论文部分内容阅读
摘要：以西瓜幼苗为试验材料，研究了苗期CO2加富对西瓜幼苗几种可溶性物质、保护酶等生理生化指标的影响。结果表明：CO2加富提高了西瓜幼苗可溶性物质含量，与对照相比，维生素C含量增加2.04％～16.16％，可溶性糖含量增加660％～41.08％，有机酸含量增加18.18％～97.40％，可溶性蛋白含量增加12.01％～22.05％；瓜幼苗茎叶中SOD、POD、CAT、AsA-POD含量明显增加，AsA-POD变化最明显，增幅达18.92％～73.78％，CAT增幅达7.23％～20.43％，SOD变化明显，增幅达25.06％～88.95％，POD增幅达27.45％～9197％。
关键词：CO2加富；西瓜幼苗；可溶性物质；保护酶
CO2是植物光合作用的原料，而设施内相对封闭的环境条件易造成CO2匮乏，另一方面，由于近年来有机肥施用量不断减少，化肥使用增多，土壤中释放的CO2减少，致使设施蔬菜生产中CO2亏缺的矛盾更加突出，已成为限制蔬菜优质高产的主要因素。在设施内温光水肥等条件优化的基础上，适时增施CO2能提高植物的光合效率，促进其生长发育和一系列生理生化指标的变化，可抑制或减轻植物病害的发生。为此，本试验以西瓜幼苗为试材，研究了苗期CO2加富西瓜幼苗几种可溶性物质、保护酶等生理生化指标的动态变化，旨在探索设施栽培西瓜CO2的有效加富质量浓度。
1 材料与方法
1．1 试验材料
供试西瓜品种为天使1号，由合肥江淮园艺研究所研制生产；CO2为液态，纯度在99％以上，合肥碳酸钙厂生产。
1．2 试验设计
试验于2009年在安徽农业大学农萃园和园艺学院实验中心进行，3月初采用8cm×8cm营养钵育苗，待2片子叶展开时开始CO2加富。试验设800、1000、1200、1400m/L4种CO2处理质量浓度，以不施CO2为对照。每个处理1个小区，3次重复，共设15个小区，随机排列，每个小区均罩聚氯乙烯小拱棚。CO2钢瓶放置于小区中央，通过减压器由塑料管(上设小孔，孔径0.5cm，孔间距离10cm)向棚内均匀施放CO2，气体，用Li-6400光合测定系统定时监测施入各小区的CO2浓度。在晴天早晨见光30min后8:00左右开始施放CO2揭膜通风前30min停止，阴雨天气停施。连续加富30d左右，幼苗3～5片真叶时施肥结束，对不同处理的西瓜幼苗随机取5株测定植株叶片几种可溶性物质、保护酶活性，3次重复。
1．3 测定方法与数据处理
可溶性物质指标：可溶性糖用蒽酮比色法测定，维生素C含量用二氯酚靛酚法测定，可溶性蛋白含量用考马斯亮蓝G-250染色法测定，有机酸含量用NaOH滴定法测定。保护酶指标：抗坏血酸过氧化物酶(AsA-POD)活性采用紫外吸收法测定，超氧化物歧化酶(SOD)活性采用NBT还原法测定，过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法测定，过氧化氢酶(CAT)活性用紫外吸收法测定。数据采用Spss统计分析处理。
2 结果与分析
2．1 CO2加富对西瓜幼苗植株几种可溶性物质含量的影响
试验结果表明，在4种不同CO2质量浓度处理下，西瓜幼苗有机酸、可溶性糖、维生素C、可溶性蛋白含量有不同程度增加，与对照相比，分别增加18.18％-97.40％、6.60％～41.08％、2.04％～16.16％、12.01％-22.05％；其中1200、1400mg/L 2个处理，4种可溶性物质含量显著高于其他2个CO2加富处理；1200mg/LCO2加富处理最有利于西瓜幼苗体内可溶性物质含量积累，1200mg/L和1400mg/L两者之间无显著差异，但与其他3个处理比较差异显著(表1)。原因可能是由于适量增施CO2有利于碳代谢,促进了碳水化合物的合成，增加西瓜幼苗干物质积累 ，加快了叶片生长。同时增施CO2气肥可以提高植物叶片细胞间CO2质量浓度，CO2溶于水而降低溶液的pH值，释放H ，细胞壁中H 浓度提高，能激活软化细胞壁的酶类，解除细胞壁中多聚物的联结，进而使细胞壁松弛，膨压下降，促进细胞的吸水膨大，叶片增厚，叶面积增大，提高植物光合作用，有利于碳水化合物的合成。
4种CO2加富处理下AsA-POD酶活性变化最明显，比对照增幅达18.92％～73.78％；且增幅各处理依次为1200mg/L>1400mg/L>1000 rag/L>800 rag/L，4个CO2加富处理间差异均达显著水平。4种CO2加富处理SOD含量均显著高于对照，增幅达25.06％～88.95％，依次为1200mg>1400mg/L>1000mg/L>800mg/L；1200mg/L与1400mg/L两者之间无显著差异，但均显著高于另外2个处理。CAT是植物体内以H2O2为底物的酶，对H2O2分解有重要作用。4种处理CAT含量与对照差异不显著，增幅为7.24％～20.43％；且处理间差异均不显著。4种CO2加富处理POD含量均显著高于对照，增幅达27.45％～91.97％，依次为1400mg/L>1200mg/L>1000mg/L>800mg/L；1200mg/L与1400mg/L2个处理显著高于另2个处理，但两者之间无显著差异，在1400mg/L时达到最大值。CO2加富处理提高了几种酶的 含量，增强了几种保护酶的活性，可能是由于CO2是植物光合作用的底物，CO2质量浓度的升高通过调节光合作用过程中的电子传递系统，形成更多的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)，促进碳同化，而NADPH合成的增加又促进了抗坏血酸谷胱甘肽循环，提高了相关保护酶的活性。
3 讨论与结论
CO2是蔬菜光合作用的主要原料，CO2质量浓度增加促进作物的光合能力增强，延长了有效光合作用时间，增加了光合产物，有利于碳水化合物的合成。适宜的CO2质量浓度提高了西瓜幼苗可溶性物质含量，增加了保护酶的活性，有利于西瓜幼苗的生长：质量浓度过高反而抑制了西瓜幼苗生理生化的的特性，可能导致植株气孔关闭，尤其是较长时间高质量浓度CO2处理会导致核酮糖－1.5二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性降低，引起光合速率下降，抑制植株生长。
本试验结果表明，CO2加富处理增加了西瓜幼苗可溶性物质含量，增强了保护酶活性。4种CO2加富处理西瓜幼苗茎叶中有机酸、可溶性糖、维生素C、可溶性蛋白含量比对照分别增加了18.18％～97.40％、6.60％～41.08％、2.04％～16.16％、12.01％～22.05％，在1200mg/L时增加最明显，1200mg/L和1400mg/L两者之间无显著差异。4种C0，加富处理AsA-POD、SOD、POD、CAT活性增强，含量分别增加，18.92％～73.78％、25.06％～88.95％、27.45％～91.97％、7.24％～20.43％，其中以AsA-POD酶活性变化最明显；1200mg/LCO2加富处理西瓜幼苗，有利于干物质积累，培育壮苗，提高植株抗病性。
参考文献
[1]张颖，王金春，薛庆林，等CO2施肥对光合作用及相关生理过程的影响，中国农学通报，2006，22(2)：212-215.
[2]WANG J M，LI Y H，HUANG S Q，et al. Effects 0f elevated CO2concentration on growth and photosynthetic characteristics inGuzmama‘Danis’[J]．Trop Subttop Bot，2004，12(6)：511-514.
[3]邹琦，植物生理学试验指导[M]，北京：中国农业出版社，2000.
[4]张宪政，陈凤玉，王荣富植物生理学实验技术沈阳：辽宁科学技术出版社，1994.
[5]陈建勋，王晓峰植物生理学试验指导[M]，广州：华南理工大学出版社，2002.
[6]魏珉，邢禹贤，马红，等，果菜苗期CO2施肥壮苗效果研究，山东农业大学学报：自然科学版，2000，31(2)：196-200.
[7]王忠，蔡恒CO2加富对黄瓜的增产效应及其原因分析，江苏农学院学报，1993，14(2)：37-44.
[8]林久生，王根轩，CO2倍增对渗透胁迫下小麦叶片抗氧化酶类及细胞程序性死亡的影响，植物生理学报，2000，26(5)：453-457.
[9]王春乙，郭建平，崔读昌，等，CO2浓度增加对小麦和玉米品质影响的实验研究，作物学报，2000，26(6)：243-246.
关键词：CO2加富；西瓜幼苗；可溶性物质；保护酶
CO2是植物光合作用的原料，而设施内相对封闭的环境条件易造成CO2匮乏，另一方面，由于近年来有机肥施用量不断减少，化肥使用增多，土壤中释放的CO2减少，致使设施蔬菜生产中CO2亏缺的矛盾更加突出，已成为限制蔬菜优质高产的主要因素。在设施内温光水肥等条件优化的基础上，适时增施CO2能提高植物的光合效率，促进其生长发育和一系列生理生化指标的变化，可抑制或减轻植物病害的发生。为此，本试验以西瓜幼苗为试材，研究了苗期CO2加富西瓜幼苗几种可溶性物质、保护酶等生理生化指标的动态变化，旨在探索设施栽培西瓜CO2的有效加富质量浓度。
1 材料与方法
1．1 试验材料
供试西瓜品种为天使1号，由合肥江淮园艺研究所研制生产；CO2为液态，纯度在99％以上，合肥碳酸钙厂生产。
1．2 试验设计
试验于2009年在安徽农业大学农萃园和园艺学院实验中心进行，3月初采用8cm×8cm营养钵育苗，待2片子叶展开时开始CO2加富。试验设800、1000、1200、1400m/L4种CO2处理质量浓度，以不施CO2为对照。每个处理1个小区，3次重复，共设15个小区，随机排列，每个小区均罩聚氯乙烯小拱棚。CO2钢瓶放置于小区中央，通过减压器由塑料管(上设小孔，孔径0.5cm，孔间距离10cm)向棚内均匀施放CO2，气体，用Li-6400光合测定系统定时监测施入各小区的CO2浓度。在晴天早晨见光30min后8:00左右开始施放CO2揭膜通风前30min停止，阴雨天气停施。连续加富30d左右，幼苗3～5片真叶时施肥结束，对不同处理的西瓜幼苗随机取5株测定植株叶片几种可溶性物质、保护酶活性，3次重复。
1．3 测定方法与数据处理
可溶性物质指标：可溶性糖用蒽酮比色法测定，维生素C含量用二氯酚靛酚法测定，可溶性蛋白含量用考马斯亮蓝G-250染色法测定，有机酸含量用NaOH滴定法测定。保护酶指标：抗坏血酸过氧化物酶(AsA-POD)活性采用紫外吸收法测定，超氧化物歧化酶(SOD)活性采用NBT还原法测定，过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法测定，过氧化氢酶(CAT)活性用紫外吸收法测定。数据采用Spss统计分析处理。
2 结果与分析
2．1 CO2加富对西瓜幼苗植株几种可溶性物质含量的影响
试验结果表明，在4种不同CO2质量浓度处理下，西瓜幼苗有机酸、可溶性糖、维生素C、可溶性蛋白含量有不同程度增加，与对照相比，分别增加18.18％-97.40％、6.60％～41.08％、2.04％～16.16％、12.01％-22.05％；其中1200、1400mg/L 2个处理，4种可溶性物质含量显著高于其他2个CO2加富处理；1200mg/LCO2加富处理最有利于西瓜幼苗体内可溶性物质含量积累，1200mg/L和1400mg/L两者之间无显著差异，但与其他3个处理比较差异显著(表1)。原因可能是由于适量增施CO2有利于碳代谢,促进了碳水化合物的合成，增加西瓜幼苗干物质积累 ，加快了叶片生长。同时增施CO2气肥可以提高植物叶片细胞间CO2质量浓度，CO2溶于水而降低溶液的pH值，释放H ，细胞壁中H 浓度提高，能激活软化细胞壁的酶类，解除细胞壁中多聚物的联结，进而使细胞壁松弛，膨压下降，促进细胞的吸水膨大，叶片增厚，叶面积增大，提高植物光合作用，有利于碳水化合物的合成。
4种CO2加富处理下AsA-POD酶活性变化最明显，比对照增幅达18.92％～73.78％；且增幅各处理依次为1200mg/L>1400mg/L>1000 rag/L>800 rag/L，4个CO2加富处理间差异均达显著水平。4种CO2加富处理SOD含量均显著高于对照，增幅达25.06％～88.95％，依次为1200mg>1400mg/L>1000mg/L>800mg/L；1200mg/L与1400mg/L两者之间无显著差异，但均显著高于另外2个处理。CAT是植物体内以H2O2为底物的酶，对H2O2分解有重要作用。4种处理CAT含量与对照差异不显著，增幅为7.24％～20.43％；且处理间差异均不显著。4种CO2加富处理POD含量均显著高于对照，增幅达27.45％～91.97％，依次为1400mg/L>1200mg/L>1000mg/L>800mg/L；1200mg/L与1400mg/L2个处理显著高于另2个处理，但两者之间无显著差异，在1400mg/L时达到最大值。CO2加富处理提高了几种酶的 含量，增强了几种保护酶的活性，可能是由于CO2是植物光合作用的底物，CO2质量浓度的升高通过调节光合作用过程中的电子传递系统，形成更多的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)，促进碳同化，而NADPH合成的增加又促进了抗坏血酸谷胱甘肽循环，提高了相关保护酶的活性。
3 讨论与结论
CO2是蔬菜光合作用的主要原料，CO2质量浓度增加促进作物的光合能力增强，延长了有效光合作用时间，增加了光合产物，有利于碳水化合物的合成。适宜的CO2质量浓度提高了西瓜幼苗可溶性物质含量，增加了保护酶的活性，有利于西瓜幼苗的生长：质量浓度过高反而抑制了西瓜幼苗生理生化的的特性，可能导致植株气孔关闭，尤其是较长时间高质量浓度CO2处理会导致核酮糖－1.5二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性降低，引起光合速率下降，抑制植株生长。
本试验结果表明，CO2加富处理增加了西瓜幼苗可溶性物质含量，增强了保护酶活性。4种CO2加富处理西瓜幼苗茎叶中有机酸、可溶性糖、维生素C、可溶性蛋白含量比对照分别增加了18.18％～97.40％、6.60％～41.08％、2.04％～16.16％、12.01％～22.05％，在1200mg/L时增加最明显，1200mg/L和1400mg/L两者之间无显著差异。4种C0，加富处理AsA-POD、SOD、POD、CAT活性增强，含量分别增加，18.92％～73.78％、25.06％～88.95％、27.45％～91.97％、7.24％～20.43％，其中以AsA-POD酶活性变化最明显；1200mg/LCO2加富处理西瓜幼苗，有利于干物质积累，培育壮苗，提高植株抗病性。
参考文献
[1]张颖，王金春，薛庆林，等CO2施肥对光合作用及相关生理过程的影响，中国农学通报，2006，22(2)：212-215.
[2]WANG J M，LI Y H，HUANG S Q，et al. Effects 0f elevated CO2concentration on growth and photosynthetic characteristics inGuzmama‘Danis’[J]．Trop Subttop Bot，2004，12(6)：511-514.
[3]邹琦，植物生理学试验指导[M]，北京：中国农业出版社，2000.
[4]张宪政，陈凤玉，王荣富植物生理学实验技术沈阳：辽宁科学技术出版社，1994.
[5]陈建勋，王晓峰植物生理学试验指导[M]，广州：华南理工大学出版社，2002.
[6]魏珉，邢禹贤，马红，等，果菜苗期CO2施肥壮苗效果研究，山东农业大学学报：自然科学版，2000，31(2)：196-200.
[7]王忠，蔡恒CO2加富对黄瓜的增产效应及其原因分析，江苏农学院学报，1993，14(2)：37-44.
[8]林久生，王根轩，CO2倍增对渗透胁迫下小麦叶片抗氧化酶类及细胞程序性死亡的影响，植物生理学报，2000，26(5)：453-457.
[9]王春乙，郭建平，崔读昌，等，CO2浓度增加对小麦和玉米品质影响的实验研究，作物学报，2000，26(6)：243-246.