不同供鉀水平對金盞花幼苗生長特性和酶活性的影響

趙永平,朱 亞,閆敏飛,鐘嬌嬌,蘇 麗

(商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院,陜西 商洛 726000)

不同供鉀水平對金盞花幼苗生長特性和酶活性的影響

趙永平,朱 亞,閆敏飛,鐘嬌嬌,蘇 麗

(商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院,陜西 商洛 726000)

通過盆栽試驗,研究了不同供鉀水平對不同品種金盞花幼苗生長特性和酶活性的影響。結(jié)果表明:不同品種金盞花的株高、莖鮮重、莖干重、葉鮮重、葉干重均隨著施鉀量的增加呈先升高后降低的趨勢,在150 kg/hm2K處理下均較高；保護(hù)酶POD、CAT的活性均隨著施鉀量的增加呈先上升后下降的趨勢,SOD的活性則呈先下降后上升的趨勢；MDA的含量隨鉀素濃度的增加而減少,可溶性蛋白含量、脯氨酸含量隨鉀素濃度的增加而呈上升趨勢。

金盞花;供鉀水平;生長特性;酶活性

金盞花(CalendulaofficinalisL.)別名萬壽菊、臭芙蓉等,屬菊科萬壽菊屬一年生草本植物，其全株被毛,花為黃色或者橙黃色,原產(chǎn)地為墨西哥。金盞花生長發(fā)育迅速,耐性強，容易移植和栽培，花大而鮮艷，開花周期長，病蟲害相對較少,作為園林植物被廣泛栽培[1]。金盞花中所含的兩類天然色素類胡蘿卜素和類黃酮,具有很高的藥用價值和商業(yè)價值[2]。金盞花被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè),在人們的日常生活中占重要地位[3]。

關(guān)于金盞花的研究,國內(nèi)外學(xué)者主要集中于金盞花產(chǎn)物的提取工藝、組分分析、組織培養(yǎng)等方面。鉀是植物必需的大量元素之一,在酶的激活、蛋白合成和物質(zhì)運輸方面都起著重要作用,還有滲透調(diào)節(jié)及提高抗逆性等功能[4]。伴隨著作物單產(chǎn)和復(fù)種指數(shù)的提高,土壤供鉀量明顯降低,全國大約有1/3的耕地嚴(yán)重缺鉀[5]。土壤缺鉀及鉀肥短缺已經(jīng)成為制約我國乃至世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要限制因子之一[6]。適宜濃度的鉀能促進(jìn)金盞花的生長,過低或過高濃度的鉀則會對幼苗的生長產(chǎn)生抑制作用[7]。蔣志平等[8]的研究表明:鉀肥在較低用量時可使金盞花目標(biāo)性狀達(dá)到最高值；當(dāng)鉀肥用量達(dá)到一定水平后,鉀和氮、磷間無明顯的相互作用。常利新[9]研究認(rèn)為：營養(yǎng)液中鉀濃度400 mg/L最適合金盞菊的生長；金盞菊生長發(fā)育對缺鉀的條件比較敏感,但對高濃度鉀并不太敏感。宋橋生等[10]研究表明：增施鉀肥能明顯提高單瓜重量和產(chǎn)量；當(dāng)鉀肥用量越大時,可溶性糖含量越高；但當(dāng)鉀肥達(dá)到一定的量后,可溶性糖含量增加的趨勢逐漸緩慢。增加鉀肥的用量可以提高維生素C含量,總的變化趨勢是鉀肥用量越大,維生素C含量越高[11]。本課題組以金盞花幼苗為研究對象,研究了不同濃度供鉀水平對金盞花生長特性和酶活性的影響,旨在明確鉀素營養(yǎng)的作用機理,篩選出適于金盞花生長的鉀素供應(yīng)水平,為金盞花生產(chǎn)栽培中合理施用鉀肥、合理調(diào)控鉀素營養(yǎng)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為金盞花雜交品種“G-LJ-1”、“J-SL-1”和“J-SL-2”。

1.2 試驗方法

選取完整、健康、飽滿的金盞花種子,用0.1%的HgCl2消毒6 min,然后用去離子水反復(fù)沖洗后備用。將備用的金盞花種子均勻擺放在30個培養(yǎng)皿中,每個培養(yǎng)皿放20粒種子,置25 ℃生化培養(yǎng)箱中讓其萌發(fā)；2 d后移栽于花盆中,移栽后進(jìn)行不同濃度的鉀處理,設(shè)置0(代號K0)、75(K1)、150(K2)、225(K3)、300(K4) kg/hm2五個鉀濃度處理,每個處理設(shè)3個重復(fù)。于自然溫、光條件下培養(yǎng)。

1.2.1 農(nóng)藝指標(biāo)的測定 將金盞花幼苗收獲后,用自來水沖洗干凈,然后分為地上部分和地下部分,每個處理4個重復(fù)。測量其株高后,將莖、葉、根分開,分別稱莖鮮重和葉鮮重。然后將鮮樣先在105 ℃下殺青60 min,再在80 ℃下烘至恒重[17],然后再測定莖、葉的干重。

1.2.2 酶活性與生理指標(biāo)的測定 用氮藍(lán)四唑(NBT)法測定超氧化物歧化酶(SOD)的活性;用愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶(POD)的活性;使用分光光度法測定過氧化氫酶(CAT)的活性;使用硫代巴比妥酸(TBA)法測定丙二醛(MDA)的含量;采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測定可溶性蛋白的含量;采用磺基水楊酸法測定脯氨酸(Pro)的含量。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 采用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05 軟件進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同供鉀水平對金盞花農(nóng)藝性狀的影響

由表1可以看出：當(dāng)鉀肥濃度在0～150 kg/hm2范圍內(nèi)時，3個品種金盞花的株高、莖鮮重、葉鮮重、莖干重、葉干重都隨鉀肥濃度的增大而增大；當(dāng)鉀肥濃度大于150 kg/hm2時，上述指標(biāo)又隨鉀肥濃度的增大而降低。說明適度施鉀可以促進(jìn)金盞花幼苗的生長,而施鉀過多則會抑制幼苗的生長。

表1 不同供鉀水平對金盞花株高、莖葉干鮮重的影響

2.2 不同供鉀水平下金盞花中SOD活性的變化

氧化物歧化酶(SOD)可以清除生物體內(nèi)的活性氧；植物對逆境的抵抗能力常與其體內(nèi)的SOD活性有關(guān)。由圖1可以看出,SOD活性隨鉀肥濃度的升高呈先下降后上升的變化趨勢，這可能是因為低濃度鉀素對金盞花幼苗造成脅迫,而隨著鉀素濃度的提高,這種脅迫逐漸減弱,SOD活性逐漸恢復(fù)正常。在150 kg/hm2鉀處理下SOD活性最低,可能因為該濃度下鉀素不會導(dǎo)致金盞花體內(nèi)活性氧含量增加。

2.3 不同供鉀水平下金盞花POD活性的變化

過氧化物酶(POD)是植物體內(nèi)普遍存在的一種酶,它與呼吸作用、光合作用及生長素的氧化等都有密切的關(guān)系,可以反映某一時期植物體內(nèi)代謝強度的變化。由圖2可知, POD活性隨鉀肥濃度的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。說明適當(dāng)?shù)拟浰貪舛瓤梢蕴岣咧参矬w內(nèi)過氧化物酶活性,有利于加快體內(nèi)各種物質(zhì)代謝反應(yīng)；若鉀濃度過高則會抑制代謝反應(yīng)的進(jìn)行。

2.4 不同供鉀水平下金盞花CAT活性的變化

過氧化氫酶(CAT)大量存在于動植物細(xì)胞內(nèi),屬于活性氧清除劑,可以分解機體代謝過程中產(chǎn)生的活性氧，如過氧化氫、超氧陰離子等,這些物質(zhì)可對機體尤其是質(zhì)膜產(chǎn)生毒害作用。CAT的活性與植物的代謝強度及抗寒、抗病能力均有關(guān)系,可以根據(jù)這種酶的活性水平判斷植物是否受到氧化傷害。由圖3可以看出, CAT酶的活性隨鉀肥濃度的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。說明施用適宜濃度的鉀肥可以提高植物體內(nèi)過氧化氫酶的活性,有利于加快體內(nèi)各種物質(zhì)代謝反應(yīng)。

圖1 不同供鉀水平下金盞花中SOD活性的變化

圖2 不同供鉀水平下金盞花中POD活性的變化

圖3 不同供鉀水平下金盞花中CAT活性的變化

2.5 不同供鉀水平下金盞花中MDA含量的變化

植物器官衰老或在逆境下遭受傷害后,往往發(fā)生膜脂過氧化作用。丙二醛(MDA)是膜脂過氧化的最終分解產(chǎn)物,其含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度。由圖4可見：丙二醛含量隨鉀肥濃度的增大而下降；當(dāng)鉀肥濃度為0時,丙二醛含量較高,反映細(xì)胞脂質(zhì)過氧化程度較高；隨著鉀肥濃度的升高,丙二醛含量下降,說明提高鉀離子濃度可以防止金盞花幼苗細(xì)胞脂質(zhì)過氧化。

2.6 不同供鉀水平下金盞花中可溶性蛋白含量的變化

植物體內(nèi)的可溶性蛋白質(zhì)大多參與了各種代謝活動。由圖5可以看出：可溶性蛋白含量隨鉀濃度的增加而增加；當(dāng)鉀濃度為300 kg/hm2時可溶性蛋白含量最高,此時代謝活動最強。

圖4 不同供鉀水平下金盞花中丙二醛含量的變化

圖5 不同供鉀水平下金盞花中可溶性蛋白含量的變化

2.7 不同供鉀水平下金盞花中脯氨酸含量的變化

有關(guān)研究結(jié)果表明，在逆境條件下,植物體內(nèi)脯氨酸的含量會顯著增加。因此植物體內(nèi)脯氨酸的含量可以在一定程度上反映植物的抗逆性。由圖6可以看出：金盞花中脯氨酸的含量隨鉀肥的濃度的增加而增加；當(dāng)鉀濃度為300 kg/hm2時脯氨酸含量最高,說明此濃度下的鉀對金盞花幼苗造成了逆境脅迫。

圖6 不同供鉀水平下金盞花中脯氨酸含量的變化

3 結(jié)論與討論

在適當(dāng)施用鉀肥條件下,K+作為伴隨陽離子可以加強和促進(jìn)植物對磷和氮的吸收與運輸[12]。鉀素本身也具有促進(jìn)光合產(chǎn)物合成與運輸?shù)墓δ?因此適量的鉀肥能促進(jìn)植物的生長。許多研究表明,在一定范圍內(nèi)隨鉀肥用量的增加植物生物量有所提高[13-15]。本試驗研究表明,適宜鉀肥處理能促進(jìn)金盞花幼苗的生長,而缺鉀和高鉀肥水平又會抑制株高、莖葉干鮮重的提高。這些結(jié)果與前人的研究結(jié)果[9]相似。在本研究中，隨著鉀素濃度的提高，金盞花幼苗中的POD和CAT酶活性均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,當(dāng)鉀素濃度為150 kg/hm2時這兩個保護(hù)酶的活性最強,說明適當(dāng)?shù)卦黾逾浰貪舛瓤梢蕴岣咧参矬w內(nèi)過氧化物酶活性,有利于加快體內(nèi)各種物質(zhì)代謝反應(yīng)。SOD活性則隨鉀肥濃度的升高呈先下降后上升的變化趨勢?？扇苄缘鞍缀透彼岷烤S鉀肥濃度的升高而增加,當(dāng)鉀濃度在300 kg/hm2時脯氨酸含量和可溶性蛋白含量均最高,說明此濃度太高，對金盞花幼苗構(gòu)成了逆境脅迫。金盞花幼苗中丙二醛含量隨鉀肥濃度的增大而下降,說明提高K+濃度可有效防止金盞花幼苗的細(xì)胞脂質(zhì)過氧化作用。

本試驗研究結(jié)果表明,金盞花的鉀肥適宜用量在150～225 kg/hm2之間,其中G-LJ-1對鉀肥的敏感性最高。

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(責(zé)任編輯:黃榮華)

Effects of Different Potassium Application Rates on Growth Characteristics and Enzymatic Activity ofCalendulaofficinalisSeedlings

ZHAO Yong-ping, ZHU Ya, YAN Min-fei, ZHONG Jiao-jiao, SU Li

(College of Biological Pharmacy and Food Engineering, Shangluo University, Shangluo 726000, China)

The effects of different potassium application rates on the growth characteristics and enzymatic activity of seedlings of differentCalendulaofficinalisvarieties were studied through pot tests. The results showed that: when the application rate of potassium increased, the plant height, stem fresh weight, stem dry weight, leaf fresh weight, and leaf dry weight of different calendula varieties all increased first and then decreased, and they were relatively high in the treatment of 150 kg/hm2potassium supply; along with the increase in the application rate of potassium, the activity of POD and CAT revealed the trend of rising first and then declining, while the activity of SOD reduced first and then increased; the MDA content decreased, and the contents of soluble protein and proline increased with the increase in the application rate of potassium.

Calendulaofficinalis; Potassium supply level; Growth characteristic; Enzymatic activity

2016-07-08

國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目(201511396711);商洛學(xué)院引進(jìn)人才專項科研啟動經(jīng)費項目(14SKY027)。

趙永平(1982─),男,陜西扶風(fēng)人,講師,博士,從事藥用植物資源利用的教學(xué)科研工作。

S681.7

A

1001-8581(2017)01-0039-04