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2020 , Vol. 36 >Issue 10: 47 - 52

DOI: https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb20191100842

Research article

Effects of Ginkgo biloba Exocarp Extracts on Mulberry Leaf Growth, Physiological Indexes and Cocoon Quality

  • Zhang Xiaocong ,
  • Yu Wanwen ,
  • Cai Jinfeng ,
  • Guo Ying ,
  • Wang Guibin
Expand
  • Nanjing Forestry University, Co-Innovation Center for the Sustainable Forestry in Southern China, Nanjing 210037

Received date: 2019-11-15

  Request revised date: 2020-02-18

  Online published: 2020-03-19

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(2017YFD0600701)

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Fold

Abstract

In this study, ‘Qiangsang No.1’ mulberry tree was used as a test material, and five different concentrations of Ginkgo biloba exocarp extracts treatment (A-E: 2.5, 5.0, 10.0, 15.0, 20.0 g/L) and one blank control treatment CK were set up by field foliar fertilization test. The effects of different treatments on physiological and biochemical indexes of mulberry leaves were analyzed. Further, the processed mulberry leaves were used to feed the silkworm, and the effect of the treated mulberry leaves on the quality of the silkworm pupa was analyzed. The results showed that the branch length, leaf length, net photosynthetic rate, mulberry leaf yield, total carbon content, total phosphorus content, soluble sugar content and soluble protein content of mulberry trees reached the maximum at treatment C. Compared with the control, they increased by 20.12%, 24.71%, 18.37%, 32.99%, 20.69%, 21.00%, 24.88% and 42.82%, respectively. The leaf width, leaf area and total nitrogen content of mulberry leaves reach the maximum at treatment D. Compared with the control, they increased by 19.87%, 45.06% and 19.55%, respectively. The cocoon weight, cocoon shell weight, cocoon shell rate reached the maximum at treatment C, which increased by 11.64%, 25.64% and 11.42%, respectively. The processing order based on the comprehensive evaluation of the membership function was C>D>E>B>A>CK, among them, treatment C (10 g/L) had the best effect on the growth of mulberry branches, the yield and quality of mulberry leaves, and the quality and quality of silkworm cocoons. In summary, appropriate concentration of Ginkgo biloba exocarp extracts treatment can significantly promote the growth of mulberry branches, improve mulberry yield and quality, and the yield and quality of silkworm cocoons obtained by feeding with treated mulberry leaves are also increased accordingly.

Key words： Ginkgo biloba exocarp extracts; mulberry; cocoon; leaf yield; leaf quality

Cite this article

Zhang Xiaocong , Yu Wanwen , Cai Jinfeng , Guo Ying , Wang Guibin . Effects of Ginkgo biloba Exocarp Extracts on Mulberry Leaf Growth, Physiological Indexes and Cocoon Quality[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020 , 36(10) : 47 -52 . DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb20191100842

0 引言

中国银杏资源丰富,白果年产量约1.3万t,占世界总产量90%以上[1]。但其外种皮常作为废弃物被丢弃,既浪费资源,又污染环境[2]。外种皮是银杏种实的肉质部分,富含类黄酮、萜内酯、酚酸、银杏黄素、胡萝卜苷、儿茶酚等多种生物活性成分,还含有多糖、淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素及多种氨基酸[3]。因此,银杏外种皮开发利用得到越来越多的关注与研究[4,5,6]。研究发现,低浓度银杏外种皮提取物可提高小麦、大豆和玉米种子的萌发率、发芽率,促进幼苗地上和地下部分生长[7]。银杏外种皮提取物对霉菌和虫害均有较强的抑制作用[8,9],银杏酚酸在医药、生物农药等方面有很好的开发利用价值[10,11]。而且黄酮类化合物具有提高动物体抗氧化能力的作用[12],植物多糖作为绿色饲料添加剂,可以增强机体免疫力、改善畜产品品质[13]。因此,银杏外种皮有望开发成为促进植物生长的绿色叶面肥。但是银杏外种皮提取物对桑叶种植及桑蚕养殖的影响未见报道,为弄清银杏外种皮提取物对桑叶与蚕茧产量和品质的作用,笔者以10年生桑树实生苗为研究对象,将银杏外种皮粉经超声提取配成溶液,定期喷施桑叶,并用相应桑叶喂食家蚕,研究成熟期的桑叶各项生理指标和蚕茧质量指标,筛选出对桑叶、蚕茧产质量提升最优的银杏外种皮提取液浓度,以期为银杏外种皮的开发利用提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于安徽省黄山市徽城镇南源口村桑园(29°30′—30°7′N,118°15′—118°53′E)。地处皖南山区,年平均气温16.4℃,1月气温最低,平均气温为3.8℃,最低气温-12.7℃;7月气温最高,平均气温27.9℃,最高气温40.8℃。年平均降水量1477 mm,日照1928.3 h,平均无霜期230.9天。土壤类型为沙壤土,pH 4.4~5.5,有机质含量3.43 g/kg,全氮含量2.56 g/kg,速效磷含量3.04 mg/kg,速效钾含量116.57 mg/kg。

1.2 试验材料

供试桑树品种为‘强桑1号’,树龄10年,中干偏低有拳式树型,无病虫害,株行距50 cm×50 cm,桑园内共计1000余株。试验当年齐拳春伐。所用银杏外种皮粉（白果去核,外种皮65℃烘干,粉碎,过60目筛）由西安青芷生物科技有限公司提供,该银杏外种皮粉中含多糖8.96%、总黄酮1.26%、酚酸3.23%。

1.3 试验设计

1.3.1 桑树喷施试验 试验设置5个银杏外种皮提取液浓度处理,分别为2.5 g/L(A)、5 g/L(B)、10 g/L(C)、15 g/L(D)、20 g/L(E),蒸馏水处理做空白对照。每个处理3个重复,每个重复包含10株桑树。用分析天平分别精确称取相应质量的银杏外种皮粉溶解于1 L蒸馏水中,80℃超声提取30 min后过滤,转移至喷壶中备用。
于2018年4月开始,进行5次供试溶液喷施,在无风晴天湿度较大的早晨喷施叶面,以叶面布满水珠但不滴水为度。参照王文学[14]和张衡峰[15]的试验,设置的喷施时间分别为桑芽萌动期（4月16日）喷施桑树拳头一次;桑叶生长期的4月23日、4月29日、5月9日分别喷施1次;春蚕3龄前（5月16日）喷施最后一次。
1.3.2 桑叶养蚕试验 养蚕试验于2018年4月29日开始在农户家养蚕室进行。供试春蚕品种为‘春蕾×镇珠’。以喷施试验中每个处理的桑叶养蚕,重复3次,每个重复100头。其他管理措施各处理均相同。桑蚕成蛹结茧后调查蚕茧质量。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 净光合速率和生长指标 于春蚕5龄后（5月23日）测定桑叶净光合速率和生长指标。在每个处理中随机选取9株桑树（每重复中随机选3株）,选取桑枝上从第1片全展叶向下数第4~6叶位的3片桑叶用CIRAS-3光合测定仪测量光合参数,测定时保持叶片自然生长角度不变,每个叶片测定3次。用Model Ⅱ-3000叶面积仪测定叶长、叶宽和叶面积。用卷尺（精度0.1 cm）测量每株桑树所有枝条的长度,计算平均值即为单株平均枝条长。
1.4.2 桑叶产量 采叶时每根枝条顶部梢端留叶5片,其余全部采摘,采摘后立即称重。用电子天平（精度为0.1 g）分别称量各处理单株桑树采摘下的所有桑叶鲜重,以此作为单株产量。
1.4.3 生理生化指标 在每株桑树中选取中部的3根枝条,收集每根枝条的第7~9位叶片,在每个处理中采集桑叶共计90片,并放入贴有标签的密封袋中,放入冰盒,带回实验室后置于冰箱0℃保鲜层保存。
采用重铬酸钾容量法测定桑叶中全碳含量,采用凯氏定氮法[16]测定桑叶中的全氮含量,采用钼锑抗比色法测定桑叶中的全磷含量[17],采用考马斯亮蓝G-250染色法[18]测定桑叶中的可溶性蛋白含量,桑叶中可溶性糖含量的测定参照张衡锋等[19]的方法,每个处理均重复3次。
1.4.4 蚕茧质量 收茧后调查蚕茧的全茧量、茧层量、茧层率和小区茧产量。

1.5 数据处理方法

采用SPSS 24.0和Excel 2016统计分析软件对试验数据进行处理和方差分析,运用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 银杏外种皮提取液对桑树枝条长和叶形指标的影响

如表1所示,喷施银杏外种皮提取液能促进桑树枝条和叶片的生长。银杏外种皮提取液对桑树单株枝条生长的促进作用由大到小为C、B、D、E、A,分别比对照组提高了20.12%、19.86%、14.72%、13.55%和8.96%。方差分析和多重比较结果表明,各处理的单株枝条长显著高于对照(F=27.325,P<0.05),同时C、B的单株枝条长显著高于其他处理。银杏外种皮提取液对桑叶长的促进作用由大到小为C、D、E、B、A,与对照组相比分别提高了24.71%、22.58%、16.97%、12.39%和10.65%。方差分析和多重比较结果表明,各处理的叶长显著高于对照(F=18.921,P<0.05)。银杏外种皮提取液对桑叶的叶宽、叶面积生长的促进作用由大到小为D、C、E、B、A;与对照相比,叶宽分别提高了19.87%、15.61%、12.87%、12.39%和7.56%,叶面积分别提高了45.06%、34.29%、33.11%、25.33%和14.73%。方差分析和多重比较结果表明,B、C、D、E的叶宽和叶面积显著高于对照(F叶宽=5.658,P<0.05;F叶面积=9.960,P<0.05),但A处理的叶宽和叶面积与对照差异不显著(P>0.05)。
表1 不同浓度银杏外种皮提取液对桑树生长指标的影响
处理 单株平均枝条长/cm 叶长/cm 叶宽/cm 单叶叶面积/cm2
CK 77.03±1.32d 15.50±0.36d 12.43±0.21c 116.07±14.20d
A 83.93±0.96c 17.15±0.39c 13.37±0.45bc 133.17±6.40cd
B 92.33±2.93a 17.42±0.22c 13.97±0.56ab 145.47±6.21bc
C 92.53±1.03a 19.33±0.42a 14.37±0.60ab 155.87±4.42ab
D 88.37±1.57b 19.00±0.70ab 14.90±0.78a 168.37±9.47a
E 87.47±0.42b 18.13±0.49bc 14.03±0.17ab 154.50±5.14ab

注：不同小写字母表示各处理在0.05水平下差异显著,下同。

2.2 银杏外种皮提取液对桑树净光合速率和单株叶产量的影响

总体上,喷施银杏外种皮提取液提高了桑叶的净光合速率,从而增加了桑叶产量。如表2所示,与对照相比,喷施银杏外种皮提取液的A、B、C、D和E处理的桑叶净光合速率分别提高了2.04%、16.33%、18.37%、16.33%和12.24%,产量分别增加了4.76%、30.57%、32.99%、21.73%和23.50%。其中C处理的效果较为明显。方差分析和多重比较结果表明,B、C处理的净光合速率与对照差异显著(F=2.499,P<0.05);B、C、D、E处理的产量与对照差异显著(F=7.595,P<0.05);而A处理与对照的净光合速率和产量之间差异均不显著(P>0.05)。同时B、C、D、E处理的净光合速率和产量之间差异均不显著。
表2 不同浓度银杏外种皮提取液对桑树净光合速率和单株叶产量的影响
处理 净光合速率/[µmol/(m2·s)] 单株叶产量/(g/株)
CK 4.90±0.17b 792.71±47.32b
A 5.00±0.17ab 830.43±24.01b
B 5.70±0.51a 964.93±36.84a
C 5.80±0.25a 1054.28±49.70a
D 5.70±0.29ab 1035.07±103.85a
E 5.50±0.60ab 979.03±29.43a

2.3 银杏外种皮提取液对桑叶生理生化指标的影响

2.3.1 对桑叶中碳、氮和磷元素含量的影响 与对照相比,喷施银杏外种皮提取液提高了桑叶中碳、氮和磷元素的含量（图1）。随着银杏外种皮提取液浓度的提高,桑叶中碳元素含量呈现先升高后逐渐稳定的趋势,在C处理达到最大值,其中A、B、C、D、E处理的桑叶全碳含量比对照分别提高了6.70%、15.57%、20.69%、18.92%和17.90%,且各处理的全碳含量与对照差异显著(F=30.535,P<0.05),同时多重对比结果表明C处理的全碳含量显著高于A、B处理。随着银杏外种皮提取液浓度的提高,桑叶中氮元素含量呈现先升高后降低的趋势,但所有处理桑叶全氮含量均显著高于对照(F=20.196,P<0.05),表现为D>C>E>B>A>CK,在D处理达到最大值,比对照提高了19.55%。多重对比结果表明C、D处理的全氮含量显著高于A、B处理。喷施银杏外种皮提取液的各处理显著提高了桑叶中磷元素含量(F=5.742,P<0.05),全磷含量从大到小依次为C、D、B、A、E,分别比对照提高了21.00%、16.89%、14.16%、13.70%和11.42%,但各处理间的差异不显著(P>0.05)。
图1 不同浓度银杏外种皮提取液对桑叶中碳、氮、磷元素含量的影响
2.3.2 对桑叶中可溶性蛋白、可溶性糖含量的影响 如图2所示,随着银杏外种皮提取液水溶液浓度的提高,桑叶中可溶性蛋白和可溶性糖含量提高。其中C处理的可溶性蛋白含量和可溶性糖含量均达到了最大值,较对照分别显著提高了24.88%和42.82%。A、B、D、E处理的可溶性蛋白含量分别比对照显著提高了5.63%、16.43%、17.37%、15.02%,可溶性糖含量分别比对照显著提高了16.34%、20.72%、35.21%、31.27%。方差分析和多重比较结果表明,B、C、D、E处理的可溶性蛋白含量和可溶性糖含量显著高于对照(F蛋白=16.251,F糖=14.342,P<0.05),但处理A与对照差异不显著(P>0.05)。同时C处理的可溶性蛋白含量均显著高于其他处理,C、D处理的可溶性糖含量显著高于A、B处理。
图2 不同浓度银杏外种皮提取液对桑树叶片中可溶性蛋白和可溶性糖含量的影响

2.4 银杏外种皮提取液对蚕茧质量的影响

由表3可知,用喷施银杏外种皮提取液的桑叶喂饲家蚕,获得的蚕茧质量较优,表现为全茧量、茧层量、茧层率和茧丝产量的提高。均以C处理效果最佳。且与对照相比,A、B、C、D和E处理的全茧量分别提高了1.59%、4.23%、11.64%、8.47%和7.41%,茧层量分别提高了7.69%、12.82%、25.64%、20.51%和17.95%,茧层率分别提高了4.61%、8.45%、11.42%、9.93%和8.83%,茧丝产量分别提高了2.62%、12.17%、20.46%、15.20%和15.54%。A处理的茧产量较对照略有降低,B、C、D和E处理的茧产量比对照分别提高了4.03%、8.75%、5.27%和5.69%。这表明低浓度的银杏外种皮提取液对茧丝产量无促进效果。方差分析和多重比较结果表明,喷施银杏外种皮提取液的各处理的茧产量与对照无明显差异(P>0.05),C、D、E处理的全茧量、茧层量、茧层率和茧丝产量均显著高于对照(P<0.05),B处理的茧层率和茧丝产量显著高于对照(P<0.05),但A处理与对照间差异不显著(P>0.05)。

2.5 综合评价

选用桑叶叶面积、产量、叶中全氮含量、可溶性蛋白含量,蚕茧的全茧量、茧层量、茧层率、茧产量和茧丝产量9个指标,以喷施银杏外种皮提取液处理的数值与对照的比值来计算各指标的隶属函数值并进行综合评价。由表4可知,不同喷施银杏外种皮提取液处理的桑叶和蚕茧产质量由高到低的排序为C、D、E、B、A,说明所有喷施银杏外种皮提取液的处理中,C处理对桑树的产量、品质及蚕茧质量影响作用最大。

3 结论与讨论

银杏外种皮具有抑制病菌生长,刺激植物生长发育,提高植物光合作用强度,以及延缓果实腐烂等功能[20,21]。桑树为C3植物,存在着强烈的光呼吸对同化产物的消耗,显然是阻碍桑叶产量和品质提高的内在生理因素[22]。本研究表明喷施适宜浓度的银杏外种皮提取液对桑树的生长及桑叶的品质均有显著的促进作用,既能增强桑树的光合速率,促进增产;又能提高可溶性糖和可溶性蛋白的含量,进而改善品质。当浓度在5~20 g/L范围内时,叶面积、叶产量、全氮含量及蛋白含量的促进效果最为明显。谢海彬等[23]研究报道,将银杏外种皮加入杏鲍菇的覆土中,可以起到促进杏鲍菇生长的作用,这与本研究结果相似。接下来可进一步细化浓度配比,探究银杏外种皮提取液用于提高桑叶产量和品质的最适浓度。桑叶是蚕生长过程中的唯一食物来源,提高桑叶产量是发展蚕桑丝绸事业的基础[24],桑叶质量的优劣直接影响家蚕的营养状况进而对茧丝的质量产生影响[25]。通过养蚕试验发现,喷施银杏外种皮提取液时,蚕茧的茧层量、茧层率、和茧丝产量均显著高于对照。浓度为10~20 g/L对蚕茧质量的促进效果最为明显。这与桑叶中全氮含量及可溶性蛋白含量的提高有较大的相关性[26]。
表3 不同浓度银杏外种皮提取液对蚕茧质量的影响
处理 全茧量/g 茧层量/g 茧层率/% 茧产量/(g/100头) 茧丝产量/(g/100头)
CK 1.89±0.03b 0.39±0.02b 20.84±0.85b 184.30±1.47a 38.62±0.89c
A 1.92±0.05b 0.42±0.02b 21.80±0.77ab 183.93±2.32a 39.63±0.96bc
B 1.97±0.10ab 0.44±0.01ab 22.60±0.64a 191.73±4.89a 43.32±0.49ab
C 2.11±0.07a 0.49±0.02a 23.22±0.91a 200.42±1.28a 46.52±0.46a
D 2.05±0.09ab 0.47±0.03a 22.91±0.39a 194.01±1.28a 44.49±0.46a
E 2.03±0.03ab 0.46±0.01a 22.68±0.22a 195.78±1.28a 44.62±0.46a
表4 不同浓度银杏外种皮提取液处理的隶属函数值及处理排名
处理 叶面积 单株产量 氮含量 可溶性蛋白含量 全茧量 茧层量 茧层率 茧产量 茧丝产量 隶属函数均值 名次
CK 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.022 0.000 0.002 6
A 0.327 0.144 0.470 0.226 0.136 0.300 0.403 0.000 0.128 0.237 5
B 0.562 0.658 0.681 0.660 0.364 0.500 0.739 0.473 0.595 0.581 4
C 0.761 1.000 0.994 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 0.973 1
D 1.000 0.927 1.000 0.698 0.727 0.800 0.870 0.611 0.743 0.820 2
E 0.735 0.712 0.826 0.604 0.636 0.700 0.773 0.719 0.759 0.718 3
基于隶属函数评价,喷施不同银杏外种皮提取液对桑叶和蚕茧增产提质效果由强到弱的排序为C、D、E、B、A,说明所有喷施银杏外种皮提取液的处理中,C处理对桑树的产量和品质及蚕茧质量影响作用最大。随着浓度的提高,促进效果呈现先升高后降低的趋势,低浓度银杏外种皮提取液对桑叶及蚕茧质量的促进作用不显著,浓度过高促进作用又略有减弱,其中以浓度为10 g/L的效果最佳,其次是15 g/L。
综上所述,合理喷施银杏外种皮提取液可有效促进桑叶的生长和蚕茧品质。本试验的结果为进一步寻找较好的方法提高桑蚕业的产量与品质提供了一条途径。但银杏外种皮中富含多种化学成分,主要有多糖、黄酮类和银杏酚酸等,后期需进一步通过分离提纯,配制溶液进行叶面喷施试验,以期找出促进桑叶产量和品质的最佳成分及复配比例,并进行相应机理的研究,以开发成一种促进桑树生长的植物肥料,这样既能防治环境污染、减少资源浪费,又可降低桑农的经济成本。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

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