氮素形态对番茄果实生长和有机酸代谢动态变化的影响

摘要

植物吸收的氮素形态主要是NO3－-N和NH4+-N。由于植物对不同形态氮素吸收和同化的机理不同，外源供应不同形态氮素会对植物的生长发育及生理代谢过程产生不同的影响。番茄是一种重要的经济作物，也是研究肉质果实生长发育的良好模式作物。有机酸是果实的主要组成成分，也是衡量果实品质的重要因子。植物体内有机酸代谢与氮素同化紧密联系，而有关氮素形态对果实生长发育及有机酸代谢动态变化的影响还少有报道。本试验以樱桃番茄“红洋梨”为材料，采用基质-营养液共培养的方法研究了不同形态氮素及配施处理下果实的生长发育及果实品质指标、果皮显微结构的变化特征，同时研究了发育过程中氮素形态对果实氮素同化关键酶、有机酸代谢相关酶及相关产物的影响。研究结果表明：
　　 不同处理下番茄的开花总数相近，但氮素形态显著影响了果实的单果重及果径。整个生育期内，全硝(100％NO3-)与铵硝配施(75％NO3－：25％NH4+)处理下果实单果重及果径变化趋势一致且无显著差异；全铵（100％NH4+）处理下果实单果重及果径从花后14d开始显著低于另两个处理，并提前一周达到成熟。果实石蜡切片的观察结果表明，铵硝配施处理下果实表皮细胞形状较全硝处理更为规则，排列紧密且角质层厚度均匀；全铵处理下果实细胞体积较小，表皮细胞形状不规则且排列疏松，其角质层厚度在幼果期和绿熟期显著低于全硝及铵硝配施处理，而在成熟期显著增加。
　　 氮素形态对果实蛋白质和Vc含量影响不显著，但显著影响了果实可溶性总糖、可滴定酸度、糖酸比、氨基酸及游离NH4+含量。果实可溶性总糖含量均在花后21 d时达到最高值，此时的含量高低依次为全铵、铵硝配施、全硝；全硝与铵硝配施处理下果实可滴定酸度均于花后28 d时达到最高值，随后下降；而全铵处理下果实可滴定酸度在花后7d时最高，此时约为另两个处理的1.3倍。果实蔗糖、葡萄糖及果糖含量也受到氮素形态的显著影响。花后7d时全硝及铵硝配施处理下果实氮素代谢关键酶NR活性是全铵处理的大约3倍，随后显著下降，整个生育期内全硝及铵硝配施处理下果实NR活性均显著高于全铵处理；果实GS活性变化受氮素形态的影响不显著。
　　 氮素形态显著影响到果实柠檬酸、苹果酸和α-酮戊二酸的含量变化，铵硝配施处理下果实柠檬酸和苹果酸含量均比全硝处理提前一周达到最高值，而其柠檬酸合成酶(CS)和苹果酸脱氢酶(MDH)活性比全硝处理延迟一周达到高峰。整个生育期内，全铵处理下果实柠檬酸含量是全硝及铵硝配施处理的40％左右，而花后7d时果实苹果酸含量约是另两个处理的2倍。随着果实的发育，果实有机酸代谢关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)活性显著下降，除花后7d外，全铵处理均显著低于全硝及铵硝配施处理。全铵处理发育初期较高的MDH活性与此时较高的苹果酸含量相一致。NAD-异柠檬酸脱氢酶(NAD-IDH)和NADP-苹果酸酶（NADP-ME）活性较低，随着果实的成熟均逐渐上升，但其变化趋势与有机酸含量没有显著的相关性。

目录

文摘

英文文摘

项目基金资助

缩略语Abbreviation

第一章 文献综述

1 氮素在植物体内的吸收和代谢

2 氮素形态对果实生长发育的影响

2.1 氮素形态对果实生长发育的影响

2.2 石蜡切片技术在植物研究中的应用

3 氮素形态对果实氮、有机酸代谢的影响

3.1 氮素形态对果实氮代谢的影响

3.2 氮素形态对果实有机酸代谢的影响

4 课题研究意义及技术路线

4.1 研究意义

4.2 技术路线

第二章 氮素形态对番茄果实生长及果皮显微结构的影响

1 材料与方法

1.1 试验方法

1.2 样品采集

1.3 测定项目

1.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 氮素形态对开花总数及单果重的影响

2.2 氮素形态对果实纵经和横径的影响

2.3 氮素形态对果实表皮显微结构的影响

3 讨论

4 小结

第三章 氮素形态对番茄果实品质指标及氮代谢关键酶活性的影响

1 材料与方法

1.1 试验方法

1.2 样品采集

1.3 测定项目

1.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 氮素形态对果实品质指标的影响

2.2 氮素形态对果实果糖、葡萄糖及蔗糖含量的影响

2.3 氮素形态对果实NO3－和NH4+含量的影响

2.4 氮素形态对果实NR活性的影响

2.5 氮素形态对果实GS活性的影响

3 讨论

4 小结

第四章 氮素形态对番茄果实有机酸含量及相关代谢酶活性的影响

1 材料与方法

1.1 试验方法

1.2 样品采集

1.3 测定项目

1.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 氮素形态对果实有机酸含量的影响

2.2 氮素形态对果实PEPCase活性的影响

2.3 氮素形态对果实CS活性的影响

2.4 氮素形态对果实NAD-IDH活性的影响

2.5 氮素形态对果实MDH活性的影响

2.6 氮素形态对果实NADP-ME活性的影响

3 讨论

4 小结

第五章 全文结论及创新之处

1 全文结论

2 创新之处

3 存在问题及今后工作设想

参考文献

致谢

在读期间发表论文