施氮和去除子叶对大叶桃花心木幼苗叶片硝酸还原酶活性的影响

施氮和去除子叶对大叶桃花心木幼苗叶片硝酸还原酶活性的影
响
闫兴富;田维敏
【摘要】研究了热带落叶乔木大叶桃花心木(Swietenia macrophylla)在施氮和去除子叶后幼苗叶片的硝酸还原酶活性(NRA)变化.结果表明,在非施氮(对照)条件下,NRA随着幼苗叶片的发育先升高后降低;施氮后幼苗叶片NRA在各取样时期(除35 d外)均显著高于非施氮处理(P < 0.05),并随着取样时期的延续,叶片NRA逐渐降低.在幼苗发育的不同时期去除子叶,4周后,叶片NRA均显著升高(P < 0.05).【期刊名称】《亚热带植物科学》
【年(卷),期】2009(038)001
【总页数】4页(P12-14,18)
【关键词】大叶桃花心木;施氮;去除子叶;硝酸还原酶活性
【作者】闫兴富;田维敏
【作者单位】北方民族大学,生命科学与工程学院,宁夏,银川,750021;中国热带农业科学院,橡胶研究所,海南,儋州,571737
【正文语种】中文
【中图分类】Q949.753.1;Q945.1
硝酸盐是高等植物生长所必需的营养成分，其同化是无机氮素转化为能被生物利用的有机氮素的主要途径。

硝态氮还原为氨的过程是由硝酸还原酶和亚硝酸还原酶催
化的。

植物体中无机氮素同化过程中的第一个酶是催化硝态氮转化为亚硝态氮的硝酸还原酶(Nitrate reductase，NR)[1]，也是硝酸盐同化过程的起始酶，在氮素代谢中处于关键地位。

硝酸还原酶活性(Nitrate reductase activity，NRA)是植物对硝酸盐利用的一个度量指标[2]。

植物NRA的高低，直接影响土壤中无机氮的利用率，进而对作物的产量和品质产生影响。

NRA对调节植物体内硝态氮同化水平和
蛋白质合成具有重要意义，并显著地影响植物的光合作用[3]。

底物NO3－的供应在控制其还原过程具有重要的作用，因此NO3－的吸收、贮藏和转移对整个代谢
过程均具有调控作用。

大叶桃花心木(Swietenia ma crophylla)为楝科桃花心木属落叶乔木，其木材淡红褐色、质地致密而有光泽，是重要的用材树种。

本文报道施氮和去除子叶处理对当年生大叶桃花心木实生苗叶片NRA的影响，旨在为该树种的苗木繁育及施肥管理提供参考。

1.1 种子采集和催芽处理
大叶桃花心木种子采自中国热带农业科学院内（海南儋州市）35年生以上的植株。

待种子成熟（4月份）后，收集散落于地上的新鲜种子。

选饱满无病虫害的种子，剪去外种皮的翅，用温水浸泡24 h，播种于20 cm厚沙床，覆盖0.5 cm厚湿沙，适时浇水，保持沙床湿润，约一周后种子开始萌发。

1.2 实验设计
待幼苗长到高约5 cm时（叶片尚未伸展），选大小基本一致的幼苗60株移栽于
深25 cm，直径为20 cm的花盆内 (内装1/2细沙和1/2母树生长土壤混合的培
养基质)，每盆移栽幼苗1株。

将幼苗平均分成2组，其中一组在移栽前每盆施KNO31.5 g（用适量清水溶解后均匀浇于盆中），将幼苗置于适度遮荫环境下栽培，适时浇水；另一组不施肥作为对照。

根据幼苗生长物候期，分别在幼苗移栽后14 d （第1叶片伸展早期）、25 d（第1叶片完全伸展）、35 d（幼苗第1次抽
生的叶片完全伸展）、45 d（幼苗第1次抽生叶片成熟）、60 d（新梢初次抽生）、80 d（新梢叶片成熟）6个时期，分别取2组幼苗的叶片测定NRA，其中在移栽后60 d和80 d 两时期同时测定新梢叶片的NRA。

按上述方法，在施氮条件下移栽大小基本一致的幼苗120株，分为3组（每组40株，去除子叶及不去除子叶各20株），分别在幼苗移栽7 d、25 d和35 d后将子叶全部剪去，幼苗置于适度遮荫环境下栽培，适时浇水。

切除子叶4周后，分别测定各组幼苗叶片NRA。

以不去除子叶处理的幼苗作为对照。

1.3 叶片NRA测定
测定时间在每天14：30，取样前将植株置于阳光下30 min，以诱导硝酸还原酶活性。

在上述各取样时期，剪取每株幼苗最下层叶片各1片或新梢全部叶片。

清水洗净后吸干表面水分，剪去中脉和叶基、叶尖、叶缘部分，将叶片剪成1
cm×0.4 cm小块，混合均匀后称取1 g置于小称量瓶。

向瓶中加0.1 mol/L硝酸钾溶液（pH 7.5）9 ml，对照瓶中预先加1 ml三氯乙酸使酶钝化。

将称量瓶置于真空干燥器中抽气5 min后通气1 min，重复抽气3次，最后1次抽气后通入氮气 (N2)，于暗中35 ℃条件下反应30 min。

反应结束后立即向实验瓶中加1 ml 三氯乙酸终止酶反应，摇匀静置2 min后，分别取反应液2 ml于10 ml试管中，每管加入1 ml 1%磺胺和1 ml 0.002% α-萘胺(α-Naphthylamine)，震荡显色15 min后于Ultrospec 400型紫外/可见分光光度计在520 nm处比色，以标准曲线计算NRA (μmol/g fw·h)。

各处理重复测定3次。

1.4 数据统计分析
所有实验数据均在SPSS 13.0中用单因子方差分析进行处理间差异显著性分析。

叶片是大叶桃花心木同化硝酸盐的重要部位，在非施氮（对照）条件下，叶片伸展早期（移栽后14d，叶片浅红色，长约1 cm）就可检测到NRA（0.048 μmol/g fw·h）；随着叶片进一步伸展，NRA也随之提高，移栽后25 d（第1叶片完全伸
展）幼苗叶片NRA提高到0.080 μmol/g fw·h；移栽后35 d （第1次抽生的叶
片完全伸展）幼苗叶片NRA达到最大值（0.150 μmol/g fw·h）；移栽后45 d （第1次抽生叶片成熟后）幼苗NRA逐渐下降（0.060 μmol/g fw·h）；至移栽60 d和80 d后，叶片NRA分别下降到0.050 μmol/g fw·h和0.030 μmol/g fw·h（表1），此时新梢叶片NRA则随着叶片的发育成熟逐渐提高（从0.036
μmol/g fw·h提高到0.075 μmol/g fw·h）（图1）。

施氮有利于提高大叶桃花心木幼苗叶片的NRA。

在施氮条件下，6个取样时期幼
苗叶片NRA分别为0.400、0.260、0.160、0.120、0.100和0.050 μmol/g fw·h，方差分析表明，除移栽后35 d的测定结果外，各取样时期在施氮条件下幼苗叶片NRA均显著高于非施氮处理（P ＜ 0.05）；与对照相比，施氮处理的幼苗叶片NRA不是在幼苗第1次抽生的叶片完全伸展时（移栽后35 d）达到最大值，而是在第1叶片伸展早期（移栽后14 d）即达到最大值，此后，叶片NRA随着
取样时期的延续逐渐降低（表1），但新梢叶片NRA仍随叶片的发育成熟逐渐提
高（从0.059 μmol/g fw·h提高到0.090 μmol/g fw·h）（图1）。

在移栽后60 d和80 d，施氮处理的幼苗新梢叶片NRA均显著高于对照（P ＜ 0.05，图1）。

在施氮条件下去除幼苗的子叶后，叶片NRA均显著高于不去除子叶处理 (P ＜
0.05)。

在移栽后7 d、25 d和35 d去除幼苗子叶，处理4周后，叶片NRA分别为1.294、0.165和0.074 μmol/g fw·h，与各时期不去除子叶的幼苗相比，叶片NRA分别提高了571.2%、196.0%和76.8% (图2)。

植物的NRA直接影响其对土壤中无机氮的利用率，进而影响作物的产量和品质[4,5]。

NRA越高，氮素代谢越旺盛，NO3－-N的利用率越高[6]。

因此，不少研
究者将NRA高低作为诊断作物的营养指标之一，或作为农田的施肥指标之一[7,8]。

本研究表明，叶片是大叶桃花心木幼苗同化硝酸盐的重要部位，幼嫩叶片具有较高的NRA，而且随着叶片的发育，NRA逐渐提高，叶片完全伸展时达到最大值。

叶
片的还原剂和ATP主要来自光合作用[9]，光照条件下NR还原NO3－的电子供体是光系统I产生的还原型铁氧还蛋白[10]。

因此，植物叶片NRA可能受叶片光合能力的影响。

但NR是一种诱导酶，其活性水平与底物浓度密切相关[11,12]。

大叶桃花心木叶片成熟后NRA下降可能与土壤中NO3－供应不足有关。

伴随着原有成熟叶片的NRA降低，新梢叶片NRA逐渐提高，说明幼苗初生叶片对NO3－还原能力的降低可由逐渐发育的新梢叶片NRA的提高得到部分补偿。

NR是一种诱导酶，施氮有利于提高大叶桃花心木幼苗叶片NRA，且随着施氮量的增加，叶片NRA提高[13-15]。

在根系NR系统中NO3－饱和时，过量的
NO3－可能向地上部转移，被枝叶中的NR还原[16]。

Smiroff 等[17]认为，木本植物普遍存在NO3－从木质部向叶片转移并在叶片中还原的现象，而且叶片同化NO3－可能比根同化NH4＋消耗更少的能量，具有竞争性优势。

在施氮条件下，大叶桃花心木幼苗可在树皮中积累更多的蛋白质[18]，这种蛋白质的大量积累可能与NRA升高有关。

本研究也表明，在施氮条件下，大叶桃花心木幼苗叶片NRA 显著提高。

子叶去除后，幼苗失去了子叶中原有氮素的供应。

NRA提高可能是幼苗代谢系统对氮供应不足的一种适应性反应，叶片同化NO3－能力的增强可在一定程度上缓解幼苗生长对氮素的需求。

因此，大叶桃花心木幼苗在去除子叶后，叶片NRA大幅提高，可能是其代谢调节应急机制启动的结果。

而在幼苗不同发育时期去除子叶后叶片NRA存在差异，可能与土壤中NO3－供应不足有关。

这一现象在施氮后不去除子叶处理的幼苗中也十分明显。

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