王加真 金星 冯梅 万雪 陈莹莹

摘要：为研究红蓝光配比对茶叶品质成分的影响，以黔湄601茶树苗为试验材料，对不同红蓝光配比下茶叶干鲜质量与叶绿素、类胡萝卜素、花黄素、茶多酚、游离氨基酸及咖啡碱含量进行测定。结果发现：100%的红光有利于茶树芽叶质量、茶多酚含量的增加，100%的蓝光有利于光合色素的积累;与红蓝单一光质相比，复配光质红光 ∶ 蓝光=1 ∶ 3 处理显著提高了茶树芽叶游离氨基酸、花黄素含量，降低了酚氨比;与红光 ∶ 蓝光=1 ∶ 1相比，复配光质红光 ∶ 蓝光=1 ∶ 3处理显著提高了茶树芽游离氨基酸、芽叶花黄素含量，降低了叶酚氨比。说明蓝光比例增加有利于茶树芽叶的品质形成，红蓝光质比为1 ∶ 3最有利于茶叶功能成分的积累，是茶叶设施栽培的理想光源。

关键词：茶树;发光二极管（LED）灯;红蓝光;色素;生化成分;酚氨比

中图分类号： S571.101  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）10-0159-03

茶树[Camellia sinensis（L.） O. Kuntze]是世界上最重要的经济作物之一，其叶片富含茶多酚、生物碱、多糖和茶氨酸等次生代谢产物，经过加工的茶作为非酒精饮料，因口感丰富、有益健康而得以在全球范围内消费[1-3]。光是植物的能量来源，是植物叶片生长的最重要的环境因素之一[4-5]。不同光质或波长的光对植物具有不同的生物学效应，对植物的化学成分组成会产生不同的影响[6-7]。与其他光质相比，红光与蓝光作为植物叶片光合色素吸收最多的光质，对茶树光合作用的影响更为明显。茶树叶绿素吸收最多的为红橙光和蓝紫光，红光可以促进糖类物质的积累，蓝光有利于氨基酸、蛋白质、维生素的积累，还可以提高叶绿素a和类胡萝卜素含量。近年来，发光二极管（LED）作为一种高效、节能、环保的新型照明光源，其应用越来越广泛[8]，采用LED光源能准确提供茶树光合吸收峰值区波长组合光质，是茶树在设施环境下通过光环境调控实现高产的途径。因此，研究红蓝光质对茶叶功能成分形成的影响及调控措施是光生物学在茶树栽培领域的探索，对设施茶树优质高效生产具有重要的理论和现实意义。

目前国内外对红蓝光质的研究大多针对花卉组培[9-11]、设施蔬菜[12-13]、果树[14]，对茶叶品质影响研究的报道甚少，有关LED红蓝光质配比对茶树芽叶的生长和生化成分的影响及调控机制尚不清楚。本研究拟以茶树幼苗为试材，进行不同LED红蓝光质处理，通过对茶树芽叶的生长、光合色素、功能成分含量的分析，探索不同光质在茶芽叶色素和功能物质累积调控中的作用。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

试验于2018年10—11月在遵义师范学院光生物学实验室进行。以一年生茶树苗（Camellia sinensis L.）为试验材料，品种为黔湄601。待茶苗1芽1叶初展时，分别置于高精度光质可调LED人工气候箱（购于安徽昂科丰公司）100%蓝色LED光、75%蓝色+25%红色LED光、50%蓝色+50%红色LED光、100%红色LED光4个处理下培养15 d，每个处理重复3次，每个重复5盆。蓝光LED光源主波长位于450 nm处，红光LED光源主波长位于645 nm处，各光处理光照度均设定为100 μmol/（m2·s），光—暗周期為12 h—12 h，温度为（20±0.5） ℃，湿度为80%～85%，每隔5 d浇灌相同量的自来水。

1.2 测定指标与方法

用直尺测定芽长、叶长、叶宽;芽叶鲜质量采用万分之一天平称质量，芽叶蒸青后置于80 ℃烘箱中24 h后称质量、磨碎后供品质分析。茶叶品质检测分析项目包括氨基酸、茶多酚、咖啡碱、叶绿素、类胡萝卜素、花黄素。主要检测方法：氨基酸含量的测定采用茚三酮显色法，参照GB/T 8314—2002《茶 游离氨基酸总量测定》;茶多酚含量的测定采用酒石酸铁比色法，参照GB/T 8313—2008《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》;咖啡碱含量的测定采用紫外分光光度法，参照GB/T 8312—2013《茶 咖啡碱测定》;叶绿素和类胡萝卜素含量的测定采用丙酮乙醇浸提比色法;花黄素含量的测定采用三氯化铝比色法。酚氨比=茶多酚含量/氨基酸含量。

1.3 数据处理与分析

用SPSS 16.0软件，采用单因素方差分析（oneway-ANOVA）和多重比较（LSD）法，对试验数据进行差异显著性检验（α=0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同光质对茶树1芽1叶生长的影响

茶树芽叶生长量的大小能在一定程度上代表同化产物的累积量。由表1可知，不同光质处理下茶树新生芽叶的长度并无显著差异。与50%蓝光+50%红光处理相比，100%红光处理显著增加了新生叶宽度，增加幅度为17.14%，与其他2种处理无显著差异。与100%蓝色、75%蓝色+25%红光、50%蓝色+50%红色3种处理相比，100%红光处理，明显增加了芽、叶、1芽1叶干鲜质量。就1芽1叶干鲜比而言，100%蓝光处理为0.311，100%红光处理为0.278，2种处理间有显著差异。

2.2 不同光质对茶树叶片光合色素的影响

光合色素能够吸收、传递和转换光能，是植物进行光合作用的物质基础，其含量与组成直接影响叶片的光合速率，进而影响植株的生长。叶绿素含量体现了植物对光能的利用和调节能力，是评价植物生长发育情况的一项基础指标。类胡萝卜素在植物叶绿体光合作用中也起着重要作用，是光合作用中光传导途径和光反应中心的重要结构成分，可以帮助叶绿体吸收光能，并保护其在高温、强光下免受破坏[15]。光质不仅影响茶树芽叶的光形态建成，同时也调控光合色素的合成，是因为不同光合色素吸收的光谱不同[16]。表2结果表明，当试验设定的光量子通量密度（PPFD）为100 μmol/（m2·s）时，叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量随着红蓝光比值的增高而趋于降低，即在此PPFD下，450 nm处的蓝光对茶叶色素形成的促进作用要优于645 nm处的红光。75%蓝光+25%红光处理（红蓝光比值3 ∶ 1）的叶绿素和类胡萝卜素含量略高于50%蓝光+50%红光处理（红蓝光比值为 1 ∶ 1），但未达到显著差异。不同光质处理下茶树叶片叶绿素a/b值无显著差异。茶树叶片色素的形成和分解为动态的平衡过程，在100 μmol/（m2·s）光照度下，相对较强的 645 nm 红光可能加速了色素的分解或者降低了色素的合成速度。

2.3 不同光质对茶树1芽1叶生物化学成分含量的影响

氨基酸、茶多酚、咖啡碱含量及酚氨比大小是衡量茶叶品质的重要指标。茶多酚能够影响茶叶的色泽、苦味和涩味，而氨基酸能影响茶叶的鲜爽味。酚氨比反映了茶叶两大主要品质成分的配比情况，可以判断茶叶鲜叶质量，通常只有在多酚类、氨基酸含量高且比值低时，绿茶的味感才能保持浓而鲜爽。由表3可知，100%红光处理均显著增加了芽、叶的多酚含量、酚氨比;与100%红光和100%蓝光处理相比，75%蓝光+25%红光处理显著增加了芽、叶氨基酸含量与花黄素含量，显著降低了酚氨比值;75%蓝光+25%红光处理下芽、叶的游离氨基酸含量均最高，分别为1.535%和1.364%，100%红光处理下芽、叶的游离氨基酸含量均最低，分别为1.089%和1.145%;芽咖啡碱的含量随着红蓝光比值的增高而趋于增加，100%红光处理下最高，为5.42%，与其他3种处理相比有显著差异，叶咖啡碱的含量与红蓝光比值的变化无明显规律。50%蓝光+50%红光处理（红蓝光比为1 ∶ 1）与75%蓝光+25%红光处理（红蓝光比为1 ∶ 3）相比，对芽和叶的花黄素含量的影响都有显著差异，蓝光促进芽和叶中花黄素积累;对芽的游离氨基酸含量的影响有显著差异，蓝光促进芽游离氨基酸形成，但对叶的游离氨基酸含量的影响无显著差异;对叶的酚氨比有显著差异，蓝光降低了酚氨比，但对芽的酚氨比无显著差异;对芽和叶的多酚、咖啡碱含量都无显著差异。

3 讨论与结论

有研究表明，红光有利于提高植物叶片叶绿素的含量，而蓝光处理下叶片叶绿素含量较低[17-18]，蓝光处理能提高叶绿素a/b值，红光降低叶绿素a/b值[19-21]。本试验结果表明，蓝光处理下茶树叶片叶绿素含量高于红光处理，叶绿素a/b值无显著差异，表现出植物对红蓝光质反应的复杂性，不同植物在适应长期的生态环境中有不同的生理特性，茶树在漫反射、散射光环境下，蓝紫光比例增多，茶叶品质较好。

红蓝光质既会影响植物的形态建成，同时也调控作物的品质。众多研究结果表明，红光促进植物干物质的积累，能提高作物产量;蓝光有抑制茎的伸长、提高作物品質的作用[22]。本研究结果也证实了类似的结果，在单一645 nm波段的红光下芽叶生物量增多，多酚含量增加，但游离氨基酸和花黄素含量却相对降低，茶芽叶品质有所降低;与单一红光相比，在单一450 nm波段的蓝光下芽叶生物量显著降低，同时叶绿素和类胡萝卜素含量增高，表明蓝光具有矮化植株和提高茶叶品质的作用，这个结果与孙君等关于茶树在蓝光下氨基酸总量和叶绿素含量较高，在红光下有利于茶多酚形成的结果[23]一致。

然而，单独使用红光或者蓝光并不能很好地满足植物正常的生长发育[24]。有报道表明，红蓝LED光配比更利于作物的生长与品质[25]，本研究中，在50%蓝光+50%红光处理（红蓝光比为1 ∶ 1）与75%蓝光+25%红光处理（红蓝光比为1 ∶ 3）下，茶树芽叶的部分生长指标并没有红光下的高，如芽叶鲜质量和叶面积等，但游离氨基酸和花黄素含量整体提高，表明复合光有效地综合了红光和蓝光的优点，既促进生长又提高了品质，更适合在茶叶生产中应用。在75%蓝光+25%红光处理（红蓝光比为1 ∶ 3）下，酚氨比的降幅较大，因此，可以考虑将此配比作为茶叶设施栽培的理想光源，以提高茶叶的营养品质。

综上所述，对于茶树芽叶的生长和品质而言，单一红光、蓝光与红蓝复合光相比，75%蓝光+25%红光处理（红蓝光比为1 ∶ 3）优于单一光源处理及50%蓝光+50%红光处理。但由于本试验只测定了茶多酚、游离氨基酸的总含量，对于儿茶素的5种组分及游离氨基酸的具体组分等指标并未涉及，此外，在同一光配比下的不同光周期、光照度等对茶树芽叶品质也具有不同影响，这些都有待进一步研究。

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