doi：10.13360/j.issn.1000-8101.2015.04.010中图分类号：S718.43
靳丽鑫，陈梦华，张雪梅*，李保国，马燕
（河北农业大学林学院，河北省核桃工程技术研究中心，河北 保定 071000）
摘要：为探明影响麻核桃坚果硬壳发育不良的原因，以河北省涞水县龙泉山麻核桃基地不同发育程度的麻核桃坚果硬壳为试验材料，测定了其木质素、纤维素、棕色素和矿质元素含量。结果表明：发育不良坚果硬壳的木质素含量远低于发育正常的硬壳，纤维素含量高于发育正常的硬壳，棕色素含量低于发育正常的硬壳；发育不良坚果硬壳P和Mg含量也低于发育正常的坚果硬壳，K、Mn、Cu和Ca含量均远高于发育正常的坚果硬壳。
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关键词 ：麻核桃；影响因素；硬壳成分；矿质元素
收稿日期：2014-12-06
修回日期：2015-04-30
基金项目：国家林业公益性行业科研专项（201004093）；河北省科技支撑项目（14236811D）。
作者简介：靳丽鑫（1990-），男，硕士生，研究方向为经济林栽培生理。通信作者：张雪梅，女，副研究员。E?mail：zhangxuemei888@163.com
The main components of Juglans hopeiensis shell in different development degrees
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JIN Lixin，CHEN Menghua，ZHANG Xuemei，LI Baoguo，MA Yan
Abstract：In order to study the influence factors which lead to hypogenetic walnut shell Juglan Shopeiensis， the different development degrees of walnut shell of J.hopeiensis planted in Longquan Hill of Laishui County were used as testing mate?rials. The content of lignin，cellulose，pigment and mineral element were analyzed.The results showed that the content of lignin of hypogenetic walnut shell was lower than that of the normal nut， the content of cellulose was higher than that of the normal nut， but the content of brown pigment was the opposite. The content of P and Mg of hypogenetic walnut shell was lower than that of the normal nut.The content of K， Mn， Cu and Ca were all higher than that of the normal ones.
Key words：Juglans hopeiensis； influence factors； shell component；mineral element
Authors’ address： College of Forestry， Agricultural University of Hebei， Baoding 071000， Hebei， China
麻核桃（Juglans hopeiensis）为胡桃科胡桃属的一种野生核桃，是核桃与核桃楸的天然杂种，果实形状尖圆形或尖卵圆形，种壳颜色和壳纹较深，果个大，内果皮厚而坚硬，又称“文玩核桃”［1］。麻核桃集纹路多变、皮质良好、造型优美等优点于一身，既可搓手把玩，也可雕琢加工，制成的工艺品具有较高的收藏价值和升值空间［2-3］。但近年来，随着气候环境的变化及人工栽培的影响，麻核桃花皮、白尖、白边（即坚果硬壳发育不良）的现象非常普遍，2013年尤为严重，花皮率达到93%（本课题组调查数据）。品质上乘、发育良好的麻核桃要求质地坚硬、外形美观别致、色泽良好个头大，硬壳密度大，有厚重感，纹路清晰。外形质量优劣对麻核桃的价值起到了决定性作用，而木质素、纤维素和色素作为坚果硬壳的主要成分［4-5］极大地影响着麻核桃的坚果品质。在木质化细胞中，木质素与纤维素、半纤维素共同结成网状结构并结合其他物质形成细胞壁外壳［6-8］，其生理活动使细胞壁厚度、硬度增加，结构稳固，促进了细胞壁的发育成型，影响着坚果硬壳的硬度、密度及纹理形成等。棕色素属于天然色素中的植物色素类，是坚果硬壳中不可或缺的组成成分［9］，对麻核桃坚果硬壳发育尤其是色泽度有着重要影响。为此，本试验针对发育程度不同的麻核桃果壳的木质素、纤维素、棕色素和矿质元素含量进行了研究，以期找出其发育不良原因并提出相关改良措施，为提高麻核桃坚果品质提供理论依据。
1材料与方法
1.1试验地概况
试验地位于河北省保定市涞水县龙泉山麻核桃基地，该基地地处太行山东麓北端，东经115°40′，北纬39°31′，为低山丘陵地，土壤为钙质土，属温带大陆性气候，年均降水量500~600 mm，极端最高气温43 ℃，最低气温-20 ℃，无霜期165~210 d，年均日照2 500~2 900 h。
1.2试验材料
供试材料为涞水县龙泉山麻核桃基地麻核桃品种，选择生长发育良好、树势相对一致的麻核桃，6株1小区，3次重复。在果实成熟期采集果实迅速带回实验室，将青皮、硬壳和种仁分离，硬壳用自来水、洗涤剂、蒸馏水、去离子水等系列漂洗后烘至质量恒定，将坚果硬壳发育正常和非正常（花皮、白尖、白边）部分（正常麻核桃的外观颜色均匀一致，连片不规则的表明颜色变浅的现象为花皮，缝合线尖部出现颜色变浅的现象为白尖，缝合线出现颜色变浅的现象为白边）分离后，将样品粉碎使其全部通过0.5 mm的筛子，置于阴凉干燥处保存用于测定矿质元素、木质素、纤维素和棕色素，各指标均测3次重复。
1.3指标测定
木质素采用硫酸法测定［10］；纤维素采用重铬酸钾氧化法测定［11］；棕色素采用分光光度计法测定［12］。
N、P的测定［13］：样品用硫酸-高氯酸消煮后，采用凯式定氮法、钼锑钪比色法测定全氮、全磷含量。K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn 的测定：采用硝酸-高氯酸消煮后，用原子吸收分光光度计测定［13］。
1.4数据处理
使用Excel 2010和spss 19.0对数据进行处理和分析。
2结果与分析
2.1木质素、纤维素和棕色素含量
不同发育程度坚果硬壳主要成分含量状况见表1。由表1可知，发育不良硬壳木质素纤维素、棕色素含量均极显著低于正常硬壳。
2.2矿质元素含量
不同发育程度坚果硬壳矿质元素含量状况见表2。由表2可知，发育不良坚果硬壳P含量和Mg含量极显著低于正常硬壳；发育不良硬壳K含量极显著高于正常硬壳；发育不良硬壳Mn、Cu和Ca含量极显著高于正常硬壳；发育不良坚果硬壳N、Fe和Zn含量与正常硬壳无显著差异。
2.3坚果硬壳发育影响因子的相关性分析
对坚果硬壳发育不良部分与正常部分各成分含量之比值进行了相关性分析，由表3可知，纤维素与Cu达到极显著正相关，相关系数为0.999；Ca与Fe达到极显著负相关，相关系数为-0.999；Mg与Mn达到极显著负相关，相关系数为-0.999；其他因子之间相关性不显著。
3结论与讨论
木质素、纤维素是核桃坚果硬壳的主要成分［5］，试验结果表明正常部分硬壳木质素含量达到48.43%、纤维素含量达到19.98%，这与郑志锋等［5］和石柳等［14］的研究一致。本研究表明麻核桃发育不良硬壳木质素含量远低于正常硬壳，发育不良硬壳纤维素含量远高于正常硬壳，发育不良硬壳棕色素含量远低于正常硬壳，这说明硬壳发育受木质素、纤维素和棕色素影响较大。
4CL是木质素生物合成途径中核心酶之一，Wei等［15］对火炬松中4CL基因进行的调控试验结果表明木质素含量下降的同时纤维素含量呈补偿性增加，推测4CL可能是碳水化合物与木质素合成代谢的调控节点并且木本植物中纤维素和木质素的生成可能受一种互补机制所调控。但贾彩红等［16］的研究却得出了相反的结论，木质素含量大幅下降的同时纤维素含量几乎不变。研究结果表明木质素含量下降6%，纤维素含量上升24%，分析认为麻核桃中木质素和纤维素合成受互补机制调控，在木质素含量下降的时纤维素补偿性增加。另外，矿质元素对坚果硬壳品质也有重要影响，研究表明，磷肥、钾肥有利于纤维含量的提高，而单独施用氮肥则降低了纤维含量。氮、磷肥促进木质素含量的增加，而钾肥对木质素含量的影响是先降低后增加的。根外喷施锰铜锌硼促进纤维生物合成，其中锰铜提高纤维含量达到极显著水平。本研究结果表明发育不良硬壳P和Mg含量远低于正常硬壳，发育不良硬壳K、Mn、Cu和Ca含量远高于正常硬壳。不同影响因子间相关性分析表明，纤维素与Cu呈正相关，Ca与Fe、Mg与Mn呈负相关。分析认为麻核桃硬壳中大量的Mn、Cu导致纤维素合成过量，少量K抑制木质素合成，P含量不足无法供应木质素、纤维素的合成需求。生产过程中，在麻核桃果实发育期尤其是硬核期应注意控制氮肥使用量，适当补充磷钾肥，同时合理施用微量元素肥料并配合有机肥使麻核桃坚果发育达到最佳水平，提高果实品质，改善坚果形状。
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参考文献
［1］裴东，李容海，刘兆发，等.麻核桃资源保护与开发利用研究［J］.林业资源管理，2006（4）：66-69.
［2］李瑞乎，李维泉，宋立功.保定市麻核桃产业现状分析与发展探讨［J］.林业实用技术，2012（11）：60-61.
［3］张建朋，张士刚，陈新，等.麻核桃CBF基因的克隆与生物信息学分析［J］.山东农业科学，2013，45（11）：7-11.
［4］李海潮，刘守新，张世润.高得率果壳活性炭的研制［J］.林业科技，2001，26（5）：42-44.
［5］郑志锋，邹局春，花勃，等.核桃壳化学组分的研究［J］.西南林学院学报，2006，26（2）：33-36.
［6］Boerjan W， Ralph J， Baucher M. Lignin biosynthesis［J］.Annual Review of Plant Biology，2003，54（1）：519-546.
［7］霍夫里特 M，斯泰因比歇尔 A.生物高分子［M］.1版.郭圣荣，译.北京：化学工业出版社，2004：22-34.
［8］Baucher M，Halpin C，Petit?Conil M，et al.Lignin： genetic engineering and impact on pulping［J］.Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology，2003，38（4）：305-350.
［9］李德海，刘银萍，王蕾，等.坚果果壳色素的研究进展［J］.中国林副特产，2012，3（3）：83-86.
［10］陈为健，程贤甦，陈跃先，等.硫酸法测定花生壳中木质素的含量［J］.闽江学院学报，2002，23（6）：72-73， 76.
［11］范鹏程，田静，黄静美，等.花生壳中纤维素和木质素含量的测定方法［J］.重庆科技学院学报：自然科学版，2008，10（5）：64-65.
［12］邵婧，韩泳平.核桃壳天然棕色素的稳定性研究［J］.西南民族大学学报：自然科学版，2010，36（4）：610-614.
［13］张会民，刘红霞.土壤与植物营养实验实习教程［M］.杨凌：西北农林科技大学出版社，2004：23-44.
［14］石柳，王金华，熊智，等.澳洲坚果壳中纤维素和木质素成分分析［J］.湖北农业科学，2009，48（11）：2846-2848.
［15］Wei T，Nelson A，Johnson E.Increasing cellulose production and transgenic plant growth in forest tree species［J］.Journal of Forestry Research，2005，16（1）：67-72.
［16］贾彩红，赵华燕，王宏芝，等.抑制4CL基因表达获得低木质素含量的转基因毛白杨［J］.科学通报，2004，49（7）：662-666.
（责任编辑 田亚玲）