菊苣（Cichorium intybus L.）为菊科（Compositae）菊苣属（Cichorium L.）一年生或多年生草本植物，软化型菊苣是将大田栽培的肉质根在黑暗处再次培养形成黄化芽球的一种类型，菊苣芽球是一种绿色无公害的高档保健型蔬菜，具有广阔的市场前景^[1-4]。软化型菊苣原产于地中海、亚洲中部和北非等地区，近年来我国北方地区引进种植面积较大^[5-7]，但江苏地区由于气候条件与原产地有较大差异，目前尚无引种推广。在现有种植区，软化型菊苣田间肉质根的采收时间均为秋末冬初霜冻之前^[8-11]，任冰如等^[12-13]的试验结果表明，在南京地区，适当延迟采收时间，可使菊苣肉质根增粗增重，其软化形成的芽球产量增加，芽球转化率提高，软化天数减少。早在 20 世纪 90 年代，就有研究发现，随着采收期的延迟，菊苣根中糖类成分的结构和含量均发生变化^[14]，但文献仅报道了植株生长期（从春季播种至秋末冬初采收）及根在冷藏期间发生的变化，并未对糖分含量与芽球指标之间的相关性进行分析。基于此，本试验以文献报道的 “秋末冬初”作为“常规采收期”，从常规采收期至春季开始返青阶段，分期采收大田生长的菊苣，测定根系营养成分，同时进行软化培养测定芽球形态指标，进一步探讨不同采收期对菊苣根系营养成分和芽球产量的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

软化型菊苣种子购自德国耶拿市，在南京地区种植，从中选取表现优良的单株，采集该单株所产种子用于本次试验。试验在江苏省中国科学院植物研究所试验苗圃进行，于 2020 年 9 月 9 日播种于育苗穴盘，20 d 左右移栽，田间管理及软化等方法同文献^[12]。从 2020 年 11 月 24 日（常规采收期）开始至 2021 年 3 月 9 日（返青期），每 1 周左右采收 1 次，共采收 16 批材料，每批 10 株。首先考察植株的形态指标，再从中取 3 株烘干，用于测定干重及含水量，并测定根的总糖、还原糖和游离氨基酸含量；另取 3 株菊苣根，当天测定可溶性蛋白质含量；剩余 4 株直接软化，软化结束后考察芽球形态指标。采收期间每日最高气温和最低气温的变化如图1 所示。

1.2 仪器与试剂

主要仪器设备：EL204 电子天平[梅特勒-托利多（上海）有限公司]；Eppendorf Centrifuge5810 R 台式高速多功能冷冻离心机（德国 Eppendorf 公司）；FSH-2A 可调高速匀浆机（北京中西华大科技有限公司）；Mili-Q^TM Advantage A10 超纯水仪（美国 Millipore 公司），MD Spectra Max Plus 384 酶标仪（美国 Molecular Devices 公司），数显恒温水浴锅（南京科尔仪器设备有限公司）。

试剂：D-果糖（纯度大于98%，批号 J14F8R29114） 和 L-谷氨酸（纯度大于 98%，批号 S12A10I85582） 对照品均购自上海源叶生物科技有限公司，其他试剂均为分析纯，购自南京化学试剂有限公司。

1.3 方法

1.3.1 形态指标测定

叶鲜重为去除枯黄部分后叶片的鲜重，115℃ 杀青 15 min，80℃烘干 5 h，称取叶干重并计算叶含水量；根鲜重为去除须根和细小侧根后的鲜重，同法测定根干重并计算根含水量；芽球直径以芽球最粗处的值为准；芽球重量为软化后所得芽球的净重。含水量（%）=[（鲜重-干重）/ 鲜重]× 100；芽球转化率（%）=（芽球重量 / 该芽球下根的重量）×100。

1.3.2 总糖和还原糖含量的测定

标准曲线的制定：配制质量浓度为 1.0 mg/mL的果糖对照品溶液，分别吸取 0.0、0.2、0.4、 0.6、0.8、1.0、1.2 mL，加水补足至 2 mL，加 3，5-二硝基水杨酸显色剂 5 mL，于沸水中显色 8 min 后迅速冷却至室温，加水定容至 25 mL，在 540 nm 处测定吸光度值，以果糖毫克数（mg）为横坐标（x），吸光度值为纵坐标（y）绘制标准曲线。

总糖含量的测定参考高文军等^[15]的方法，称定 0.1 g 样品粉末，加 6 mol/L 盐酸 10 mL 沸水浴水解 20 min，用 6 mol/L 氢氧化钠溶液调至中性，加水定容至 25 mL，离心（6000 r/min×10 min）得上清液，取 0.5 mL 按果糖标准曲线的方法测定，并计算样品中的总糖含量。

还原糖含量的测定参考王学奎^[16] 的方法，称定 0.1 g 样品加水 10 mL，置 50℃水浴中提取 30 min，离心得上清液，取 1.0 mL 按上述标准曲线的方法测定，计算样品中的还原糖含量。

1.3.3 可溶性蛋白质含量测定

可溶性蛋白质含量测定参考陈刚等^[17]的方法，将新鲜菊苣根切丝，称取 4.0 g，加 20 mL 4℃ 冷藏的 0.1 mol/L（pH 7.0）磷酸缓冲液，置冰浴匀浆（8000～10000 r/min），离心（6000 r/min×10 min）后取上清液参照索莱宝 Bradford 蛋白质定量试剂盒方法测量。

1.3.4 游离氨基酸含量测定

标准曲线的测定：参考陈金华等^[18]的方法，配制质量浓度为 0.1 mg/mL 的谷氨酸对照品溶液，分别吸取 0.0、0.1、0.2、0.3、0.5、0.6 mL，加水补足至 0.6 mL，依次加入 1/15 mol/mL（pH 8.0）的磷酸缓冲液 0.1 mL、2% 茚三酮 0.1 mL、0.3% 抗坏血酸 0.1 mL，于沸水浴中反应 15 min，加水定容至 5 mL，在 570 nm 处测定吸光度值。以反应体系中加入的谷氨酸质量（mg）为横坐标（x），吸光度为纵坐标（y），绘制标准曲线。

游离氨基酸含量的测定：称取样品 0.1 g，加水 20 mL，在沸水浴中提取 60 min，冷却后离心 （6000 r/min×10 min），取上清液 0.2 mL 按上述标准曲线的方法测定，并计算样品中的游离氨基酸含量。

1.4 数据统计及分析

所有试验结果以“平均值 ± 标准误差”表示，用 GraphPad Prism 8 对试验数据进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同采收期菊苣干物质和含水量的变化

不同采收期菊苣干物质和含水量的变化结果（ 图2） 显示，叶干重在播种后 125 d（1 月 12 日，小寒以后） 至 146 d（2 月 2 日，立春前后）持续下降，而根干重持续增加，可见深冬阶段叶片中的干物质仍在向根部转运。根和叶的含水量均随气温下降而持续下降，在深冬（即大寒前后）达到最低点，有利于增强植株抗冻能力，此后随气温回升而增加，表明植株生长代谢逐渐增强。

2.2 不同采收期菊苣根系营养成分的变化

2.2.1 不同采收期根系糖分含量的变化

不同采收期根系糖分含量的变化结果（图3） 显示，播种后 76～153 d 菊苣根中总糖含量的增长呈现 2 个梯度，其中 76～83 d 总糖含量大幅增加，随后维持在较平稳的水平，至 118～132 d 又有一次增加并稳定保持至播种后 153 d，以后逐渐下降。

还原糖含量的变化与总糖相比有较大差异，对照 2020 年 11 月 17 日至 2021 年 3 月 16 日的气温变化情况（图1）可以发现，在播种后 153 d 之前，还原糖含量受最低气温影响较大，当最低气温低于 0℃且保持时间较长的情况下，还原糖含量增加，当最低气温升高到 0℃以上，还原糖含量下降，然而，从播种后 153 d 开始这一变化规律不再明显甚至发生了改变，尤其是从播种后 167 d 开始，虽然气温持续在 0℃以上，但还原糖含量仍然增加，推测此时是植株生理状态发生了改变。

2.2.2 不同采收期根系可溶性蛋白质含量和游离氨基酸含量的变化

不同采收期根系可溶性蛋白质含量和游离氨基酸含量的变化结果（图4）显示，菊苣根系中可溶性蛋白质含量在播种后 104～146 d（对应冬至至立春阶段）存在一个明显的下降趋势，表明这一阶段根的生理代谢活动降低，有利于提高抗冻能力。

从不同采收期根系游离氨基酸含量的变化结果（图4）可以看出，播种后 90～160 d 菊苣根系中游离氨基酸含量整体呈上升的趋势，Limamii 等^[19]报道，在菊苣生长后期（播种后 80～190 d），根含氮量的增加与根干物质的增加相关，但蛋白质含量保持恒定，新增加的氮主要被转化为氨基酸贮存，本试验测得游离氨基酸含量的变化趋势与其结果是一致的。然而 160 d 以后游离氨基酸含量呈下降趋势，推测根部的游离氨基酸作为氮源向地上部分运输供其生长。

2.3 不同采收期根软化后芽球形态指标的变化

图5 显示，播种后 76～118 d 所采收的根其芽球直径持续增加，118～153 d 芽球直径较大，此后开始下降，且芽球外观松散，黄化的外叶被有绒毛，商品性较差。

播种后 76～111 d 所采收的根其芽球重量均较低，平均值低于 30 g，且黄化的叶片松散，无商品价值；118～153 d 芽球重量提高，平均值达 50 g 左右，并随采收期推迟而提高，芽球包合紧实，有较好的商品性；160～167 d 芽球重量下降，且较松散并被有绒毛，商品性较差，174～181 d 芽球虽然重量有所提高，但商品性更差。可见，从播种后 160 d（2 月 16 日）开始，所采收的根已不适用于软化培养，可以认为此后采收的根无效。

不同采收期根的芽球转化率波动较大，同一批次不同根株间也有较大差异，在能形成良好商品性芽球的采收期中，转化率基本在 100% 左右，显著高于朱士农^[20]报道的 22.73%。播种后 76～111 d 采收的根所需软化时间较长，118～153 d 期间的根所需软化时间持续缩短；160～181 d 的根虽然软化时间不长但芽球商品性差。

综合以上结果可知，本次试验播种后 118～153 d 即 1 月 5 日至 2 月 9 日采收肉质根较为适宜。

2.4 不同采收期菊苣芽球形态指标与软化前根系营养成分的相关性分析

如上所述，播种后 160～181 d，即 2 月 16 日至 3 月 9 日采收的肉质根不宜用于软化，因此，只考虑播种后 76～153 d 采收的菊苣样品，先计算每一批样品各指标的平均值，再分析芽球形态指标与软化前各指标之间的相关性，结果如表1 所示：芽球直径与根干重呈极显著相关，芽球重量也与根干重呈极显著相关，软化天数与根干重呈显著负相关，说明充实的根软化后可得到粗而重的芽球且所需软化时间较短。

芽球直径与单位重量根中的总糖含量、还原糖含量、游离氨基酸含量均呈极显著正相关，与每个根中的总糖含量、还原糖含量、游离氨基酸含量有更高的相关性；芽球重量与单位重量根中的还原糖含量、游离氨基酸含量呈极显著相关，与单位重量根中的总糖含量呈显著相关，与每个根中的总糖含量、还原糖含量、游离氨基酸含量有更高的相关性，均极显著相关；芽球转化率仅与单位重量根中的还原糖含量呈显著相关；软化天数分别与单位重量根中的总糖含量、游离氨基酸含量及每个根中的还原糖含量、总糖含量、游离氨基酸含量呈显著或极显著负相关。由此可见，根中的总糖含量、还原糖含量和游离氨基酸含量增加均有利于形成粗壮的芽球，并缩短软化所需时间。

注：* 表示指标间显著相关（P <0.05），** 表示指标间极显著相关（P<0.01）。a 表示单位重量根中的量，b 表示每个根中的量。

3 讨论

软化型菊苣原产欧洲，比利时、波兰、德国、荷兰等均为较早栽培菊苣的国家，这些地区所处纬度较高，菊苣在春季 4 月底至 5 月初播种，生长 120～150 d 后于秋末冬初采收用于软化。比利时研究者报道，当莲座状植株外叶开始衰老时采收肉质根^[14]，根据文中数据推算具体采收时间在 9 月中下旬。波兰研究者测定了 4 个菊苣品种根的成熟度，从 9 月下旬开始至 11 月末，每隔一周采收 1 次，发现随着根采收时间的推迟，软化得到的芽球长度均增加，秋季地面霜冻可加快根的成熟^[21]。与欧洲国家相比，南京地区处于较低纬度，菊苣的生长特性发生了很大改变，春播易造成抽苔开花，无法用于芽球生产，而秋季播种冬季采收的肉质根可用于培养芽球^[12-13]。

本试验测定了不同采收期对菊苣根营养成分的影响，试验所用种子为同一株系，结果显示，该株系在越冬期间（冬至-立春）随着气温下降，植株含水量下降，根中可溶性蛋白质含量减少，同时根的干物质持续积累、总糖含量保持较高水平、游离氨基酸含量持续增加，可见植株通过降低生理代谢活动和增高细胞质浓度来抵御低温伤害和增强抗冻能力。

欧洲文献报道，在菊苣生长的 7—9 月份，高聚果糖浓度显著增加，葡萄糖浓度下降，同时蔗糖、果糖和低聚果糖的浓度基本保持稳定，即聚合度变大，而到 10 月初，在很短时间内，蔗糖、果糖和低聚果糖浓度均增加，高聚果糖浓度下降，聚合度变小，并发现造成这些变化的原因是低温的作用^[14，22]。菊苣中的果聚糖主要由蔗糖连接不同数量的果糖而成，还原糖主要由果糖和葡萄糖组成，因此测定总糖和还原糖含量的变化在一定程度上可以反映果聚糖的动态变化。与前人的研究结果相比，越冬前及越冬期间糖分的变化虽然在时间节点上存在差异，但有相似的变化趋势；然而，越冬以后总糖和还原糖含量的变化规律发生了变化，推测植株生理状态发生了改变，这与越冬以后叶片数开始增加、叶和根含水量持续增加、根中游离氨基酸含量下降等现象相互印证。

菊苣软化是将肉质根置黑暗条件下培养，形成芽球的物质主要来自根所储藏的营养成分。试验结果显示，立春以前，随着采收期的延迟，肉质根的干物质、总糖含量、游离氨基酸含量均增加，其软化形成的芽球产量也呈增加趋势，芽球重量分别与根干重、总糖含量、还原糖含量、游离氨基酸含量有显著相关性。

众所周知，植物体内物质转运需要在小分子游离状态进行，糖分运输的形式主要为单糖（如葡萄糖和果糖）和蔗糖。试验结果显示，芽球转化率与单位重量根中的还原糖含量有显著相关性，这一结果提示若将根中的大分子果聚糖充分转化为小分子糖，可能有助于提高芽球转化率，从而提高芽球产量。

4 结论

在不造成冻害的前提下，延期采收可使菊苣根的干物质充分积累，总糖含量和游离氨基酸含量增加，芽球产量提高，但入春以后植株进入生殖生长阶段，肉质根不宜用于软化。在南京地区，所选株系在 1 月初至 2 月上旬期间采收，有利于保证芽球产量和品质。

参考文献