不同肥力搭配對太子參抗氧化酶活性及葉綠素含量影響初探△

袁婧，李金玲，趙致，曹國璠，王華磊，劉紅昌，羅春麗

(貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴州省藥用植物繁育與種植重點(工程)實驗室，貴州 貴陽 550025)

不同肥力搭配對太子參抗氧化酶活性及葉綠素含量影響初探△

袁婧，李金玲，趙致*，曹國璠，王華磊，劉紅昌，羅春麗

(貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴州省藥用植物繁育與種植重點(工程)實驗室，貴州 貴陽 550025)

本文通過多因素盆栽試驗，對不同肥力搭配下太子參抗氧化酶活性與葉綠素含量及其二者的相關(guān)性進(jìn)行研究，分析施肥對太子參生長的影響，探索適宜太子參生長的施肥水平和組合。結(jié)果表明：每盆施用尿素3g，過磷酸鈣7.5g，硫酸鉀1g時，太子參抗氧化酶活性最低，葉綠素含量最高。此外，在不同施鉀水平下，葉綠素與CAT和SOD活性都達(dá)到極顯著相關(guān)，其他處理中的葉綠素與抗氧化酶活性沒有達(dá)到顯著相關(guān)。

作物栽培；太子參；抗氧化酶活性；葉綠素

太子參系石竹科(Caryophyllaceae.)多年生草本植物異葉假繁縷的塊根，又名孩兒參、童參，喜涼爽氣候，有較強的耐寒性，怕水澇，忌高溫，主產(chǎn)于江蘇、安徽、浙江、貴州等地[1，2]。目前關(guān)于太子參的生物學(xué)性狀[3]、化學(xué)成分[4-6]、臨床運用[7]、組織培養(yǎng)[8-11]、指紋譜技術(shù)[12]、DNA序列[13，14]等方面都有研究。對于太子參配方施肥也已有許多報道[15-18]，但還未深入探討，特別是不同施肥水平對太子參抗氧化酶活性及葉綠素影響方面還未見涉及。植物在自身有氧代謝過程中以及外界逆境脅迫下，體內(nèi)會產(chǎn)生大量活性氧，如不能及時清除，將會對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生毒害作用。為了維持正常的生長，需要通過抗氧化酶系統(tǒng)和抗氧化劑對活性氧進(jìn)行清除[19，20]。葉綠素含量的多少能反應(yīng)作物光合作用的強弱。本文通過多因素盆栽試驗，對不同肥力搭配下太子參抗氧化酶活性與葉綠素含量及其二者的相關(guān)性進(jìn)行研究，分析施肥對太子參生長的影響，探索適宜太子參生長的施肥水平和組合，為太子參的營養(yǎng)調(diào)控和高產(chǎn)栽培奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

太子參種源來自貴州省施秉縣太子參GAP基地。所用肥料分別為：尿素(總氮≥46.4％，貴州赤天化股份有限公司)、過磷酸鈣(P2O5≥12％，福泉市金盛化工有限責(zé)任公司)、硫酸鉀(K2SO4≥50％，貴州赤天化股份有限公司)、有機(jī)肥(總養(yǎng)分≥4％、有機(jī)質(zhì)≥30％、水分≤20％，貴州吉龍生態(tài)科技有限公司)等。

1.2 試驗方法

2011年12月種于貴州大學(xué)教學(xué)農(nóng)場，基礎(chǔ)肥力為：堿解氮含量147.61mg·kg-1、速效磷含量31.97mg·kg-1、速效鉀含量 117.73mg·kg-1，Ph值為4.77～6.89。在太子參葉片茂盛生長期6月份，根據(jù)取樣的廣泛性和代表性原則，每個處理取10株，每株取3片長勢均勻的葉子，放入冰盒后，帶回實驗室并及時處理樣品。設(shè)計為盆栽試驗，分3個不同水平的氮、磷、鉀肥施用量，測定太子參生長旺盛期葉片抗氧化酶活性及其葉綠素含量的差異。其中桶直徑30cm，高28cm，容量15 L，每桶含土20kg，定苗3株太子參，定期澆水除草，并記錄相關(guān)長勢?？寡趸富钚詼y定參考Beauchamp等[21-24]的方法，葉綠素含量測定使用CCM-200便攜式葉綠素儀。具體試驗方案見表1。

表1 太子參各施肥處理方案

2 結(jié)果與分析

2.1 植物抗氧化酶活性的測定

2.1.1 過氧化氫酶(CAT) 從表1可以看出，不同施肥水平對太子參過氧化氫酶活性的影響是不一樣的，隨著施肥量的增加，CAT活性顯著降低。從施氮量來看，每盆施用1g氮肥的CAT活性極顯著高于其他施用量；增加到2g/盆后，過氧化氫酶活性降低1.11％；繼續(xù)增加用量，CAT活性卻沒有顯著降低。從施磷量來看，施用2.5g/盆的太子參CAT活性極顯著高于5g/盆的11％和7.5g/盆的24％。類似地，隨著施鉀量的增加，CAT活性降低，但是在0.5g/盆和1g/盆水平上沒有達(dá)到顯著差異；當(dāng)鉀肥增施到1.5g/盆后，CAT活性極顯著降低，比0.5g/盆的處理下降了26％。綜上，當(dāng)施用尿素3g/盆，過磷酸鈣7.5g/盆，硫酸鉀1.5g/盆時，太子參CAT活性最低，分別為8.115 2μ·(g·s)-1、7.680 3 μ·(g·s)-1、7.560 3μ·(g·s)-1；當(dāng)施用尿素 1g/盆，過磷酸鈣2.5g/盆，硫酸鉀0.5g/盆時，太子參CAT活性最高，分別為 7.560 3μ·(g·s)-1、9.531 2μ·(g·s)-1、9.522 9μ·(g·s)-1。

表2 不同施肥水平對太子參葉片CAT的影響/μ·(g·s)-1

2.1.2 超氧化物歧化酶(SOD) 從表3可以看出，不同施肥水平對太子參超氧化物歧化酶活性的影響是不一樣的，隨著施肥量的增加，SOD活性降低。從施氮量來看，每盆施用1g氮肥的SOD活性極顯著高于其他施用量；增加1倍施氮量后，其活性降低1.05倍，增加2倍施氮量，降低1.85倍。從施磷量來看，施用2.5g/盆的SOD活性極顯著高于施用5g/盆的17％，高于7.5g/盆的21％，但后兩個施磷水平的處理對SOD活性變化沒有顯著影響。施鉀量在3個水平的上表現(xiàn)出顯著差異，施用1.5g/盆的SOD活性在0.5g/盆水平上降低了28％。綜上，當(dāng)施用尿素3g/盆，過磷酸鈣7.5g/盆，硫酸鉀1.5g/盆時，太子參SOD活性最低，分別為5.153 5×103μ·g-1、8.329 5×103μ·g-1、7.953 8×103μ·g-1；當(dāng)施用尿素1g/盆，過磷酸鈣2.5g/盆，硫酸鉀0.5g/盆時，太子參SOD活性最高，分別為14.673 4×103μ·g-1、10.058 2×103μ·g-1、10.172 2×103μ·g-1。

表3 不同施肥水平對太子參葉片SOD的影響×103(μ/g)

2.1.3 過氧化物酶(POD) 從表4可以看出，不同施肥水平對太子參過氧化物酶活性的影響不同，隨著施肥量的增加，POD活性降低。從施氮量來看，每盆施用1g氮肥的POD活性極顯著高于其他施用量；增加1倍施氮量后，POD活性降低35％，隨后再增施氮肥就沒有顯著差異了。從施磷量來看，施用2.5g/盆的太子參POD活性極顯著高于施用5g/盆的19％，高于7.5g/盆的47％。但本實驗中3個不同水平的施鉀量對POD活性影響差異不大，沒有達(dá)到顯著水平。綜上，當(dāng)每盆施用尿素3g/盆，過磷酸鈣7.5g/盆，硫酸鉀1.5g/盆時，太子參POD活性最低，分別為5.793 9μ·(g·s)-1、6.000 0μ·(g·s)-1、7.241 1μ·(g·s)-1；當(dāng)施用尿素 1g/盆，過磷酸鈣2.5g/盆，硫酸鉀0.5g/盆時，太子參POD活性最高，分別為 9.420 0μ·(g·s)-1、8.792 2μ·(g·s)-1、7.693 9μ·(g·s)-1。

表4 不同施肥水平對太子參葉片POD的影響/μ·(g·s)-1

2.2 葉綠素

從表5可以看出，不同施肥水平對太子參葉綠素相對含量的影響不同。從施氮量來看，隨著施氮量的增加，葉綠素相對含量逐漸增加；每盆施用3g氮肥的葉綠素相對含量顯著高于1g/盆和2g/盆的處理。從施磷量來看，施用2.5g/盆和5g/盆的太子參葉綠素相對含量沒有達(dá)到顯著差異，但是提高第三個水平的施磷量后，葉綠素相對含量顯著提高到23.063 9。此外，過多的施鉀量使得葉綠素含量降低，達(dá)到顯著水平。綜上，當(dāng)施用當(dāng)施用尿素3g/盆，過磷酸鈣7.5g/盆，硫酸鉀0.5g/盆時，太子參葉綠素含量最高，分別為22.968 5、23.063 9、22.252 8；當(dāng)施用尿素1g/盆，過磷酸鈣5g/盆，硫酸鉀1.5g/盆時，太子參葉綠素含量最小，分別為18.733 3、18.779 6、18.848 1。

表5 不同施肥水平對太子參葉綠素的影響

2.3 不同肥力搭配對太子參抗氧化酶活性和葉綠素含量的綜合影響

不同肥力搭配對太子參抗氧化酶活性和葉綠素含量的影響是不同的。9號處理(N3P3K2)葉綠素相對含量最高，SOD和POD活性最低，CAT活性高于2號(N1P2K2)和3號(N1P3K3)處理，均達(dá)到極顯著水平。不同肥力搭配下，太子參葉綠素相對含量大小順序為：9＞6＞8＞1＞3＞7＞4＞10＞5＞2，見圖1；CAT活性高低順序為：1＞3＞7＞6＞5＞4＞8＞9＞10＞2，見圖2；SOD活性高低順序為：1＞2＞3＞4＞6＞8＞5＞10＞7＞9，見圖3；POD活性高低順序為：10＞1＞2＞7＞4＞5＞3＞6＞8＞9，見圖4。10號(空白)不施加氮、磷、鉀肥后，葉綠素含量和SOD活性較低，CAT活性低于9號處理0.8％，高于2號處理17％，POD活性最高，在9號處理的基礎(chǔ)上增加了1.48倍。綜上，9號處理(N3P3K2)，即施用尿素3g/盆，過磷酸鈣7.5g/盆，硫酸鉀1g/盆時，太子參抗氧化酶活性最低，葉綠素含量最高；1號處理N1P1K1，即施用尿素1g/盆，過磷酸鈣2.5g/盆，硫酸鉀0.5g/盆時，太子參抗氧化酶活性活性最高，葉綠素含量比9號處理降低了27％。

圖1 不同肥力搭配對太子參葉綠素的影響

圖2 不同肥力搭配對太子參葉片CAT的影響

圖3 不同肥力搭配對太子參葉片SOD的影響

圖4 不同肥力搭配對太子參葉片POD的影響

2.4 相關(guān)性比較

經(jīng)過DPS數(shù)據(jù)處理軟件得出，不同施氮水平下，太子參葉片中CAT活性與SOD和POD活性達(dá)到顯著正相關(guān)，三種酶與葉綠素含量都沒有達(dá)到顯著相關(guān)；不同施磷水平下，只有CAT活性與POD活性的相關(guān)系數(shù)達(dá)到極顯著水平；不同施鉀水平下，葉綠素含量與CAT和SOD活性都達(dá)到極顯著正相關(guān)，而與POD沒有達(dá)到顯著相關(guān)，此外CAT活性與SOD也達(dá)到極顯著正相關(guān)。見表6。

表6 不同肥力水平對太子參抗氧化酶活性和葉綠素含量的相關(guān)性影響

3 結(jié)論與討論

本文通過多因素盆栽試驗，對不同肥力搭配下太子參抗氧化酶活性與葉綠素含量及其二者的相關(guān)性進(jìn)行研究，分析施肥對太子參生長的影響，探索適宜太子參生長的施肥水平和組合。結(jié)果表明：當(dāng)施肥分別為N1、P1、K1水平時，太子參抗氧化酶活性最低；為N2、P2、K2水平時，太子參抗氧化酶活性升高；為N3、P3、K3水平時，太子參抗氧化酶活性最高。而葉綠素含量在N3、P3、K1水平時最高，在N1、P2、K3水平時最低。不同配方施肥中，N3P3K2，即施用尿素3g，過磷酸鈣7.5g，硫酸鉀1g每盆時，太子參抗氧化酶活性最低，葉綠素含量最高。

植物在大多的環(huán)境脅迫下，抗氧化酶總活性的變化多是隨著脅迫強度增大而出現(xiàn)“先升后減”的情況[25-27]。本試驗中，當(dāng)施肥量不足時，太子參抗氧化酶活性在一直在升高，葉綠素含量也較低，說明植株缺少養(yǎng)分；當(dāng)施肥量增加時，太子參抗氧化酶活性逐漸降低，葉綠素含量升高，說明植株減輕了養(yǎng)分缺少的環(huán)境脅迫。

本實驗中，3個不同水平的氮磷鉀肥力對太子參的三種抗氧化酶活性的影響有的達(dá)到穩(wěn)態(tài)，有的還在繼續(xù)減少，需要進(jìn)一步調(diào)整施肥水平繼續(xù)研究?？寡趸赶到y(tǒng)只是植物適應(yīng)和抵抗逆境的一方面，為了更加透徹地研究太子參的配方施肥，需要考慮多方因素，植物生長的外在條件如溫度、濕度、土壤中的水分、鹽濃度等發(fā)生積聚變化或某些農(nóng)藥及病原體等作用于植物時，都會使植物體產(chǎn)生大量的活性氧，形成氧化損傷，使得抗氧化酶活性發(fā)生變化。一般情況下，植株抗氧化酶活性與葉綠素含量是相關(guān)的，本文中，葉綠素含量只在不同施鉀水平下，才與CAT和SOD活性都達(dá)到極顯著相關(guān)，其他處理的葉綠素與過氧化物酶活性沒有達(dá)到顯著相關(guān)，且過多的鉀肥使得葉綠素含量降低，可能是因為氮肥和磷肥的施用量還不夠足，施鉀量已經(jīng)過量。其中也許還存在其他作用機(jī)理，比如光合作用和次生代謝產(chǎn)物合成等的影響等，需要進(jìn)一步討論和研究。

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Effects on the Antioxidant Enzyme Activity and Chlorophyll of Pseudostellaria heterophylla under Different Fertilities

YUAN Jing，LIJing-ling，ZHAO Zhi，CAO Guo-fan，WANG Hua-lei，LIU Hong-chang，LUO Chun-li
(College Of Agriculture，Guizhou Univerdity，Guizhou Engineering Laboratory of Propagation and Cultivation on Traditional ChineseMedicinal Materials，Guiyang 550025，China)

In this paper，antioxidase activity and chlorophyll concentration under different fertility collocations of Pseudostellaria heterophylla(Miq.)Pax ex Pax et Hoffm.were studied separately as well as the correlation of them by multivariate pot experiment，in order to analyze their impact on the growth of Pseudostellaria heterophylla，and explore its suitable level and collocation of fertilization.The result shows that the lowest antioxidase activity and the highest chlorophyll concentration exhibited under the treatmentwith urea 3g calcium superphosphate 7.5g，potassium sulfate 1g for each basin of Pseudostellaria heterophylla.In addition，under the treatment with different level of potassium，chlorophyll concentration and the activities of CAT and SOD reached a most significant correlation，while no significant correlation has reached between antioxidase enzyme activity and chlorophyll concentration under other treatments.

Cro Pcultivation；Pseudostellaria heterophylla；Antioxidant Enzyme Activity；Chlorophyll

2012-09-14)

貴州省科技廳中藥現(xiàn)代化項目施中藥科合專項(2010)03號，貴州省科技廳重點實驗室計劃項目，黔科合計Z字 [2010]4015，貴州省發(fā)展和改革委員會高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項目(黔發(fā)改高技 [2009]2805)，貴州省科技廳創(chuàng)新人才團(tuán)隊建設(shè)項目(黔科合人才團(tuán)隊 [2010]4006)

*[通訊作者]趙致，zzhao＠gzu.edu.cn