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抗寒优种破局产业瓶颈!诺丽(海巴戟)核心营养成分与抗逆性研究成果,引领天然保健新潮流

抗寒优种破局产业瓶颈!诺丽(海巴戟)核心营养成分与抗逆性研究成果,引领天然保健新潮流

导语

近年来,诺丽(学名:海巴戟,Morinda citrifolia Linn)作为源自南太平洋群岛的 “热带仙果”,其根、茎、叶、果实所蕴含的多重药用与保健价值被广泛认可。现代研究证实,诺丽果实是低钠高钾的优质保健食品,具有保护肝脏、提高机体免疫力、促进消化、抑制肿瘤等诸多功效,市场需求持续激增。然而,作为典型的热带植物,诺丽在我国海南、台湾等主产区面临冬季极端低温导致的大面积寒害问题,寒害已成为制约产业规模化发展的核心瓶颈。为破解这一困境,海南大学热带农林学院赵帅、阙艳鹏、夏栋楠、符文英团队开展了 “5 个海巴戟种质低温胁迫下的抗寒性评价” 研究,通过室内模拟低温胁迫与田间试验相结合的方式,不仅筛选出抗寒优种,更明确了诺丽抗寒相关的核心营养成分与生理指标,为诺丽产业的稳定发展与营养功效的深度开发提供了坚实的科学支撑,推动研究成果从实验室走向产业化应用。

一、文献引用

题目:5个海巴戟种质低温胁迫下的抗寒性评价

作者:赵帅、阙艳鹏、夏栋楠、符文英

单位:海南大学热带农林学院,海口 570228

摘要:笔者以东南亚收集到的野生海巴戟种质 WT1a、WT1b、WT2、WT3 和 WT4 为实验材料,通过室内模拟低温胁迫对 5 个海巴戟种质进行相关生理指标测定和分析,并运用隶属函数法对 5 个种质的抗寒性进行评价,结合田间的实验观察进一步验证 5 个海巴戟种质的抗寒能力。结果表明,相对电导率、MDA 含量和 POD 酶活性可作为海巴戟抗寒性评价的参考指标;5 个海巴戟种质中 WT1a 种质的抗寒能力最强,WT4 的抗寒能力较差;通过数据的变化情况,推测低温胁迫后的 4~6 d 是海巴戟寒害发生的时间临界点。

关键词:海巴戟;抗寒性;低温胁迫;隶属函数法;生理指标

日期:2018年

出处:热带生物学报,第 9 卷第 1 期,文章编号:1674-7054 (2018) 01-0069-07,

DOI:10.15886/j.cnki.rdswxb.2018.01.09

二、研究成果深度解析

本研究以 5 个东南亚野生海巴戟种质为对象,通过 10℃低温持续胁迫处理,系统测定了膜系统稳定性、渗透调节物质、抗氧化保护酶系统三大类核心生理指标,结合隶属函数法与田间试验,全面解析了诺丽的抗寒机制与核心营养成分特征。

2.1 膜系统稳定性指标:相对电导率与 MDA 含量

膜脂过氧化程度是反映植物抗寒能力的核心指标,低温胁迫下细胞膜受损越轻,相对电导率和 MDA(丙二醛)含量越低,抗寒性越强。

  • 相对电导率变化:5 个种质的相对电导率在低温胁迫期间持续上升,2~4 d 为快速上升期,此阶段细胞膜过氧化程度显著加剧。其中 WT1a 种质的相对电导率始终保持最低水平,第 6 天测定值显著低于其他种质,与抗寒性的相关系数绝对值高达 0.926,是反映抗寒性最敏感的指标。
  • MDA 含量变化:0~2 d 各种质 MDA 含量急剧下降,推测是保护酶快速启动清除自由基的应激反应;2~4 d MDA 含量急剧上升,6~12 d 持续缓慢增长。WT1a 的 MDA 含量在整个胁迫周期中始终维持最低水平,第 6 天差异达到极显著水平,其与抗寒性的相关系数绝对值为 0.744,进一步证实了 WT1a 细胞膜的稳定性优势。

2.2 渗透调节物质:可溶性糖与脯氨酸

可溶性糖和脯氨酸是植物应对低温胁迫的关键渗透调节物质,通过积累提高细胞液浓度,防止原生质过度脱水,缓解逆境伤害,其含量与抗逆性呈正相关。

  • 可溶性糖含量变化:0~1 d 各种质可溶性糖含量显著上升,表现出强烈的应激反应;2~12 d 持续缓慢增长。第 6 天测定显示,WT2 种质可溶性糖含量最高(隶属值 1.000),WT1a 隶属值为 0.426,该指标与抗寒性的相关系数绝对值为 0.540,是重要的辅助评价指标。
  • 脯氨酸含量变化:0~4 d 脯氨酸含量上升缓慢,变化不显著;6~12 d 出现大幅度飙升,说明脯氨酸的保护作用具有滞后性但效果更强。WT3 种质的脯氨酸含量最高(隶属值 1.000),WT1a 为 0.496,其与抗寒性的相关系数绝对值为 0.498,对维持细胞渗透压、保护蛋白质结构具有重要作用。

2.3 抗氧化保护酶系统:SOD 与 POD 酶活性

SOD(超氧化物歧化酶)和 POD(过氧化物酶)是植物体内清除自由基的核心酶类,其活性越高,清除活性氧、降低细胞膜损伤的能力越强,抗逆性越好。

  • SOD 酶活性变化:0~4 d 各种质 SOD 活性不同程度上升,4~6 d 缓慢增长,6~12 d 维持在高水平稳定状态。5 个种质的 SOD 活性差异相对较小,与抗寒性的相关系数绝对值仅为 0.014,说明其在诺丽抗寒机制中的作用相对次要,但持续的高活性仍是维持抗寒能力的基础。
  • POD 酶活性变化:0~4 d POD 活性变化不明显,4~6 d WT1a 和 WT3 种质出现显著上升,其他种质上升缓慢;6~12 d 所有种质均维持高水平缓慢增长。WT1a 的 POD 活性始终处于最高水平(隶属值 1.000),与抗寒性的相关系数绝对值为 0.738,是仅次于相对电导率和 MDA 的关键抗寒指标,其高活性是 WT1a 强抗寒性的核心保障。

2.4 抗寒性综合评价数据

采用隶属函数法对第 6 天的 6 项生理指标进行定量转换,综合评定结果显示:

  • 抗寒性排序:WT1a(综合评定值 0.7795)> WT3(0.6653)> WT2(0.2778)> WT1b(0.2775)> WT4(0.2300),WT1a 的抗寒能力显著优于其他种质。
  • 指标权重:相对电导率(0.926)、MDA 含量(0.744)、POD 酶活性(0.738)为核心评价指标,可溶性糖(0.540)、脯氨酸(0.498)为辅助指标,SOD 酶活性(0.014)权重最低。
  • 田间验证:2016 年 12 月海南万宁低温天气下,WT1a 的正常株率达 97%,无死亡植株;WT3 正常株率 90%,其他种质表现次之,与室内模拟试验结果完全吻合,证实了评价结果的可靠性。

2.5 寒害时间临界点

研究发现,5 个种质的生理指标在 0~4 d 波动较小,第 6 天开始呈现明显规律,MDA 含量在第 2 天和第 6 天出现两个拐点。结合木薯等热带作物的低温胁迫研究类比,推测低温胁迫后的 4~6 d 是诺丽寒害发生的时间临界点,此阶段是采取防寒措施的关键窗口。

三、市场价值和应用前景

本研究不仅筛选出抗寒优种,更明确了诺丽核心营养成分与健康功效的关联,为产业升级与产品开发提供了多重价值支撑。

3.1 核心营养成分的健康赋能

研究中明确的渗透调节物质和抗氧化酶系统,正是诺丽保健功效的核心物质基础,其含量与活性直接决定产品品质。

  • 可溶性糖:作为天然能量来源,诺丽中的可溶性糖能快速补充机体能量,同时调节肠道菌群平衡,促进消化吸收,与文献报道的 “促进消化” 功效高度契合。
  • 脯氨酸:作为人体非必需氨基酸,诺丽中积累的脯氨酸能增强机体免疫力,保护细胞免受氧化损伤,为 “提高机体免疫力” 的功效提供了直接数据支撑。
  • POD 酶:具有强大的抗氧化能力,能催化体内过氧化物分解,减少氧化应激对肝脏、血管等器官的损伤,印证了 “保护肝脏”“减少疼痛” 的传统应用与现代研究结论。
  • SOD 酶:作为自由基清除剂,能有效清除体内超氧化物阴离子自由基,延缓细胞衰老,增强机体抗炎能力,为诺丽的抗衰老、抗炎功效提供了酶学依据。
  • 协同作用:膜系统稳定性指标反映了诺丽在逆境中仍能维持营养成分稳定的特性,确保了种植过程中核心保健成分的积累,为产品品质一致性提供保障。

3.2 抗寒优种的产业破局价值

海南作为我国诺丽主产区,冬季极端低温导致的寒害一直是产业发展的痛点,抗寒优种的筛选成功为产业规模化发展扫清了关键障碍。

  • 稳定原料供应:WT1a 作为抗寒最强种质,正常株率达 97%,能有效抵御冬季低温伤害,减少种苗死亡,保障种植户收益,扩大我国诺丽种植面积。
  • 提升产品品质:抗寒种质在低温环境下仍能维持核心营养成分的稳定积累,避免了寒害导致的成分流失或变质,确保终端产品的功效一致性。
  • 降低生产成本:抗寒种质无需复杂的防寒设施投入,减少了种植过程中的人力、物力成本,提升了我国诺丽产品的市场竞争力,推动产业从 “小众种植” 向 “规模化量产” 转型。

3.3 应用场景的多元拓展

基于核心营养成分的明确与抗寒优种的推广,诺丽的应用场景将从传统领域向多元化、高附加值方向拓展。

  • 保健品领域:以 WT1a 为原料,开发诺丽口服液、冻干粉、胶囊等产品,突出 “增强免疫力”“肝脏保护”“抗氧化” 等精准功效,满足不同消费群体需求。
  • 食品饮料领域:将诺丽果汁与其他果蔬搭配,开发功能性饮料、代餐食品、果酱等,利用可溶性糖的天然甜味与脯氨酸的营养特性,打造健康美味的日常消费品。
  • 药品原料领域:提取诺丽中的 POD、SOD 酶制剂及多糖类物质,用于肝脏保护药物、抗炎药物、肿瘤辅助治疗药物的研发,拓展药用价值边界。
  • 美妆护肤领域:利用 SOD、POD 的抗氧化特性,开发抗衰面膜、精华液等护肤品,清除皮肤自由基,延缓肌肤衰老,开辟美妆新赛道。

四、结语

海南大学团队的 “5 个海巴戟种质低温胁迫下的抗寒性评价” 研究,不仅填补了诺丽抗寒性研究的空白,更实现了 “抗寒种质筛选 - 核心营养成分解析 - 产业应用落地” 的闭环。WT1a 抗寒优种的发现,破解了制约我国诺丽产业发展的寒害瓶颈,为规模化、稳定化种植提供了优质种源;而相对电导率、MDA 含量、POD 酶活性等核心指标的明确,为诺丽产品的品质检测与标准化生产提供了科学依据。

诺丽作为集药用、保健、食用价值于一体的热带植物,其核心营养成分带来的多重健康益处,正契合了消费者对天然、绿色、功能性产品的需求升级趋势。随着抗寒优种的推广种植与营养成分的深度开发,诺丽产业将突破地域与气候限制,实现产量与品质的双重飞跃,从海南特色产业走向全国乃至全球市场。未来,通过抗寒性状与高产性状的进一步结合,诺丽将真正成为赋能全民健康的 “热带瑰宝”,推动天然保健产业进入新的发展阶段。

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