全 文 ：动植物生产
中国农学通报 第23卷 第 10期 2007年 10月
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缺素环境中平邑甜茶根系硝酸还原酶活性
及硝态氮含量的变化
乔海涛 1,杨洪强 1,2,范伟国 1
（1山东农业大学园艺学院，泰安 271018；2作物生物学国家重点实验室，泰安 271018）
摘 要:以二年生平邑甜茶(M.hupehensisRehd)实生幼树为试材,在砂培和水培条件下研究了完全营养
液、缺氮、缺磷、缺钙条件下,平邑甜茶根系硝酸还原酶(NR)活性、以及硝态氮含量的动态变化,结果表
明,缺氮明显降低根系硝酸还原酶活性和硝态氮含量,缺磷也降低了硝酸还原酶活性,但缺钙 8d后根
系硝酸还原酶活性提高,根系硝态氮含量也有所升高。
关键词:平邑甜茶;硝酸还原酶;硝态氮;缺素
中图分类号:S661 文献标识码:A
ChangesofNitrateReductaseActivityandNitratenitrogenContentintheRootof
Malus.hupehensisRehdUnderElement-deficientCondition
QiaoHaitao1,YangHongqiang1,2,FanWeiguo1
（1ColegeofHorticulture,ShandongAgricultureUniversity,Taian271018；
2StateKeyLaboratoryofCropBiology,TaianP.R.C271018)
Abstract:Two-yearoldseedlingsofM.hupehensisRehdusedasmaterialintheexperiments.Theefectsof
nitrogen-deficient,phosphorus-deficient,calcium-deficientontheactivityofnitratereductase(NR)andthe
contentofnitratenitrogenintherootswerestudiedundersandandwatercultivation.Theresultsshowed
thatnitrogen-deficientdecreasedNRactivityandnitratenitrogencontent,phosphorus-deficientdecreased
NRactivity,aftereightdayscalcium-deficientincreasedNRactivityandnitratenitrogencontent.
Keywords:M.hupehensisRehd,Nitratereductase,Nitratenitrogen,Element-dificient
基金项目：国家自然科学基金(30571285&30671452)项目。
第一作者简介：乔海涛，男，1981年出生，硕士研究生，果树生理与分子生物学。通信地址：271000山东省泰安市岱宗大街61#山东农业大学园艺学
院。
通讯作者：杨洪强，男，1965年出生，山东省泗水县人，教授，博士生导师，博士，从事果树生理与分子生物学研究，已负责完成国家自然科学基金和中
国博士后科学基金项目各一项，还完成苹果根系、激素、生态农业、土壤有机质及水分生理等方面的多项省科研项目。目前正主持两项国家自然科学
基金和一项山东省中青年科学家基金。获省科技进步二等奖两项，省教委理论成果奖一项，主编《绿色无公害果品生产》,《有机园艺》等书，参编《苹果
学》、《果树研究法》、《山东果树》等专著和全国统编教材5部，在《科学通报》、《ActaHorticulturea》等刊物上发表论文60余篇，获山东省青年科技
奖和中国农学会青年科技奖各一次，多次在全国或国际性学术会议上做大会发言。通信地址：271000山东省泰安市岱宗大街61#山东农业大学园艺
学院。Tel：0538-8249304，E-mail:hqyang@sdau.edu.cn。
收稿日期：2007-08-8，修回日期：2007-08-10。
氮是蛋白质、核酸、磷脂和叶绿素的主要成分，还
是某些植物激素（如生长素和细胞分裂素）、维生素（如
B1、B2、B6、PP等）的成分，在生命活动中起重要作用。
果树根系可以从土壤中吸收无机氮与简单的有机氮，
但以无机氮为主，无机氮主要是硝态氮与铵态氮，硝态
氮需进一步还原转化才能被树体利用，而硝酸还原酶
(Nitratereductase,NR)可催化NO3-离子的还原反应。
硝酸还原酶是一种诱导酶，可被硝酸盐和光所诱导，但
也被氨和有机氮的抑制[1,2]，这说明硝酸还原酶明显受
氮素供应的调节。
植物生长环境中不仅有氮素也有其他的营养元
素，元素之间存在相互作用，但其他营养元素的供应状
况对硝酸还原酶有何影响还不很清楚。实验以苹果砧
木平邑甜茶为试材，着重观察缺素条件下根系硝酸还
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原酶和硝态氮含量的变化，为进一步调节果树氮素吸
收和利用提供依据。
1材料和方法
1.1材料
供试材料为二年生实生幼苗平邑甜茶(M.hupe-
hensisRehd)。每次实验选取生长基本一致的幼苗树，
于2006年5月份在山东农业大学果树激素和根系实
验室中进行。植株移栽后，先在石英砂中适应3d即用
去离子水培养，3d后按照要求处理植株。
1.2试验处理和方法
1.2.1试验处理 完全营养液和缺素营养液的配制，以
Hongland营养液作基础配方，用缺素和完全营养液处
理植株，以后按试验要求用定量营养液培养。分别用缺
N、P、Ca溶液处理植株，以Hongland完全营养液做对
照。缺素营养液的具体配制参考赵世杰等主编的植物
生理学实验指导实验11[3]。
砂培试验的基质为洗净的石英砂，凉干备用，直径
为2~3mm。分别用28cm×20cm的容器进行砂培，每2
天浇注一次各种处理液，每桶3棵，重复3次。
水培试验采用容积为 3000ml的红色塑料桶，桶
口盖白色塑料板，每桶放置 3棵苗子，培养液为
2500ml，每2天更换一次培养液，每天通气一次，水培
试验重复3次。水培试验处理一定天数后，每隔2h测
定一次硝酸还原酶和根系活力，测定周期为24h，开始
时间为白天14点。
实验开始后，每2天观察一次，并用pH试纸检查
培养液的pH值，保持在5~6之间。
1.2.2测定方法 采用水杨酸法测定硝态氮含量。采用
磺胺比色法测定菌丝的硝酸还原酶活性[4]。
2结果与分析
2.1平邑甜茶根系硝酸还原酶活性的时间变化
从图1可以明显看出，14:00到22:00时，NR活性逐
渐下降，0:00时有所回升，但总的情况是NR活性下午大
于夜晚。与完全营养液相比，缺氮、磷的环境下，NR活性
降低，而缺钙环境下，NR活性的变化变化不是很明显。
2.2缺素对根系硝酸还原酶活性的影响
2.2.1缺氮对根系硝酸还原酶活性的影响 从图2可以
看出，在环境缺氮的前4d，平邑甜茶根系硝酸还原酶
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图1平邑甜茶根系硝酸还原酶活性的时间变化
图2缺素对平邑甜茶根系硝酸还原酶活性的影响
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动植物生产
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活性与对照（完全营养液处理）差别不明显，但在处理
第8天后，硝酸还原酶活性开始明显下降，当到达30d
时，NR活性降到最低。
2.2.2缺磷对根系硝酸还原酶活性的影响 从图2可
以看出，在环境缺磷的前8d，平邑甜茶根系硝酸还原
酶活性与对照差别不明显；处理8d后，硝酸还原酶活
性开始明显升高，但缺磷处理的明显对完全营养液处
理（对照），且随着时间延长，差别逐渐增大。
2.2.3缺钙对根系硝酸还原酶活性的影响 从图2可以
看出，在环境缺钙的前4d，平邑甜茶根系硝酸还原酶
活性比对照低，但在处理8d后，硝酸还原酶活性开始
升高，在处理第17~30d时明显高于对照。
2.3缺素对根系硝态氮含量的影响
2.3.1缺氮对根系硝态氮含量的影响 从图3可以看
出，在环境缺氮的前4d，平邑甜茶根系硝态氮含量与
对照差别不是很明显，但处理4d后，根系硝态氮含量
开降低，当到达30d时，根系中硝态氮含量降至最低，
几乎在根系内部检测不到硝态氮。
2.3.2缺磷对根系硝态氮含量的影响 从图3可以看
出，在环境缺磷的第8天，平邑甜茶根系硝态氮含量比
对照高，其他时期与对照差别不是很明显。
2.3.3缺钙对根系硝态氮含量的影响 从图3可以看
出，在环境缺钙第8天和第30天，平邑甜茶根系硝态
氮含量关高于对照，其他时期与对照差别不是很明显。
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3讨论
在植物氮代谢过程中，NR处于关键位置,是植物
体内NO3-还原为NH4+过程中的关键酶,它的活性不
仅可以直接反映它们对无机氮的利用和同化能力，而
且还间接地影响植物对硝酸盐的吸收和积累能力，有
关NR特性的研究在果树上已有很大进展 [5~7]，由于
NR与植物氮素吸收有密切关系，一直以来，NR与果
树氮素的营养关系的研究受到人们的关注。
从实验中可以看出（图1），下午NR活性显著比
夜晚高，其原因是：由于白天光合作用比较强，制造的
光和产物比较多，呼吸作用比较强，引起NR活性明显
比夜晚强。另外，一定温度范围内，温度也能够明显影
响酶的活性，白天温度比夜晚高，酶的活性也就比夜晚
高。缺乏任何一种营养元素，都会影响植物的正常代
谢，也会使NR活性降低，缺素胁迫对根中NR活性抑
制作用的强弱顺序为缺 Fe>缺 B>缺 Zn>缺 P>缺
Mg>缺Ca[8]。但在实验中，缺Ca第8天后根系NR活
性升高，不同于前人的结果[8]。这可能与NR受蛋白磷
酸化/去磷酸化调控有关 [9]，因为NR在去磷酸化时
NR活性增强，磷酸化时NR活性被抑制[10]，而NR磷
酸化的第一步由依赖于Ca+的蛋白激酶所催化 [11]；但
在环境中缺Ca时，依赖于Ca+的蛋白激酶不能被激
活，导致NR的磷酸化不能完成，而只能保持在去磷酸
化状态，这样NR就一直处于激活状态，而具有较高的
活性。在环境缺Ca胁迫下，随着处理时间的延长，根
系游离Ca2+逐渐耗尽，依赖于 Ca+的蛋白激酶逐渐
失去活性，使更多的NR处于去磷酸化状态而呈现活
性，所以，随着时间的延长，NR逐渐升高，在各种缺
素处理中，缺Ca环境中植株 NR活性也最强。当环
境中存在 Ca2+、Mg2+等二价金属离子时，NR的去磷
酸化被抑制，NR活性降低[12]的结果也从反面佐证了
实验的结果。
参考文献
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究进展.西北植物学报,2004,24(7):1355-1361.
图3缺素对平邑甜茶根系内硝态氮含量的影响
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动植物生产
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（责任编辑：陶冶之）
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