全 文 ：第 l2卷 第 l期
2 0 0 4年 1月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
Vo1 l2 No．1
Jan．， 2004
锌对苦瓜叶片内源激素与氮代谢及产量的影响研究
施木 田
c 业 态鸾遗 品 验譬福州。sooz， 农部甘蔗生理生与传改良重点开放实室 。 ～～
摘 要 田间试 验研 究不 同Zn肥施 用量 对苦 瓜产量、叶片 内源激素 与 N代谢 的影响结果 表 明，土壤缺 Zn时施用
硫酸锌 30～45kg／hm 可 显著提 高苦瓜 产量 ，增幅 l6．21％～l7．16％。施 zn可提高 叶片吲哚 乙酸 、赤霉 素 、蛋 白质
和核酸含量及硝酸还原酶 活性 ，降低叶片色氨酸 、游离氨基 酸和 NO3-N 含量及 RNase活性。 叶片蛋 白质与核酸 、
硝 酸还原酶呈 极显著正相 关，而 与游离氨基酸 、N0 一N含量 和 RNase活性呈 极显著负相 关；叶片色氧酸含 量与吲
哚 乙酸和赤霉素含量 ，核 酸含 量与 RNase活性均呈极显著 负相 关。
关键词 苦瓜 Zn水罩 产量 内源激素 N 代谢
Effects of zinc levels on endogenous hormone and nitrogen metabolism in leaves and yields of balsam pear．SHI M u—Tian
((％liege of Horticulture，Fujian Agriculture and Forestry University,；Key Lab of Ecophysiology and Genetic Improve—
ment for Sugarcane，Ministry of Agriculture，Fuzhou 350002)，(JEA，2004，12(1)：59～62
Abstract Effects of zinc levels on yield and endogenous hormone and nitrogen metabolism in leaves of bal~m pear(Mo—
mordica charantia fu Dading)were studied by field tria1．The results show that application 0f ZnSO4·7H2 0 with doses
from 30 to 45kg／hm in zinc deficient soil can significantly increase the yields of balsam pear．from 16．21％ to l7．16％．
Zinc application can also increase the IAA ，GA3，protein，nuclear contents and NRase activity，but decrease the trypto—
phane，nitric nitrogen(N03 )，free ammonic acids contents(FAA)and RNase activity in leaves of plants．The results also
show that there is a significantly positive correlation between protein contents and nuclear contents，NRase，but a signifi—
candy negative correlation with NO3 ，FAA and RNase，and a significantly negative correlation between tryptophane con—
tents and IAA ．GA3．nuclear contents and RNase activity．
Key words Bal~m pear，Zinc levels，Yield，Endogenous hormone，Nitrogen metabolism
Zn是植物必需营养元素，而吲哚乙酸(IAA)与赤霉素(GA )具有促进植物生长和延缓衰老的功效‘ 。
Zn也是影响蛋 白质合成的关键微量元素 ，Zn浓度 、核糖核酸及蛋白质含量与核糖核酸酶活性间存在负相关
性 。由于缺 zn降低 RNA和核糖体水平及引起核糖体变形，从而降低蛋白质合成 。苦瓜含有多种
微量元素和类胰岛素，为高附加值蔬菜，zn对苦瓜生理代谢影响的研究目前尚未见报道。本试验研究 zn对
苦瓜叶片内源激素和 N代谢的影响，为合理施用zn肥，提高苦瓜产量提供理论依据。
l 试验材料与方法
试验在福建省永春县石鼓镇进行，供试土壤为赤红壤，质地为中壤，土壤 pH值为5．6，有机质25．3g／kg，
全 N1．2g／kg，全 P1．1g／kg，全 K20．3g／kg，全 Zn22．12mg／kg，碱解氮 20．23mg／kg，速效磷 36．51mg／kg，速效
钾115．6mg／kg，有效锌 0．45mg／kg(1mol／L HC1浸提)，<1．5mg／kg缺 zn临界值。供试肥料为含有 7个结
晶水的硫酸锌 ，在施 N450kg／hm ，P O 225kg／hm ，K：O300kg／hm 基础上 ，设施硫酸锌 0kg／hm (对照，CK)、
15kg／hm (I)、30kg／hm (1I)、45kg／hm (1iD、60kg／hm ㈣ 、75kg／hm (V)6个处理，1／2尿素、过磷酸钙、硫酸锌和
氯化钾作基肥施用，1／2尿素分 2次追肥，小区面积 20m ，随机排列，重复 3次。供试苦瓜品种为“大顶苦
瓜”，于 2000年 4月 15日定植 ，每小区植 40株 ，5月下旬开始收获 ，6月底结束 ，累计计算苦瓜产量 ，其他管
理同大田常规。5月 15日(花期)和 6月 1日(结果期)分别采集苦瓜主蔓上位 +3叶片鲜样用塑料袋包后立
即置冰罐中带 回实验 室 备用。参 照朱 广廉 等： 方 法测 定 色氨 酸 、NO；一N、蛋 白质 、游 离 氨基 酸 、核 酸 、
*福建省教育厅(JAO2213)及福建省永春县人民政府项目共同资助
收稿日期：2002—11—30 改回日期：2002。12-31
中 国 生 态 农 业 学 报 第 12卷
硝酸还原酶和 RNase活性，参照夏民州等方法 测定吲哚引酸和赤霉素含量，按文献 方法测定土壤全 、
全 P、全 K、碱解氮、速效磷、速效钾、全 zn、有效锌和 pH值等，均重复 3次，取其平均值进行统计分析。
2 结果与分析
2．1 不同 Zn肥施用量对苦瓜叶片色氨酸与内源激素含量及产量的影响
表 1表明苦瓜产量 0～45 kg／hm 内随 Zn肥施用量的增加 而增加 ，施用硫酸锌 30 kg／hm 、45 kg／hm 处
理苦瓜产量均比未施 Zn肥对照显著增加 ，且其二者间差异不显著。施用硫酸锌 60 kg／hm 和 75kg／hm 处理
苦瓜产量比对照有所增加但差异不显著，且苦瓜产量随 Zn肥施用量的增加而呈下降趋势。其增产原因是
该土壤全 Zn和有效锌含量均低于我国平均水平。表明缺 Zn土壤在施足 N、P、K肥基础上施用硫酸锌 30～
45 kg／hm 作基肥可显著提高苦瓜产量。zn是植物体内吲哚乙酸合成所必需的营养元素，缺 zn导致吲哚乙
酸含量下降 。本研究发现缺 Zn土壤施用 Zn肥可提高苦瓜植株叶片吲哚乙酸含量，而过量施用 Zn肥反
而降低吲哚乙酸含量，且随生长期的延长而苦瓜叶片吲哚乙酸含量呈下降趋势。Zn对叶片赤霉素含量的影
响与对吲哚乙酸的影响趋势类似。色氨酸是吲哚乙酸合成的重要前体物质，苦瓜叶片色氨酸含量随生长期
表 1 不同Zn肥施用量对苦瓜叶片色氨酸与内源激素含量及产量的影响
Tab，1 Effects of Zn levels on yield and tryptophane，IAA and GA3 contents in leaves of M ．charantia
*表中色 氨酸 、吲哚 乙酸和赤霉素含量均为鲜物 质量 。
的延长而增加 ，且随 Zn肥施用量的增加而有所下降，这与前人对玉米 、番茄和大麦的研究结果相一致 n ，说
明缺 Zn有 利 于 色氨 酸 的 累积。统 计结 果 表 明色 氨 酸含 量 与 吲 哚 乙酸 (Y=234．35—0．575X，r=
一 0．978”，n=12，下同)、赤霉素(Y=174．32—2．050X，，．=一0．718“)含量呈极显著负相关，这进一步验
证色氨酸是合成吲哚乙酸的重要组分。
2．2 不同 Zn肥施用量对苦瓜叶片 N代谢的影响
硝酸还原酶活性是植物 N代谢的关键酶，它催化 NO 一到 NO2的还原反应，其活性大小反映植物对环
境 中 NO3-的吸收利用状况。5月 15日和 6月 1日2次取样分析结果表明，适量施 Zn肥可显著提高苦瓜叶
片硝酸还原酶活性 ，加速 NO3-的吸收转化 ，显著减少叶片中 N0 N的累积(见表 2)。相关性统计结果表明
硝酸还原酶活性与 NO；一N含量 呈极显著负 相关 (Y=172．19—0．307X，r= 一0．842 )。由表 2和表 3
可知缺 Zn土壤适量施Zn肥 可显著提高苦 瓜叶片蛋 白质含量 ，减少游离氨基酸含量 ，这 与Zn促进游离氨基
表 2 不同zn肥施用量对苦瓜鲜叶片 NO,一N、蛋白质含量及硝酸还原酶活性的影响
Tab．2 Effects of Zn levels on nitric nitrogen，protein contents and NRase activity in leaves of M ，charantia
第 1期 施木 田：锌对苦瓜叶片内源激素与氮代谢及产量的影响研究 61
酸合成蛋白质有关。生物统计发现蛋白质与硝酸还原酶活性(Y=6．75+0．547X，，一=0．958 )
、核酸含量
(Y =21．36+86．29X，r=0．778”)呈 极显 著 正相 关 ，而与 叶 片 NQ -N(Y=112．94—0．196X．r=
一 0．940 )、游离氨基酸含量(Y=62．23—33．633X，r=一0．735”)及 RNase活性(Y=86
． 53—20．752X ．
，一=一0．977”)呈极显著负相关。RNase是RNA分解代谢中起重要作用的水解酶 ，核酸含量与RNase活性
呈极显著负相关(，一=一0．950“，Y=0．397—0．093X)。缺 zn土壤适量施 zn肥可降低苦瓜叶片 RNa e活
性 ，提高叶片核酸含量(见表 3)，从而减缓核酸的分解。
表 3 不 同 zn肥施用■对苦瓜鲜叶片游离氨基酸 、核酸含量及 RNase活性 的影响
Tab．3 Efects of Zn levels on free ammonic acids，nuclear contents and RNase activity in leaves of M
． charantia
3 小结与讨论
缺zn导致植物吲哚乙酸含量下降，其原因至今仍无一致解释，Skoog(1940)最早认为是因吲哚乙酸氧化
增加所致。Tsui(1948)指出缺 Zn番茄植株中色氨酸含量显著下降是因色氨酸合成速率下降所致。Nason
等发现链孢霉在缺 Zn条件下色氨酸含量减少也与色氨酸合成酶活性下降有关 。之后人们发现缺 Zn玉
米叶片及籽粒和水稻籽粒中色氨酸含量均下降。许多资料均提出Zn是色氨酸合成所必需的，但 Zn并不影
响色氨酸向吲哚乙酸转化过程，施用色氨酸可减轻玉米缺 Zn症状并促其生长 。但 Takaki H．等’ 。用玉
米、番茄 、油菜和大麦试验发现缺 Zn植 物均有较高游离色氨酸含量。当玉米苗 出现典型缺 Zn症状时其叶
片游离色氨酸可高达对照 10倍以上 ，甚至叶片表面分泌物 中也测出色氨酸。本研究发现缺 Zn土壤适量施
Zn肥可降低苦瓜叶片色氨酸含量，这表明缺 Zn有利于色氨酸的累积 ，缺 Zn似乎并不影响色氨酸的合成 ，而
主要影响由色氨酸形成吲哚乙酸过程。此外 zn还可影响赤霉素的形成，其作用机理尚有待进一步研究：
本研究发现缺 zn降低硝酸还原酶活性，导致植株体内游离氨基酸和 NO3一N的累积以及 RNase活性升高，
而核糖核酸和蛋白质含量明显降低。生物统计结果表明苦瓜叶片蛋白质含量与硝酸还原酶活性和核酸含量
呈极显著正相关 ，而与叶片 No —N、游离氨基酸含量和 RNase活性呈 极显 著负相关 ，这 与前人研究结果相
同 。而蛋白质合成降低的原因是由于缺 zn降低 RNA 及引起核糖体变形所致 ’ 。Kitagishi K．等’“
报道缺 zn水稻幼苗分生组织中RNA水平和自由80S核糖体显著下降，从而降低蛋白质的合成。这表明缺
zn导致吲哚乙酸含量下降，从而导致生长障碍，其原因可能是缺 zn抑制色氨酸向吲哚乙酸的转化 ：
Law D．M．¨ 认为 D一色氨酸是吲哚乙酸合成的前体，L一色氨酸需转化为 D一色氨酸后才能被合成吲哚乙酸，
赤霉素可促进这一转化过程。有研究认为缺 zn使玉米赤霉素水平下降 ，本研究结果相同，这可能是因zn
通过赤霉素进一步影响吲哚乙酸合成 的缘故所致。
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