光碳核肥对盐胁迫下水培黄瓜多酚及保护酶活性的影响

来源 :农业工程技术·温室园艺 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shuiqianzeqing
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  |摘要|本文以黄瓜品种‘新泰密刺’为供试材料,研究不同稀释比例的光碳核肥对盐胁迫下水培黄瓜多酚、叶绿素及抗氧化酶活性的影响。结果表明:喷施光碳核肥能显著提高叶片的CAT活性、SOD活性、叶绿素含量、氮平衡指数、光合色素,降低POD活性、MDA含量、类黄酮含量及花青素含量积累水平,从而使盐胁迫对植株造成的氧化伤害被有效缓解;光碳核肥稀释比例对水培黄瓜盐胁迫的缓解效应也不同,其中1:100的光碳核肥稀释比例是本试验设计中的最佳比例。
  盐胁迫条件下,植物生长减缓甚至死亡、光合作用受到抑制、产量下降甚至可能导致绝产[1]。盐胁迫是一种渗透胁迫,作物根系吸水时常受到影响从而影响植物气孔正常开闭。王素平等[2]的研究表明,在短期盐胁迫下,黄瓜植株可以通过增强根系吸收能力来补偿根系吸收面积的减小,通过降低叶片蒸腾速率来减少水分流失,一定程度上缓解水分失衡,提高植物的耐盐性。蒋景龙等[3]研究表明外源H2O2通过增强黄瓜的抗氧化能力来降低盐胁迫引起的氧化胁迫,同时调控相关蛋白质的表达,从而缓解NaCl胁迫造成的伤害。
  光碳核肥又称CO2捕集剂,是由南阳东仑生物光碳科技有限公司研发的“含氨基酸水溶肥”,这款叶面肥中含有氨基酸、微藻、酵母糖、吸附剂等。通过把空气中的CO2富集在植物茎叶的周围供作物吸收,同时通过叶片给植物提供养分,从而提高光合速率,抑制光呼吸,加快叶绿素的生成,促进作物生长和干物质积累[4]。李瑞民等人[5]的研究表明,施用光碳核肥后,辣椒的生长特性明显增强。试验研究表明,光碳核肥应用于番茄、辣椒、水稻和烟草,可以加快叶绿素的生成、强化光合作用,有节肥节药、减少病虫害、增产增收的效果,具有较好的经济效益[4-7]。
  黄瓜是中国设施种植面积最大的蔬菜作物之一,也是深受连作障碍和土壤盐碱化危害的作物之一。寻找经济、环保、适用性强的方法减轻生产中的各种不利因素及其复合伤害,是一项极其必要和紧迫的任务[8]。试验以新疆常见品种‘新泰密刺’为供试材料,用不同浓度的光碳核肥来处理盐胁迫下的水培黄瓜,通过生理指标测试来探索光碳核肥缓解盐胁迫的效果,并筛选出试验设计中的最适浓度。
   材料与方法
  试验材料
  种子购自山东省新泰市祥云种业有限公司,品种为‘新泰密刺’,光碳核肥购自南阳东仑生物光碳科技有限公司,内含氨基酸10%,微藻20%,酵母糖10%。吸附剂5%,活化剂1%,胶体剂1%,吸水剂2%,络合剂1%, 纯净水60%。海绵完全吸收营养液后,将黄瓜种子水平放置在海绵块1 cm的位置,再将海绵块放置在育苗盘中。盘里添加营养液,营养液的深度为1.5 cm(营养液刚好接触到海绵块)。最后将育苗盘放入人工气候室中,其温度白天控制在25℃,晚上控制在15℃。
  试验设计
  选择3叶1心期长势一致的健壮黄瓜幼苗,定植在山崎配方营养液的水培管道中缓苗,营养液7天换1次[9]。定植7天后开始盐胁迫处理,10天后开始进行光碳核肥叶面喷施处理,NaCl浓度60 mmol/L,TA、TB、TC、TD、TE叶面喷施光碳核肥的稀释比例分别为1:100、1:200、1:300、1:400、1:500。每隔5天喷施1次光碳核肥,在19:00~20:00进行,将叶片正反面都均匀喷施,以叶面产生水膜为宜,对照组喷施相同量的蒸馏水[1]。光碳核肥处理第2次隔天测定绿素含量、氮平衡指数、类黄酮含量及花青素含量,光碳核肥处理第6次的兩天后测定CAT活性、POD活性、SOD活性、MDA含量、叶绿素a含量,叶绿素b含量以及类胡萝卜素含量。
  试验方法
  光碳核肥处理第2次隔天,选从上至下第3片完全功能叶,用DUALEX SCIENTIFIC TM型植物多酚-叶绿素测量计于10:00,每个处理选5株黄瓜进行测量,之后每隔7天测1次,共测定4次。在光碳核肥处理第6次的两天后10:00,选5株进行采样。取样品植株的第3~8片(从上到下)完全展开的成熟叶。叶绿素含量、抗氧化酶活性及MDA含量通过常规紫外-可见分光比色法测定[10-11]。黄瓜叶片叶绿素含量测定采用95%乙醇提取法;CAT活性的测定采用紫外线吸收法;POD活性的测定采用愈创木酚氧化法;SOD活性的测定采用NBT光化还原法,叶绿体色素的定量测定[10]。
  数据处理及分析
  采用DPS软件Duncan多重比较法对试验数据进行统计分析,用Microsoft Excel 2007软件作图。
   结果与分析
  盐胁迫下光碳核肥对水培黄瓜叶片光合色素含量的影响
  由表1可以看出,盐胁迫下黄瓜叶片喷施不同浓度光碳核肥对叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素(a b)含量的影响,差异达极显著水平。用1:200浓度的光碳核肥处理的黄瓜叶片其叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a b)含量、类胡萝卜素含量较对照分别提高了34.7%、39.0%、42.7%、36.1%。
  盐胁迫下光碳核肥对水培黄瓜叶片保护酶活性的影响
  如图1所示,喷施光碳核肥能够改变盐胁迫下叶片CAT活性,其中处理TA、TB、TC的CAT活性较CK分别增加了0.3%、17.5%、33.2%;而TD、TE的CAT活性较CK则分别减少了0.1%和5.8%。结果表明,盐胁迫下施用一定浓度的光碳核肥有助于提高黄瓜叶片CAT活性,TC处理的光核碳肥浓度对CAT活性提升效果最为显著。
  如图2所示,喷施光碳核肥能够改变盐胁迫下叶片SOD活性;其中处理TA、TB、TC、TD、TE的SOD活性较CK提高了34.8%、20.1%、17.1%、9.3%和17%。结果表明,盐胁迫下施用一定浓度的光碳核肥有助于提高叶片中的SOD活性,TA处理的光核碳肥浓度对SOD活性提高效果最为显著。
  如图3所示,喷施光碳核肥能够改变盐胁迫下叶片POD活性,其中处理TA、TB、TC、TD、TE的POD活性较CK降低了6.1%、34.8%、22.4%、28.4% 和34.4%。结果表明,盐胁迫下施用一定浓度的光碳核肥有助于降低黄瓜叶片POD活性,TB处理的光核碳肥浓度对POD活性降低效果最为显著。   盐胁迫下光碳核肥对水培黄瓜MDA含量的影响
  如图4所示,喷施光碳核肥能够改变盐胁迫下叶片MDA含量,其中处理TA、TB、TC、TD、TE的MDA含量较CK降低了5.5%、55.8%、16.6%、14.1%、7.8%。结果表明,盐胁迫下施用一定浓度的光碳核肥有助于降低黄瓜叶片MDA含量,TB处理的光核碳肥浓度对MDA含量降低效果最为显著。
  盐胁迫下光碳核肥对水培黄瓜叶绿素含量、氮平衡指数、类黄酮含量及花青素含量的影响
  氮平衡指数(NBl)是叶绿素(Chl)和类黄酮(Flav)的比值:植物生长健康时,合成叶绿素较多,产生的类黄酮较少。花青素(Anth)能够提供植物的生长状况及对胁迫响应的有效信息[15]。
  如图5、图6所示,与CK相比,喷施一定浓度光碳核肥可显著提高盐胁迫植株的叶绿素含量、氮平衡指数,其中处理TA较CK达到最高增幅分别64.0%、84.0%。如图7所示,与CK相比,喷施一定浓度光碳核肥可显著降低盐胁迫植株的类黄酮含量,且处理TB使叶片类黄酮含量达到最高降幅12.2%。如图8所示,与CK相比,喷施光碳核肥可显著降低盐胁迫植株的花青素含量,且处理TA使叶片花青素含量达到最高降幅36.1%。
  综上所述,喷施光碳核肥可以有效提高叶绿素含量、氮平衡指数,降低花青素含量、类黄酮含量,其中处理TA是试验处理中减轻盐胁迫对黄瓜植株造成的损伤的最适浓度。
  相关性分析
  从表2相关系数表可以看出叶绿素含量与氮平衡指数呈极显著正相关,说明叶绿素含量越高,氮平衡指数越高;类黄酮含量与叶绿素含量、氮平衡指数呈极显著负相关,说明类黄酮含量越高,叶绿素含量、氮平衡指数越低;花青素含量与叶绿素含量、氮平衡指数呈极显著负相关,说明花青素含量越高,叶绿素含量、氮平衡指数越低;花青素含量与类黄酮含量呈极显著正相关,说明花青素含量越高,类黄酮含量越高。
  从表2偏相关系数表可以看出叶绿素含量与氮平衡指数呈极显著正相关,说明叶绿素含量越高,氮平衡指数越高。
   讨论与结论
  宿秀丽[16]等人研究表明利用光碳核肥对种薯进行拌种并于全生育期对叶面进行喷施处理,可增强植株生长力,补充后期块茎膨大所需养分,显著提高马铃薯产量。本研究结果与该研究结果相似,与对照组相比喷施光碳核肥的植株普遍生长力增强。石玉[1]等人的研究也表明喷施光碳核肥可以改善盐胁迫对黄瓜幼苗的不良影响,提高净光合速率(Pn)和叶片相对含水量,减小MDA和相对电解质渗透率的积累水平,从而缓解盐胁迫对黄瓜造成的氧化伤害。本研究结果与该研究结果相似,MDA的积累水平与前人MDA研究结果变化趋势相似,前人研究结果中光碳核肥最适浓度为1:150,与本试验的最适浓度十分相似。盐胁迫下,外源光碳核肥的具体有效成分的进一步探究,以及如何加强或启动某些与抗盐胁迫相关信号的传导方法、机理还需继续深入研究。
  外源光碳核肥处理有效缓解了盐胁迫对水培黄瓜叶片中叶绿素含量抑制作用,其叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a b、及类胡萝卜素均显著增加,处理中影响光合色素的最适浓度为1:200。光碳核肥处理有效缓解了盐胁迫对水培黄瓜叶片中抗氧化酶活性的不良影响,其中CAT活性、SOD活性显著升高,POD活性、MDA含量显著降低,处理中,影响CAT活性的最适浓度均为1:300,影响SOD活性的最适浓度均为1:100,而影响POD活性、MDA含量的最适浓度为1:200。光碳核肥处理也有效缓解了盐胁迫对水培黄瓜叶片中多酚叶绿素的不良影响,其中叶绿素含量、氮平衡指数显著增高,花青素含量显著下降,类黄酮含量也有一定降低,且光碳核肥浓度与黄瓜的叶绿素含量、氮平衡指数、花青素含量均有显著的相关性,处理中,影响多酚、叶绿素含量的最适浓度为1:100。
  综上所述,喷施光碳核肥能显著提高叶片的CAT活性、SOD活性、叶绿素含量、氮平衡指数、光合色素含量,降低POD活性、MDA含量、类黄酮含量及花青素含量,从而缓解盐胁迫对植株造成的氧化伤害;不同稀释比例光碳核肥对黄瓜盐胁迫的缓解效应不同,其中喷施1:100的光碳核肥是本试验设计中对盐胁迫下黄瓜的缓解效应最佳的比例。
  参考文献
  [1] 石玉,潘媛媛,张毅,等.光碳核肥对盐胁迫下黄瓜幼苗生长抑制的缓解效应[J].西北农业学报,2017,26(5):752-758.
  [2] 王素平,郭世荣,李璟,等.盐胁迫对黄瓜幼苗根系生长和水分利用的影响[J].应用生态学报,2006,17(10):1883-1888.
  [3] 蒋景龙,沉季雪,李丽.外源H2O2对盐胁迫下黄瓜幼苗氧化胁迫及抗氧化系统的影响[J].西北农业学报,2019,28(6):998-1007.
  [4] 王世华,郎义,张义会.光碳核肥在番茄栽培中的应用[J].产业与科技论坛,2013,12(9):79.
  [5] 李瑞民.光碳核肥在辣椒上的示范效果初报[J].中国果菜,2018,38(3):30-32.
  [6] 梁方,黄志强,龚志敏,等.光碳核肥对超级杂交水稻新组合Y两优900产量的影响[J].杂交水稻,2018,33(4):52-54.
  [7] 刘领,李冬,申洪涛,等.摘除不适用叶与喷施光碳核肥对烤烟上部叶生理代谢及品质的影响[J].烟草科技,2019,52(2):25-32.
  [8] 宋士清.化学物质对温室黄瓜幼苗盐胁迫、灰霉病逆境的诱抗作用及其机理研究[D].南京农业大学,2006.
  [9] 任瑞珍.黄瓜营养液育苗关键技术研究[D].南京:南京農业大学,2012.
  [10] 陈诗,王瑞苓,郑元.西南林学大学《植物生理学》实验教学改革初探[J].教育教学论坛,2018(20):112-113.
  [11] BAILLY C, BENAMAR A, CORBINEAU F, et al.Changes in malondialdehyde content and in superoxide dismutase, catalase and glutathione reductase activities in sunflower seeds as related to deterioration during accelerated aging[J].Physiol Plant,1996,97(1):104-110.
  [12] 杨节.茶树中过氧化氢酶的初步研究[D].杭州:浙江大学,2014.
  [13] 夏民旋,王维,袁瑞,等.超氧化物歧化酶与植物抗逆性[J].分子植物育种,2015,13(11):2633-2646.
  [14] 李雪凝,董守坤,刘丽君,等.干旱胁迫对春大豆超氧化物歧化酶活性和丙二醛含量的影响[J].中国农学通报,2016,32(15):93-97.
  [15] 由明明.基于高光谱参数的冬油菜理化参量估算模型研究[D].杨凌:西北农林科技大学,2018.
  [16] 宿秀丽,张杰,温海霞.光碳核肥对马铃薯块茎产量的影响[J].湖北农业科学,2016, 55(1):37-38.
  *项目支持:塔里木大学“大学生创新训练计划”项目“光碳核肥对黄瓜幼苗盐胁迫损伤的缓解效应及机理研究”(2018073)。
  作者简介: 耿杨阳,女,新疆乌鲁木齐人,研究方向:设施农业。
  **通信作者:轩正英(1979-),女,辽宁朝阳人,副教授,研究方向:南疆特色蔬菜种质资源。
  [引用信息]耿杨阳,郑雅迪,张凯浩,等.光碳核肥对盐胁迫下水培黄瓜多酚及保护酶活性的影响[J].农业工程技术,2020,40(07):68-72.
其他文献
科技场馆是传播科学方法,科学知识的非正规教育场所,可提供多种教育活动,通过展览、讲座、夏令营、培训等活动形式,实现对正规教育的补充。在科技场馆中开展教育活动,属校外教育的范畴,担当着培养学习兴趣、开阔视野、树立正确的科学态度,建立健全价值观的责任和使命。与校内开展的正规教育不同,科技场馆中的教育活动没有固定的执行模式,没有硬性的考核指标,不需要强制性的学习过程。易被受教育者在情感上接受。在开展教育
年初随家长参观前门大街和天安门广场。激发了我对天安门广场及周边建筑景点的兴趣。家长没能解答我的全部问题,我想要是有一张参观指南就好了。网上也没搜出我满意的指南。有一次老师布置的关于“做一件对社会有意义的事”的作业,引发了我为外地来京参观天安门广场的小朋友提供一个指南,让他们能更方便的从建筑的变化了解新北京的想法。在导师的帮助下我确定了本选题。    一、研究目的    绘制天安门广场及周边建筑景点
近些日子此起彼伏的养生怪现象,迎来了冲击波般的质疑声,却并不妨碍“张神医”、“李神医”你方唱罢我方亮相的轮番登场,混淆了人们的视线,模糊了人们的理性。  这些夹杂着奇谈怪论的“养生论调”,愣是忽悠得人们五体投地,原因何在?  记者将这一疑惑在不同场合中抛给知名的科学家,科普专家,得到的答案五花八门,不谋而合的是将矛头指向了科普短板:公众的科学素养还不高,尚需权威专家答疑解惑;在人们日渐高涨的需求下
2020年6月8日,腾讯AI Lab与世界著名农业学府荷兰瓦赫宁根大学联合举办的“第二届国际智慧温室种植挑战赛”落幕。在全球疫情肆虐之时,复赛的五支队伍挑战用AI和IoT物联网等前沿技术优化种植决策,并远程自动控制温室种植小番茄,复赛队的5个AI收成均超过有20年種植经验的农业种植专家组。  其中由豪根道、Van der Hoeven、TU Delft与KeyGene组队的队伍“Automatoe
2021年2月25日,北京市朝阳区太阳宫北街1号,国家乡村振兴局牌子正式挂出。国家乡村振兴局由国务院扶贫办整体改组而来,为国务院直属机构,脱贫攻坚成果巩固拓展、防止返贫是当前国家乡村振兴局的重要工作。国家乡村振興局正式挂牌,既是中国脱贫攻坚战取得全面胜利的一个标志,也是全面实施乡村振兴,奔向新生活、新奋斗的起点。  来源:农民日报(ID:farmersdaily)
组织培养是从20世纪30年代初发展起来的技术,它是指在无菌条件下,将离体的植物器官、组织、细胞、胚胎、原生质体培养在人工配制的培养基上,在适宜的光照、温度等条件下培养,诱导产生愈伤组织,长成完整植株。具有环境条件可控,实验误差小;生长快、周期短,可重复性强;可连续运行、周年试验生产的独特优越性。组织培养技术要求在无菌环境中操作,这对组织培养实验室的建设,实验操作中培养基的配制、外植体的取材、消毒、
2010年夏天的时候,我和研究团队的成员一起,在温哥华水族馆、温哥华科学中心、中国科技馆和北京海洋馆作调查,当时一共收集了400多份问卷。我们想了解华人家庭团体参观这类校外科学教育场所的动机。研究结果既在意料之外,也在情理之中。高达70%的被访者选择了“我希望带孩子来这里学习知识”和“我希望带领孩子来这里获得娱乐”作为首要的2个参观动机。全方位促进孩子获得教育,寓教于乐,对于海内外的华人而言,已经
“做中学”科学教育改革实验项目,是由科学家发起,由科学界和教育界联手推动的一项科学教育改革试点。“做中学”项目的团队,有科学家,有教育管理者,研究者和实践者,有专职的项目管理和资源开发团队,有科协的工作人员。所有参与这个项目的人,都是为了同一个目标,为了找到基于实证的科学教育改革研究方法,为了找到能培养未来合格公民的教育模式,走过了十年的探索之路。本期专题采访了一些角色身份各不相同的项目参与者,希
美国作为世界上大型农业现代化国家之一,大力推行“发展农业高新技术,加强农业信息管理,完善农产品推广服务”的产业战略,实现农作物产量、品质和后续服务的多重优化,极大提高了美国的农业生产力水平。为学习美国先进的农业生产技术和经营理念,中国农业机械化协会设施农业分会组织了设施农业领域的专业人士一行11人(图1),在美国保尔园艺公司王士英博士的帮助和带领下,赴美进行了现代农业项目考察。  传承文化,实现规
【摘要】榜样教育是少先队根本任务具体落实的有效路径,是少先队思想政治教育的经典方式,随着社会的发展,榜样教育进入了全新的阶段。当代少年儿童对于榜样教育的可接受性极具时代待征,少年儿童有了多样化的榜样选择。通过选树身边的榜样,少先队员、同龄人作为榜样的对象反映了榜样的选择真实可信、可亲可近,使得榜样更具说服力,更容易被少年儿童接受和模仿,而榜样教育中“自我”的存在至关重要。  【关键词】先锋;少先队