黄蒿嫁接对茶用菊花生长、产量与品质的影响

2021-01-09杨景慧孙宪芝郑成淑张胜张雪莹刘芳芳

山东农业大学学报（自然科学版） 2020年6期

杨景慧,孙宪芝,郑成淑,张胜,张雪莹,刘芳芳

山东农业大学园艺科学与工程学院,山东泰安271018

菊花（Chrysanthemum morifolium）是我国十大名花之一，不仅具有观赏价值，还有较高的食用和饮用保健价值。研究表明，菊花中含有极丰富的人体必需元素、糖、氨基酸、蛋白质、维生素、脂类、核酸、抗氧化酶、黄酮类化合物、绿原酸和类胡萝卜素等，各有效成分不仅有抗癌、抗氧化、抗心脑血管疾病等药理作用，而且有显著清除人体内自由基、抗老化、抗血脂、调血压等保健作用[1-3]。随着人们生活水平的提高，茶用菊花需求量不断增加。

嫁接既能保持接穗的优良性状，又能利用砧木的有利特性，已在园艺生产中普遍应用。嫁接可以改善园艺作物的光合能力、增强根系吸收能力、增加内源生长物质的供给[4]，提高植物的耐热性[5]、耐盐性[6]、耐冷性[7]等。近些年研究表明，嫁接辣椒根系酶活性提高，增加根系土壤微生物数量和放线菌比例，同时嫁接可以将砧木中的某些抗病物质传递到接穗中，从而提高嫁接辣椒苗对根腐病、疫病的抗性[8,9]。陈月等[10]嫁接杭白菊试验研究表明，嫁接苗叶片较扦插苗有较好的持水能力，而且嫁接可以提高渗透调节，从而提高了抗旱能力。嫁接可以降低苗期菊花根系致病真菌，增加有益真菌，增强抗土传病害的能力[11]。但嫁接是否会对茶菊饮用品质造成影响是决定其能否在茶菊栽培中推广应用的核心问题。

本文旨在研究嫁接对茶菊的生长、产量和品质的影响，以期为嫁接在茶菊生产中的合理应用提供理论基础与科学引导。

1 材料与方法

1.1 实验材料与设计

试验于2017 年3 月～2018 年12 月在山东农业大学园艺试验站进行，供试接穗为菊花（Chrysanthemum morifolium）品种‘杭白菊’、‘金丝菊’、‘皇菊’，嫁接砧木为黄蒿（Artemisia annua），栽培基质为园土（沙壤土）:草炭：蛭石=1:1:1，共设6 个处理：‘杭白菊’扦插苗（CHB），‘金丝菊’扦插苗（C-JS），‘皇菊’扦插苗（C-HJ）；‘杭白菊’嫁接苗（G-HB），‘金丝菊’嫁接苗（G-JS），‘皇菊’嫁接苗（G-HJ）。

2017 年3 月将黄蒿种子播种于塑料花盆（190 mm×170 mm）中备用。4 月中下旬在菊花母株上选取顶梢扦插，待其生根定植于花盆中备用（190 mm×170 mm），5 月上旬选取茎基部为0.6 cm～1 cm 的黄蒿为砧木，在生长健壮的母株上取顶稍为接穗，进行劈接，选取长势一致的扦插苗栽植于花盆中作为实验对照。6 月20 日，选取嫁接植株与扦插植株中生长一致的健壮植株，进行定植。随机摆放，每处理3 组，每组10 株，常规管理。测定期生长指标，盛花期采摘，称量记产后，进行清理、摊晾，将晾好菊花用鼓风干燥机烘至恒重后粉碎，过200 目筛，备用。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 生物量和花期测定试验结束后随机选取3 株菊花，测定植株地上地下部干重。现蕾后定期观测记录现蕾期、透色期、盛花期、末花期。

1.2.2 田间性状及产量测定在单株花80%以上都处于盛花期时进行采摘，统计单株花数量、鲜重和干重。估算产量=667 m2定植株数×单株产量（株行距35 cm×35 cm）。

1.2.3 品质成分含量测定水浸出物含量参照张正竹[12]的方法测定，根据赵世杰等[13]蒽酮法和考马斯亮蓝法测定可溶性糖含量与可溶性蛋白含量，根据王宪泽[14]方法分别采用索式抽提法、紫外比色法测定粗脂肪含量和维生素C 含量，根据张正竹[12]水杨酸比色法测定游离氨基酸总含量，根据徐灵源等[15]芦丁测试法测定黄酮类化合物含量。根据李宗[16]采用高效液相色谱（HPLC）法测定，液相条件：进样量10 μL，流速1 mL·min-1，柱温30 ℃，走样时间为40 min，紫外检测器，波长280 nm。

1.2 数据处理与分析

使用SPSS 22 软件对数据进行主成分分析和方差分析，Duncan’s 多重比较进行差异显著性分析，使用独立样本T 检验确定同品种嫁接和扦插之间差异显著性，用Microsoft Excel 2010 作图。

采用主成分分析和模糊数学隶属函数法对6 份样品质高低进行综合性评价，如果指标与品质呈正相关，运用隶属函数值计算公式：U（Xij）=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）。

如果指标与品质呈负相关，运用反隶属函数值计算公式：U（Xij）=1-（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）。式中：U（Xij）为i样品j指标的隶属函数值；Xij为i样品j指标的测定值；Xjmin为所有样品j指标的最小值；Xjmax为所有样品j指标的最大值；i为某个样品；j为某指标。

2 结果与分析

2.1 嫁接对三种茶用菊花生长的影响

如表1 所示，嫁接明显促进了菊花的地上部生长，‘杭白菊’嫁接苗株高、茎粗、冠幅、分枝数显著高于扦插苗9.5%、32.5%、21.9%，47.4%；‘金丝菊’嫁接苗株高、茎粗、冠幅、分枝数较扦插苗增10.5%、4.8%、48.6%、64.5%，差异显著；‘皇菊’株高、茎粗、分枝数分别是扦插苗的22.0%、16.5%、29.3%，均达显著水平。

三个茶菊品种嫁接苗的地上部干重、根系干重均大于同品种扦插苗。‘杭白菊’和‘金丝菊’嫁接苗的地上部干重显著高于同品扦插苗，分别提高了47.9%和24.0%，‘皇菊’嫁接苗略高于扦插苗11.0%，但无显著差异；三个茶菊品种嫁接苗的根系干重与同品种根系干重差异相比均达到显著水平，说明嫁接砧木黄蒿根系较菊花根系明显发达；‘金丝菊’和‘皇菊’嫁接苗的根冠比明显高于同品种扦插苗，但‘杭白菊’嫁接苗根冠比略低于扦插苗，杭白菊嫁接苗地上部生长旺盛，根冠比降低，可能是因为‘杭白菊’的生物量分配模式与其他两种茶菊不同。

以上结果说明，嫁接明显促进了菊花的生长，增加了植株的分枝数，促进了地上部和地下部分生长，为茶菊产量的提高提供了基础。

表1 嫁接对茶菊盛花期生物学性状的影响Table 1 Effect of grafting on biological characters of tea-applied chrysanthemum in full blossom

2.2 嫁接对三种茶用菊花期的影响

由表2 可知，与扦插苗相比，‘金丝菊’嫁接苗现蕾期提前12 d，透色期提前9 d，盛花期提前6 d，且差异显著；‘杭白菊’嫁接苗现蕾期提前2 d，透色期提前3d，盛花期提前1 d，末花期提前3 d；‘皇菊’嫁接苗蕾期提前1 d，透色期提前1 d，盛花期提前1 d，末花期提前了2 d，说明嫁接对茶菊部分品种花期响应明显，促使菊花提前开花，延长盛花期，增长了采收及观赏时间。

表2 嫁接对三种茶菊花期的影响Table 2 Effects of grafting on florescence of the three varieties tea-applied chrysanthemum

2.3 嫁接对三种茶菊成花产量的影响

2.3.1 单花鲜重由表3 可知，‘杭白菊’嫁接苗单朵花鲜重与扦插苗相比增加10.1%；‘金丝菊’嫁接苗单朵花鲜重与扦插苗相比降低9.6%，且达到显著水平；‘皇菊’嫁接苗和扦插苗单朵花鲜重无显著差异。嫁接对茶菊单朵花鲜重的影响存在品种差异性。

2.3.2 单株花朵数由表3 可知，与扦插相比，‘杭白菊’、‘金丝菊’、‘皇菊’嫁接苗单株花朵数分别增多129.2%、31.6%、19.2%，且均达到显著水平。说明嫁接显著增加了茶菊单株花朵数。

2.3.3 单株花朵鲜重与扦插苗相比，‘杭白菊’、‘金丝菊’、‘皇菊’嫁接苗单株花朵鲜重分别高97.2%、21.2%、9.7%，差异显著。嫁接对茶菊单株花朵鲜重有增加作用。

2.3.4 单株花干重由表3 可知，与扦插苗相比，‘杭白菊’、‘金丝菊’、‘皇菊’嫁接苗单株花朵干重分别高73.9%、16.0%、41.2%，差异显著。嫁接增加了茶菊单株花朵干重，但不同品种影响程度不同。

2.3.5 估算亩产量‘杭白菊’、‘金丝菊’、‘皇菊’嫁接苗较扦插苗估算667 m2产量分别高74.0%、15.9%、41.1%，三个品种嫁接苗和扦插苗之间估算亩产量差异均达到显著水平。嫁接对茶菊亩产量有明显增加效果，但不同品种程度不同。三个品种茶菊的产量之间，嫁接和扦插‘杭白菊’亩产量均大于其他两个品种，其次是‘皇菊’，‘金丝菊’产量最低。

表3 嫁接对三种茶菊产量性状的影响Table 3 Effects of grafting on yield trait of the three varieties tea-applied chrysanthemum

2.4 嫁接对三种茶菊品质的影响

2.4.1 嫁接对茶菊品质指标的影响如图1（A）所示，‘杭白菊’嫁接苗低于扦插苗1.7%，差异不显著；‘金丝菊’、‘皇菊’嫁接苗水浸出物含量分别高于扦插苗3.0%、1.2%，差异不显著。6 份样品水浸出物含量排名为G-JS＞C-JS＞G-HJ＞C-HJ＞C-HB＞G-HB，‘杭白菊’水浸出物含量略低于其他两个品种。水浸出物含量多少决定了茶汤的口感和汤色，由结果知，初步确定嫁接对茶菊的无机和有机化合物含量及口感汤色并无明显影响。

如图1（B）所示，‘杭白菊’嫁接苗较扦插苗低85.0%，且差异显著，‘金丝菊’、‘皇菊’嫁接苗的粗脂肪含量均显著高于扦插苗，‘金丝菊’、‘皇菊’嫁接苗粗脂肪含量分别是扦插苗的100.9%和68.2%。6 份样品粗脂肪含量排名为G-JS＞C-HB＞G-HB＞C-JS＞G-HJ＞C-HJ，‘皇菊’粗脂肪含量较其他品种含量略低。

图1 嫁接对三种茶菊化学成分含量的影响Fig.1 Effects of grafting on the chemical Composition of the three varieties tea-applied chrysanthemum

可溶性糖能使茶汤滋味甜醇，是茶类品质的重要指标，而且在加工过程中通过美拉德反应以及焦糖化反应产生一些香气物质和有色物质，从而影响茶饮品质。如图1（C）所示，可知‘杭白菊’‘金丝菊’、‘皇菊’茶菊嫁接苗较扦插苗略高，分别为26.6%、2.7%、11.5%，但差异均不显著。6份样品可溶性糖含量由高到低为G-JS＞C-JS＞G-HJ＞C-HJ＞G-HB＞C-HB，‘金丝菊’较其他两个品种可溶性糖含量较高。

由图1（D）所示，‘皇菊’嫁接苗可溶性蛋白含量有所提高，‘杭白菊’、‘金丝菊’嫁接苗较扦插苗略低，差异均不显著；可溶性蛋白含量由高到低顺序为含量由高到低为C-JS＞C-HB＞G-JS＞GHJ＞C-HJ＞G-HB。

维生素与茶菊保健营养作用有关，由图1（E）所示，三种茶菊嫁接苗维生素C 含量分别降低10.4%、13.1%、6.5%，其中‘杭白菊’、‘金丝菊’变化显著，‘皇菊’变化不显著。维生素C 含量由高到低为C-HB＞C-JS＞C-HJ＞G-HB＞G-HJ＞G-JS。

游离氨基酸含量与茶饮的品质成高度正相关，是茶饮品质的重要指标。由图1（F）所示，嫁接对三种茶用菊花游离氨基酸含量影响很大，‘杭白菊’嫁接苗游离氨基酸含量显著高于扦插苗，‘金丝菊’、‘皇菊’嫁接苗含量显著降低。游离氨基酸含量由高到低为C-JS＞C-HJ＞G-HB＞G-JS＞G-HJ＞C-HB。

黄酮类化合物和绿原酸为茶菊的功效成分，由图1（G）、图1（H）所示，茶菊嫁接苗黄酮类化合物、绿原酸含量均有所提高，其中‘杭白菊’、‘皇菊’变化显著，总黄酮含量由高到低为G-HJ＞G-HB＞G-JS＞C-HJ＞C-JS＞C-HB；绿原酸含量由高到低为G-HB＞G-HJ＞C-HJ＞C-HB＞G-JS＞C-JS，金丝菊两个指标均低于其他两个品种。

综合以上结果，所测6 项基本营养指标和2 项功效指标中，嫁接使三种茶菊可溶性糖、总黄酮、绿原酸含量均有所提高，而水浸出物含量和可溶性蛋白含量嫁接后变化不明显，较扦插苗，不同品种茶菊嫁接苗粗脂肪、维生素C、游离氨基酸含量变化不一致，因此嫁接对三种茶菊的品质并无明显负面影响。

2.4.2 品质指标主成分分析各指标与品质为正相关，运用隶属函数公式计算隶属函数值，如表4 所示，‘金丝菊’嫁接苗综合得分最高，‘杭白菊’扦插苗综合得分最低，‘杭白菊’、‘金丝菊’嫁接苗比同品种扦插苗综合得分略高，‘皇菊’嫁接苗较扦插苗得分略低。6 份样品的品质综合排名为：G-JS＞C-JS＞C-HJ＞G-HB＞G-HJ＞C-HB。

表4 茶菊品质的隶属函数值Table 4 Subordinate function value of tea-applied chrysanthemum quality

3 讨论

黄蒿（A.annua）是菊科一年生草本，生境适应性强，生长在路旁、荒地、山坡、林缘等处，也见于盐渍化土壤上，须根系，根系发达。与菊花相比，黄蒿根系土壤未发现菊花立枯病病原菌（Rhizoctonia solan），而且菊花枯萎病镰刀真菌（Fusariumspp.）含量较少[14]。此外，黄蒿植株富含具有广谱生物活性的挥发油，有抑菌、避虫、杀虫作用[19-21]。植物根系是植物吸收水分和养分的主要器官，同时又是植物体内多种激素有机酸和氨基酸合成的重要场所，其形态和生理特性与地上部的生长发育、产量和品质均有密切关系[22,23]。本研究中茶菊嫁接苗的长势和产量均优于扦插苗，推测是黄蒿根系较为发达，根系活力高于菊花根系[24]，提高了嫁接苗对水肥的吸收能力，黄蒿对生物胁迫的抵御功能一定程度上为接穗生长发育以及菊花增产增质创造了良好的条件[25]。嫁接苗明显比扦插苗长势好，而且产量不同程度提高，原因可能是嫁接提高了植物叶片的光合同化能力[26]、增强了地下部对营养和水分的吸收、提供更多的营养物质，增强了植物对各种逆境伤害的适应能力[6]，从而有效提高茶菊的产量。

由于砧木根系自身特点以及砧穗之间的互作效应，使植株原有的吸收能力发生改变，源库之间的关系以及生理生化过程不同于自根植株，从而植株的果实产量和品质都会受到影响[27,28]。嫁接使植株相关代谢活动发生改变，在蔬菜嫁接研究中发现嫁接植株的苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia lyase，PAL）的活性上升变化快，活性高[29,30]，在本研究中茶菊嫁接苗的黄酮类和绿原酸含量较扦插苗增加，推测是由于茶菊嫁接引起植株体内PAL 活性增强，而在莽草酸途径中PAL 可以催化苯丙氨酸转化形成黄酮类和绿原酸等物质[31,32]。

主成分分析通过降低数据维数，在损失较少原始数据信息的前提下把多个变量转化为几个不相关的综合变量[33]，本研究对茶菊品质指标进行测定分析比较，已经证明嫁接提高产量同时未对品质造成明显负面影响，但不同指标嫁接苗与扦插苗之间差异变化不规律，为进一步对品质指标进行分析比较，因此采用主成分分析结合隶属函数计算综合得分，近年来，运用此方法综合评价植物性状及产品品质已有广泛应用研究[34,35]。本试验中‘皇菊’嫁接苗综合品质指标综合排名较扦插苗有所降低可能因为品种之间存在差异性，在提高产量的同时，部分品质相关物质分解转化，从而减少，造成品质下降。

菊花是典型的短日照植物，菊花花期除受日照长度影响外，还与温度、水肥、激素、栽培等因素有关。本研究结果表明，嫁接均不同程度提前了三个品种的现蕾期和盛花期，其中‘金丝菊’嫁接苗盛花期延长6 d，延长了采摘与观赏期，从而避开霜期，在生产上有重要意义。梁芳等[36]研究提出，蔗糖可能作为成花启动信号物质，参与了菊花成花进程，蔗糖是光合作用的主要终产物之一，研究发现嫁接可以提高植物的光合作用[37]，从而使蔗糖在叶片中大量积累，当积累到一定水平后，开花信号由叶片传递到生长点，完成信号转导。此外，花芽分化需要较高水平的蔗糖，因此叶片中合成的蔗糖不断转移到花芽中，促进花芽分化[38]。本试验嫁接茶菊提前进入花芽分化阶段，推测因嫁接提高菊花光合作用，从而促进了嫁接茶菊的萌芽开花。试验结果中末花期并没有显著变化，可能是栽培期间温度骤降的原因，在扦插苗中，‘皇菊’盛花期和末花期均比其他两个品种迟，且差异显著，说明‘皇菊’花期较晚，品种耐寒性较好，但种植期间应提早做好防霜准备。