的品種分別是白綠8號(hào)和白綠9號(hào)，高于產(chǎn)出比平均值（11.21）的品種有：冀綠13號(hào)、科綠17-1、苑綠4號(hào)、中綠6號(hào)、白綠8號(hào)。

綜上所述，從生產(chǎn)角度出發(fā)，具有芽用特性的綠豆品種更易推廣向市場(chǎng)，同時(shí)結(jié)合營(yíng)養(yǎng)價(jià)值考慮，白綠8號(hào)是優(yōu)質(zhì)的綠豆品種，具有重要的研究?jī)r(jià)值。因此，選用白綠8號(hào)作為乙烯處理的試驗(yàn)材料。

2.2 乙烯對(duì)綠豆芽生長(zhǎng)形態(tài)的影響

乙烯處理綠豆芽后的生長(zhǎng)形態(tài)變化見圖3。

圖3 乙烯處理對(duì)綠豆芽生長(zhǎng)指標(biāo)的影響Fig.3 Effect of ethylene treatment on growth indexes of mung bean sprouts

由圖3（a）可知，隨著生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，乙烯處理下的綠豆芽下胚軸長(zhǎng)呈逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)，從48 h的2.83 cm增長(zhǎng)到120 h的8.70 cm，增長(zhǎng)了207.06%，各生長(zhǎng)期綠豆芽下胚軸長(zhǎng)差異顯著（P＜0.05）。乙烯處理明顯抑制了綠豆芽的下胚軸長(zhǎng)，CK處理下的綠豆芽下胚軸長(zhǎng)分別是乙烯處理下的1.20、1.29、1.20、1.21倍。

由圖3（b）可知，隨著生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，乙烯處理下的綠豆芽下胚軸粗呈先上升后下降的趨勢(shì)，96 h達(dá)到最大值，為3.53 mm。與CK相比，乙烯處理顯著增加了72 h～120 h生長(zhǎng)的綠豆芽下胚軸粗，分別增粗了1.21、1.20倍和1.26倍。

由圖3（c）可知，隨著生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，乙烯處理下的綠豆芽根長(zhǎng)呈逐漸上升趨勢(shì)，變化范圍為2.71 cm～4.81 cm，其中，48 h～96 h的綠豆芽根長(zhǎng)差異不顯著（P＞0.05）；120 h的綠豆芽根長(zhǎng)達(dá)到最大值。乙烯處理極顯著地抑制了綠豆芽的根長(zhǎng)（P＜0.05），CK的根長(zhǎng)分別是乙烯處理下的1.71、2.10、2.06、1.93倍。

綠豆芽的鮮質(zhì)量可以反映產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的高低。由圖3（d）可知，隨著生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，乙烯處理下的綠豆芽單株鮮質(zhì)量呈逐漸上升趨勢(shì)，48 h的綠豆芽單株鮮質(zhì)量最低，為0.28 g，120 h的綠豆芽單株鮮質(zhì)量最高，達(dá)到0.82 g，增長(zhǎng)了191.68%；各生長(zhǎng)期綠豆芽單株鮮質(zhì)量差異顯著（P＜0.05）。72 h～120 h生長(zhǎng)過(guò)程中，乙烯處理的綠豆芽單株鮮質(zhì)量均高于CK，分別提高了 1.10、1.14、1.18 倍。

綜上所述，乙烯處理抑制了綠豆芽下胚軸和主根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，促進(jìn)了綠豆芽下胚軸的橫向生長(zhǎng)，提高了其單株鮮質(zhì)量，有效地改善了綠豆芽的外觀品質(zhì)。

3 討論

對(duì)種質(zhì)資源的性狀進(jìn)行描述與評(píng)估是育種和加工的前提[15]。黃夢(mèng)迪[16]研究了22個(gè)綠豆種子的表型性狀，發(fā)現(xiàn)其粒長(zhǎng)、粒寬、百粒重的變化范圍分別為3.60 mm～5.61 mm，3.45 mm～4.09 mm、4.03 g～7.08 g，這與本研究的結(jié)果相一致。各綠豆品種的粒長(zhǎng)、粒寬、百粒重、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量變化范圍較廣，產(chǎn)生這種差異的原因可能是綠豆品種種植區(qū)域的栽培管理方式、氣候條件、生態(tài)環(huán)境等因素不同[17]。

種子萌發(fā)受內(nèi)在因素（種子成熟度、大小和硬實(shí)度等）和外在因素（浸種時(shí)間、溫濕度、水分、二氧化碳、氧氣等）的影響[18]。Wang等[19]測(cè)定了26個(gè)綠豆品種的芽用特性指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)其下胚軸長(zhǎng)、下胚軸粗、產(chǎn)出比的變化范圍分別為6.18 cm～8.72 cm、1.79 mm～2.31 mm、4.91～7.06。本研究中的綠豆品種下胚軸長(zhǎng)、產(chǎn)出比遠(yuǎn)高于Wang等[19]的研究結(jié)果，這可能是由于品種的遺傳特性導(dǎo)致的。篩選出具有芽用特性的綠豆品種有苑綠4號(hào)、中綠6號(hào)和白綠8號(hào)，其莖間細(xì)胞分裂速度快，促進(jìn)了下胚軸的生長(zhǎng)，長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)良，產(chǎn)量較高。今后可以考慮作為芽菜專用品種，推廣到家庭培育。若要進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，還需綜合考慮種子產(chǎn)量、抗逆性、抗病性等田間農(nóng)藝性狀以及感官評(píng)價(jià)、市場(chǎng)需求等因素。

乙烯作為最主要的植物激素之一，常以氣態(tài)的形式參與調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，具有一定的調(diào)控效應(yīng)[20]。許多研究者發(fā)現(xiàn)，黑暗環(huán)境條件下，乙烯對(duì)幼苗的生長(zhǎng)具有三重反應(yīng)，即抑制胚軸、根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，促進(jìn)胚軸徑向增粗[21]。例如，外源乙烯處理會(huì)抑制擬南芥下胚軸的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)[22]；采用30 mg/L乙烯處理促進(jìn)了綠豆芽下胚軸軸徑的增粗，明顯提高其產(chǎn)量[23]；與未經(jīng)過(guò)乙烯利處理的大豆芽菜相比，0.05 mmol/L乙烯利處理下的大豆芽菜下胚軸縱向生長(zhǎng)受到明顯抑制，并且隨著乙烯利濃度的增加抑制程度加深[24]。這與本研究的結(jié)果一致，乙烯處理顯著抑制了綠豆芽下胚軸的縱向伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，促進(jìn)了綠豆芽下胚軸的橫向生長(zhǎng)，這種生長(zhǎng)形態(tài)的變化可能與綠豆芽下胚軸微管的排列方式密切相關(guān)。乙烯通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞微管的縱向排列，促使細(xì)胞橫向生長(zhǎng)，從而改善綠豆芽的外觀品質(zhì)[25]。此外也有研究發(fā)現(xiàn)，乙烯對(duì)綠豆芽下胚軸的調(diào)控，主要是通過(guò)其細(xì)胞壁的降解代謝和合成代謝來(lái)實(shí)現(xiàn)的[26]。乙烯對(duì)綠豆芽主根的抑制效應(yīng)主要是通過(guò)抑制其伸長(zhǎng)區(qū)細(xì)胞的伸長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的[27]，而細(xì)胞的延伸與細(xì)胞壁的延展性密切相關(guān)，作為細(xì)胞壁的重要組成部分，木質(zhì)素對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)方向和大小有一定的影響，因此推斷乙烯可能是通過(guò)增加木質(zhì)素的含量來(lái)改變細(xì)胞壁的延展性，從而抑制綠豆芽主根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)[28]。同時(shí)有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，外源乙烯會(huì)調(diào)節(jié)綠豆芽?jī)?nèi)源IAA、ZR和iPA的平衡比例，從而抑制其根的生長(zhǎng)[28]。

今后可以進(jìn)一步開展乙烯對(duì)不同綠豆芽品種生長(zhǎng)性狀、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、物質(zhì)代謝的影響研究，同時(shí)可以設(shè)置不同的乙烯濃度處理綠豆芽，以期探索出改善綠豆芽外觀品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的最適乙烯濃度。

4 結(jié)論

10份綠豆種質(zhì)資源中，白綠8號(hào)無(wú)論是從芽用特性還是營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)方面，均具有重要的研究?jī)r(jià)值，是優(yōu)質(zhì)的綠豆品種。乙烯處理抑制了綠豆芽下胚軸和主根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，促進(jìn)了綠豆芽下胚軸的橫向生長(zhǎng)，提高了其單株鮮質(zhì)量，有效地改善了綠豆芽的外觀品質(zhì)。