氮磷營養(yǎng)對春小麥幼苗保護(hù)酶活性的影響

氮磷營養(yǎng)對春小麥幼苗保護(hù)酶活性的影響

現(xiàn)在，由于環(huán)境危害，有機(jī)基的積累與植物膜的損傷密切相關(guān)。而植物內(nèi)源保護(hù)酶系(SOD、POD、CAT、GR等)在清除生物自由基上擔(dān)負(fù)有重要功能,它們在保護(hù)植物膜免遭逆境傷害方面具有重要作用。過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)在植物體內(nèi)主要擔(dān)負(fù)清除H2O2的功能[1~4]。水分脅迫下,植物體內(nèi)AsA的降解是一種普遍現(xiàn)象,并已在受旱的水稻中觀察到。本文采用盆栽試驗研究了在不同水分條件下氮磷營養(yǎng)對小麥幼苗相關(guān)保護(hù)酶活力及葉片相對含水量影響,以探討無機(jī)營養(yǎng)對作物抗旱性或耐旱性的貢獻(xiàn)。1試驗設(shè)計、材料和方法1.1盆裝干法土造林選擇甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)系育成的高蛋白春小麥品種(甘春20號),以盆栽方式進(jìn)行,每盆裝風(fēng)干土2.75kg,所用土壤是甘肅定西李家堡黃綿土。供試土壤基本理化性狀:有機(jī)質(zhì)(11.6g/kg),全氮(0.90g/kg),全磷(P2O51.65g/kg),速效磷(P15.6mg/kg),容重(1.18g/cm3)。1.2試驗處理1.2.1種子消毒和吸漲種子在發(fā)芽前先用自來水浮選去掉癟粒,留下飽滿的種子在30%H2O2溶液中消毒20min。取出洗凈后,將種子半浸泡于培養(yǎng)皿中,在室溫吸漲48h。待種子露白時,將其播于盆中。1.2.2肥料因素:以中水平和高水平為土壤肥力,見表1本盆栽試驗為雙因素(水分和肥料)隨機(jī)排列設(shè)計。水分因素設(shè)計有三個水平:低水平(土壤容積含水量12.2%,嚴(yán)重虧缺),中水平(土壤容積含水量17.1%,輕微虧缺)和高水平(土壤容積含水量21.9%,正常水分);肥料因素也設(shè)計有四個水平:不施肥(CK),施尿素(N297mg/kg土),施過磷酸鈣(P2O5110mg/kg土)和NP肥混施(N297mg/kg土,P2O5110mg/kg土)。澆水采用重量法進(jìn)行,每日下午17:30開始澆水。重復(fù)三次。1.3pod活性的測定過氧化氫酶(CAT)和過氧化物酶(POD)活性的測定(X.H.波欽諾克等,);抗壞血酸氧化酶及葉片相對含水量(Rwc)的測定(西北農(nóng)業(yè)大學(xué))。2結(jié)果與分析2.1不同肥料對小麥幼苗保護(hù)酶活性的影響試驗結(jié)果顯示,小麥幼苗葉片POD、CAT的活性整體上隨著干旱脅迫程度的加劇而增大。但隨著澆水量的減少,對照處理中POD、CAT活性均表現(xiàn)出“先升后降”的趨勢,表明在嚴(yán)重水分虧缺時,營養(yǎng)缺乏使植株生長發(fā)育受阻,從而使其體內(nèi)的過氧化物酶和過氧化氫酶的合成速度降低;而施肥處理中小麥幼苗葉片POD、CAT活性則隨著澆水量的減少而表現(xiàn)出持續(xù)升高的現(xiàn)象,說明施肥能提高小麥幼苗葉片的過氧化物酶和過氧化氫酶的合成能力。土壤水分充足時,施肥處理的小麥幼苗CAT活性高出對照13.4%~19.7%,但N、P處理間差異不顯著;N處理及P處理的小麥幼苗葉片POD活性則分別比對照低11.6%和17.8%,只有NP處理的POD活性則比對照高出13.6%。輕微水分虧缺時,三個施肥處理的小麥幼苗葉片POD、CAT的活性均低于對照,降低幅度分別為9.4%~36.2%和4.4%~11.0%。說明在輕微水分虧缺時施肥,有利于使小麥幼苗體內(nèi)活性氧產(chǎn)生和清除平衡保持在相對較低的水平上,從而相應(yīng)地降低了膜脂過氧化程度。在低水時,施肥處理的小麥幼苗葉片POD、CAT活性均高于對照,上升幅度分別為17.2%~65.6%和8.2%~27.4%。表明嚴(yán)重水分虧缺使植株體內(nèi)的活性氧大量產(chǎn)生,而施肥維持了植株體內(nèi)保護(hù)酶較高的合成速度。表1顯示,隨著水分虧缺加劇,施肥處理中POD活性對水分虧缺的敏感度比對照高,而且均大于1,表明施肥處理的POD活性對水分虧缺較敏感;而各處理中CAT活性對水分虧缺的敏感度均小于1,表明各處理,特別是P處理的CAT活性對水分虧缺較不敏感。不同肥料對POD、CAT活性的影響不同。在不同水分水平時,P處理的小麥幼苗葉片POD、CAT活性均低于N處理的,而且P處理的小麥幼苗葉片CAT活性都維持在較低的同一水平上。2.2施磷對小麥幼苗葉片aco活性和rwc活性的影響表2表明,隨水分虧缺程度加劇,對照中也表現(xiàn)出“先升后降”的趨勢。這說明由于水分虧缺使小麥幼苗Vc氧化速率加快,從而可以改善受脅迫幼苗的水分狀態(tài),而嚴(yán)重水分虧缺則使葉片ACO的合成速度降低。在低水和中水條件下,磷素能顯著提高小麥幼苗葉片ACO活性,比對照要高出25%~40%;而與對照比較,氮素則使對小麥幼苗葉片ACO活性降低;氮磷混施對小麥幼苗葉片ACO活性也產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。在中水條件下,單施磷處理的小麥幼苗抗壞血酸氧化酶活性最高,為1.75(AsAμg/g·min)。隨水分虧缺程度加劇,施肥處理的幼苗葉片ACO活性的變化均呈現(xiàn)出與對照相同的趨勢,表明土壤容積含水量的變化對幼苗葉片ACO活性的影響作用比肥料的大。從表2可以看出,小麥幼苗葉片Rwc的變化與土壤容積含水量的變化呈明顯的正相關(guān)關(guān)系。隨著土壤容積含水量的下降,小麥幼苗葉片Rwc明顯下降。說明小麥幼苗葉片Rwc的變化可以反映小麥幼苗遭受水分脅迫程度的大小。而且,在同等水分條件下,施肥處理的小麥幼苗葉片Rwc比對照的低。表明隨著水分虧缺加劇,施肥可導(dǎo)致小麥幼苗葉片的Rwc減低。不同肥料對小麥幼苗葉片相對含水量的影響不同,施氮處理小麥幼苗葉片Rwc比施磷處理的低。表明在水分虧缺時,磷營養(yǎng)具有維持相對較高的葉片Rwc的作用。隨著水分虧缺加劇,施肥處理中葉片Rwc對水分虧缺的敏感度比對照高,但各處理的敏感度均小于0.1,表明小麥幼苗葉片Rwc對水分虧缺不敏感。2.3小麥幼苗葉片pod、cat活性的變化從圖1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ可以看出,小麥幼苗葉片的POD、CAT活性與小麥幼苗葉片的Rwc均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,其決定系數(shù)r2依次分別為0.5029,0.4323。其中葉片中的POD活性與葉片Rwc呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,葉片中的CAT活性與葉片Rwc呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。表明葉片POD、CAT活性的變化受到葉片Rwc量變化的影響,Rwc的降低引起這些抗逆性指標(biāo)的增大,二者之間的關(guān)系密切。小麥幼苗葉片的POD、CAT活性之間也有較顯著的正相關(guān)關(guān)系,其決定系數(shù)r2為0.3413,方程為y=0.0006x2+0.3612x+81.03。表明在小麥幼苗遭受水分脅迫時,其內(nèi)源保護(hù)酶系中的POD、CAT對脅迫的反映之間存在著某種聯(lián)系。3不同營養(yǎng)條件對小麥幼苗葉片抗氧化活性的影響試驗表明,在不同水分條件下,施肥對小麥幼苗的葉片的POD、CAT及ACO活性的影響不同,施肥對POD活性的影響較大。從表1中各處理的POD活性對水分虧缺的敏感度的變化上看出,施肥處理的POD活性對水分虧缺的敏感度均大于1,而CK的只有0.45。雖然N、NP處理的CAT活性對水分虧缺的敏感度比CK的高,但均小于1。在不同水分水平時,P處理的小麥幼苗葉片POD、CAT活性均低于N處理的,而且P處理的小麥幼苗葉片CAT活性都維持在較低的同一水平上。表明氮、磷營養(yǎng)對小麥幼苗葉片中POD、CAT合成和膜脂過氧化的影響不同;在植物受到干旱脅迫時,氮、磷營養(yǎng)有助于提高和維持其體內(nèi)保護(hù)酶的活力,但也有加劇干旱脅迫的可能。表2顯示,小麥幼苗的葉片的ACO活性變化主要受到土壤含水量的影響,表明ACO活性變化也是反映春小麥抗旱能力的指標(biāo)之一。N、P營養(yǎng)對小麥幼苗葉片ACO活性的影響不同。在水分虧缺時,P能提高小麥幼苗葉片ACO活性。小麥幼苗葉組織的Rwc和土壤含水量之間呈正相關(guān)關(guān)系,無論施肥與否,小麥幼苗葉組織的Rwc均隨著土壤含水量的降低而降低。在同等水分條件下,施肥降