菊芋的研究现状及开发潜力

菊芋（Helianthus tuberosus）具有广泛的推广和利用价值,是当今重要的开发能源植物之一。作为一种新型能源植物,菊芋具有抗旱、抗寒以及耐盐碱等优良特性,能有效解决能源植物在种植过程中与粮争地、与人争粮的矛盾。本研究对菊芋的生态学特征、经济用途、耐盐碱特性以及菊芋菊糖和菊芋乙醇的研究现状进行综述,并对菊芋的研究方向和发展潜力进行探讨,以期为菊芋研究者提供参考。     

菊芋饲料的营养价值、生物活性及其对动物生理功能的调控作用

菊芋是一种多年生草本植物,属菊科向日葵属,起源于北美。菊芋地上部分(茎叶)和地下部分(块茎)均可作为优质的动物饲料原料及饲料添加剂。作为饲用牧草,新鲜菊芋茎叶粗蛋白质(CP)和钙(Ca)含量在出苗后11~14周达到峰值,且含量与苜蓿草粉相近。菊芋茎叶青贮饲料的CP与Ca含量均高于玉米青贮饲料,与燕麦、大麦和豆科牧草青贮饲料等相近,可作为部分替代饲料。此外,菊芋中的营养成分以及某些代谢产物在生长发育过程中通过多种分子信号传导途径发生变化,在生物合成和生物降解中具有潜在的重要作用。作为功能性寡糖,菊芋块茎中的菊糖不经过单胃动物的消化酶降解而直接传递到大肠,在胃肠道中主要充当益生元,改善肠道内环境,同时对血糖、脂质代谢和蛋白质代谢均有调控作用;作为生物活性物质,菊芋茎、叶、花中的黄酮类、酚酸类、萜类以及少量的甾醇类、氨基酸和多糖等化合物经大量动物临床试验表明,具有抗氧化、抗炎杀菌以及对多种肿瘤细胞具有一定的毒性作用,医疗价值较高。本综述总结了菊芋的营养特性及发育过程中代谢物的动态变化,概述了菊芋青贮的发酵特性及饲喂价值,重点阐述了菊芋块茎和茎叶中生物活性物质(主要是菊糖、黄酮类、酚酸类和倍半萜类)对动物生理功能的调控作用,目的是为了详细阐述菊芋资源的开发潜能及其对动物健康水平的改善作用。     

菊芋的研究价值及开发利用前景

介绍了菊芋的营养成分,并阐述了开发菊芋的饲用、食用、农用、医用、能源及功能性食品等价值,指出菊芋这种集生态和经济效益于一身的功能性植物,发展潜力大,开发前景广阔,经济效益显著等优势。     

我国东部沙地菊芋生长的调查研究

通过对大连红菊芋沙漠治理有限公司在科尔沁沙地和松嫩沙地的红菊芋基地调查发现,菊芋的地下部分由两部分组成,一是常规的营养根,二是地下茎,地下茎独立生长,是形成菊芋块茎的重要组织;菊芋块茎不是顶端膨大形成,而是在地下茎的中部形成,而且1根地下茎在56～80d的生长期内可形成1～3处膨起.此调查结果与目前有关菊芋的文献记载差异较大,这一生物学特性对菊芋的集约化经营具有特殊的意义.     

菊芋的功能及其在食品中的应用

菊芋是一种具有多种生理功能的天然绿色食品,极具开发价值。论述了菊芋的营养功能、生理功能、生态功能及其在食品中的应用。     

顶端优势去除对菊芋物质分配规律的影响

通过不同时间对菊芋进行去顶处理,探讨顶端优势去除对菊芋块茎生物产量及物质分配规律的影响,为菊芋高产栽培管理提供理论依据。结果表明:随着去顶时间延迟,菊芋地上生物量、地下生物量、总生物量及各器官生物量均呈现先升高后降低的变化趋势,2013年8月5日去顶各项指标均达到最高值;去顶提高了菊芋块茎比重和根冠比,降低了根比重和茎比重,对花比重、叶比重和茎叶比的影响没有规律可循;去顶提高了菊芋侧枝长度,降低了侧枝数量;块茎生物产量与侧枝干重成极显著正相关关系(P0.01),与根系干重、叶片干重、花干重和花的数量表现为显著正相关关系(P0.05)。由此可见,适时去顶能够有效地提高菊芋块茎、茎秆、叶片等各器官的生物量,对于充分发挥菊芋的多功能性具有一定意义。     

我国东部沙地菊芋生长的调查研究

通过对大连红菊芋沙漠治理有限公司在科尔沁沙地和松嫩沙地的红菊芋基地调查发现，菊芋的地下部分由两部分组成，一是常规的营养根，二是地下茎，地下茎独立生长，是形成菊芋块茎的重要组织；菊芋块茎不是顶端膨大形成，而是在地下茎的中部形成，而且1根地下茎在56－80d的生长期内可形成1－3处膨起。此调查结果与目前有关菊芋的文献记载差异较大，这一生物学特性对菊芋的集约化经营具有特殊的意义。     

菊芋对嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌生长影响的研究

以菊芋粉为材料,以嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌为实验菌株,研究菊芋在牛乳中对嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌生长的影响,以期为进一步开发菊芋资源和研制菊芋酸奶提供理论依据。结果表明,在牛乳中加入菊芋粉,凝乳时间有所缩短,菊芋粉对保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的生长无抑制作用,0.6%菊芋粉添加量对保加利亚生长有显著促进作用。     

科尔沁沙地两个菊芋品种叶片C、N、P化学计量特征

以不同生育期红皮和白皮菊芋叶片为研究对象,通过测定叶片中C、N、P含量,计算C/N,C/P和N/P比值,探讨菊芋叶片C、N、P化学计量特征动态变化规律。结果表明,随着生育期的进行,2种菊芋叶片中C含量和N含量都呈“降-升-降-升”的变化趋势,而不同生育时期P含量红皮菊芋波动较小,白皮菊芋呈现“降-升-降-升”的趋势;C/N白皮菊芋为17.57~42.80,红皮菊芋为11.88~88.78;C/P白皮菊芋为442.40~1567.39,红皮菊芋为521.49~1243.72;N/P白皮菊芋为10.84~61.21,红皮菊芋为14.52~46.36;说明生长在科尔沁沙地的菊芋品种生长主要受P元素限制,在田间管理中应注意磷肥的施用。     

用菊芋作猪饲料

菊芋(Jerusalem Artichoke)是一种向日葵科的块茎类植物,原产于加拿大,我国也有种植,又叫洋姜。菊芋适应性强,喜稍凉爽干燥的气候,且抗虫害。茎与叶生长快,最高可达2～3米,成熟期约130天,亩产可达800多千克。菊芋地上茎粗大,块茎富含(高达干物质的60%)的淀粉过冬时可以转化为果糖,现在已开发出了这种转化的工艺技术。也可以采用新技术将菊芋果糖转化成复合果糖。猪可以消化利用菊芋的果糖,且菊芋味甜适口性较好。日本学者进行了将菊芋用于猪饲料的试验。将富含菊芋复含果糖的干粉加到猪饲料里,结果,试验组的猪腹泻发生率较低,     

断根对菊芋数量性状和质量性状的影响

菊芋（Helianthus tuberosus L.）块茎作为生物乙醇和菊粉产业的主要原材料,如何提高菊芋块茎生物产量和品质则成为学者们关注的热点问题。本试验以红皮菊芋为研究对象,在大田环境下,通过对营养期和现蕾期菊芋根系进行垂直切割（切割半径：0,20,40,60,80 cm）处理,对不同处理条件下菊芋农艺性状进行观测和记录,探讨根系切割对菊芋数量性状和质量性状的影响。结果表明：根系切割显著（P<0.05）降低了块茎数量,切割半径越小块茎数量越少,现蕾期20 cm处理条件下块茎数量最低,为81.67;叶片数和小花数在20 cm和40 cm条件下低于对照,而在60 cm和80 cm条件下高于对照;现蕾期20 cm根系切割条件下块茎生物产量最高,达到447.48 g·株^-1。     

KN03对NaCl胁迫下两菊芋品种幼苗生长及光合能力的影响

以2个菊芋品种南芋一号(Nanyu No.1)和青芋二号(Qingyu No.2)为试验材料,采用砂培方式研究了150mmol/L NaCl胁迫下不同浓度KNO3对菊芋幼苗生物量及光合能力的影响.结果表明,1)无NaCl胁迫下,随KNO3浓度的增加,2个菊芋品种幼苗生物量,叶绿素含量及净光合速率均出现不同程度的减小.2...     

不同盐碱化草地对菊芋生长特性及产量的影响

在轻度(L)、中度(M)和重度(H)盐碱化草地上种植菊芋,通过测定不同生育期菊芋的生长特性及产量,确定其耐盐碱性,并探讨其对盐碱地的改良效果。结果表明:盐碱胁迫下,生物量在不同器官的分配为根系>叶片>茎;现蕾期菊芋茎生物量比和叶生物量比较其他生育期高,根系生物量比和根冠比(R/S)较其他生育期低。随着盐碱度的增加,叶片生物量比下降,而茎生物量比和根系生物量比增加;菊芋块茎产量下降,单株块茎数和单薯芽眼数减少,且与轻度和中度胁迫差异显著(P<0.05),说明重度盐胁迫对其影响最大。     

根系切割对菊芋块茎产量及物质分配的影响

以红皮菊芋(Helianthus tuberosus)为研究对象,通过对营养生长期和现蕾期菊芋根系进行垂直切割处理,探讨根系切割对菊芋块茎生物产量和物质分配的影响.结果表明:根系切割显著提高了块茎产量(P <0.05),且2个处理时间在20 cm条件下均使块茎产量最高;根系切割提高了菊芋块茎比重和根冠比,降低了茎比重、花比重、叶比重和根比重,有利于增加光合产物在块茎中的分配.     

去叶对不同时期菊芋生物量、株高和生长速率的影响

本文通过对营养期和现蕾期菊芋（Helianthus tuberosus L.）进行去叶处理,探讨去叶对菊芋株高、生长速率和生物量的影响。结果表明：营养期去除1/3叶片菊芋地下生物量达到最高值;现蕾期去叶,地上生物量和总生物量均以去除偶数叶最高;相同叶片去除方式下,不同时期去叶株高均随去叶数量的增加而降低;不同时期各处理菊芋生长速率均随测定时间的延迟而降低。     

菊芋物质分配格局对密度制约的响应

通过测定不同密度条件下菊芋（Helianthus tuberosus）株高、产量和各器官生物量等指标,探讨密度对其株高、产量和生物量分配比例的影响规律。结果表明：茎秆、块茎及地上生物量随着密度增加而增加,小花、根系和叶片的生物量均随密度增加表现为先升高后降低,密度为0.6 m×0.6 m时达最高;单株根系生物量随密度增加表现为先增加后降低,单株叶片、小花、茎秆、块茎和总生物量均随密度增加逐渐降低;单株生物量贡献率顺序为茎秆>叶片>块茎>小花>根系,且与密度无关;株高随密度的增加而增加。因此,以饲用为目的宜高度密度种植,以块茎产品为目的种植密度宜为0.6 m×0.6 m。     

四唑染色法快速测定菊芋种子生活力的研究

为了研究不同四唑（TTC）溶液浓度、不同染色温度对菊芋种子生活力测定的影响。根据四唑染色法测定种子生活力的原理，对菊芋种子生活力的最佳条件进行了测定。结果表明，当菊芋种子在25℃蒸馏水中浸种，待种子完全吸胀后，于35℃黑暗条件下、TTC浓度0．5％，染色7h，染色效果最好，可以很好地检测菊芋种子活力水平，估计种子潜在发芽能力，为菊芋种子生活力的快速测定提供参考。     

不同盐碱化草地对菊芋离子分布的影响

以轻度、中度和重度盐碱化草地上种植的菊芋(Helianthus tuberosus L.)为试验材料,通过测定其不同生育期的离子分布,以期了解和揭示菊芋在不同盐碱胁迫下K⁺,Na⁺变化机制。结果表明:随土壤盐度的增加,菊芋植株Na⁺含量显著增加,K⁺含量和K⁺/Na⁺值显著下降(P<0.05),不同器官K⁺/Na⁺值的变化顺序为:叶片>茎>根系。随土壤盐碱度的增加,根系K⁺,Na⁺的选择性吸收比率AS_K,Na升高;中度盐碱胁迫下菊芋现蕾期茎和叶片的选择性运输比率TS_K,Na升高,而在重度胁迫下则下降。同一盐碱程度胁迫下,叶片TS_K,Na>茎TS_K,Na,地上部K⁺,Ca²⁺,Mg²⁺含量和K⁺/Na⁺值大于地下部,而Na⁺含量小于地下部;不同生育期相比,在现蕾期菊芋中Na⁺含量较低,K⁺下降幅度小,K⁺/Na⁺值最高。     

菊芋酸乳工艺的探讨

以菊芋和牛乳为基质,以感官评分为指标,通过单因素试验和正交试验对菊芋酸乳的加工工艺进行了研究。结果表明,菊芋酸乳适宜的工艺条件为:菊芋汁添加量8%,蔗糖添加量8%,发酵剂接种量3%,发酵时间4 h;优化条件下生产的菊芋酸乳感官评分为94分。