绿豆（Vinga radiata）是我国最重要的食用豆类之一，具有悠久的栽培历史。绿豆不仅营养价值丰富，含有蛋白质、碳水化合物、膳食纤维等[1]，还具有保健功能，如降低胆固醇、降低血脂、预防癌症、抗肿瘤、抗氧化等，因而受到消费者的普遍欢迎[2]。以绿豆种子为原料，在适宜的温度、湿度和黑暗条件下，以水为培植基础，培育而成的芽体称为绿豆芽[3]。作为一种新型健康的有机蔬菜，绿豆芽生产成本低、生长周期短、栽培技术简单易操作，同时含有丰富的维生素C、氨基酸和矿物质，在抗高血压、抗糖尿病、预防慢性疾病方面具有很大的潜力，是一种重要的功能性蔬菜[4-5]。此外，绿豆芽在保障国家蔬菜应急供应、满足人们的营养需求及弘扬芽菜文化等方面发挥着十分重要的作用，具有广阔的市场前景。
随着经济社会的不断发展，居民生活水平的提高和膳食结构的变化，人们对绿豆芽的需求量和外观形态的关注度正在不断增长。然而，一些生产者为达到外形美观和高产的目的，滥用化学物质，从而引发了绿豆芽的安全问题，严重危害到人类健康[6]。因此，探索提高绿豆芽产量和外观品质的高效安全生产方式，显得尤为重要。
乙烯是一种仅含有两个碳原子的烯烃气体，作为一种天然的植物激素，在植物种子萌发、根系发育、叶片脱落、果实成熟和细胞程序性死亡等生理过程中起着十分重要的作用[7-9]。由于乙烯分子结构简单，安全无公害，目前已在工厂化豆芽生产中得到广泛地应用[10]。本研究以筛选出的优质绿豆品种为试验材料，在其生长过程中，采用乙烯处理，以期改善绿豆芽的外观品质，为豆芽的高质量生产提供一定的科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
供试材料为来自全国主要绿豆产区的10份绿豆品种，包括冀绿13号、科绿2号、科绿17-1、苑绿4号、中绿6号、张绿1号、白绿8号、白绿9号、绿豆522和大鹦哥925，收集的种子保存于4℃冰箱中备用。
考马斯亮蓝G-250、牛血清蛋白、乙醇、磷酸、苯酚、浓硫酸、蔗糖（均为分析纯）：北京广达恒益科技有限公司；乙烯（高纯）：北京希望尔康有限公司。
UV759CRT紫外分光光度计：上海佑科仪器仪表有限公司；RADWAG分析天平：北京乾明基因技术有限公司；Centrifuge 5810 R冷冻离心机：德国Eppendorf公司；DMT-2500漩涡混合器：杭州米欧仪器有限公司；HW.SY21-KP4智能恒温水浴锅：北京市长风仪器仪表公司；DYJ-K豆芽机：潍坊市金银条豆芽机有限公司。
1.2 试验方法
1.2.1 绿豆种质资源的描述
收集的绿豆种子统一参照《绿豆种质资源描述规范和数据标准》[11]进行形态性状的观察记载和数据采集，测定的表型性状包括粒长、粒宽、均匀度、籽粒大小和百粒重。
1.2.2 绿豆种子的发芽与处理
挑选大小一致、成熟饱满的绿豆种子，分别用清水清洗后，采用80℃的蒸馏水烫种2 min，均匀搅拌后置于黑暗环境中25℃水浸种6 h。待种子充分吸水膨胀以后，选择活力基本一致的种子均匀铺于发芽盘中，并置于配备有乙烯充气系统、排进风系统的豆芽机中避光培育，生长环境条件设置为温度（23±1）℃、湿度（80±5）%，每隔6 h淋水一次，淋水时间 15 s。于生长第5天收获，分别测定各绿豆芽品种的生长指标，后经液氮处理后保存于-40℃冰箱中备用。
将筛选出的优质绿豆品种置于豆芽机中培养24 h后，注入0.5 mg/L乙烯气体处理2 min后打开内置风扇混匀气体，作用1 h后打开排进风系统，将乙烯气体排出豆芽机。然后每隔24 h进行相同的操作，取样测定其生长指标，直至绿豆芽生长120 h为止。对照（CK）为未经过乙烯气体处理的绿豆芽。
1.2.3 测定方法
采用直尺测定绿豆芽的下胚轴长、根长，游标卡尺测定绿豆芽的下胚轴粗；用天平称量绿豆种子的百粒重和绿豆芽的单株鲜质量。采用考马斯亮蓝法测定绿豆种子中的可溶性蛋白含量[12]；采用苯酚法测定绿豆种子的可溶性糖含量[13]。
1.2.4 数据处理
试验采用随机区组设计，每个处理重复3次。运用Excel 2010整理各指标的测定结果，采用SPSS 20.0进行数据统计分析，以Duncan's新复极差法进行差异显著性分析（P＜0.05）。作图软件为SigmaPlot12.5，图表中各结果用平均值±标准差表示。
2 结果与分析
2.1 优质绿豆品种的筛选
2.1.1 不同绿豆品种种质性状描述
表型性状是描述植物个体性状遗传多样性最直观的方法，也是评价现代育种最基础的方法[14]。对10份绿豆品种进行了表型性状的观察与测定，结果见表1。
表1 不同绿豆品种种质性状描述
Table 1 Germplasm characterization of different mung bean cultivars
注：同列不同字母代表差异显著（P＜0.05）。
序号 品种 粒长/mm 粒宽/mm 百粒重/g 均匀度 籽粒大小1 冀绿13号 4.39±0.42e3.30±0.14e4.66±0.07f 均匀 小2 科绿2号 4.81±0.24c3.79±0.37c5.16±0.10e 均匀 小3 科绿17-1 4.60±0.36d3.80±0.23c4.65±0.08f 均匀 小4 苑绿4号 4.86±0.38c3.91±0.45bc5.53±0.13e 均匀 小5 中绿6号 4.74±0.48cd3.57±0.33d4.85±0.11f 均匀 小6 张绿1号 5.55±0.26b3.92±0.34bc6.30±0.22d 均匀 大7 白绿8号 5.75±0.29a4.16±0.36a7.42±0.19a 均匀 大8 白绿9号 5.80±0.27a4.01±0.27b6.85±0.26c 均匀 大9 绿豆522 5.55±0.51b3.87±0.39bc6.25±0.28d 均匀 大10 大鹦哥925 5.73±0.33a3.83±0.42c7.24±0.15b 均匀 大
由表1可知，10份绿豆品种粒长为4.39 mm～5.80 mm，其中粒长最长的品种是白绿9号，其与白绿8号和大鹦哥925的粒长差异不显著（P＞0.05）；粒长最短的品种是冀绿13号，与其他品种的粒长差异显著（P＜0.05）。绿豆种子粒宽为3.30 mm～4.16 mm，粒宽最宽和最窄的品种分别是白绿8号、冀绿13号，与其他品种差异显著（P＜0.05）。绿豆百粒重为4.65 g～7.42 g，其中白绿8号的百粒重最大，科绿17-1的百粒重最小。10份绿豆品种的籽粒均为均匀，小籽粒的品种有冀绿13号、科绿2号、科绿17-1、苑绿4号和中绿6号；大籽粒的品种主要包括张绿1号、白绿8号、白绿9号、绿豆522、大鹦哥925。研究发现，粒长和粒宽越大的绿豆品种，其百粒重越大。
2.1.2 不同绿豆品种的可溶性蛋白和可溶性糖含量
对10份绿豆品种进行了可溶性蛋白和可溶性糖含量的测定，结果见图1。
由图1（a）可知，绿豆可溶性糖含量为6.09 mg/g～9.76 mg/g，含量最高和最低的品种分别为白绿9号和中绿6号，高于可溶性糖含量平均值（8.44 mg/g）的品种有苑绿4号、张绿1号、白绿8号、白绿9号和绿豆522。
图1 不同绿豆种子的可溶性糖含量和可溶性蛋白含量
Fig.1 Soluble sugar and soluble protein content of different mung bean seeds
（a）可溶性糖含量；（b）可溶性蛋白含量；1.冀绿13号；2.科绿2号；3.科绿17-1；4.苑绿4号；5.中绿6号；6.张绿1号；7.白绿8号；8.白绿9号；9.绿豆522；10.大鹦哥925。不同小写字母代表差异显著（P＜0.05）。
由图1（b）可知，10份绿豆的可溶性蛋白含量为6.55 mg/g～11.56 mg/g，最高和最低的品种分别是白绿8号、白绿9号，高于可溶性蛋白含量平均值（9.61 mg/g）的品种有冀绿13号、科绿2号、科绿17-1、苑绿4号、白绿8号、大鹦哥925。可溶性蛋白和可溶性糖含量均较高的绿豆品种是白绿8号和苑绿4号。
2.1.3 不同绿豆芽生长指标
种子萌发是指干种子吸收水分后，在适宜的环境条件下，胚突破种皮，完成从休眠状态到生理活跃状态，生长成自养型幼苗的过程。对10份绿豆种子进行发芽处理，测定其生长指标以筛选出具有芽用特性的绿豆品种，结果见图2。
由图2（a）可知，10份绿豆芽的下胚轴长为7.89cm～13.20 cm，下胚轴最长和最短的绿豆品种分别是苑绿4号和白绿9号，高于下胚轴长平均值（10.82 cm）的品种有5个，包括冀绿13号、科绿17-1、苑绿4号、中绿6号、白绿8号。
图2 10份绿豆芽的生长指标
Fig.2 Growth indexes of ten mung bean sprouts
（a）下胚轴长；（b）下胚轴粗；（c）根长；（d）产出比；1.冀绿13号；2.科绿2号；3.科绿17-1；4.苑绿4号；5.中绿6号；6.张绿1号；7.白绿8号；8.白绿9号；9.绿豆522；10.大鹦哥925。不同小写字母代表差异显著（P＜0.05）。
由图2（b）可知，10份绿豆芽下胚轴粗为1.78 mm～2.34 mm，其中，下胚轴最粗和最细的品种分别是白绿8号、绿豆522，高于下胚轴粗平均值（2.10 mm）的品种有6个，主要是冀绿13号、科绿17-1、苑绿4号、中绿6号、白绿8号和白绿9号。
根是绿豆芽吸收水分和矿物质的重要器官，能直接影响其生长状况。由图2（c）可知，绿豆芽根长为5.07 cm～7.84 cm，根最长的品种是冀绿13号，最短的品种是大鹦哥925，低于根长平均值（6.54 cm）的品种有科绿2号、苑绿4号、中绿6号、白绿8号、大鹦哥925。
产出比是衡量绿豆芽产量最重要的指标之一。由图2（d）可知，10份绿豆品种产出比的变化范围为9.00～13.72，其中产出比最高和最低的品种分别是白绿8号和白绿9号，高于产出比平均值（11.21）的品种有：冀绿13号、科绿17-1、苑绿4号、中绿6号、白绿8号。
综上所述，从生产角度出发，具有芽用特性的绿豆品种更易推广向市场，同时结合营养价值考虑，白绿8号是优质的绿豆品种，具有重要的研究价值。因此，选用白绿8号作为乙烯处理的试验材料。
2.2 乙烯对绿豆芽生长形态的影响
乙烯处理绿豆芽后的生长形态变化见图3。
图3 乙烯处理对绿豆芽生长指标的影响
Fig.3 Effect of ethylene treatment on growth indexes of mung bean sprouts
（a）下胚轴长；（b）下胚轴粗；（c）根长；（d）单株鲜质量；不同小写字母代表CK处理间差异显著（P＜0.05）；不同大写字母代表乙烯处理间差异显著（P＜0.05）。*和**分别表示CK和乙烯处理下的绿豆芽生长指标差异显著（P＜0.05）和极显著（P＜0.01）；ns表示差异不显著。
由图3（a）可知，随着生长时间的延长，乙烯处理下的绿豆芽下胚轴长呈逐渐增长的趋势，从48 h的2.83 cm增长到120 h的8.70 cm，增长了207.06%，各生长期绿豆芽下胚轴长差异显著（P＜0.05）。乙烯处理明显抑制了绿豆芽的下胚轴长，CK处理下的绿豆芽下胚轴长分别是乙烯处理下的1.20、1.29、1.20、1.21倍。
由图3（b）可知，随着生长时间的延长，乙烯处理下的绿豆芽下胚轴粗呈先上升后下降的趋势，96 h达到最大值，为3.53 mm。与CK相比，乙烯处理显著增加了72 h～120 h生长的绿豆芽下胚轴粗，分别增粗了1.21、1.20倍和1.26倍。
由图3（c）可知，随着生长时间的延长，乙烯处理下的绿豆芽根长呈逐渐上升趋势，变化范围为2.71 cm～4.81 cm，其中，48 h～96 h的绿豆芽根长差异不显著（P＞0.05）；120 h的绿豆芽根长达到最大值。乙烯处理极显著地抑制了绿豆芽的根长（P＜0.05），CK的根长分别是乙烯处理下的1.71、2.10、2.06、1.93倍。
绿豆芽的鲜质量可以反映产量和经济效益的高低。由图3（d）可知，随着生长时间的延长，乙烯处理下的绿豆芽单株鲜质量呈逐渐上升趋势，48 h的绿豆芽单株鲜质量最低，为0.28 g，120 h的绿豆芽单株鲜质量最高，达到0.82 g，增长了191.68%；各生长期绿豆芽单株鲜质量差异显著（P＜0.05）。72 h～120 h生长过程中，乙烯处理的绿豆芽单株鲜质量均高于CK，分别提高了 1.10、1.14、1.18 倍。
综上所述，乙烯处理抑制了绿豆芽下胚轴和主根的伸长生长，促进了绿豆芽下胚轴的横向生长，提高了其单株鲜质量，有效地改善了绿豆芽的外观品质。
3 讨论
对种质资源的性状进行描述与评估是育种和加工的前提[15]。黄梦迪[16]研究了22个绿豆种子的表型性状，发现其粒长、粒宽、百粒重的变化范围分别为3.60 mm～5.61 mm，3.45 mm～4.09 mm、4.03 g～7.08 g，这与本研究的结果相一致。各绿豆品种的粒长、粒宽、百粒重、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量变化范围较广，产生这种差异的原因可能是绿豆品种种植区域的栽培管理方式、气候条件、生态环境等因素不同[17]。
种子萌发受内在因素（种子成熟度、大小和硬实度等）和外在因素（浸种时间、温湿度、水分、二氧化碳、氧气等）的影响[18]。Wang等[19]测定了26个绿豆品种的芽用特性指标，发现其下胚轴长、下胚轴粗、产出比的变化范围分别为6.18 cm～8.72 cm、1.79 mm～2.31 mm、4.91～7.06。本研究中的绿豆品种下胚轴长、产出比远高于Wang等[19]的研究结果，这可能是由于品种的遗传特性导致的。筛选出具有芽用特性的绿豆品种有苑绿4号、中绿6号和白绿8号，其茎间细胞分裂速度快，促进了下胚轴的生长，长势优良，产量较高。今后可以考虑作为芽菜专用品种，推广到家庭培育。若要进行规模化生产，还需综合考虑种子产量、抗逆性、抗病性等田间农艺性状以及感官评价、市场需求等因素。
乙烯作为最主要的植物激素之一，常以气态的形式参与调节植物的生长发育，具有一定的调控效应[20]。许多研究者发现，黑暗环境条件下，乙烯对幼苗的生长具有三重反应，即抑制胚轴、根的伸长生长，促进胚轴径向增粗[21]。例如，外源乙烯处理会抑制拟南芥下胚轴的伸长生长[22]；采用30 mg/L乙烯处理促进了绿豆芽下胚轴轴径的增粗，明显提高其产量[23]；与未经过乙烯利处理的大豆芽菜相比，0.05 mmol/L乙烯利处理下的大豆芽菜下胚轴纵向生长受到明显抑制，并且随着乙烯利浓度的增加抑制程度加深[24]。这与本研究的结果一致，乙烯处理显著抑制了绿豆芽下胚轴的纵向伸长生长，促进了绿豆芽下胚轴的横向生长，这种生长形态的变化可能与绿豆芽下胚轴微管的排列方式密切相关。乙烯通过促进细胞微管的纵向排列，促使细胞横向生长，从而改善绿豆芽的外观品质[25]。此外也有研究发现，乙烯对绿豆芽下胚轴的调控，主要是通过其细胞壁的降解代谢和合成代谢来实现的[26]。乙烯对绿豆芽主根的抑制效应主要是通过抑制其伸长区细胞的伸长来实现的[27]，而细胞的延伸与细胞壁的延展性密切相关，作为细胞壁的重要组成部分，木质素对细胞的生长方向和大小有一定的影响，因此推断乙烯可能是通过增加木质素的含量来改变细胞壁的延展性，从而抑制绿豆芽主根的伸长生长[28]。同时有学者发现，外源乙烯会调节绿豆芽内源IAA、ZR和iPA的平衡比例，从而抑制其根的生长[28]。
今后可以进一步开展乙烯对不同绿豆芽品种生长性状、营养品质、物质代谢的影响研究，同时可以设置不同的乙烯浓度处理绿豆芽，以期探索出改善绿豆芽外观品质及营养价值的最适乙烯浓度。
4 结论
10份绿豆种质资源中，白绿8号无论是从芽用特性还是营养品质方面，均具有重要的研究价值，是优质的绿豆品种。乙烯处理抑制了绿豆芽下胚轴和主根的伸长生长，促进了绿豆芽下胚轴的横向生长，提高了其单株鲜质量，有效地改善了绿豆芽的外观品质。
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