鹿茸细胞培养液对水培叶菜产量及品质的影响＊

李永恩，罗健，伏广农，刘士哲（华南农业大学，广州 510000）

鹿茸是脊索动物门哺乳纲鹿科的梅花鹿或马鹿的雄鹿未骨化密生带茸毛的幼角，是中国名贵药材之一。其化学成分较复杂，主要有氨基酸、脂肪酸、蛋白质、维生素及其他无机元素等[1]。氨基酸包括色氨酸、赖氨酸、谷氨酸等约19 种以上[2]。脂肪酸类化合物包括：豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸等10 种[3]。无机元素包括常量元素Ca、Na、K、P、Mg 和微量元素Fe、Zn、Cu、Cr、Sr、Ni、Mo、Co、Mn、V、Sn[4]。另外，因为鹿茸是一种特殊的骨组织，其上没有肌肉附着，而是由一层竖毛的表皮层覆盖。每年在鹿茸的生长期（90～120 天），骨轴的延伸很快，可达1～2 cm/ 天，为便于覆盖新增长的骨质，相应表皮层也要增生，且每年鹿茸都进行周期性替换[5]。因此人们推测鹿茸中可能存在某种活性物质，控制并刺激鹿茸的生长。这种活性物质主要由氨基酸、生物酶、神经生长因子、表皮生长因子、胰岛素样生长因子、转化生长因子组成。前人分别对鹿茸蛋白多肽、鹿茸多糖、鹿茸生长因子的药理作用进行了研究，证实了这类活性营养物质的药用价值[6-10]。研究者也证明了鹿茸的医学价值，可作为人体的健康补品食用[11-13]。这类活性物质及无机元素不仅对人体有益，而且有利于蔬菜的生长，如亮氨酸和甘氨酸可提高幼水稻苗的干重[14]。色氨酸是植物生长素的前体物质，可起到类激素作用[15]。同时也使棉花各项生长指标显著提高[16]。同时若这些活性物质能被蔬菜吸收并利用，还可作为功能性蔬菜供人们食用。药材应用于种植上的相关研究主要集中于药渣制备成有机肥[17]及基质[18]，可看出药渣应用于蔬菜种植上的潜力，本文首次将鹿茸应用于蔬菜种植上，加入形式选择鹿茸细胞培养液，初步探究其对叶菜产量及品质的影响，为药材在蔬菜种植上的应用提供理论依据。

材料和方法

试验材料

供试植物：油麦菜（Lactuca sativavar.longifoliaf.Lam），品种为‘苏仔’；生菜（Lactuca sativaL.），品种为‘至尊宝’，菊科莴苣属；芥菜（Brassica junceaL.），品种为‘客家芥’；上海青（Brassica chinensisL.），品种为‘华樱’，十字花科芸苔属。幼苗均由广州绿垠农业科技发展有限公司提供。

供试鹿茸细胞培养液由韩国CELLOGIN 有限公司提供，零售价为200 元/L，其理化性质：pH 为7.74、NO3

-含量12.92 mg/L、NH4+含量50.68 mg/L、P2O5含量35.81 mg/L、K2O含量98.07mg/L、Ca含量117.05mg/L、Mg含量31.97 mg/L、游离氨基酸总量312.73 mg/L。

供试营养液：以华南农业大学叶菜B 配方[19]和通用微量元素配方为基础。试验中营养液化合物原料均来自化学肥料，供试水源为自来水。

试验装置：蓝色塑料箱（385 mm×280 mm×140 mm），每箱盛放10 L 营养液，上面覆盖均匀对称开6 个孔的20 mm 泡沫板。

试验方法

试验采用静止水培的方法，试验一供试植物为油麦菜与芥菜，两种作物放置于同一装置中种植，设置7 个处理，即营养液中添加7 个浓度鹿茸细胞培养液，分别为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.6%、0.8%，每个处理设置4 个重复。试验二供试植物为生菜与上海青，设置5 个处理，即营养液中添加5 个浓度鹿茸细胞培养液，分别为0、0.4%、0.6%、0.8%、1%，每个处理设置4 个重复。其中0 浓度为对照处理，即1 个剂量的华南农业大学叶菜B 配方营养液。栽培期间每天观察植物生长情况并做记录，每3 天测定1 次营养液pH 和EC 并搅拌营养液，每5天拍照记录植物长势。试验于2019 年10～11 月、2019 年12 月～2020 年1 月在华南农业大学资源环境学院教学实践基地温室大棚内进行。

测定项目及方法

营养液EC 使用便携式电导率仪测定，pH使用METTLER TOLED MP120 型pH 仪测定。

植株鲜重、根重及干重使用电子天平称量，株高用软尺测量，茎粗使用游标卡尺测量，叶绿素含量使用叶绿素SPAD-502 仪测定。

VC 的测定采用紫外分光光度法[20]，游离氨基酸的测定采用茚三酮显色法；根系活力的测定采用α-萘胺氧化法。

数据处理

试验采用SPSS、Microsoft Office Excel 进行数据处理与统计分析。

结果与分析

不同浓度鹿茸细胞培养液处理对水培叶菜生长的影响

对油麦菜和芥菜生长的影响

由表1 可知，与对照组对比，0.8% 鹿茸细胞培养液处理显著抑制油麦菜生物量及株高的提高，可食部分鲜重显著降低38.35%，根系显著降低38.99%，株高显著降低12%。油麦菜生长不佳一方面可能是由于静止水培条件下高浓度有机物质的添加影响植株根系的生长，从而影响植株整体生长状况。另一方面可能是添加浓度高，导致某些活性物质抑制蔬菜整体生长。相反，0.8% 鹿茸细胞培养液处理显著提高芥菜相对叶绿素值，且鹿茸细胞培养液的添加对芥菜的产量无显著影响。

表1 鹿茸细胞培养液对油麦菜及芥菜产量、株高、茎粗和叶绿素的影响

对生菜和上海青生长的影响

由表2 可知，与对照组对比，鹿茸细胞培养液对生菜产量无显著影响。1% 鹿茸细胞培养液处理下生菜株高显著降低，可能是由于1% 鹿茸细胞培养液处理下生菜的长势较小，导致株高受影响。与生菜不同的是，鹿茸细胞培养液浓度为0.4% 和0.6% 时，上海青的可食部分鲜重显著高于对照组处理，分别增产7.96% 和8.22%，其余指标则无显著差异。

表2 鹿茸细胞培养液对生菜及上海青产量和株高的影响

不同浓度鹿茸细胞培养液处理对水培叶菜品质的影响

对油麦菜和芥菜VC 含量、游离氨基酸总量与根系活力的影响

由表3 可知，添加鹿茸细胞培养液组间VC含量变化幅度是先上升后下降的趋势，0.6% 鹿茸细胞培养液处理下油麦菜VC 含量最高，显著高于0.2% 处理。鹿茸细胞培养液处理下的油麦菜根系活力均比对照组高，且0.6% 的鹿茸细胞培养液呈显著差异。一方面可能是由于营养液内加入了有机物质产生了微生物，微生物的活动提高了其根系活力。另一方面可能是由于鹿茸细胞培养液中的丰富的活性物质刺激根系生长。相反，添加鹿茸细胞培养液对芥菜品质的影响不大。

表3 鹿茸细胞培养液对油麦菜及芥菜品质的影响

对生菜和上海青叶绿素、游离氨基酸总量与根系活力的影响

由表4 可知，对生菜来说，0.4% 鹿茸细胞培养液处理显著提高游离氨基酸总量，0.4%、0.8% 和1% 鹿茸细胞培养液处理显著提高根系活力。对上海青来说，0.6% 鹿茸细胞培养液处理显著提高游离氨基酸总量。说明添加适量鹿茸细胞培养液对生菜及上海青的品质均有积极影响。

表4 鹿茸细胞培养液对生菜及上海青品质的影响

不同浓度鹿茸细胞培养液处理下营养液pH、EC 动态变化

营养液pH 变化情况

营养液pH 不仅影响营养元素存在状态，也对作物生长状况产生一定的影响，适宜大多数作物生长的营养液的pH 在5.5～6.5。鹿茸细胞培养液处理下营养液pH 变化见图1。叶菜生长前期营养液pH 逐渐升高，芥菜与油麦菜、生菜与上海青的最高值分别为7.73、6.70、6.83；生长中期各处理营养液pH 出现了不同程度的降低，各自最低的pH 均出现在11 月10 日、12 月21 日，最低值分别为6.51、5.96、6.20，随后又不断升高至7.19～7.33、7.01～7.11、7.06～7.14 范围内。十字花科蔬菜对铁的吸收与营养液pH 有很大关系，虽然叶菜生长营养液pH 均高于7，但是在试验过程中均未发现叶菜有缺素症状，这可能与鹿茸细胞培养液中丰富的无机养分或活性物质有关，相关原因仍需后续试验验证。通过其变化幅度或变异系数可知，不同浓度鹿茸细胞培养液对叶菜生长周期内栽培营养液pH 有不同程度的调节和缓冲作用，且鹿茸细胞培养液浓度越高，缓冲作用越明显。但由于栽培营养液pH 都在植株生长正常范围内波动，所以其调节缓冲作用效益不大。

图1 芥菜和油麦菜、生菜、上海青的栽培营养液pH 的动态变化

营养液EC 变化情况

溶液的EC 不但间接反映了营养液浓度大小，而且直接影响了作物的产量与品质。图2是不同浓度鹿茸细胞培养液处理下的营养液电导率的变化过程。在植株生长周期内芥菜和油麦菜、生菜、上海青营养液的EC 分别在1.10～1.70 mS/cm、1.20～1.91 mS/cm、1.05～1.88 mS/cm 范围内波动，且随着添加鹿茸细胞培养液浓度的增加，营养液中EC 逐渐升高。在整个生育期中，0.8% 和1% 的鹿茸细胞培养液处理电导率最高，这是因为鹿茸细胞培养液中含有丰富的矿质元素，从而使营养液的离子浓度升高。由于温度与作物耗水速度的不同，当作物耗水量大于其吸收矿质元素的量时，栽培营养液的EC 就会出现最大值，芥菜与油麦菜、生菜与上海青的各处理EC 最大值分别出现在11 月1 日、12 月18 日，之后耗水速度减慢，EC 也随后降低。芥菜与油麦菜的栽培营养液EC 在生长初期出现上升趋势是因为温度较高，植株的水分蒸腾速率大于根系吸收养分的速率，导致营养液中各种矿质元素浓度逐渐升高，EC 上升。

图2 芥菜、油麦菜和生菜、上海青的栽培营养EC 动态变化

结论与讨论

经过试验研究可得出以下4 点结论：①0.8% 鹿茸细胞培养液处理显著抑制油麦菜整体生长，导致减产，但根系活力显著提高。②0.8% 鹿茸细胞培养液处理显著促进芥菜相对叶绿素值升高。鹿茸细胞培养液的添加对芥菜的产量及品质无显著影响。③添加0.4% 鹿茸细胞培养液均可显著提高生菜游离氨基酸总量和根系活力，但1% 鹿茸细胞培养液处理使株高显著降低。④添加0.4% 和0.6% 鹿茸细胞培养液分别显著提高上海青产量7.96% 和8.22%，0.4% 鹿茸细胞培养液处理对游离氨基酸总量也有显著提高。综上所述，添加0.4% 鹿茸细胞培养液对上海青的生长及品质和生菜的品质均有积极影响，相反添加过量鹿茸细胞培养液抑制油麦菜及生菜的生长。

不同浓度鹿茸细胞培养液对植物生长周期内栽培营养液pH 有不同程度的调节缓冲作用，且处理鹿茸细胞培养液浓度越高，缓冲作用越明显。但由于栽培营养液pH 都在植株生长正常范围内波动，所以其调节缓冲作用效益不大。同时随着添加鹿茸细胞培养液浓度的增加，营养液中的EC 逐渐升高，在整个生育期中，1% 的鹿茸细胞培养液处理电导率最高，这是由于鹿茸细胞培养液中含丰富的矿质元素，进而增加营养液的离子浓度。

本试验仅对鹿茸细胞培养液对叶菜生长及品质影响进行探究，具体影响叶菜生长的机理及其功能性还需要做进一步研究。鹿茸细胞培养液虽含有丰富的无机及有机养分与活性物质，也有利于部分蔬菜的生长，但若要应用在生产上，成本问题是主要限制因素，以本次试验种植的上海青为例，大棚内按照22.5 万株/hm2的密度进行蔬菜种植，试验的上海青对照处理（未加入鹿茸细胞培养液）的产量为85.35g/ 株，折算每公顷产量为1.92 万kg，而添加了0.4% 鹿茸细胞培养液之后的产量为92.14 g/ 株，即产量为2.07 万kg/hm2，添加了0.4% 鹿茸细胞培养液的每公顷增产0.15 万kg，如果按照蔬菜4.00 元/kg 的价格计算，则添加了0.4% 的鹿茸细胞培养液增加的产值为6000 元，添加0.6%的鹿茸细胞培养液的产量增加与添加0.4% 的没有显著差别。按照每茬（28 天）消耗1 L/ 株营养液量计算，此时如果添加0.4% 和0.6% 的鹿茸细胞培养液的额外种植成本约为1.80 万元和2.70万元，所以鹿茸细胞培养液应用于实际生产中的效益很低，但从提高蔬菜的氨基酸含量方面有其积极的作用，今后是否可选用价格更经济的药材来促进蔬菜生长和产量的提高，还有待于开展深入的研究。