1、收稿日期：2009-05-27接受日期：2009-09-21基金項目：十一?五”國家高技術（863研究計劃重大項目（編號 2006AA10A110 資助。作者簡介：陳磊（1982,男，重慶長壽人，博士研究生，主要從事蔬菜栽培生理研究。E2mail :leichennjau 1631com 3通訊作者 E 2mail:ylzhu . cn氮素不同形態配比對菜用大豆生長、種子抗氧化酶活性及活性氧代謝的影響陳磊，朱月林3,楊立飛，王聰（南京農業大學園藝學院，江蘇南京210095摘要：通過蛭石盆栽試驗,研究了氮素不同形態配比對菜用大豆 G lycine max （L. Merr.品種

2、理想95-1”生長、種子抗氧化酶活性及活性氧代謝的影響。結果表明,營養液中適宜的硝銨比（75 : 25有利于菜用大豆的生長發育,植株具有最 大生物量；在高比例的硝態氮（100%和銨態氮（75%處理下,植株的干重、鮮重及 產量均顯著降低,以硝銨比為25 : 75處理下尤為顯著。在適宜的硝銨比（75 : 25和50 : 50處理下，菜用大豆種子具有較低的抗氧化酶活性，活性氧代謝產物O 2H、過氧化氫（H 2O 2和膜脂過氧化產物丙二醛（M DA含量也較低,表明植株 受到的氧化脅迫程度較低；而在硝銨比為25 : 75處理中,抗氧化酶活性最高,O 2H生成速率、H 2O 2和M DA含量也最高，表明過

3、多的銨態氮 對細胞膜造成了 傷害，所受的氧化損傷程度較重。關鍵詞：氮素形態；菜用大豆；抗氧化酶；膜脂 過氧化an tioxida nt en zymeof vegetable soybea nCHE N Lei , ZH U Y ue 2lin 3, Y ANGLi 2fei , W ANG C ong(College o f Horticulture , Nanji ng Agricultural Uni ver sity , Nanji ng , Jia ngsu 210095, Chi naAbstract :Using the vermiculite culture , the eff

4、ects of ratios of NO -32N and NH +42N on pla nt growth , seed an tioxida nt en zyme activities and reactive oxyge n metabolism of vegetable s oybea n G lyc ine max (L. Merr. cv. Li 2xia ng 95-1were studied. The results show that the appropriate ratio of NO -32N and NH +42N is about 75 : 25which is b

5、eneficial to the growth and development of the s oybean , and produces the maximum pla nt biomass. Un der the treatme nt of excessiveNO -3(100% or NH +4(75% , both biomass production and yields are decreased obviously , especially for the NH +4(75% treatment. In the NO -3: NH +4treatments of 75 : 25

6、and 50： 50, the activities of antioxidant enzymes are low , and the O 2produc ing rate , hydroge n peroxide (H 20 2 and malon diadehyde (MDA contents are als o low , therefore the de 2gree of oxidative stress is com paratively low. H owever , under the NO -3: NH +4treatment of 25 : 75, the antioxida

7、nt enzyme activities , the O 2Hproduc ing rate , H 2O 2and MDA contents reach to their highest values. These results indicate that ex 2cessive NH +4is harm ful to cell membrane integrity , resulting in severe degree of oxidative damage in the seeds of veg 2etable s oybea n.K ey w ords :n itroge n fo

8、rms ; vegetable s oybea n ; an tioxida nt en zyme activity ;membra ne lipid peroxidati on硝態氮和銨態氮是蔬菜作物吸收的兩種主要氮素形態，但是不同蔬菜作 物對這兩種氮素形態吸收、還原、運輸、分布和同化等方面是截然不同的，從 而對蔬菜的生長和代謝產生不同的生理效應1-2。趙建榮等3研究發現，氮素形態顯著影響菠菜營養品 質和抗氧化酶活性，在完 全供應銨態氮時,膜脂過氧植物營養與肥料學報 2010,16(3 :768-772Plant Nutrition and Fertilizer Science化程度較高。朱

9、祝軍等4也發現，在550卩m ol/(m 2 s的光照強度下， 氮素形態顯著影響了菜 豆植株生長和抗氧化系統，在供應銨態氮的植株葉 片中，抗 壞血酸過氧化物酶(APX、單脫氫抗壞血酸 還原酶(MDH AR和谷胱甘肽還原酶 (G R活性均顯著增強。但是，目前氮素形態對蔬菜作物生長發育 后期生理響應的 研究較少，而研究氮素不同形態的 合理配比對實現作物高產有著重要的現實意 義。為此，開展了在自然光照條件下不同氮素形態對菜用大豆生長、種子抗氧化酶活性及活性氧代謝影響的 研究，旨在探討氮素形態與酶促抗氧化系統在菜用 大豆子粒膨大過程中的生理機制，以期為無土栽培 和田間條件下，提高菜用大豆產 量而進行合

10、理施用氮肥提供理論依據。1材料與方法111 試驗設計試驗于2008年3月6日至581 ” G lycine max 2951購自。3月6日,大豆 種子直播于上直徑40cm、下 直徑25cm、高35cm的塑料盆中，蛭石作基質，澆足底水后，每盆播6粒種子。 真葉展開后，每盆留4株長勢一致的幼苗，生長期間每盆每3d澆110L含有氮素不 同形態配比的改良H oagland營養液。植株生長在自然光照下，晝/夜溫度為(2830 C /(2022 C ,溫室相對濕度為60%80%,日最高光照強度在500850 卩 m ol/(m 2s范圍內(采用美國LI -C OR公司生產的LI -190S B傳感器測在總

11、氮濃度均為16mm ol/L的前提下,試驗設4個硝銨比(NO -32N : NH+42N處理,分別為100 ： 0、75 : 25、50 : 50和25 : 75。每處理5盆,3次重復。此外,營養液中均加入7卩m ol/L硝化抑制劑雙氰胺(DC D。處理所用 改良H oagland營養液，其大量元 素組成如表1,微量元素的含量分別為(卩m ol/L :B 140(H 3BO 3、Cu 100(CuS O 4? 5H 2O、Mn 36(MnCI 2? 4H 2O、Zn 46(ZnS O 4? 7H 2O、Fe 30(Fe 2E DT A 和 M o 1(H 2M oO 2。4月8日始花，此后一周

12、內每天掛牌標記開花 期，并記錄每天的掛牌數，以此 確立每天的開花數。4月11日花數最多，試驗即以該天開花形成的種子為研究對 象。表1處理用營養液中大量營養元素的組成T able 1 Comp onents of m acroeleme nts in the nu triti on soluti on un der differe nttreatme nts無機鹽Inorganic salt硝銨比 NO -32N : NH +42N(NO -3+4100:075:2550:5025:75 Ca (NO 3 2413217316118 K NO 351751400 MgS O42102102102

13、10 NH 4H 2PO 4010110110110 K H 2PO 4110000 K Cl 110213717717NH 4Cl 0215611917 CaCl 20115017214112 測定項目及方法423（,取同一天開花（4月1次,共取7 （NBT光還（S OD活性；愈創木酚 法 測定過氧化物酶（POD活性；過氧化氫酶（C AT活性按照Cakmak等6的方 法測定；抗壞血酸過氧化物酶（APX活性按照Nakano等7的方法測定；O 2H生成速率按照王愛國等8的方法測定；H 2O 2含量按照林植芳等9 的方法測定；硫代巴比妥酸法（T BA測定丙二醛（MDA含量10。 5月16日（花 后

14、35d進行生物量（莖葉、根系和百粒種子干鮮重的測定。試驗數據用S AS軟件進行單因素方差分析，并用Duncan 新復極差法進行 多重比較。2 結果與分析211 氮素不同形態配比對菜用大豆生物量的影響表2可知，不同硝銨比對菜用大豆的生長影響 顯著，隨著營養液中銨態氮比例的適當增加 （25% 50% ,菜用大 豆植株莖葉、根系和種子百粒鮮重顯著增加，但在硝銨比為75 : 25和50 : 50處 理下無 顯著差異。營養液中過高的硝或銨比里例 （100% NO -32N和75%NH +42N 均顯著降低了菜用大豆的鮮重，尤以硝銨比為25： 75時最為顯著。不同處理菜 用大豆植株莖葉、根系和種子的干重均

15、達到顯著差異水平。與鮮重的變化規律相 似，隨著營養液中銨 態氮比例的適當增加，菜用大豆干物重也逐漸增加，在硝銨比 為75： 25時，菜用大豆干物重達到最大值，平均單株莖葉和根系干重分別達到 12156 和 3178g 9673期陳磊，等：氮素不同形態配比對菜用大豆生長、種子抗氧化酶活性 及活性氧代謝的影響表2不同硝銨比對菜用大豆生物量的影響T able 2 E ffect of N O -32N and NH +42N ratios on biom ass of vegetable soybean硝銨比NO -32N : NH +42N鮮重 Fresh weight干重 Dry weight莖

16、葉（g/pla ntShoot根系（g/pla ntR oot百粒種子重（g1002seeds wt.莖葉（g/pla ntShoot根系（g/pla ntR oot百粒種子重（g100-seeds wt.100 : 060168 0132b 15117 54a 58113 41b 9130 35c 2125 36c16190133c 75 : 2566104 0169a 17117 32a 66174 32a 12156 64a3178164a 22167 47a 50： 5064145 153a 16102 77a 63144 18a10172147b 3119 0147b 19142 3

17、8b 25： 7549192126c11146146b51128109c6187142d1156142d13186 =0124d注（N ote :數據為平均數 標準差，n =3;同一列的數據后不同小寫字母表示處理間的差異達5%的顯著水平M ean D , n =3. Differentsmall letters in a colu mn are sig nifica nt differe nee at 5%level.3178g ;種子百粒干重可達22167g ,分別是硝銨比為 100 : 0、50 : 50、25 : 75 處理的 1134、1117和 1164倍。212 氮素 不同形態配比

18、對菜用大豆不同發育時期種子抗氧化酶活性的影響從圖1可知,花后12到18d ,不同硝銨比顯著 提高了種子S OD活性（圖1A , 態氮比例的增加,S OD 25 : 75時，天數的增加（到銨態氮（50% S OD活性；在硝銨 比為50 : 50和25 : 75時,菜用大豆種子S OD活性分別下降了 2615%和 3614%。而在硝銨比為100 : 0和75： 25時,菜用大豆種子均能維持較高的 S OD 活性。在不同硝銨比處理下，菜用大豆種子的POD表現為先上升后下降的趨勢 （圖1B。在硝銨比為25 : 75和50 : 50時，POD活性上升幅度較大，但是前者下降 速度較慢,后者下降速率快；在不

19、同硝銨比處理下,POD活性在18到21d期間達到 峰值,與花后12d時POD活性相比,硝銨比為100： 0、75 : 25、50 : 50、25 : 75 分別增加了 4817%、4617%、5712%和 5811%。C AT 活性方面（圖 1C ,在硝銨比為50： 50和25： 75條件下,菜用大豆種子的C AT表現為先上升后下降 再 緩慢上升的趨勢,而在硝銨比為100 : 0和75 : 25時,C AT活性表現為先上升后 下降的趨勢。在花后30d ,C AT活性隨著營養液中銨態氮比例的增加而升高,在硝銨比為25 : 75時,菜用大豆種子的C AT活性分別是硝銨比為100 : 0、75 :

20、25、50 : 50 處理的 1187、1168和 1122 倍。213 氮素不同形態 配比對菜用大豆不同發育時期種子O 2H生成速率、H 2O 2和MDA含量的影響表3看出,在不同硝銨比處理下,菜用大豆種子 中O 2H生成速率表現為先迅速增加而后維持在較高水平。營養液中適當比例的銨態氮（25%50%*2IIQi 肖2圈w Hsdltahl1213 Iff Zl 242730tliFi -d) 1|:Hyi (Lfier f)i?，waB圖1不同硝銨比對菜用大豆種子抗氧化酶活性的影響Fig. 1E ffects of N O -32N and NH +42N ratios on the act

21、ivitiesof an tioxid ant en zymes in seeds of vegetable soybea n著降低了 O 2H生成速率，較高比例的銨態氮處理下，O 2 H生成速率顯著升高。花后30d時,硝銨比為75： 25時,菜用大豆種子中O2H含量最低,分別是硝銨比為 100 : 0、50 : 50、25 : 75 處理的 0174、0188和 0170倍。H 2O 2 含量方面,在硝銨比為100 : 0和25： 75時,菜用77植物營養與肥料學報16卷大豆種子中H 2O 2含量表現為先迅速增加而后維持在較高水平,而硝銨比為75 : 25和50 : 50時,H 2O 2含量

22、表現為開始無明 顯變化而后緩慢增加。適當的硝銨比（25%50%處理下,H 2O 2含量較低。MDA含量方面,在不同硝銨比處理下,菜用大豆種子中MDA含量的變化與H 2O 2含量變化相似。花后18到30d ,營養液中高比例的銨態氮（75%和硝態氮（100%均使菜用大豆種子中 MDA含量顯著增加。花后30d時,在硝銨比為75： 25時,菜用大豆種子中MDA 含量最低,分別是硝銨比為100 : 0和25： 75處理的0155倍和0143倍。表3 不同硝銨比對菜用大豆種子 O 2H生成速率、H 2O 2和MDA含量的影響T able 3 E ffects of N O -32N and NH +42N

23、 ratios on O 2Hproduc ing rate , H 2O 2and MDA contents in seeds of vegetable soybea項目I tem硝銨比-+花后天數 Days after flowering (d 121518212427300 2生成速率 O 2 H producing rate 卩 m ol/(r?in g , F M100 : 01132a 2112a 1176b 1186b 2101b 2132a 2114a 75 251104b 1147d 1141d 1160c 1144b 1181b 1159c 5： 500190b 1165c

24、 1162c 1145c 1165c 1174b 1180b 25 751125a 1190b 1199a 2103a 2128a a 2126a H 20 含量H 2O 2content (卩 m ol/g , F M 1000193a 1114a 1b 125b 2b 2155b 75250179a 0185a 0c 21c 111118c 50 500187a 111c c 1156c 1131c 25 751a a a 3114a 3143a 3124a M DA 含量 M DA (卩 m log , F a 032a 0135b 0141b 0150b 0158b 01a 0121a

25、 0122b 0120c 0125c 0126c 0132c 500123a 0124a 0126ab 0127c 0128c 0131c 0136c 25： 750131a0131a0131a 0140a 0154a0162a0175a注（N ote :同一列的數據后不同小寫字母表示處理間的差異達5%的顯著水平 Differe nt small letters in a colu mn are sig nifica nt at 5%level.3 討論適宜的硝銨比對植物的生長發育和豐產都是非常有 利 的,如小麥（Triticum aestivum L. 12、菜豆（Phaseolus vul

26、garis L.4、菠菜（Spinacia oleracea L.等13。然而,Britto 等14和 Cao 等15認為,在高比例的硝態氮或銨態氮處理下，過多的能量消耗用于NO -3或NH +4的轉移，從 而導致蛋白質和糖類合成的減少或植物體內激素平衡的失調和細胞分裂素含量急劇下降16,降低氮同化能力，從而影響作物的 豐產。本研究表明，在硝銨比為 100 : 0和25 : 75時,菜用大豆生物量顯著降低,在硝銨比為25 : 75時表現尤為 顯著。上述結果與T abatabaei等11在草莓上 的研究基本結果一致，但不同的是 T abatabaei等發現在硝銨比為50 : 50時草莓具有最大的

27、生物量,而本試驗發現硝 銨比為75 : 25時菜用大豆具有最大的生 物量，這可能是由于不同的作物對 NO -3 或NH +4的敏感性和嗜好性存在差異。植物受到干旱、鹽漬、溫度等脅迫時，活性氧代謝平衡被破壞，產生O 2H、H 2O 2、 ? OH、 1O 2,從而加快 膜脂過氧化進程，導致一系列生理生化代謝紊亂。Medici等17和Nim ptsch等18證實,過多的硝態氮或 銨態氮易誘導植物抗 氧化酶（S OD、POD、C AT、APX和G R活性的升高，表明過多的硝態氮或銨態氮會 對植株產生氧化脅迫。壽 森炎等19研究發現,在自然光強下,供應銨態氮的植株生長受到明顯抑制,S OD、G R等抗

28、氧化酶活性及0 2 H生成速率、H 20 2和MDA含量顯著高于供應硝態氮的植株 。趙建榮和秦改 花3研究表明,在增加銨態氮比例時,P0D、S 0D和C AT活性有所降低,而在 完全供銨時,其活性達到最高,MDA含量也最高。本研究結果表明,在自然光照 下，不同硝銨比對菜用大豆種子發育過程中 的抗氧化系統有顯著影響。在不同硝 銨比處理下，P0D和C AT活性隨著營養液中銨態氮比例的增加 而逐漸升高。然 而,高比例的硝態氮處理下,菜用大豆種子抗氧化酶（P0D和C AT活性卻維持在 較低水平。在種子發育后期（花后18到30d ,硝銨比為25 : 75時S 0D在抗氧化 過程中沒有起到關鍵的作 用，該

29、結果與Rios 2G onzalez等20對玉米的研究結果 相似。營養液中過多的硝態氮或銨態氮均使菜用大豆種子中0 2H生成速率、H 20 2和MDA含量顯著增加。對菜用大豆，營養液中適當的硝 銨比能使種子1773期陳磊，等：氮素不同形態配比對菜用大豆生長、種子抗氧化酶活性及活性氧代謝的影響維持較低的抗氧化酶活性，活性氧代謝產物0 2H、H 20 2和膜脂過氧化產物MDA含量也較低，表明氧 化脅迫傷害較輕。而 在硝銨比為25 : 75時，抗氧化酶活性最高，0 2 H生成速率、H 20 2和MDA含量也最 高，說明過多的銨態氮對細胞膜造成了 傷害，細胞抗氧化酶系統開始起作用。綜上所述,與完全供應

30、硝態氮處理相比較,硝銨比為75 : 25和50 : 50時菜 用大豆的生物量顯著提 高,尤以硝銨比為75： 25時更為顯著；而且抗氧化 酶 (POD 和 C AT 活性、0 2 H生成速率、H 20 2和MDA含量均維持在較低水平，表明所受的氧化脅迫程 度最低。可見，不同硝銨比氮素營養對菜用大豆種子發育過程中的抗氧化系統產生了顯著的影響，說明不同氮素形態處理下抗氧化系統和活性氧代謝與菜用大豆豐產有著密切的相關性。關于這方面的分子生物學依據，有待深入研究。參考 文獻：1 D ong C X , Shen Q R , changes in of -3N NH +4.Pedosphere，-2 Le

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