全 文 ：Na2CO3胁迫对碱地风毛菊苗期叶片和
根系氮代谢的影响
夏方山 ,董秋丽 ,董宽虎
(山西农业大学 动物科技学院 ,山西 太谷　030801)
　　摘要:对碱地风毛菊苗期以 Na2 CO 3进行胁迫处理 ,浓度为 0 、30 、60 、90 、120 、150 和 180 mmo l/L ,
测定了盐胁迫下叶片和根系氮代谢过程的可溶性蛋白 、硝酸还原酶 、硝态氮及谷氨酰胺合成酶等指标 。
结果表明:在 Na2CO 3胁迫下 ,碱地风毛菊叶片和根系可溶性蛋白含量均在 120 mmol/ L 处理下达到最
大值 ,为 6.76和 6.75 mg/g ·FW ,且与对照差异显著(P<0.05);随 Na2 CO 3浓度增大 ,叶片的硝酸还原
酶活性下降 ,根系的先下降后升高 ,根系硝态氮含量先增加后下降 ,叶片谷氨酰胺合成酶活性变化不明
显 ,与对照差异不显著 ,根系的呈上升趋势 ,与对照差异显著(P <0.05)。
　　关键词:碱地风毛菊;可溶性蛋白;硝酸还原酶;硝态氮;谷氨酰胺合成酶
　　中图分类号:S 543.034　　文献标识码:A　　文章编号:1009-5500(2011)01-0019-04
　　碱地风毛菊(S aussurea runcinata)为多年生草本
植物 ,生于盐渍化草甸 ,产于新疆 、内蒙古 、河北 、山西 、
陕西 、宁夏 、辽宁等省区[ 1] 。目前 ,关于碱地风毛菊的
研究多见于生态方面 ,有关其耐盐性的研究报道较少 。
试验通过 Na2CO 3胁迫对碱地风毛菊苗期的可溶性蛋
白 、硝酸还原酶 、硝态氮及谷氨酰胺合成酶等氮代谢关
键指标的研究 ,分析其耐盐机理 ,为生物方法改良盐碱
化草地提供植物种质资源 ,以期为盐碱化草地植被恢
复与改良提供依据。
1　材料和方法
1.1　种子来源
　　试验用碱地风毛菊种子于 2008 年秋采自山西省
右玉县威远镇后所堡村东盐碱化草地 ,海拔 1 329 m ,
　　收稿日期:2010-05-27;修回日期:2010-06-25
　　基金项目:国家“十一五”科技支撑计划课
题(2007BAD56B01), 农业部公益性行业(农
业)科研专项(nyhyzx07-022)和山西省科技攻
关项目(20070312002-1)资助
　　作者简介:夏方山(1983-), 男 ,山东潍坊人 , 在读硕士。
E-mail:xiafang shang1213@163.com
董宽虎为通讯作者。
N 39°59′, E 112°19′,去除杂物后装布袋 ,保存于 4 ℃
冰箱 ,待用 。
1.2　试验方法
　　试验在山西农业大学草业科学系日光能温室进
行 ,温度 14 ～ 30 ℃,湿度 65%～ 75%。直径 25 cm 、高
20 cm 的塑料盆 ,装入 1∶1的蛭石与珍珠岩(v/v),插
入 PVC 管以便浇水及加营养液。采用完全随机区组
设计 ,播种量为 100粒/盆 ,播种 75盆 ,胁迫前每隔 3 d
用 Hoagland营养液浇灌 1次 ,于 17:00 ～ 20:00 时进
行。其他时间每日用蒸馏水补充失水 ,以称重法确定
失水量。出苗后 1个月选取长势相对均匀的定苗 ,定
苗两周后进行 Na2CO 3胁迫 ,浓度为 0 、30 、60 、90 、120 、
150 、180 mmol/ L 7个梯度 , 3次重复。以含有相应浓
度盐分的营养液为处理液 ,处理组每天按 30 mmol/ L
的浓度梯度进行递增 ,直至达到指定的浓度为止 ,对照
组只浇灌 Hoag land营养液 。盐胁迫两周后 ,采集新鲜
叶片和根系 ,置-80 ℃冰箱保存 ,相关指标分析均取
自碱地风毛菊上面数第 4片叶片。
1.3　测定指标及方法
　　可溶性蛋白含量的测定:按照考马斯亮蓝测定试
剂盒说明书进行(南京建成生物工程研究所-南京建
成科技有限公司);硝酸还原酶(NR)活性的测定:采用
离体法 ,按照文献[ 2]的方法进行;硝态氮(NO 3-N)含
19第 31卷　第 1期　　　　　　　　　　　草 原 与 草 坪 2011年DOI :10.13817/j.cnki.cyycp.2011.01.010
量的测定:采用水杨酸-浓硫酸法[ 3] 。取一定量的植
物材料剪碎混匀 ,称取 2 g ,分别放入刻度试管中 ,加入
10 mL 去离子水 ,用玻璃泡封口 ,置入沸水浴中30 min
后取出 ,用自来水冷却 ,6 000 r/min离心 15 min ,吸取
上清液 0.1 mL 于刻度试管中 ,然后加入 5%水杨酸-
浓硫酸溶液 0.4 mL ,混匀后置室温下 20 min ,再加入
8%NaOH 溶液 9.5 mL ,冷却至室温后 ,以空白作对
比 ,在 410 nm 波长上测定 OD值。在标准曲线上查得
回归方程计算硝态氮浓度;谷氨酰胺合成酶(GS)活性
的测定:参照文献[ 2]的方法进行。
1.4　数据处理方法
　　试验数据通过 Excel 2003和 SAS 8.0统计分析
软件处理 。
2　结果与分析
2.1　Na2CO3胁迫对风毛菊可溶性蛋白含量的影响
　　在Na2CO 3胁迫下 ,碱地风毛菊叶片和根系的可溶
性蛋白含量随盐浓度的增加呈现出先升高后下降的趋
势 ,并均在 120 mmol/ L 胁迫下达到最大值 , 分别为
6.76和 6.75 mg/g ·FW 。碱地风毛菊叶片可溶性蛋
白含量除在 90 、120 和 150 mmol/L 的浓度胁迫下显
著高于对照外(P <0.05),其他浓度胁迫下均与对照
差异不显著(P >0.05);而根系中可溶性蛋白含量均
显著高于对照(P<0.05)。
表 1　Na2CO3胁迫风毛菊根系和叶片可溶性蛋白含量的变化
　Table 1　Changes of soluble protein in roots and leaves of
　　Saussurea runcinata under Na2CO3 stress mg/g · FW
Na2CO 3/ mmol· L-1 可溶性蛋白含量叶片 根系
　0(CK) 5.73±0.04Da 5.21±0.15Eb
30　 5.69±0.06Da 5.65±0.12Da
60　 5.88±0.14CDb 6.58±0.02ABa
90　 6.37±0.45Ba 6.73±0.15Aa
120　 6.76±0.04Aa 6.75±0.09Aa
150　 6.14±0.08BCb 6.41±0.07Ba
180　 5.93±0.08CDb 6.11±0.08Ca
　　注:同列不同大写字母表示差异显著(P<0.05 ), 同行不
同小写字母表示差异显著(P<0.05),下同
2.2　Na2CO3胁迫对风毛菊硝酸 NR活性的影响
　　Na2CO 3胁迫碱地风毛菊根系和叶片 NR 活性均
显著低于对照(P <0.05)(表 2),且碱地风毛菊根系
NR活性显著高于叶片(P <0.05),随着 Na2CO 3浓度
的增大 ,碱地风毛菊叶片 NR活性呈现下降趋势 ,最小
值为 5.44 μg/(g ·h),而碱地风毛菊根系 NR活性呈
现先下降后升高的趋势 ,在浓度为 90 mmol/ L 时根系
NR活性达到最小值 ,为 7.08 μg/(g ·h)。
表 2　Na2CO3胁迫下碱地风毛菊根系和叶片中 NR活性的变化
　　Table 2　Changes of NR activity in roots and leaves of
　　　Saussurea runcinata under Na2CO3 stress μg/(g · h)
Na2CO 3/ mmol· L -1 NR活性
叶片 根系
0(CK) 7.93±0.04Ab 17.42±0.46Aa
30　　 6.60±0.28Bb 7.63±0.15BCDa
60　　 6.05±0.16Cb 7.34±0.09DEa
90　　 5.73±0.37CDb 7.08±0.07Ea
120　　 5.58±0.24Db 7.56±0.10CDa
150　　 5.52±0.08Db 7.85±0.18BCa
180　　 5.44±0.18Db 8.05±0.27Ba
2.3　Na2CO3胁迫对风毛菊 NO3-N含量的影响
　　Na2 CO 3胁迫下碱地风毛菊叶片中 NO 3-N 含量均
低于对照(表 3),但在低浓度 Na2CO3胁迫下碱地风毛
菊叶片 NO 3-N 含量与对照差异不显著(P>0.05),高
于 90 mmo l/L Na2 CO 3浓度胁迫下 ,碱地风毛菊叶片
中 NO 3-N 含量显著低于对照(P <0.05);Na2CO 3胁迫
下碱地风毛菊根系中 NO 3-N 含量随其浓度的增加呈
现出先增加后下降的趋势 ,以 150 mmol/ L 处理叶片
NO3-N 含量最低 ,以 180 mmo l/L 处理根系 NO3-N 含
量为最低 。
2.4　Na2CO3胁迫对风毛菊 GS活性的影响
　　风毛菊根系 GS 活性显著高于叶片(P <0.05),
Na2 CO 3胁迫下碱地风毛菊根系和叶片 GS 活性均随
其浓度的增加呈现上升趋势 ,且根系 GS 活性上升幅
度大于叶片 ,均在 180 mmo l/L 浓度胁迫下达到最大
值 ,此时叶片 GS活性是对照的 1.38倍 ,根系中 GS活
性是对照的 1.85倍 ,最大值时根系中 GS 活性是叶片
中的 1.65倍 ,在 Na2CO 3胁迫下碱地风毛菊叶片中GS
活性变化不明显(图 1)。
20 　　　　　　GRASSLAND AND TURF(2011)　　　　　　　　　　　　Vo l.31 No.1
　　表 3　Na2CO3胁迫下风毛菊根系和叶片中 NO3-N 含量
Table 3　Changes of NO3-N content in roots and leaves of
　　　Saussurea runcinata under Na2CO3 stress μg/g · FW
Na2CO3/mmo l· L-1 NO 3-N含量叶片 根系
0(CK) 16.36±0.67Aa 12.53±0.13Bb
30 15.64±0.23Aa 12.57±0.04Bb
60 16.18±0.17Aa 12.85±0.29ABb
90 14.67±0.01Ba 13.35±0.28Ab
120 11.60±0.26Db 13.32±0.79Aa
150 10.93±0.77Db 13.12±0.18ABa
180 12.50±0.21Ca 12.50±0.35Ba
图 1　Na2CO3胁迫下碱地风毛菊的根系和叶片中 GS
活性变化(μg/g· FW)
Fig.1　Changes of GS activity in roots and leaves of
Saussurea runcinata under Na2CO3 stress
3　讨论
　　(1)胁迫条件下 ,植物通过渗透调节减轻或避免伤
害 ,植物渗透调节的主要方式是在细胞液泡中积累无
机离子或合成有机溶质 ,其中 ,可溶性蛋白 、脯氨酸等
是植物体内重要的渗透调节剂[ 4 , 5] 。汪良驹等[ 6] 研究
表明 ,无花果等植物盐胁迫下可溶性蛋白质含量增加 。
樊秀彩等[ 7] 的研究表明 ,在低质量分数 NaCl胁迫下 ,
葡萄叶片可溶性蛋白质含量缓慢上升 ,随着 NaCl质量
分数的增加 ,可溶性蛋白质含量急剧上升。在 Na2CO 3
胁迫下 ,碱地风毛菊叶片和根系中可溶性蛋白含量均
高于对照 。说明 Na2 CO 3胁迫下碱地风毛菊细胞内通
过渗透调节物质的积累来减轻或避免对其伤害。
(2)NR活性具有催化 NO-3 -1到 NO 2 -1的还原作
用 ,这种酶对盐胁迫很敏感[ 8] 。盐胁迫下植物叶片内
硝酸还原酶活性呈现不同程度的下降 ,致使植物一系
列含氮代谢紊乱。刘伟等[ 9] 研究表明 ,盐胁迫下 ,硝酸
还原酶活性均呈不同程度降低 。束良佐等[ 10] 研究也
表明 ,在盐胁迫下 ,硝酸还原酶活性下降 ,影响了氮素
在植株体内的转化和利用。这与本试验结果相一致 ,
Na2 CO 3胁迫下碱地风毛菊根系和叶片中 NR 活性均
低于对照 ,特别是受 Na2 CO 3胁迫最敏感的根系部位 ,
NR活性下降明显。刘爱荣等[ 11] 的研究也表明 ,盐渍
环境中盐芥叶片NO 3-N 含量随处理用的 NaCl浓度加
大而降低 。试验结果 ,Na2CO 3胁迫下碱地风毛菊叶片
中 NO3-N 含量随盐浓度的增加而下降 ,根系中 NO 3-
N含量会积累 ,说明 Na2 CO 3胁迫下抑制了碱地风毛
菊 NR活性 ,引起了其反应底物 NO 3 -1还原成 NO2 -1
的能力下降 ,造成 NO 3-N 利用率降低 。
(3)GS 是高等植物氨同化的关键酶 ,在植物氮代
谢中起着重要作用[ 12] 。因此 ,也是植物逆境生理研究
的重要内容之一[ 13] 。王志强等[ 14] 研究表明 ,无糖处理
的小麦幼苗在低浓度盐胁迫下 GS 活性表现出明显的
增加 ,蔗糖预处理明显增加了盐胁迫下小麦幼苗的 GS
活性。Na2 CO3胁迫下碱地风毛菊根系和叶片中 GS
活性均随 Na2CO 3浓度的增加而增加 ,且碱地风毛菊受
Na2 CO 3胁迫最直接的部位根系中 GS 活性上升幅度
最大 ,说明 Na2CO3胁迫下碱地风毛菊苗期氨态氮的利
用效率上升 ,在 Na2CO3胁迫下碱地风毛菊苗期氮素来
源主要是氨态氮。
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Effects of Na2CO3 stress on key indicators of nitrogen
metabolism of Saussurea runcinata at seedling stage
XIA Fang-shan ,DONG Qiu-li ,DONG Kuan-hu
(College of Animal Science , Shan xi Agricultural Universi ty , Taigu , Shan xi P rov ince 030801 ,China)
　　Abstract:Key indicators of ni t ro gen metabolism o f Saussurea runcinata at seedling stage under N a2 CO 3
st ress(0 ,30 ,60 ,90 ,120 ,150 and 180 mmol/L)were determined.It has been shown that the soluble protein con-
tent and GS(Glutamine synthetase)activity o f S aussurea runcinata at seedling stage increased under N a2 CO 3
st ress.T he soluble protein content of leaves and ro ots reached 6.76 and 6.75 mg/g · FW respectively , which
were the maximum under the concentration o f 120 mmo l/L , and the GS activi ty all reached the maximum under
the concentrat ion of 180 mmol/ L ,GS activity in leaves w as 1.38 times than control and 1.85 times than control
in ro ots ,GS act ivity in ro ots w hen the maximum was 1.65 t imes than in leaves , but NR(Nitrate reductas)activi-
ty decreased , the minimum was 5.44μg/(g ·h).The use ef ficiency o f NO 3-N in Saussurea runcinata at seedling
stage decreased ,but the use ef ficiency of ammonia ni trog en increased , ammonia nit rogen w as the main source of
nit rog en to Saussurea runcinata seedling g row th.
　　Key words:Saussurea runcinata;soluble pro tein;nit rate reductase;NO 3-N;glutamine synthetase
22 　　　　　　GRASSLAND AND TURF(2011)　　　　　　　　　　　　Vo l.31 No.1