氮素营养对菠菜体内抗坏血酸含量及其代谢的影响

摘要

抗坏血酸(即维生素C，AsA)在植物生长发育中具有重要的作用。同时，它也是人体必需的微量营养素，而人体自身不能合成抗坏血酸，主要从蔬菜和水果等食物中摄取。植物体内抗坏血酸的含量除了受其本身的生物学特性如蔬菜种类、品种等影响外，还受到许多环境条件和农艺栽培措施的影响，其中氮素营养对蔬菜的抗坏血酸积累有显著的影响。国内外关于氮素营养对蔬菜抗坏血酸含量的影响已有不少报道，结果不尽一致，并且关于氮素营养对蔬菜体内不同形态的抗坏血酸含量的影响及其机理尚不完全清楚。本研究以AsA含量丰富的菠菜为材料，采用基质培养试验探讨不同氮素供应水平、形态以及收获前不同的供氮方式对其体内AsA含量及其代谢相关酶活性的影响，试图探明氮素营养对菠菜体内AsA含量的影响及其生理机制，为生产富含抗坏血酸的优质蔬菜的养分管理提供依据。取得的主要结果如下： 1、采用基质培养试验，研究了营养液中4个供氮水平(2mmol/L、10mmol/L、18mmol/L、26mmol/L)对菠菜叶片抗坏血酸含量及其代谢相关酶活性的影响。结果表明，随着供氮水平由2mmol/L提高到10mmol/L，菠菜生物量和叶片抗坏血酸含量显著增加，而继续提高供氮水平对菠菜生长没有显著影响，但是抗坏血酸含量显著下降，硝酸盐含量则显著升高。与其他供氮水平相比，供氮水平为10mmol/L时，菠菜叶片AsA、DHA和AsA+DHA含量最高，但随着氮水平的提高却略有降低。叶片中半乳糖内酯脱氢酶(GalLDH)活性随着供氮水平由2mmol/L提高到10mmol/L时显著升高；进一步提高供氮水平，GalLDH活性显著降低。当氮水平由2mmol/L增加到10mmol/L时，与抗坏血酸再生循环有关的单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和过氧化物酶(APX)活性显著增强，继续提高供氮水平其活性逐渐下降，但供氮水平不影响抗坏血酸氧化酶(AAO)的活性。不同供氮水平下菠菜体内抗坏血酸含量的变化趋势与GalLDH、MDHAR、DHAR和APX活性变化基本一致，表明不同供氮水平菠菜体内的抗坏血酸含量的影响是由于其调控抗坏血酸合成和再生循环的综合结果，而与抗坏血酸的氧化分解没有显著的相关。 2、采用基质培养试验，研究了营养液不同铵硝配比(0:100，25:75，50:50，75:25，100:0)对菠菜叶片抗坏血酸含量及其代谢相关酶活性的影响。结果表明，菠菜植株鲜重和干重以铵硝比为25:75处理最高，铵硝比超过50:50时则显著下降。菠菜叶片抗坏血酸(AsA)、总抗坏血酸(AsA+DHA)含量随着铵硝比的增加逐渐升高，但AsA/(AsA+DHA)比值没有显著变化。菠菜叶片 L-半乳糖酸-1，4-内酯脱氢酶(GalLDH)活性在铵硝比小于50％时没有显著变化，进一步提高铵硝比则显著降低：铵硝比不影响抗坏血酸氧化酶(AAO)的活性。抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性随着铵硝比的增加先降低后升高，而脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)的活性均随着供铵比例提高则逐渐提高，且与AsA含量的变化趋势相似。可见，在本研究中提高营养液中铵硝比增加菠菜叶片AsA含量，与其提高MDHAR、DHAR活性，加快AsA的再生循环有关，而与其对GalLDH和AAO酶活性的影响没有明显的相关。 3、采用基质培养试验，研究了菠菜收获前6种不同的氮素供应方式(100％NO3-、0％NO3-、50％NO3-、50％NO3-+50％NH4+、50％NH4+、100％NH4+)对菠菜叶片抗坏血酸含量及其代谢相关酶活性的影响。结果表明，收获前 7d单独供铵(50％NH4+、100％NH4+)，虽能显著提高菠菜叶片的AsA含量，并且降低硝酸盐含量，但也降低了生物量的积累。收获前降低供应硝态氮水平(0％NO3-、50％NO3-)均显著降低硝酸盐含量，但不供氮处理(0％NO3-)则显著降低AsA含量和生物量。收获前7d供应硝铵混合氮源(50％NO3-+50％NH4+)不仅可提高抗坏血酸含量和降低硝酸盐含量，并且不影响生物量积累。收获前不同供氮方式对抗坏血酸代谢相关酶活性的影响较为复杂。采用铵态氮为唯一氮源(50％NH4+、100％NH4+)均显著降低GalLDH活性，但均保持了较高的MDHAR、DHAR和APX活性；降低供应硝态氮水平(0％NO3-、50％NO3-)显著降低APX和MDHAR活性；供应硝铵混合氮源(50％NO3-+50％NH4+)时则可维持较高的GalLDH、MDHAR、DHAR和APX活性：而不同供氮方式对AAO的活性没有显著影响。因此，收获前氮素供应混合氮源(50％NO3-+50％NH4+)提高菠菜叶片AsA含量可能与其保持较高的GalLDH、MDHAR、DHAR和APX活性，进而影响AsA的合成和再生循环有关，而与其对AAO酶活性的影响没有明显的相关。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

第一章文献综述

1.1植物抗坏血酸的功能

1.1.1 AsA在植物体内的功能

1.1.2 AsA在人体内的功能

1.2 ASA在植物体内的生物合成

1.3 ASA在植物体内的代谢

1.4植物体内ASA含量的影响因素

1.5问题的提出、技术路线及拟解决的问题

1.5.1问题的提出

1.5.2技术路线

1.5.3拟解决的关键问题

第二章供氮水平对菠菜体内抗坏血酸含量及其代谢的影响

2.1引言

2.2材料与方法

2.2.1材料与实验设计

2.2.2抗坏血酸含量的测定

2.2.3抗坏血酸相关酶活性的测定

2.2.4硝酸盐含量的测定

2.2.5全氮的测定

2.2.6数据统计与分析

2.3结果与分析

2.3.1供氮水平对菠菜产量、硝酸盐及全氮含量的影响

2.3.2供氮水平对菠菜叶片AsA和DHA含量的影响

2.3.3供氮水平对菠菜叶片GalLDH酶活性的影响

2.3.4供氮水平对对菠菜叶片AAO、APX、DHAR、MDHAR酶活性的影响

2.4讨论

第三章氮素形态对菠菜体内抗坏血酸含量及其代谢的影响

3.1引言

3.2材料与方法

3.2.1材料与实验设计

3.2.2测定方法

3.3结果与分析

3 3.1铵硝配比对菠菜生物量、硝酸盐及全氮含量的影响

3.3.2铵硝配比对菠菜叶片抗坏血酸含量的影响

3.3.3铵硝配比对菠菜叶片GalLDH酶活性的影响

3.3.4铵硝配比对菠菜叶片AAO、APX、DHAR、MDHAR酶活性的影响

3.4讨论

第四章收获前供氮方式对菠菜体内抗坏血酸含量及其代谢影响

4.1引言

4.2材料与方法

4.2.1材料与实验设计

4.2.2测定方法

4.3结果

4.3.1收获前不同供氮方式对菠菜生物量、硝酸盐和全氮含量的影响

4.3.2收获前不同供氮方式对菠菜叶片抗坏血酸含量的影响

4.3.3收获前不同供氮方式对菠菜叶片GalLDH酶活性的影响

4.3.4不同供氮方式对菠菜叶片AAO、APX、MDHAR、DHAR酶活性的影响

4.4讨论

第五章全文总结

参考文献：

作者简历及攻读硕士学位期间完成的论文