复硝酚钠及其组分对韭菜硝酸盐累积污染的减控效应研究

摘要

蔬菜产品中富集的过量硝酸盐成为危害人体健康的潜在因素已受到社会各界的广泛关注。蔬菜产品尤其是叶菜类蔬菜产品极易富集硝酸盐。一般认为，造成农产品中硝酸盐累积的根本原因是吸收量大于还原量。迄今国内外研究中，以减控NO3-吸收为切入点，主要采用减控氮素供给量的措施，包括限制氮素供给量和平衡氮素形态配比及肥料种类配比的配方施肥、降低氮肥硝化速率的土壤硝化抑制剂等技术，已取得显著成效。近年来，本实验室以促进NO3-还原同化为切入点，基于碳氮代谢，氮硫代谢，碳氮硫代谢之间的偶联平衡关系，进行了积极有效地NO3-累积减控措施探索也取得了显著成效。对韭菜和小白菜补充外源碳源（丙三醇、二氧化碳气肥）、硫素（硫磺、NaHSO3）以及外源水杨酸等处理，均能显著起到降低NO3-累积的作用。本实验室采用复硝酚钠(CSN)处理韭菜叶片取得了显著降低硝酸盐累积的效应。并且进一步试验发现，在复硝酚钠组分中，5-硝基愈创木酚钠（5-NGS）是降低硝酸盐累积的主要活性成分。因此，本试验进行了复硝酚钠及其组分对韭菜硝酸盐累积污染的减控效应研究。
　　本试验以韭菜为试材，以促进硝酸盐还原同化为切入点，采用外施不同浓度的复硝酚钠、复硝酚钠组分、遮光和不同氮素水平下处理，测试分析植株生长动态变化、叶片NO3-累积、氮代谢关键酶以及氮代谢产物含量的变化，分析复硝酚钠及其组分对韭菜产品硝酸盐累积污染的减控效应及营养品质提高效应，并探索其相关机制，为农产品品质提高及氮素高效利用运筹提供理论依据。其结果表明:
　　1.韭菜硝酸盐含量在叶面喷施CSN后呈现出先降低(3～6 d)后增加(6～9 d)的趋势，并以0.15 mL·L-1 CSN处理至第6天的韭菜硝酸盐含量最低，它比对照降低了29.6％;同时，各浓度CSN处理还显著提高了韭菜叶片氮代谢关键酶的活性，其中0.15 mL·L-1CSN处理后第6天叶片硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)和谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)活性分别较对照增加了34.4％、61.3％、208.8％、7.4％;此外，各浓度CSN处理还可明显促进韭菜生长，提高韭菜营养品质。
　　2.在复硝酚钠组分（邻硝基苯酚钠、对硝基苯酚钠和5-硝基愈创木酚钠）降低韭菜硝酸盐含量的前期试验基础上，进行叶面喷洒10μmol·L-15-NGS处理，(1)5-NGS处理使韭菜叶片硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)和谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)等氮代谢关键酶活性分别比对照显著提高58.7％、26.0％、179.4％、131.3％，硝酸盐含量显著降低26.1％。(2)5-NGS处理韭菜叶片的可溶性蛋白、维生素C分别显著提高49.5％、25.0％，氨基酸总量及其组分含量也显著地增加，但可溶性糖含量显著降低。(3)5-NGS还使韭菜叶片的PSⅡ电子传递速率显著增加11.3％，其生物量、叶面积、叶绿素含量等也显著增加。
　　3.利用黑色遮阴网，设置2个光照强度，自然光下测得光照强度为900-1050μmol· m-2·s-1，用手持光照度计测得各相对光强相当于全光照下的25％和100％。在前期试验的基础上，选用0.15 ml·L-1的CSN，对前茬收割后第12d的韭菜叶面进行喷雾处理，以喷施清水为对照(CK)，叶片的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)和谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)等氮代谢关键酶活性均显著增强，且均在全光下增加幅度最大，分别为46.6％、13.1％、43.1％和40.3％;而韭菜叶面经10μmol·L-1的5-NGS处理后也提高了NR、GS、GOT和GPT的活性，且也在全光下增加幅度最大，分别显著增加了103.6％、26.5％、179.4％和131.3％。同时，韭菜叶片的Vc、可溶性蛋白质、游离氨基酸等营养物质的含量也明显提高。
　　4.在不同施氮基础上，韭菜叶面喷施0.15 mLL-1 CSN和10μmol·L-15-NGS处理后第12天，叶片的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)和谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)等氮代谢关键酶活性均显著增强。其中，CSN对提高NR、GS、GOT、GPT活性效果最显著的均为中氮水平，分别提高了18.7％、19.3％、37.7％和82.8％;而叶面喷施5-NGS处理后亦提高了NR、GS、GOT、GPT活性，但增加效果最显著的均为高氮水平，在高氮水平下，5-NGS处理使得韭菜叶片的NR、GS、GOT和GPT活性大幅度提高，分别为70.6％、20.9％、41.9％和41.0％。同时，韭菜全氮含量以及Vc、可溶性蛋白质、游离氨基酸等营养物质的含量也明显提高。
　　综上所述，韭菜叶面喷施CSN和5-NGS使得末端的蛋白质合成活性增强，拉动了游离氨基酸向蛋白质的转化，不仅能够显著提高氮还原动力泵(NR)和氮同化初级动力泵(GS)活性，而且能够同时调动氮同化次级动力泵（GOT和GPT）的转氨作用积极协同配合，还可能调动碳同化产物的积极协同配合，促进了前端硝态氮转化为谷氨酸和衍生氨基酸，从而降低了韭菜叶片NO3-累积，提高了营养品质，促进了韭菜的生长。

目录

声明

摘要

英文缩写及中英文对照表

1 引言

1．1 蔬菜体内硝酸盐累积现状

1．1．1 植物对硝酸盐的累积及转化机制研究现状

1．1．2 硝酸盐减控措施研究现状

1．2 复硝酚钠及5-硝基愈创木酚钠对植物的生理功能研究现状

1．3 复硝酚钠及5-硝基愈创木酚钠的生产应用现状

1．4 光照对植物品质的影响机理

1．5 研究的目的和意义

2 材料与方法

2．1 试验材料与处理

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验处理

2．2 测定项目与方法

2．2．1 植物株高、鲜重、干重和全氮含量测定

2．2．2 硝酸盐和光合色素含量的测定

2．2．3 酶活性的测定

2．2．4 游离氨基酸组分的测定

2．2．5 叶绿素荧光参数的测定

2．3 数据处理与分析

3 结果与分析

3．1 复硝酚钠及其组分对韭菜叶片硝酸盐含量的影响

3．1．1 复硝酚钠对韭菜叶片硝酸盐含量的影响

3．1．2 5-硝基愈创木酚钠对韭菜叶片硝酸盐含量的影晌

3．1．3 遮光条件下复硝酚钠对韭菜叶片硝酸盐含量的影响

3．1．4 遮光条件下5-硝基愈创木酚钠对韭菜叶片硝酸盐含量的影响

3．1．5 不同氮素水平下复硝酚钠对韭菜叶片硝酸盐含量的影晌

3．1．6 不同氮素水平下5-硝基愈创木酚钠对韭菜叶片硝酸盐含量的影响

3．2 复硝酚钠及其组分对韭菜氮代谢关键酶活性的影响

3．2．1 复硝酚钠对韭菜叶片氮代谢关键酶活性的影响

3．2．2 5-硝基愈创木酚钠对韭菜叶片氮代谢关键酶活性的影响

3．2．3 遮光条件下复硝酚钠对韭菜氮代谢关键酶活性的影响

3．2．4 遮光条件下5-硝基愈创木酚钠对韭菜氮代谢关键酶活性的影响

3．2．5 不同氮素水平下叶面喷施复硝酚钠对韭菜氮代谢关键酶活性的影响

3．2．6 不同氮素水平下叶面喷施5-硝基愈创木酚钠对韭菜氮代谢关键酶活性的影响

3．3 复硝酚钠及其组分对韭菜叶片氨基酸组分及含量的影响

3．3．1 5-硝基愈创木酚钠对韭菜叶片氨基酸组分及含量的影晌

3．3．2 遮光条件下复硝酚钠对韭菜叶片氨基酸组分及含量的影响

3．4 复硝酚钠及其组分对韭菜叶片营养品质的影响

3．4．1 复硝酚钠对韭菜叶片营养品质的影响

3．4．2 5-硝基愈创木酚钠对韭菜叶片营养品质的影响

3．4．3 遮光条件下复硝酚钠对韭菜营养品质的影响

3．4．4 遮光条件下5-硝基愈创木酚钠对韭菜营养品质的影响

3．4．5 不同氮素水平下叶面喷施复硝酚钠对韭莱营养品质的影响

3．4．6 不同氮素水平下叶面喷施5-硝基愈创木酚钠对韭菜营养品质的影响

3．5 复硝酚钠及其组分对韭菜叶片生长及叶绿素荧光动力学活性的影响

3．5．1 复硝酚钠对韭菜叶片生长的影晌

3．5．2 5-硝基愈创木酚钠对韭菜生长及叶绿素荧光动力学活性的影响

3．5．3 遮光条件下复硝酚钠对韭菜生长及叶绿素荧光动力学活性的影响

3．5．4 遮光条件下5-硝基愈创木酚钠对韭菜生长及叶绿素荧光动力学活性的影响

3．5．5 不同氮素水平下复硝酚钠对韭菜生长及光合色素含量的影响

3．5．6 不同氮素水平下5-硝基愈创木酚钠对韭菜生长及光合色素含量的影响

3．6 复硝酚钠及其组分对韭菜叶片全氮含量的影响

3．6．1 不同氮素水平下复硝酚钠对韭菜叶片全氮含量的影响

3．6．2 不同氮素水平下5-硝基愈创木酚钠对韭菜叶片全氮含量的影响

4 讨论

4．1 复硝酚钠及其组分对韭菜硝酸盐累积的下调机制

4．1．1 复硝酚钠对韭菜硝酸盐累积的下调机制

4．1．2 5-硝基愈创木酚钠对韭菜硝酸盐累积的下调机制

4．2 复硝酚钠及其组分对韭菜营养品质和叶绿素荧光动力学活性的影响

4．2．1 复硝酚钠对韭菜营养品质和叶绿素荧光动力学活性的影响

4．2．2 5-硝基愈创木酚钠对韭菜营养品质和叶绿素荧光动力学活性的影响

5 结论

参考文献

在读期间发表论文

作者简历

致谢