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锌对苦瓜不同生育期叶片保护系统的影响

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维普资讯 http://www.cqvip.com 安徽农学通报,Anhui A .Sei.Bul1.2007,13(19):43-46 43 锌对苦瓜不同生育期叶片保护系统的影响 叶立华 , 蔡之军 , 顾掌根 褚伟雄 施木田h (1福建农林大学园艺学院,福建福州350002;2嘉兴市农业科学研究院,浙江嘉兴314016) 摘要:采用水培技术,设置7个锌处理浓度,分别测定了处理15d、30d、45d时苦瓜叶片的SOD、POD、CAT酶活性,游 离脯氨酸含量及总酚、类黄酮含量等生化指标。结果表明:适量锌可显著提高苦瓜叶片SOD、POD、CAT酶活性,增强 苦瓜清除体内氧自由基的能力,有效延缓植株衰老。施锌可以促进苦瓜叶片总酚、类黄酮等一些活性物质的积累,从 而提高植株的抗逆性。苦瓜叶片总酚和类黄酮含量的变化趋势略有不同,总酚含量随Zn“浓度的增加而增加,类黄 酮含量则有轻度缺锌和过量锌促进其积累的趋势。缺锌显著促进苦瓜叶片游离脯氨酸的积累,尤其是0.005mg・L 处理的脯氨酸含量明显高于不施锌处理,而过量锌对苦瓜脯氨酸含量的影响却不显著。 关键词:苦瓜;保护酶活性;脯氨酸;总酚;类黄酮 中图分类号¥642.5 文献标识码B 文章编号1007—7731(2007)19-43—04 Effects of Zinc on Protect System in Leaves of Balsam Pear in Different Growth Stages Ye Lihua ’ Cai Zhijun ’ Gu Zhanggen2 Chu Weixiong Shi Mutian 1 College of Horticulture in Fujian Agriculture and Forestry University,Fujina 350002,China;2 Jiaxing Academy of Agricultural Sciences,Jiaxing 314016,China) Abstract:Seven levels of zinc,using nutrition culture,were ven to study the effect of zinc on the activity of enzymes (SOD、POD、CAT)and SO on in balsam pear in diferent stage(15d,30d,45d).The main results were submitted as fellows: Proper zinc application could signiifcantly increase activities of superoxide dismutsae(SOD),peroxidase(POD)and cata— lsae(CAT),and raised the ability of anti—oxidant of balsam pera leaves nad postponed the senescence of plnats.Zinc ap— plication Was useful to accumulate the active matters,such as total phenols and avonoids,to raise the ability of plants to re— sistant stress.The content of totla phenols Was increased with increasing of Zn”concentration,but the content of lfavonoids decreased.Deficiency of zinc could significandy increase the content of free proline in leaves of balsam pear,especially plants under 0、005 mg・L一.While effects of excessive zinc on free proline in balsam pear were not conspicuous. Key words:Balsam pear;Activity of cell defense enzymes;Proline;Total phenols;F1avonoids 锌是植物生长必需的微量元素,它在维持植物细胞膜 源于分析纯ZnSO ・7H O,设5次重复。 的完整性方面起着重要的作用,可与磷脂及膜蛋白巯基相 1.2培养方法苦瓜种子用温汤浸种法处理,再用去离 互作用来稳定生物膜。锌除了作为生物膜结构的组成外, 子水浸泡约12h后置于人工气候箱中恒温(30±0.5℃)催 还抑制超氧自由基的产生及消除超氧自由基的毒害作用。 芽约5d,发芽的种子播于装有沙子(经过消毒处理)的育 锌通过提高细胞膜抗氧化性酶的活性来增强清除氧自由 苗盘中,覆盖地膜。出苗后去膜并定期浇灌去离子水保持 基的能力。高质等研究认为施锌有利于提高春玉米生长 湿度。待幼苗长至2叶l芯时,在去离子水中饥饿5d后 后期穗叶SOD酶的活性,降低丙二醛(MDA)含量,从而减 定植于营养液中。处理l一10d用1/2剂量营养液,l1— 轻氧自由基的伤害。施木田等对苦瓜的研究也得到相同 21d用3/4剂量营养液,22—40d用完全营养液,41—55d 的结果。本文结合前人的研究针对锌对植物细胞的保护 用5/4剂量营养液。培养过程中,每天累计补氧2h;每隔 机理做了更详尽系统的研究。结果表明锌不仅能影响 5d换一次营养液,并调pH到6.0左右。 SOD、POD、CAT等抗氧化酶的活性,而且可以通过改变游 1.3取样和测定分别于处理l5、30、45d时取相同部位 离脯氨酸含量和总酚、类黄酮等一些体内活性物质的含量 的叶片测定各生化指标。超氧化物歧化酶活性(SOD)采 来影响细胞膜的稳定性。 用NBT光化学还原法测定(以每rain抑制NBT光化还原 1材料与方法 50%的酶量为一个酶单位,以U・g~・min 表示);过氧 1.1材料与处理供试材料为新世纪美雅黑籽苦瓜,于 化物酶(POD)活性用愈创木酚法测定(POD活性以△A 。 2005年4—6月在福建农林大学甘蔗所玻璃温室中采用水 ・g~・min 表示);过氧化氢酶(CAT)活性用硫代硫酸 培方法培养。营养液采用Hoaglnad&Amon配方,其中Zn2 钠滴定法测定(CAT活性以mgH,O,・g Fw・rain 表 浓度设0, 005,Q 02,Q 08,0.32,1.28,5.12 n1g・L。等7个处 示);MDA含量用硫代巴比妥酸法测定(MDA含量以t ̄mol 理(分别用znl,zn2,zn3,zn4,zn5,zn6,zn7表示),zn“来 ・g Fw表示),游离脯氨酸含量参考赵世杰的甲苯萃取 基金项目:福建省博士后基金和福州市科技局榕科 ̄2oo4]121号资助项目 作者简介:叶立华(1978一),女,汉族,硕士,助理农艺师。研究方向:蔬菜学,现在浙江省嘉兴农业科学研究院工作。 通讯作者 收稿日期:2007—09—24 维普资讯 http://www.cqvip.com

44 法测定;总酚,类黄酮含量采用甲醛提取法测定。 增施锌肥可延缓植株衰老。 2结果与分析 2.1.2锌对苦瓜过氧化物酶(POD)活性的影响 OD酶 2.1锌对苦瓜叶片细胞保护酶活性的影响 是与自由基代谢有关的重要酶类,广泛分布于植物各组织 2.1.1锌对苦瓜超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响 超 器官。在外界胁迫下,POD酶活性变化非常剧烈。由表1 氧化物歧化酶(SOD)是植物体内清除自由基最关键的保 可知:不同生育期,锌对POD活性的影响规律不同。 护酶之一。它能催化超氧化物阴离子自由基(O,一)的歧 生育初期,不同锌水平处理的苦瓜叶片POD酶活性 化作用,使之成为分子氧或过氧化氢。而锌是植物体内 变化幅度不大。在0—0.08 mg・L 施锌范围内,随zn“ C 一Zn—SOD酶的组成成分,对SOD酶的活性有直接影 浓度增大,POD酶活性增大,超过这一范围逐渐减小。 响。本研究表明:各生育期,在0—0.08mg・L。施锌范围 生育中期(处理30d时),不同浓度锌处理的苦瓜,叶 内,苦瓜叶片SOD酶活性随zn“浓度的增加而增加,超过 片POD酶活性变化非常剧烈。处理zn 、zn 、zn 与zn. 这一范围,则下降。说明适量锌有利于提高SOD活性,而 差异均极显著,分别为zn,的150.3%、382.9%、198.9%, 过量锌则相反。 其中以zn 提高效果最明显;而处理zn 仅为zn。的 处理初期,高锌处理对苦瓜SOD酶活性的抑制明显, 79.3%,表现为低锌比不加锌对POD酶活性的抑制更明 如处理zn 的SOD酶活性仅为zn.的43.1%;随着处理时 显;处理zn 、Zn 与zn.差异不显著。 间的延长,过量锌对SOD酶活性的抑制逐渐减弱,处理 生育后期(衰老期),苦瓜叶片POD酶活性受锌影响 30d时最高浓度处理zn,的SOD活性为不加锌处理zn。 相对较小。只有处理zn,表现为抑制作用,其它处理均表 的82.4%;而生长后期(处理45d时),zn,的SOD活性为 现为促进作用。 zn.的200.5%(表1)。 生育初期,处理zn 对POD酶活性的增强作用最明 在整个生育期内,Zn“浓度在0—0.32 mg・L 范围 显;而生育中后期,处理zn 的增强作用最明显。苦瓜叶 内,同处理植株叶片SOD酶活性随植株生长迅速增大,随 片POD酶活性受植株本身生长时期影响很大,生长旺盛 植株衰老逐渐减小;zn 浓度超过0.32 mg・L 后,SOD 期适量增施锌肥可大幅度提高苦瓜叶片POD活性,从而 酶活性随植株生长逐渐增大。这充分说明苦瓜生育后期 提高植株抗逆性,延缓植株衰老。 表l 锌对苦瓜叶片SOD酶和POD酶活性的影响 注:+()内数字表示百分数,F同。 时间的延长而降低,而处理zn 、zn 、zn ,均随时间的延长 2.1.3锌对苦瓜过氧化氢酶(CAT)活性的影响 CAT酶 而升高。说明施zn对提高苦瓜生产后期叶片中CAT酶活 存在于过氧化体中,可有效催化过氧化体产生及扩散进去 性非常有利。 的H:O:分解为H:O和O:,保护细胞不受H:O:过多的危 2.2锌对苦瓜丙二醛(MDA)含量的影响 丙二醛 害。CAT酶活性对锌处理的反应非常敏感(表2),不同生 (MDA)为膜脂过氧化的主要产物,是反映膜脂过氧化程度 育时期变化规律不同。 的重要指标。本试验表明,锌对苦瓜MDA含量有明显影 生育初期,CAT酶活性随zn。 浓度的增加而增加,浓 响。 度为0.02mg-L 时达最大值,超过这一浓度后,则不断下 处理15d时,MDA含量,在0—0.005mg・L 施锌范 降。处理zn 、zn,的CAT酶活性分别为处理zn.的 围内,逐渐增大;在0.005—0.02 mg-L 范围内,逐渐减 85.1%、52.4%,明显表现为抑制作用。生育中期,在0— 小;浓度超过0.02 mg・L 后,又逐渐增大。方差分析表 0.08 mg・L 范围内,CAT酶活性随zn 浓度的增大而增 明,处理zn 、zn 、zn 与处理zn。差异显著,其中处理zn,、 大,超过0.08 mg・L 后,开始下降。各加锌处理CAT酶 zn,与zn.差异极显著,处理zn 比zn。增加25.6%,处理 活性较处理zn.高307.0%一10.9%。生育后期,锌浓度 zn 比zn.减小16.5%。处理30d时,在0—0.02 mg・L 对CAT酶活性影响更明显,直到zn“浓度达到0.32 mg・ 范围内,MDA含量随zn 浓度的增加而降低,超过0.02 L 时,CAT酶活性才达到最大值。即使是处理zn,,仍比 mg・L 后,又逐渐升高。处理45d时,在0—0.32 mg・ 处理zn.增加313.7%。 L 范围内,MDA含量随zn“浓度的增加而减小,超过 叶片CAT酶活性随植株生长时间的变化趋势,低锌处 0.32 mg・L 后,又逐渐升高,但仍略低于zn。处理。 理与高锌处理不同。处理zn,、zn 的CAT酶活性随培养 由此可见,适量施锌可降低苦瓜叶片膜质过氧化程 维普资讯 http://www.cqvip.com 45 度,过量施锌则相反。低锌对MDA含量的影响远大于高 锌处理(表2)。 表2锌对苦瓜叶片CAT酶活性和MDA含量的影响 蚰 ∞ ∞ ∞ 们 0 2.3锌对苦瓜游离脯氨酸含量的影响苦瓜叶片游离脯 明显影响苦瓜叶片总酚含量。总体趋势是叶片总酚含量 随zn“浓度的增加而增加,超过一定值后又减少。处理 15d时(生长初期),在0—0。081irg・L 范围内,总酚含量 随zn“浓度的增加而增加,浓度为0。08ing・L 时迅速增 氨酸含量随zn 浓度变化的趋势非常剧烈。特别是处理 zn:,其脯氨酸含量在3次测定中均为最大值,且分别为同 期最小值的2。1倍、4.6倍和5。6倍。(图1) 加并达到最大值,然后,随zn“浓度的增加而略有减小, 但zn 仍较zn 含量高。处理30d时(生长旺盛期),在0 _、 —0.08 mg・L 范围内总酚含量随zn“浓度的增加而大 面 幅度增加,超过0。08 mg・L 后,又逐渐减小,但处理zn 仍然较处理zn,高33。2%。各加锌处理与处理zn,间差 异极显著。处理45d与30d变化趋势很相似。 另外试验还表明,随着培养时间的延长,同处理的叶 片总酚含量有增加的趋势。 目 、_, 咖{ 抽 甾 蟹 2.4.2锌对苦瓜叶片类黄酮含量的影响 苦瓜叶片类黄 酮含量,随zn“浓度变化的趋势与总酚略有不同。方差 处理 图1 锌对苦瓜叶片游离脯氨酸含量的影响 分析结果表明,处理zn 一zn 与zn,差异不显著,处理 zn 、zn 与zn 差异显著,说明生长初期,过量锌对叶片类 黄酮含量的影响较缺锌明显。处理30d时,叶片类黄酮含 量,在0—0。08 mg・L。。范围内,随zn 浓度的增大而增 大,在0。08—0.32 mg・L 范围内,逐渐减小,超过0.32 mg・L 后,逐渐增大。处理45d时,在0—0。32 mg・L。。 锌浓度范围内,类黄酮含量逐渐增大,在0.32一l。28 mg・ L 范围内,逐渐减小,超过l。28 mg・L 后,又有所增加。 不同时期,zn“对苦瓜叶片类黄酮含量的影响都有一个先 植物脯氨酸增加,是对逆境胁迫的一种适应性生理反 应,是防护反应,可作为鉴定植物相对抗性的指标。同时 游离脯氨酸作为一种渗透调节物质,其含量的变化可用以 维持细胞膨压,调节植株的光合作用。在本试验中,处理 zn 的脯氨酸含量最高,说明zn 对苦瓜的生长胁迫最严 重,表明低锌比不加锌处理对苦瓜的影响更大。这与王景 安等(2002)在玉米上的研究相一致。但此规律与叶片保 护酶活性的变化规律不同,具体机理有待进一步研究。 2.4锌对苦瓜叶片总酚和类黄酮含量的影响 2.4.1锌对苦瓜叶片总酚含量的影响 由表3可知:锌 升再降最后再升的过程,即轻微缺锌和稍过量锌对类黄酮 的积累有刺激作用,这可能是作物的应激反应(表3)。 表3锌对苦瓜叶片总酚和类黄酮含量的影响 3讨论 植物的衰老与膜质过氧化密切相关,而膜质过氧化的 程度又与活性氧水平有关。研究表明:氧自由基的主要危 体中存在着酶保护系统和非酶保护系统。SOD、POD、CAT 酶是酶保护系统中最主要的酶。他们协同作用不断地清 除细胞中产生的活性氧,使活性氧维持在~个较低水平 上,减少细胞膜质过氧化,延缓植物衰老。缺锌引起的最 害在于引发膜质过氧化,造成膜质脱脂和引起膜渗漏,而 膜质过氧化产物MDA可使蛋白质交联而变性失活。植物 早生物化学变化是生物膜损伤,缺锌可导致MDA的积累。 维普资讯 http://www.cqvip.com

46 锌除了作为生物膜结构的组成外,还是植物体内cu—zn —[5]施木田,陈如凯.锌肥水平对苦瓜叶片多胺含量与活性氧代谢的 影响[J].热带作物学报2003a,24(2):33—36 [6]刘士哲.现代实用无土栽培技术[M].北京:中国农业出版社, 2oo1.6 SOD酶的成分。缺锌引起植物体内Cu~Zn—SOD酶活 SOD酶活性,可有效地清除过多的活性氧,并可能与膜 性降低,过氧化氢酶的活性也降低,适量锌可提高cu—zn —组分中的磷脂和巯基结合或与多肽链中组氨酸形成四面 体复合物,从而保护膜上脂类和蛋白质免遭氧化破坏。高 质等(2001)研究认为施锌有助于提高春玉米生长后期穗 [7]朱广廉,钟海文,张爱琴.植物生理实验[M].北京:北京大学出 版社,1999:242—245 [8]张志良.植物生理学实验指导[M].北京:高等教育出版社, 1987:154—155 叶SOD酶的活性,降低丙二醛(MDA)含量,从而降低氧自 由基的伤害。本研究表明适量施锌可大幅度提高苦瓜叶 片SOD、POD、CAT等保护性酶的活性,减少MDA含量,降 低膜质过氧化产物的危害,从而减缓叶片衰老,提高苦瓜 产量。 [9]章骏德.植物生理实验法.江西人民出版社[M].1982,26—29 [10]赵世杰,许长成,邹琦等.植物组织中丙二醛测定方法的改进 [J].植物生理学通讯,1994,30(3):207—210 [11]赵世杰,刘华山,董新纯编.植物生理实验指导[M].北京:中 国农业出版社,1998.123—125 大量研究表明,植物体内的总酚与类黄酮是通过和 POD、PPO构成一体系,使植物对逆境或成熟衰老具有抗 性。本试验表明施锌可以促进苦瓜体内总酚、类黄酮等一 [12]中国科学院上海植物生理研究所编.现代植物生理学实验指南 [M].北京:科学出版社,1999 [13]王建华,刘鸿先,徐同.超氧物歧化酶(SOD)在植物逆境和衰 老生理中的作用[J].植物生理学通讯,1989,25(1):l一7 些活性物质的积累,从而提高苦瓜植株的抗逆性。苦瓜叶 片总酚含量随zn“浓度的增加而增加,超过一定值后又 [14]杨淑慎,高俊风.活性氧、自由基与植物的衰老[J】.西北植物 学报,2001,21(2):215—220 减少;类黄酮含量,随zn2 浓度变化的趋势与总酚略有不 同:不同时期,zn“对苦瓜叶片类黄酮含量的影响各异,适 量缺锌和过量锌均能提高类黄酮含量。 综合上述分析,苦瓜在整个生育期内需锌量逐渐增 加,苗期最佳zn“浓度为0.02 mg・L~,伸蔓和开花结果 前期最佳施用浓度为0.08 mg・L~,生长后期还应适当增 施锌肥,以延缓植株衰老。 参考文献  .[1】Bettger W J,0.Dell B L A critical physiological role of Zn in the structure and function ofbiomembrane.[J]Life Sci,1981,28:1245— 1438 [15]Obata H,Kawamura S,Senoo K|Changes in level of protein and ac— tivity of Cu/Zn—supemxide dismutase in zinc deficient rice plant (Oryza sativa L)[J].Soil Sci.Plant Nutr.,1999,45:891—896 [16]Cakmak I,Marschner H.Increase in membrane permeability and exudation in roots of Zn deficient plants[J].J Plnta Physiol,1988 (a),132:356—361 [17]Cakmak I,Marschner H.Enhanced superoxide radical production in roots of zinc deficient plntas[J].J Exp Bot,1988(b),39:1449— 1460 [18]Cakmak I,Marschner H.Zinc dependent changes in ESR signals, NADPH oxidase and plasma membrane permeability in cotton roots [2]杨秀清,原海云.铜、锌元素对华北落叶松苗期酶活性影响[J]. 山西农业大学学报.2001,21(3):277—280 [3]高质,林葆,周卫.zn素营养对春玉米内源激素与氧自由基代谢 的影响[J].植物营养与肥料学报,2001,7(4):424—428 [4]施木田,陈如凯.锌对苦瓜叶片碳代谢及相关酶活性的影响研究 [J].中国生态农业学报,2004b,12(1):56—58 [J].Physiol Plnt,1988(C),73:182—186 a[19]Marschner H.Mineral nutrition of h Jisher plants(2nd ed)[M] .Academic Press,1995,347—364 [20]余叔文主编.植物生理与分子生物学(第二舨)[M].北京:科 学出版社,1994 (责编:刘广芬) (上接33页)导覆盖的非会员达成260万户,建立起各种 专业市场800多个。农村蓬勃发展的各类专业协会,为推 志第5期,2003,12(8) [4]杨映辉.新型的农技推广体系.《中国农技推广》杂志第4期, 2003,l6(6) 动农业技术推广、促进农民增收增效、发挥着愈来愈重要 的作用。 [5]董兰春.对新时期农技推广发展的思考.《中国农技推广》杂志 第4期,2003,26(4) 总之,加强农业技术推广体系建设,能全面提高农技 推广工作的效率和质量,能推动农业科技进步,建设现代 化农业,能为新阶段农产品竞争力增强、农业增效和农民 ‘[6]汪懋华.农业工程学报.1999,8 [7]杨欢.依靠示范户搞好农技推广.《浙江农业技术》杂志第4期, 2oo3,l8(10) 增收提供有力的技术支撑。同时,农技推广体系自身必须 在改革中创新,在创新中发展。 参考文献 [1]陈耀邦.谈农技推广体系改革.北京:《求是》杂志第l4期, 2003,16(7) [8]辜文育.关于基层农技推广体系改革的思考.《重庆农业》杂志 第2期,2003,13(1) [9]欧代明.促进农技推广事业发展.《中国农技推广》杂志第3期, 2003,26(3) [2]夏敬源.强化农技推广全面建设小康.《中国农技推广》杂志第 5期,2003,28(7) [10]孙会兰.农技推广中公共关系原理和技巧的应用.《湖北农业 科学》,2002,3 [3]腾彩元.构建新型农业技术推广服务网络 《中国农技推广》杂 (责编:徐薇) 

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