全 文 ：第 12卷 第 1期
2 0 0 4年 1月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
Vo1．12 No l
Jan．， 2004
锌对苦瓜叶片碳代谢及相关酶活性的影响研究
施木 田 陈如 凯
(福建农林大学园艺学院 福州 350002)(农业部甘蔗生理生态与遗传改良重点开放实验室 福州 350002)
摘 要 田间试 验研 究不同 Zn肥施用量对苦瓜叶片 (、代谢及相 关酶 活性 的影 响结果表 明，低 Zn胁迫 时苦瓜 上位
和下位叶片蔗糖、可溶性糖、淀粉、Zn含量、蔗糖磷酸合成酶活性年口碳酸酐酶活性均显著下降，而酸性转化酶活性 、
中性 转化酶 活性 和淀 粉酶活性 显著提高 ，且 它们 之间均呈显著和极显著相关性。
关键词 苦瓜 Zn水平 C代谢 酶活性
Effects of zinc on carbon metabolism and its enzymes activities in leaves of balsam pear．SHI Mu—Tian(Colege of Horti—
culture，Fujian Agricultural and Forestry University，Fuzhou 350002)，CHEN Ru—Kai(Key Lab of Ecophysiology and Ge—
netic Improvement for Sugarcane，Ministry of Agriculture，Fuzhou 350002)，(YEA，2004，12(1)：56～58
Abstract Effects of zinc on carbon metabolism and its enzymes activities in leaves of balsam pear were studied by field
tria1．The results show that in the control plants stressed under a low level of zinc，there appear lower contents of sucrose，
soluble sucrose，starch and zinc，lower activities of carbonic anhydrase(CA)and sucrose phosphate synthase(SPS)．How—
ever，the activities of amylase，acid invertase(AI)and neutral invertase(NI)in the upper and lower leaves are higher in
CK than in other treatments．There is a significant correlation between the physiological properties．
Key words Balsam pear，Zinc levels，Carbon metabolism，Enzymes activities
zn是植物必需营养元素，系碳酸酐酶组分 ，zn可通过影响碳酸酐酶活性而影响植株光合作用和
c代谢。缺 zn降低植物组织中醛缩酶活性，进而影响 1，6-二磷酸果糖的转化，导致甜菜和玉米蔗糖含量降
低 。zn对淀粉代谢起重要作用，Jyung W．H．等 ’发现缺 zn蚕豆中淀粉含量和淀粉粒数均降低：有关
zn对植物糖代谢及其相关酶活性影响的研究目前尚少见报道，本试验研究不同zn肥施用量对苦瓜叶片 c
代谢及相关酶活性的影响，为提高苦瓜产量及其品质提供理论依据。
1 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 5．65，有机 质为 25．3
g／kg，碱解氮20．23mg／kg，速效 磷 36．5lmg／kg，速 效钾 115．6mg／kg，全 N1．2g／kg，全 P1．1g／kg，全 K20．3
g／kg，全 Zn22．12mg／kg，有效锌 0．45mg／kg(1mol／L HC1浸提)，<1．5mg／kg缺 Zn临界值。供试 Zn肥 为
ZnSO~·7 H20，底施 N 225kg／hm ，P：05225kg／hm 和 O 300kg／hm ，苦瓜生长期 内追施 N 225kg／hm ：设
底施硫酸锌 0kg／hm (对 照，CK)、15kg／hm (I)、30kg／hm (1I)、45kg／hm (Ⅲ)、60kg／hm (Ⅳ)和 75kg／hm
(V)6个处理 ，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 ，其他管理同大 田常规。6月 1日(结瓜期 )分别采集苦瓜
主蔓上位叶片(十2～+3)和下位叶片(+7～+8)，鲜样用塑料袋包后立即置冰罐中带回实验室备用，参照李
杨瑞 方法测定苦瓜 叶片淀粉酶和蔗糖合成酶活性 ，参照陈伟栋等 方法测定酸性与中性转化酶活性 ，参照
董文轩等 方法测定碳酸酐酶活性 ，按文献[5]方法测定叶片中淀粉 、蔗糖 、可溶性糖和 Zn含量 以及土壤全
Zn和有效锌等含量 ，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 Zn、可溶性糖及淀粉含量的影响
苦瓜叶片 Zn含量均随 Zn肥 施用 量的增加 而增加 ，但处理 Ⅳ和 V间差异 不显著 ，表明当硫酸锌用量
*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 ：2002-12—29 改 回日期 ：2003一Ol_30
第 l期 施木 田等 ：锌对苦瓜叶片碳代谢及相关酶活性 的影响研 究 57
>60kg]hm2时对苦瓜叶片含Zn量的影响较小，且同一处理上位叶片zn含量均高于下位叶片(见表 1)。低 zn
表 1 不同 zn肥施用量对苦瓜干叶片 Zn含量的影响
Tab．1 Effects of Zn levels on Zn contents in dry leaves of M ．charantia
处 理 干叶片 zn含量 g·g Zlnc contents of dry leaves
Treatments 上位叶片 下位叶片
Upper leaves Below leaves
处 理 干叶片 Zn含量 g·g
Treatments E位叶片
Upper leaves
CK
I
Ⅱ
l4 2±1 le
l8 5±2 0d
22 6± 2 4C
27 8±2 lb
3l 4± 2 8ab
32 9 1 2 5a
22 6± l 6b
26 0± 1 5ab
28．4± 2 1a
胁迫苦瓜上位和下位叶片蔗糖 、可溶性糖和淀粉含量均显著低于施 zn肥处理 ，不同施 zn肥处理 叶片蔗糖 、
可溶性糖和淀粉含量均呈增加趋势 ，但除下位叶片淀粉含量外 ，不同 Zn肥处理间差异不显著(见表 2)。同
一 处理苦瓜上位叶片蔗糖 、可溶性糖和淀粉含量均高于下位叶片。
表 2 不同 Zn肥施用量对苦瓜叶 片蔗糖 、可溶性糖及淀粉含量 的影 响
Tab．2 Effects of Zn levels on sucrose．mluble sucrose and starch contents in leaves of M ．charantia
2．2 不同 zn肥施用量对 C代谢及相关酶活性的影响
碳酸 酐酶 活性 与 表3 不同Zn肥施用量对苦瓜叶片碳酸酐酶及淀粉酶活性的影响
植物体 内 Zn含量 密 Tab．3 Efects。f Zn levels on carbonic anhydrase and amylase activities in leaves。f M ch口m tiⅡ
切相 关 ，它 主要 存 在
于叶绿体 中，可催 化
CO，水合作用生成重
碳酸盐进 而影响光合
作 用 。表 3表
明低 Zn胁 迫 时苦 瓜
叶 片 碳 酸 酐 酶 活 性
最低 ，施Zn肥可显著提
表 4 不同 zn肥施用量对苦瓜酸性转化酶与中性转化酶及蔗糖磷酸合成酶活性的影响
Tab．4 Effects of Zn levels on acid invertase，neutral invertase and sucrose phosphate synthase activities in leaves of M ．charantia
高苦瓜叶片碳酸酐酶活性，但施Zn肥处理间差异不显著，这与有关苹果： 、油菜的研究结果相同 ，且上位
叶片碳酸酐酶活性明显高于下位叶片。低 Zn胁迫苦瓜上位和下位叶片淀粉酶活性最高，施 Zn肥可显著降
低淀粉酶活性，减少叶片淀粉的分解，且上位叶片淀粉酶活性明显低于下位叶片。高等植物中酸性转化酶和
一
～
一
e d C
0 4 3
}
+一 +一 +一
l 2 4
0 4 8
}
58 中 国 生 态 农 业 学 报 第 12卷
中性转化酶活性催化蔗糖分解为单糖 ，而蔗糖磷酸合成酶是催化蔗糖合成 的主要酶 m 。本试验研究结果
表明低 Zn胁迫苦瓜叶片酸性转化酶和 中性转化酶活性最高(见表 4)，施 zn肥可显著降低该 2种酶活性 ．减
少蔗糖分解 ，且 2种酶活性均表现为上位叶片低于下位叶片。而蔗糖磷酸合成酶活性则相反 ，施 zn肥可显
著提高叶片蔗糖磷酸合成酶活性 ，促进蔗糖合成 ，其酶活性表现为上位叶片高于下位叶片。
2．3 苦瓜叶片各生理生化指标相关性
表 5表明苦瓜叶片蔗糖、可溶性糖、淀粉和zn含量，碳酸酐酶、淀粉酶、酸性转化酶、中性转化酶和蔗糖
磷酸合成酶活性等各种生理生化指标间关系密切，且两两呈显著和极显著相关性，表明 zn肥施用量与苦瓜
叶片 c代谢及其相关酶活性的关系十分密切。
表 5 苦瓜叶片各生理生化指标相关性
Tab．5 Relationship between physiological properties in leaves of balsm pear
蔗 糖 1 0．981” 0 973— 0 591 0．989一
可 溶 性 糖 1 0 986— 0 661 0．958一
淀 粉 1 0 746～ 0 952一
Zn 1 0 778
碳 酸 酐 酶 活 性 1
淀 粉 酶 活 性
酸性转化酶活性
中性转化酶活性
蔗糖磷酸合成酶活性
*表 中 0 05 0 576， 0[1 0 708， 12：
3 小结与讨论
缺 Zn土壤施用硫酸锌可改变植株叶片Zn含量并直接影响碳酸酐酶活性 ，间接影响淀粉酶、酸性转化
酶、中性转化酶和蔗糖 磷酸 合成酶 活性 ，进而 影响植 株 C代谢 ，其原 因可能 是 因 Zn系植 物碳酸 酐酶组
分 t ，缺 zn时碳酸酐酶活性明显降低 ，从而影响光合作用的 CO 同化 ；Zn影响酸性转 化酶 、中性转化
酶和蔗糖磷酸合成酶活性。酸性转化酶和中性转化酶可催化蔗糖分解为单糖 ，而蔗糖磷酸合成酶是催化蔗
糖合成 的主要酶 加 ，Zn通过影响与蔗糖代谢和积累相关 的酶活性 而影 响植株糖 代谢。本研究发现低 zn
胁迫苦瓜叶片蔗糖和可溶性糖含量均显著低于施 zn处理 ，这与他人报道相一致 。Singh(1974)认为缺 zn
导致甜菜蔗糖含量降低，Shrotri c．K． 发现缺zn使玉米蔗糖合成减少。但 zn对酸性转化酶、中性转化酶
和蔗糖磷酸合成酶活性的作用机理尚待进一步研究。本研究发现低 zn胁迫苦瓜叶片淀粉酶活性显著提
高，淀粉酶可分解淀粉为糊精、少量麦芽糖和葡萄糖，施 zn肥可降低淀粉酶活性进而减少叶片淀粉的分解。
Zn如何影响淀粉酶活性的作用机理 尚待进一步研究 。
参 考 文 献
1 李树真，亚斌健 锌肥对油菜碳代谢的影响[J]西北农业大学学报，1986，14(3)：94～101
2 董文轩 ，孟繁静．锌铜处理对苹果属植物叶内碳酸酐酶活性的影响[J]果树科学，1995，12(1)：10～14
3 李杨瑞．不同基因型甘蔗的几个生化特性与产量、品质的关系[D]福州：福建农学院，1987 6～8
4 陈伟栋 陈西凯 不同时期甘蔗叶片生化指标与茎蔗糖分的相关及因子分析[J 作物学报，1996，22(2)：233～237
5 南京农业大学 土壤农化分析[M]北京：中国农业出版社，1986 28～200
6 赵智中，张上隆，徐昌杰等．蔗糖代谢相关酶在温州蜜柑果实糖积累中的作用[J]园艺学报，2001，28(2)：112～118
7 Tobin A J．Carbonic anhydrrtse from parsley leavesIJ]J Biochem，1970，245：2656～2666
8 Shmtri C．K ．Tewa M．N．．Rathore V S Effects of zinc nutrition on sucrose biosynthesis in maize[J]Phytochemistry，1980，19：139～140
9 Jyung W．H．。Ehrnann A ，Schlender K．K．Zinc nutrition and starch metabolism in phaselus n5 L．[J]Plant Physid，1975，55：414～420
10 Komatsu A．．Takanokura Y．。Moriguchi T ，et al Differential expression of three sucrose—phosphate synthase isoforms during accumulation in
citrus fruit(Citrus unshiu Marc．)．Plant Sci．，1999，140：169～178
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