兩種藜麥幼苗對(duì)氮鐵營(yíng)養(yǎng)的生理生化響應(yīng)

摘 要 本研究選取2種優(yōu)勢(shì)藜麥品種（紅藜和黑藜），分析2個(gè)氮水平（N1，4 mmol·L-1；N2，12 mmol·L-1）和3個(gè)鐵水平（Fe1，10 μmol·L-1；Fe2，100 μmol·L-1和Fe3，300 μmol·L-1）組合下的藜麥幼苗生理生化反應(yīng)，旨在為滇中苗期藜麥合理補(bǔ)充氮、鐵營(yíng)養(yǎng)提供理論依據(jù)。結(jié)果表明：（1）紅藜麥單株鮮質(zhì)量大于黑藜麥。葉綠素含量在兩藜麥中均為，在N1供應(yīng)下配施Fe2最高，在N2供應(yīng)下則配施Fe3最高。（2）MDA含量在兩藜麥不同器官中均呈現(xiàn)葉>根。在同一鐵供應(yīng)下，兩藜麥MDA含量、超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）活性均表現(xiàn)為N2>N1。在兩種氮供應(yīng)下，紅藜麥配施Fe1時(shí)葉片MDA含量較高；黑藜麥則在配施Fe2時(shí)最高。對(duì)于葉片各抗氧化酶活性，紅藜麥在兩種氮供應(yīng)下均配施Fe3時(shí)SOD、APX活性最強(qiáng)；黑藜麥在N1供應(yīng)下CAT、抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）、SOD活性為Fe2>Fe3>Fe1，在N2供應(yīng)下配施Fe3時(shí)CAT、APX活性最高。（3）在同一鐵供應(yīng)下，兩藜麥脯氨酸含量、可溶性糖、可溶性蛋白均表現(xiàn)為N2>N1。在兩種氮供養(yǎng)下，紅藜麥在配施Fe3時(shí)根部脯氨酸含量累積較多；黑藜麥則在配施Fe2時(shí)最高。可溶性蛋白含量在兩種氮供養(yǎng)下，紅藜麥在配施Fe1時(shí)含量最高，黑藜麥則在Fe3時(shí)達(dá)到最大值。從以上研究結(jié)果得出：紅藜麥為缺鐵敏感型，黑藜麥則為耐逆型品種。在藜麥苗期合理配施氮鐵營(yíng)養(yǎng)，在N1供應(yīng)下當(dāng)配施Fe2較佳，在N2供應(yīng)下當(dāng)配施Fe3最宜。

關(guān)鍵詞 藜麥；幼苗；氮營(yíng)養(yǎng)；鐵營(yíng)養(yǎng)；生理生化

藜麥（Chenopodium quinoa）是起源于南美洲安第斯山脈的一種糧食作物[1]，其籽實(shí)富含蛋白質(zhì)、氨基酸及鈣、鐵、鋅和維生素E等，尤其是鐵的含量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)谷物小麥、水稻等。藜麥還是一種對(duì)非生物脅迫耐受性極強(qiáng)的植物，特別是耐寒、耐旱、耐鹽堿、耐瘠薄，在多種惡劣氣候條件下能良好生長(zhǎng)[2]。藜麥已引入中國(guó)多年，在中國(guó)西南土壤較為瘠薄的地區(qū)已有大面積種植[3]，據(jù)統(tǒng)計(jì)藜麥規(guī)范化高產(chǎn)高效示范推廣面積達(dá)1 000 hm2以上。其中，在滇中紅土地上藜麥的產(chǎn)量較高，其種子產(chǎn)量約為150～250 kg·hm-2，已獲得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

鐵作為植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的微量元素，廣泛參與植物體內(nèi)各種生理過(guò)程（如葉綠素合成、光合作用和呼吸作用等），并在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中扮演著重要角色[4]。缺鐵已成為各國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中面臨的一個(gè)普遍問(wèn)題。土壤缺鐵不僅會(huì)影響植物生長(zhǎng)，引起產(chǎn)量下降，同時(shí)植物可食部位（如籽粒）中鐵的含量也會(huì)顯著降低[5-6]。滇中紅土地盡管土壤中鐵的總含量十分豐富，但其通常以生物有效性較低的氧化物或氫氧化物形態(tài)存在，難以滿足植物正常生長(zhǎng)需求[7]。另外，氮是植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中必不可少的營(yíng)養(yǎng)元素，參與一系列生理生化反應(yīng)[8-10]，在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起重要作用。滇紅土中可被植物吸收、利用的氮、鐵含量不足，多地出現(xiàn)藜麥幼苗黃化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響藜麥苗期生長(zhǎng)狀況及成熟后的籽實(shí)品質(zhì)。當(dāng)?shù)剞r(nóng)民通常采用追肥等方式補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)，來(lái)維持作物產(chǎn)量。但若不合理施肥，超出植物正常生長(zhǎng)范圍，反而造成營(yíng)養(yǎng)脅迫[11]，增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)負(fù)擔(dān)及經(jīng)濟(jì)損失，還加劇環(huán)境污染，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)惡化。

合理補(bǔ)充氮、鐵營(yíng)養(yǎng)，提高藜麥產(chǎn)量和品質(zhì)已成為亟待解決的問(wèn)題。鑒于藜麥種間養(yǎng)分利用存在差異，本試驗(yàn)選取推廣最廣泛的紅、黑兩種藜麥，根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)田施肥量狀況設(shè)計(jì)氮、鐵濃度營(yíng)養(yǎng)配置濃度。研究藜麥幼苗生理反應(yīng)，篩選出藜麥氮、鐵優(yōu)勢(shì)吸收、高效養(yǎng)分利用組合，以期為不同藜麥品種幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中合理補(bǔ)充氮、鐵營(yíng)養(yǎng)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料培養(yǎng)及采集

采用盆栽控制試驗(yàn)，在中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園苗圃大棚進(jìn)行試驗(yàn)。選取商業(yè)化大面積栽培的2個(gè)藜麥品種（紅、黑）為試驗(yàn)材料，采用砂培方法。首先選取籽粒飽滿、大小一致的藜麥種子，于2018-03-15在花盆中進(jìn)行播種。種子播種于營(yíng)養(yǎng)土中，營(yíng)養(yǎng)土配比為腐殖質(zhì)∶蛭石=7∶5。每盆播30粒，待其長(zhǎng)3片真葉時(shí)，選取長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)一致的幼苗移栽入潔凈石英砂（粒徑1.5～4.0 mm）栽培盆中，每盆7株，共36盆。砂培基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)配方采用1/2 Hoagland雙子葉營(yíng)養(yǎng)配方，每2 d澆營(yíng)養(yǎng)液1 次，每盆澆200 mL，砂培28 d后進(jìn)行取樣。取樣時(shí)用去離子水將植株根系上的泥土沖洗干凈，然后整株分別裝入信封，用干冰封存，及時(shí)寄送蘇州夢(mèng)犀生物醫(yī)藥科技有限公司待測(cè)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置藜麥品種、施氮（N）和施鐵（Fe）3個(gè)因素，采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)。材料為紅、黑2個(gè)藜麥品種；氮素設(shè)2個(gè)水平：N1（4 mmol·L-1）和N2（12 mmol·L-1）；鐵設(shè) 3 個(gè)水平：低濃度Fe1（10 μmol·L-1），中濃度Fe2（100 μmol·L-1）和高濃度Fe3（300 μmol·L-1）；一共12個(gè)處理組合（2×2×3），每個(gè)處理組合6次重復(fù)。試驗(yàn)分別以Ca（NO3）2為氮源和Fe—EDTA為鐵源。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

參照植物生理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)[12-13]，葉綠色素含量測(cè)定采用丙酮法；丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量測(cè)定方法采用硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）法;超氧化物歧化酶活性（superoxide dismutase，SOD）測(cè)定方法采用氮藍(lán)四唑光化還原法，過(guò)氧化氫酶（catalase，CAT）活性測(cè)定采用紫外分光光度法，抗壞血酸過(guò)氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）活性采用紫外分光光度法測(cè)定；可溶性糖含量測(cè)定采用蒽酮比色法，可溶性蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán) G-250法，脯氨酸（proline，Pro）含量測(cè)定采用茚三酮比色法。所有數(shù)據(jù)由蘇州夢(mèng)犀生物醫(yī)藥科技有限公司測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用SPSS 20.0進(jìn)行多因素方差分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并用最小顯著差數(shù)法LSD（Least-Significant Difference）進(jìn)行多重比較，采用Sigmaplot 14.0軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮鐵配施對(duì)藜麥幼苗單株鮮質(zhì)量和葉片葉綠素含量的影響

2.1.1 單株鮮質(zhì)量 藜麥幼苗單株鮮質(zhì)量中，鐵營(yíng)養(yǎng)和氮營(yíng)養(yǎng)主效應(yīng)不顯著，但品種、鐵營(yíng)養(yǎng)和氮營(yíng)養(yǎng)交互效應(yīng)達(dá)到顯著水平。在兩種藜麥幼苗單株鮮質(zhì)量中，紅藜麥單株鮮質(zhì)量>黑藜麥。在不同氮、鐵營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)下兩藜麥單株鮮質(zhì)量各處理間均呈現(xiàn)差異不顯著（P>0.05）（圖1-A）。但鐵營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)影響藜麥幼苗單株鮮質(zhì)量累積，在兩種氮供應(yīng)下均呈現(xiàn)隨著鐵供應(yīng)濃度的升高，藜麥幼苗單株鮮質(zhì)量略有所增加。

2.1.2 葉片葉綠素含量 葉綠素a，品種、鐵營(yíng)養(yǎng)、氮營(yíng)養(yǎng)主效應(yīng)及交互效應(yīng)顯著（P<0.05）。葉綠素b，氮營(yíng)養(yǎng)具有顯著主效應(yīng)（P<0.05）。總?cè)~綠素含量，鐵營(yíng)養(yǎng)、氮主效應(yīng)及交互效應(yīng)均達(dá)到顯著水平（P<0.05）。在同一鐵供應(yīng)下，兩種藜麥葉綠素a（圖1-C）、葉綠素b（圖1-D）、總?cè)~綠素含量（圖1-B）均呈現(xiàn)N2>N1。在N1供應(yīng)下，兩種藜麥均呈現(xiàn)在Fe2時(shí)，葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量高于其他鐵營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)。在N2供應(yīng)下，兩種藜麥葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量均隨著鐵供應(yīng)濃度的升呈現(xiàn)上升。在N2供應(yīng)下，黑藜麥葉綠素b增加量顯著高于相同處理下紅藜麥（P<0.05），但葉綠素a/b 值顯著降低（P< 0.05）。

2.2 氮鐵配施對(duì)藜麥幼苗MDA含量和抗氧化酶活性的影響

2.2.1 MDA含量 MDA含量在根中，品種、鐵營(yíng)養(yǎng)、氮營(yíng)養(yǎng)間主效應(yīng)及交互效應(yīng)均達(dá)到顯著水平（P<0.05）。MDA含量在葉中，品種、鐵營(yíng)養(yǎng)和氮營(yíng)養(yǎng)主效應(yīng)顯著（P<0.05），但品種、鐵營(yíng)養(yǎng)和氮營(yíng)養(yǎng)交互效應(yīng)不顯著（P>0.05）。MDA含量在兩種藜麥各器官中的分布規(guī)律為葉＞根（圖2）。根中，紅藜麥在 N1 供應(yīng)下隨著供應(yīng)鐵濃度的升高，MDA含量呈現(xiàn)上升的變化趨勢(shì)，但差異不顯著（P>0.05）。在N2 供應(yīng)下 ，F(xiàn)e2配施下MDA含量顯著高于Fe1和Fe3（P<0.05）。黑藜麥在兩種氮供應(yīng)下，不同鐵供應(yīng)間MDA含量呈現(xiàn)為Fe2<Fe3<Fe1。葉中，紅藜麥在兩種氮供應(yīng)下均顯示，隨著鐵供應(yīng)濃度的升高M(jìn)DA含量呈現(xiàn)下降的變化趨勢(shì)。黑藜麥在兩種氮供應(yīng)下葉中MDA含量與根呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，F(xiàn)e2>Fe1>Fe3。

2.2.2 SOD活性 SOD活性在根和葉中，鐵營(yíng)養(yǎng)和氮營(yíng)養(yǎng)主效應(yīng)作用顯著（P<0.05），但品種、鐵營(yíng)養(yǎng)和氮營(yíng)養(yǎng)交互效應(yīng)不顯著（P>0.05）。兩種藜麥葉的SOD酶活性均比根高（圖3-A和B）。根中，紅藜在N1供應(yīng)下隨著供應(yīng)鐵濃度的升高呈現(xiàn)穩(wěn)定上升的變化趨勢(shì)，但各處理間差異不顯著（P>0.05）。在N2供應(yīng)下，隨著鐵濃度的升高SOD活性呈現(xiàn)Fe2>Fe3>Fe1的變化趨勢(shì)。黑藜在兩種氮供應(yīng)下均顯示，隨著供應(yīng)鐵濃度的升高SOD活性呈現(xiàn)下降的變化趨勢(shì)。葉中，紅藜麥在兩種氮供應(yīng)條件下均呈現(xiàn)隨著鐵供應(yīng)濃度的升高SOD活性逐漸增強(qiáng)，但處理組間差異不顯著（P>0.05）。黑藜在兩種氮供應(yīng)條件下SOD活性均呈現(xiàn)Fe2>Fe3>Fe1。

2.2.3 CAT活性 CAT活性在根和葉中，品種、鐵營(yíng)養(yǎng)和氮營(yíng)養(yǎng)交互效應(yīng)均達(dá)到顯著水平 （P<0.05）。兩種藜麥CAT活性在器官中均呈現(xiàn)：葉>根。根中，紅藜在兩種氮供應(yīng)下均顯示，隨著供應(yīng)鐵濃度的升高CAT活性呈現(xiàn)先升高后下降的變化趨勢(shì)（圖3-C和D）。Fe2供應(yīng)下CAT活性最高。黑藜在N1供應(yīng)下隨著供應(yīng)鐵濃度的升高呈現(xiàn)顯著上升的變化趨勢(shì)（P<0.05）在N2供應(yīng)下，隨著鐵濃度的升高CAT活性呈現(xiàn)Fe2<Fe3<Fe1。葉中，紅藜在N1供應(yīng)下，CAT活性隨著鐵供應(yīng)濃度的升高各處理間無(wú)顯著差異 （P>0.05）。在N2供應(yīng)下，CAT活性隨著供應(yīng)鐵濃度的升高CAT活性呈現(xiàn)下降的變化趨勢(shì)，在Fe1和Fe2配施下CAT活性差異不顯著（P>0.05），F(xiàn)e3配施顯著低于Fe2和Fe1（P<0.05）。黑藜在N1供應(yīng)下，隨著鐵供應(yīng)濃度的升高，各處理間CAT活性差異顯著（P<0.05），F(xiàn)e2供應(yīng)CAT活性顯著高于Fe3和Fe1（P<0.05）。在N2供應(yīng)下，CAT活性隨著鐵供應(yīng)濃度的升高CAT活性呈現(xiàn)上升的變化趨勢(shì)。

2.2.4 APX活性 APX活性在根中，品種、鐵營(yíng)養(yǎng)和氮營(yíng)養(yǎng)主效應(yīng)及交互效應(yīng)均達(dá)到顯著水平（P<0.05）。APX活性在葉中，除品種、鐵營(yíng)養(yǎng)和氮營(yíng)養(yǎng)交互效應(yīng)未達(dá)到顯著水平外（P> 0.05），其余主效應(yīng)和交互效應(yīng)顯著（P<0.05）。兩種藜麥APX 活性在器官中均呈現(xiàn)：葉>根。（圖3-E和F）。根中，紅藜在N1供應(yīng)下，APX活性隨著鐵供應(yīng)濃度的升高呈現(xiàn)Fe2<Fe3<Fe1。在N2供應(yīng)下，APX活性隨著鐵供應(yīng)濃度的升高而升高。黑藜在兩種氮供應(yīng)條件下，APX活性均呈現(xiàn)Fe2<Fe1<Fe3。葉中，紅藜在兩種氮供應(yīng)條件下，APX活性均呈現(xiàn)隨著配施鐵濃度的升高而顯著上升的變化趨勢(shì)（P<0.05）。黑藜在N1供應(yīng)下，APX活性呈現(xiàn)Fe1<Fe3<Fe2。在N2供應(yīng)下，APX活性隨著配施鐵濃度的升高呈現(xiàn)顯著上升的變化趨勢(shì)（P<0.05）。

2.3 氮鐵配施對(duì)藜麥幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

2.3.1 脯氨酸含量 脯氨酸含量在根和葉中，鐵營(yíng)養(yǎng)和氮營(yíng)養(yǎng)主效應(yīng)及交互效應(yīng)顯著（P< 0.05）。在兩種氮供應(yīng)下，紅藜麥配施Fe3時(shí)根的脯氨酸含量均顯著高于Fe1和Fe2（圖4-A和B）（P<0.05）。黑藜麥則在兩種氮供應(yīng)下脯氨酸含量均為Fe2>Fe1>Fe3。在 N1 供應(yīng)下，紅藜麥隨著鐵供應(yīng)濃度的升高，葉脯氨酸含量呈現(xiàn)出Fe2>Fe1>Fe3。在 N2 供應(yīng)下，最低的鐵供應(yīng)下的脯氨酸含量最高。在N1 供應(yīng)下，黑藜麥隨著鐵供應(yīng)濃度的升高而下降，且Fe1配施下的脯氨酸含量顯著高于Fe2和Fe3（P< 0.05）。在 N2 供應(yīng)下，隨著供應(yīng)鐵濃度的升高脯氨酸含量呈現(xiàn)Fe2>Fe1>Fe3。

2.3.2 可溶性糖含量 可溶性糖含量在根和葉中，品種、鐵營(yíng)養(yǎng)和氮營(yíng)養(yǎng)主效應(yīng)及交互效應(yīng)顯著（P<0.05）。在同一鐵濃度配施下兩種藜麥可溶性糖含量均呈現(xiàn)：N2>N1（圖4-C和D）。說(shuō)明氮供應(yīng)濃度的升高，促進(jìn)可溶性糖在植物體內(nèi)累積。根中，紅藜在N1供應(yīng)下，隨著鐵配施濃度的升高可溶性糖含量呈現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì)（P<0.05）。在N2供應(yīng)下，可溶性糖的含量隨著鐵配施濃度的升高呈現(xiàn)先升高后下降。黑藜在N1供應(yīng)下，配施Fe1時(shí)可溶性糖含量顯著高于Fe2和Fe3（P<0.05）。在N2供應(yīng)下，隨著配施鐵濃度的升高可溶性糖含量維持穩(wěn)定上升。葉中，紅藜在兩種氮供應(yīng)下隨著配施鐵濃度的升高，可溶性糖含量均呈現(xiàn)Fe2<Fe1、Fe3。黑藜在N1供應(yīng)下，配施Fe2時(shí)可溶性糖含量最高。在N2供應(yīng)下，配施Fe2時(shí)可溶性糖含量最低。

2.3.3 可溶性蛋白質(zhì)含量 可溶性蛋白含量在根和葉中，品種、鐵營(yíng)養(yǎng)和氮營(yíng)養(yǎng)主效應(yīng)及交互效應(yīng)均達(dá)到顯著水平（P<0.05）。兩種藜麥葉的可溶性蛋白含量均比根高（圖4-E和F）。根中，紅藜在兩種氮供應(yīng)下，可溶性蛋白含量均隨著鐵配施濃度的升高而下降。黑藜則恰為相反，在兩種氮供應(yīng)下均在配施Fe3時(shí)可溶性蛋白含量最高。葉中，紅藜在N1供應(yīng)下配施鐵各濃度間差異不顯著（P>0.05）。在N2供應(yīng)下，配施Fe1時(shí)，可溶性蛋白含量顯著高于Fe2和Fe3供應(yīng)（P< 0.05）。黑藜在N1供應(yīng)下，可溶性蛋白含量隨著鐵配施濃度的升高而升高。在N2供應(yīng)下則 相反。

3 討 論

光合色素含量的高低很大程度上可以反映植物葉片的光合能力和生長(zhǎng)狀況[14]。氮、鐵分別作為植物必需的大量和微量營(yíng)養(yǎng)元素，其含量影響葉綠素合成。有研究表明，較高氮營(yíng)養(yǎng)提高大豆[15]和小麥[16]、藜麥[3]的光合速率，但過(guò)量施氮將抑制大豆和小麥的光合作用[15-16]。本bS9kNSoCRfuJklzGbxzVcQ==研究中，兩種藜麥品種在相同鐵供應(yīng)條件下葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量均呈現(xiàn)N2>N1。這說(shuō)明氮供應(yīng)濃度的升高能提高藜麥葉片中的葉綠素含量。鐵不僅影響植物葉綠體結(jié)構(gòu)和葉綠素的合成還在植物光合作用過(guò)程中參與其生理生化反應(yīng)。對(duì)一串紅[17]和幾種作物[18]的研究也表明，較高的鐵供應(yīng)下的葉綠素含量均高于低鐵處理。本試驗(yàn)中，低氮供應(yīng)下適量鐵Fe2供應(yīng)時(shí)葉綠素含量高于低鐵Fe1供應(yīng)。本結(jié)論與前人的研究結(jié)論一致[18]，但隨著鐵濃度的增加，葉綠素含量反而有所下降，可能此時(shí)藜麥?zhǔn)艿礁哞F脅迫，抑制葉綠素合成。但在較高氮供應(yīng)條件（N2）下，即使在Fe3供應(yīng)下，葉綠素含量仍維持較高的水平。說(shuō)明添加氮肥，將提高鐵肥的利用率。葉綠素a/b 值降低常被認(rèn)為是植物適應(yīng)低光環(huán)境的一種調(diào)控方式。不同藜麥品種間對(duì)弱光的適應(yīng)性有所差異。在N2供應(yīng)下，黑藜葉綠素a/b 值顯著低于紅藜麥，說(shuō)明黑藜麥對(duì)弱光環(huán)境適應(yīng)能力更強(qiáng)。

植物在不良的生長(zhǎng)環(huán)境下，活性氧將在植物體內(nèi)大量積累導(dǎo)致其膜結(jié)構(gòu)和功能受損。MDA作為脅迫指示物質(zhì)，其值大小表明植物受脅迫的程度[19]。本研究表明，紅黑兩種藜麥在同一鐵供應(yīng)下MDA含量呈現(xiàn)N2>N1。說(shuō)明施氮量的增加，將導(dǎo)致活性氧在其體內(nèi)過(guò)量累積，MDA含量顯著增加。不同藜麥品種及各器官在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)氮鐵營(yíng)養(yǎng)需求不同，其體內(nèi)的細(xì)胞膜脂過(guò)氧化反應(yīng)差異較大。MDA含量在兩藜麥品種器官中的分布規(guī)律為葉＞根。說(shuō)明在氮鐵配施營(yíng)養(yǎng)逆境脅迫過(guò)程中葉片較易受到損傷。紅藜麥葉中在兩種氮供應(yīng)條件下，MDA累積量均隨著鐵供應(yīng)濃度升高呈現(xiàn)下降的變化趨勢(shì)。說(shuō)明低鐵環(huán)境下將抑制紅藜麥生長(zhǎng)，提高鐵營(yíng)養(yǎng)配施有助于緩解其缺鐵脅迫。黑藜麥根中，在兩種氮供應(yīng)下不同鐵配施間MDA含量均呈現(xiàn)Fe2供應(yīng)時(shí)根部氧化損傷最輕；葉中，在兩種氮供應(yīng)下配施Fe2時(shí)，MDA含量較高。

抗氧化酶（如，SOD、CAT和APX）在清除植物細(xì)胞內(nèi)的活性氧自由基，防御膜脂過(guò)氧化，維持細(xì)胞代謝平衡及各生理功能正常發(fā)揮起重要作用[20]。SOD的主要作用是將超氧陰離子自由基快速歧化為過(guò)氧化氫（H2O2）和分子氧（O2），其活性的增加能夠有效清除質(zhì)膜過(guò)氧化物對(duì)植物造成的傷害[21]。CAT 是催化過(guò)氧化氫分解成氧和水的酶，避免細(xì)胞因H2O2累積而產(chǎn)生傷害[22]。APX是植物活性氧代謝中重要的抗氧化酶之一，其活性顯著升高，則可使超氧陰離子自由基（O2-）產(chǎn)生速率顯著下降，脂質(zhì)過(guò)氧化作用減弱[23]。本研究顯示，藜麥在不適的養(yǎng)分供應(yīng)條件下，過(guò)多的活性氧在細(xì)胞內(nèi)累積，各抗氧化酶通過(guò)協(xié)同作用，清除過(guò)剩的自由基，增強(qiáng)其抗逆水平。高氮供應(yīng)提高了兩種藜麥根和葉中SOD和CAT的活性，說(shuō)明增施氮肥能增強(qiáng)藜麥體內(nèi)抗氧化酶活性。在不同處理下，各抗氧化酶活性在兩種藜麥器官中均呈現(xiàn)葉＞根，與MDA含量分布相一致。說(shuō)明藜麥在營(yíng)養(yǎng)逆境脅迫過(guò)程中，協(xié)同各抗氧化酶增強(qiáng)活性，有效緩解膜脂過(guò)氧化對(duì)葉的傷害。不同藜麥品種及各器官對(duì)氮鐵營(yíng)養(yǎng)脅迫生理反應(yīng)差異較大。根中，黑藜在兩種氮供應(yīng)下均呈現(xiàn)，低鐵供應(yīng)下SOD活性較高，有效增強(qiáng)了黑藜在低鐵脅迫下的抗逆能力；紅藜在N1供應(yīng)下，不同鐵處理間SOD活性差異不顯著；在N2供應(yīng)下，與黑藜結(jié)果一致，F(xiàn)e1供應(yīng)時(shí)SOD活性最高。CAT活性呈現(xiàn)，紅藜在兩種氮供應(yīng)下和黑藜在N2供應(yīng)下，配施Fe2時(shí)活性最高。APX活性呈現(xiàn)，紅藜在N1供應(yīng)下和黑藜在兩種氮供應(yīng)條件下，配施Fe1和Fe3時(shí)APX活性較高，由此可見(jiàn)，APX酶在低鐵和富集鐵環(huán)境下，減弱膜細(xì)胞過(guò)氧化傷害發(fā)揮了重要作用。對(duì)于葉片，黑藜麥在N1下， CAT、APX、SOD活性在中等鐵供應(yīng)下最高。在N2供應(yīng)下CAT、APX活性在最高鐵供應(yīng)下（Fe3）活性較高。說(shuō)明合理配施優(yōu)化調(diào)控氮鐵營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)可顯著增強(qiáng)黑藜麥體內(nèi)的抗氧化酶活性，提高藜麥對(duì)外界不良環(huán)境的適應(yīng)能力。紅藜麥在兩種氮供應(yīng)條件下隨著鐵供應(yīng)濃度的升高SOD、APX活性呈現(xiàn)上升的變化趨勢(shì)。表明紅藜麥在高濃度鐵供應(yīng)環(huán)境下，SOD、APX抗氧化酶的生理酶活性調(diào)控能力更強(qiáng)。

滲透調(diào)節(jié)是高等植物應(yīng)對(duì)外界環(huán)境脅迫的另一種重要方式，在維持細(xì)胞正常的滲透壓和膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性、提高植株抗逆性上發(fā)揮著重要作用[24]。脯氨酸（Pro）是一種重要的有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。在逆境條件下，植物體內(nèi)脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性[25]。紅黑兩種藜麥在同一鐵供應(yīng)下脯氨酸含量呈現(xiàn)N2>N1。與MDA含量的變化趨勢(shì)相同。藜麥在不適的氮供應(yīng)條件下，通過(guò)合成脯氨酸，穩(wěn)定體內(nèi)生物大分子結(jié)構(gòu)、降低細(xì)胞酸性、解氨毒和調(diào)節(jié)細(xì)胞氧化還原反應(yīng)，維持其正常生理反應(yīng)。紅藜麥根部在Fe3供應(yīng)時(shí)脯氨酸累積較多，有助于紅藜耐高鐵環(huán)境。黑藜麥在Fe2供應(yīng)時(shí)脯氨酸累積較多，黑藜麥最適宜鐵配施濃度為100 μmol·L-1。可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)也是兩種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)?？扇苄蕴鞘侵参锾即x的主要物質(zhì)之一，也可標(biāo)識(shí)植物體內(nèi)碳水化合物的變化情況。在同一供鐵條件下，高氮均提高紅、黑藜麥的可溶性糖含量，說(shuō)明氮供應(yīng)的升高可促進(jìn)可溶性糖在植物體內(nèi)累積?？扇苄缘鞍资且孕》肿訝顟B(tài)溶于水或其他溶劑的蛋白，其含量是衡量植物體正常代謝的一個(gè)重要生理指標(biāo)。藜麥品種間可溶性蛋白質(zhì)的合成差異較大。紅藜麥在低鐵Fe1供應(yīng)下可合成較多的可溶性蛋白質(zhì)含量，并利用其緩解低鐵脅迫傷害。黑藜麥則在高濃度鐵供應(yīng)Fe3時(shí)，可溶性蛋白累積量較多。在藜麥氮鐵營(yíng)養(yǎng)脅迫滲透調(diào)節(jié)過(guò)程中可溶性蛋白發(fā)揮了重要作用。

綜上所述，本試驗(yàn)主要針對(duì)滇紅土中缺鐵現(xiàn)狀，利用作物氮鐵協(xié)同吸收，通過(guò)增施氮肥，提高鐵肥利用率，從而達(dá)到藜麥幼苗健壯生長(zhǎng)的目的。綜合各生理指標(biāo)得出，N、Fe營(yíng)養(yǎng)主效應(yīng)及交互效應(yīng)顯著。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，氮肥作為大量肥料，合理增施顯著增強(qiáng)藜麥幼苗應(yīng)對(duì)外界不良環(huán)境的脅迫能力。Fe營(yíng)養(yǎng)的吸收利用受N供應(yīng)水平影響，在N1供應(yīng)下配施Fe2（100 μmol·L-1）較佳，但在N2供應(yīng)下配施Fe3（300 μmol·L-1）較宜。紅藜麥為缺鐵敏感型，適量外源鐵供應(yīng)可提高其抗逆性和生長(zhǎng)。黑藜麥則較為耐逆型品種且對(duì)弱光環(huán)境適應(yīng)能力更強(qiáng)，可在惡劣環(huán)境下生長(zhǎng)種植。

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Response of Physiological and Biochemical Traits in Seedlings of Two

Dominant Quinoa Cultivars to Nitrogen and Iron Nutrition

BAI Lili1，2， HU Huawei1，ZHOU Huakun3，4， WANG Shixiong1，4 and WANG Wenying1，5

（1.Qinghai Normal University， Xining 810016， China;2.Xinjiang Acadeny of Forestry Science，Urumqi 830046，China;

3.Academy of Plateau Science and Sustainability，Xining 810016， China; 4.Northwest Institute of Plateau Biology，

Chinese Academy of Sciences， Xining 810008， China; 5.Qinghai Provincial Key Laboratory of Biodiversity

Formation Mechanism and Comprehensive Utilization in Qinghai Tibetan Plateau， Xining 810016， China）

Abstract Two dominant quinoa cultivars （red and black） were selected for this study. Physiological and biochemical traits of quinoa seedlings were analyzed under the combined treatments of two nitrogen levels （N1： 4 mmol·L-1; N2： 12 mmol·L-1） and three iron levels （Fe1： 10 μmol·L-1; Fe2： 100 μmol·L-1 and Fe3： 300 μmol·L-1）. The analysis provides theoretical references for the appropriate supplementation of nitrogen and iron in the growth of different quinoa cultivars. The results showed that （1） plant biomass of red quinoa exceeded that of black quinoa. The total chlorophyll content in both quinoa cultivars was the highest in Fe2 under N1 supply conditions， but under N2 supply conditions， it was the highest in Fe3. （2） The content of malondialdehyde （MDA） in leaves was higher than that in roots. The MDA content， superoxide dismutase （SOD） and catalase （CAT） activities in both quinoa cultivars were higher under N2 than N1 conditions with the same iron supply.Under both N conditions， the MDA content of leaves was highest in Fe1 condition in red quinoa， while was highest in Fe2 condition in black quinoa. Regarding antioxidant enzyme activities in leaves， SOD and APX activities of red quinoa were the strongest when treated with Fe3 under both N conditions.For black quinoa，the activities of CAT， ascorbate peroxidase （APX） and SOD were highest under Fe2， followed by Fe3， and then Fe1 under N1 conditions. The activities of CAT and APX were the highest when Fe3 was combined with N2 supply. （3） The content of proline， soluble sugar， and soluble protein of two quinoa were higher under N2 than N1 conditions with the same iron supply.Under the nitrogen conditions，red quinoa accumulated more proline under Fe3 treatment， while black quinoa had the highest accumulation under Fe2. Under both two nitrogen conditions， red quinoa had the highest soluble protein content under Fe1 treatment， while black quinoa had the highest under Fe3 treatment.In conclusion， red quinoa demonstrates sensitivity and black quinoa exhibits resistance to iron deficiency. For optimal growth during the seedling stage， it is recommended to apply Fe2 under N1 supply conditions and Fe3 under N2 supply conditions.

Key words Chenopodium quinoa; Seedlings; Nitrogen nutrition; Iron nutrition; Physiological and biochemical traits

Received 2023-04-09 Returned 2023-07-23

Foundation item 2021 First Batch of Funds for Central Forest and Grassland Ecological Protection and Restoration for Natural Resource Survey and Monitoring Project（No.QHXH-2021-017）; 2021 First Batch of Special Fund forBOic1fGUWeIXsHitCOyzoA== Central Government to Guide Local Science and Technology Develoment（No.2021ZY002）.

First author BAI Lili， female， doctoral student. Research area：plant resistance physiology. E-mail：2534061194@qq.com

Corresponding author WANG Wenying， female， professor. Research area：grassland ecology. E-mail：wangwy0106@163.com

（責(zé)任編輯：成 敏 Responsible editor：CHENG Min）

基金項(xiàng)目：2021年第一批中央林草生態(tài)保護(hù)恢復(fù)資金自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)項(xiàng)目（QHXH-2021-017）；青海省2021年度第一批中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項(xiàng)資金（2021ZY002）。

第一作者：白麗麗，女，博士研究生，研究方向?yàn)橹参锟鼓嫔韺W(xué)。E-mail：2534061194@qq.com

通信作者：王文穎，女，教授，研究方向?yàn)椴莸厣鷳B(tài)學(xué)。E-mail：wangwy0106@163.com