全 文 ：第5卷 第4期
1 9 9 7年 1 2月
生 态 农 业 研 究
ECO—AGRICULTURE RESEARCH
Vo1．5 No．4
Dec．，1997
弓 、 、
不同硫甙背景油菜苗期需硫量的研究
至丛生一李继云
(中国科学琬生态环境研究中心 北京 100085)
篮
(中国农业科学琬土壤肥料研究所 北京 100081)
摘 要 利用温室砂培盐栽试验研兜了 同硫甙背景油菜苗期的需砘(s)量特性、植株硫甙含
量及不同供s水平植株与根系的含s量差异。结果表明，对最高产量(生物量)的获得，低砘甙
油菜对S素的需求量反而明显大干高砘甙油菜；植株S浓度与供s水平间呈扭显著的指教相
关，且品种(系)间无显著差异f根系S浓度与供s水平呈扭显著相关的二次曲线型，井反映了
油菜砘甙背景间的差异I植株硫甙含量与供S量呈二次回归型相关，在一定范围内高琉甙油菜
植株砘甙的合成积累相对较高，而低硫甙油菜植株对硫甙的合成积累具有一定的咀抻怍用。西
此，对最低油菜偏施、重施s肥，是满足其较高生理需求，提高产量和效益的重要手段
调型坚芝 盟 苗
Sulfur requirements of rape seedlings with various backgrounds of seed glueouinolate contents．
Wang Qjngren，Li Jiyun(The Center for Ecology and Environment，CAAS，Beijing 100085)，
LinBao(Institute of Soil and Fertilizer，CAAS，Beijiag 100081)，EAR，1997，5(4)：24~28．
Abstract The relationships of sulfur requirments，glucosinolate and sulfur contents in plant
tissue and roots of rape seedlings with different glucosinolate contents in seeds and S supply
were studied by sand culture in greenhouse．The results show that to ob~in highest yield
(hiomass),more S was required by rape seedlings with lower glucosinolate contents in seeds
than those with higher glucosinolate contents in seeds．S contents in plant tissue for three vari—
eties were signifcantly exponentialy correlated with S supply，and 130 difference existed among
the varieties．However，S contents in root were highly correlated with S supply in quadratic
curve，and there were differences among varieties with different g[ucosinolate backgrounds．
Quadratic regressional relation was found between glucosinolate contents in plant tissue and S
supply+Tissue glucosinolate contents were higher in varieties with higher background gluco si—
nolate，and they aiso synthesized and accumulated more glucosinolate in plant tissue than those
with the lower background glucosinolate，showing some resistance to tissue glucosinolate aecu．
mulation．Then it Is important to apply n1ore S fertfli~er to double lower rape varieties．
Key word~ Glucosinolate backgr ound，Rape，S requirement
油莱是需硫(s)量较高的作物，主要是除含有丰富的含硫氨基酸及脂肪合成代谢必
率文于1996年10月15日收封，1996年 11月26日改回
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第4期 王庆仁等；不同碡甙背景油菜苗期需硫量的研究 25
需含硫化合物的直接参与外，还与其特有的二次生理代谢产物——硫代葡萄糖甙(简称硫
甙，下同)含量较高有密切关系。据研究，油菜硫甙含量主要受遗传因素的制约，且与供S
强度呈密切的正相关 ” 。据Schnug报道，油菜完全分化幼叶中的全S含量与幼叶
或菜籽内硫甙总量呈极显著直线相关(r一0．7～0．9) 。然而，随着油菜双低化发展，硫
甙水平不断降低，对油菜S素需求量的研究逐渐被人们所重视。传统见解认为，油菜对S
素需求量随着硫甙水平的降低而下降。但另有研究表明，与单低(即低芥酸)品种相比，双
低油菜品种对缺s更敏感且对s肥反应更强烈 “ ]。
目前我国油菜生产虽仍以传统的高硫甙品种占主导地位，但增进品质，提高脱油副产
物高蛋白菜饼的应用价值，加快油菜双低化发展，已成为油菜生产发展的必然趋势。近年
来我国已先后从国外引进并自己培育出许多优良的双低油菜新品种(系)，目前正处于中
试、推广阶段。因此，探讨不同硫甙背景(ep菜籽硫甙含量不同)油菜苗期需s特性，对于指
导我国当前及今后油菜生产中s肥的宏观管理与微观调控等，无疑将具有重要的意义。
1 试验材料与方法
1．1 试验品种(系)
试验品种(系)选用澳大利亚甘蓝型双低冬油菜Canola(芥酸<2 ，硫甙<
10~tmol／g)；中国杂交培育甘蓝型双低冬油菜中双5号(芥酸<2 ，硫甙l5～20umo1／g)；
中国甘蓝型普通冬油菜中油821(芥酸>40 ，硫甙>100~mol，g)。
1．2 试验方法
试验采用温室石英砂培盆栽，使用Hewitt(1966)完全营养液，其中N 15mmql／L、K
5mmol／L、Ca 5retool／L、P lmmol／L、Mg l_5mmol／L、Na 1retool／L 和 C1 1．5～
2．85mmol／L，Fe 2．75mg／L．Mn 0．55mg／L、B 0．4m~／L和Zn 0．1m~／L，共设置Omg／L、
2．5mg／L、5m~／L、lOmg／L、20mg／L．4Omg／L和80mg／L 7个供S浓度。9月20日播种，
3叶期定苗．每盆5株．温室温度lO～30"C。抽苔期(70d)收获，样品分地上部与根，杀青
(105℃)后烘干(75"C)、称重、磨碎。样品分析中全S用HNO 一HCIO 消化、BaSO 比浊
法；硫甙用葡萄糖释放．3，5-二硝基水扬酸比色法 测定。
2 结果与分析
2．1 对生物量的影响 +
比较供S水平对不同硫甙背景油菜苗期生物量的影响可见，低硫甙油菜Canola与中
双5号特征及规律极为相似(见图1)，供S浓度皆呈二次回归型相关并有较高保证系数。
Canola：
y一一0．0045x +0．4464x+4．8167 (R 一0．84)
中双 5号：
y一一0．0069x +0．6363x+3．9755 (R ．-0．78)
式中．y为生物量(D )． 为供 S浓度(mg／L) 高硫甙油菜中油 821生物量在
O~20mg／L供S浓度时呈极显著相关二次曲线(见图2)：
‘ y一一0．0698xz+1．9264x+0．6269 (R。一0．99)
所不同的是双低油菜生物量在80m~／L供S浓度(实测值)时呈下降，而高硫甙中油
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26 生 态 农 业 研 究 第5卷
821生物量在20mg／L供s浓度时呈显著降低，说明对获得最高产量(生物量)s素需求，
低硫甙油菜反而明显高于高硫甙油莱。试验结果还表明，在较低供s浓度(0~5mg／L)下
高硫甙油菜中油821比低硫甙油莱Canola生长弱小且具有更严重而典型的缺S症状，这
可能与高硫甙油菜对维持正常代谢及硫甙合成所需的初始s浓度较高有关。
州
供S{I庄(mg／L)
S supply
围1 双低油蕞苗期生物量与供S浓度的关系
(石英砂培，1995)
Fig+1 S supply with seedling DM of double
low oilseed rape(sand culture)
口
0一
0．
：
囝3 供S水平对植株根冠比的影响
(中双5号+1995)
Fig．3 Effect of S supp]y on root shoot
ratio of oilseed rape
州
供sl盎宦(mB／L)
S 0qpp1，
围2 中油 821苗期生物量
与供S浓度的关系(1995)
Fig、2 The relationship between S supply and
DM of Zhong you 821
显然，供S浓度对地上部与根系生
长量的影响具有相同规律，植株根冠比
对低硫甙背景的中双 5号与Canola除
个别情况外，在一定范围(0~20mg／L)
内随供s浓度的增加而增加，但过量供
S使根冠比呈下降趋势(见图3)；而对高
硫甙背景的中油 821却无明显规律可
循，这可能与品种特性及采用营养液培
养有关，供s不足易导致根系细长，分技
少，重量轻。
2．2 植株S浓度与供S水平的关系
供s浓度与植株含s量拟合曲线
(见图4)表明，二者呈极显著指数相关(保证系数均>0．9)，且不同硫甙背景间无显著差
异。Canola：
Y一0．0151e。6f127x (R 一0．94)
中油 821：
Y一0．0153e。6f184x (R 一 0．96)
中双 5号：
Y一0．02d2e。 (R 一0．94)
不同品种植株对根系S浓度的影响不同，3个品种(系)在供s范围内皆呈极显著相
关二次曲线型，且在相同供S水平下高硫甙品种(系)表现较高的根系S积累特征，低硫甙
油菜Canola根系S浓度积累最少(见图5)。这表明相同供s水平下油菜根系含s量随硫
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第4期 王庆仁等：不同硫甙背景油菜苗期需硫量的研究 27
拦
叽
供 S浓度(mg，L)
S supply
圉 4 撞株s浓度与供 S水平的相关性(1995l
Fig．4 S concentration in plant tissue
图5 供s浓度与油菜根台S量的相关牲
Fig．5 Correlation between S supply and S
with S supply concentl~tton of oilseed rape
甙背景增加而提高，但低供s水平下差异不显著(见图5)。并表明油菜根系对溶液中s素
吸收在一定范围内受某种负反馈调节机制制约，且这一机制可能与品种(系)的基因调控
有密切关系。
2．3 对植株硫甙含量的影响
植株硫甙含量与硫甙背景间存在一定相关性。一定范围内相同供s水平下高硫甙油
菜中油821的植株硫甙含量最高，中双5号次之，Canola最低(见图6)，且供s浓度与植
株硫甙含量间皆呈极显著相关二次回归型。中油821：
Y一一0．0007x +0．0611x+0．2926 (R 一0．88)
中双 5号：
Y=一0．0004~。+0．0469x+0．013 (R 一0．86)
Canola：
Y一 一0．0006x + 0．O579x+ 0．133 (R —0．91)
这表明在一定供 s范围内，随供 s水平
的提高硫甙含量普遍增加，达到一定限度后
则随供s水平的增加而趋于降低，这显然与 善
油菜不同硫甙背景的基因调控有关，在一般 毒
供s范围内低硫甙油菜不仅对籽粒，而且对 i
植株硫甙的合成积累具有一定阻抑效应。
3 问题与讨论
随着全球性油菜育种的双低化发展及硫 围6
甙水平的大幅度减少，低硫甙油菜对s素需
求量反而明显增加(即对缺s敏感性明显增
若2．
11．
§1．
0．
E
0．
供S浓度(nag／L)
S sup ，
檀株硫甙与供S浓度的相关性(石英砂培，1995)
Hg．6 P|ant glucosinolates with S supply
(sand culture)
加)，这与以前某些研究结果相吻合。其原因硫甙具有担当某种s素贮藏库的功能，一旦出
现s胁迫时，芥子酶便受到激活 ，从而使植株硫甙水解并释放出SOF和SCN一而
用于植物基础代谢(氨基酸、蛋白质等)的s素内在来源 ，因此，随着硫甙水平的降
低，s素贮藏库源的削弱，必然导致缺s敏感性增加。但另有研究表明，低硫甙与高硫甙油
菜仅反映了菜籽硫甙含量不同，而植株硫甙浓度并无显著差异，且植株硫甙水平并不能反
n n
^ ∞如
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28 生 态 农 业 研 究 第 5卷
映菜籽硫甙水平0 ．因环境因素的影响可能使二者的相关复杂化 ]，且可能是因植株与
籽粒硫甙含量受不同的遗传基因控制所致“]。
本研究认为．低硫甙油菜需S量高可能与硫甙合成前体物质或硫甙中间产物合成代
谢有关，这些物质虽可阻止或减少硫甙的合成积累，但其本身合成代谢过程可能需要更多
s素的参与，且与硫素利用效率较低有关。据报道，芥子酶只对完整的硫甙具有专一的水
解作用 ” ，而对硫甙中间产物或前体物质缺乏活性。
本研究结果表明，随着油菜的双低化发展及硫甙水平的不断降低，作物对S素的需求
反而有增无减。这说明随着低硫甙油菜品种(系)的不断推广、普及，施用S肥更应引起人
们的足够重视。同时，对于有限的S肥．优先考虑双低品种需S量高的特点，偏施、重施S
肥，是提高油菜产量、增加效益的重要措施。
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