In order to explore the effects of NO3- stress on photosynthetic characteristics and nitrogen metabolism, strawberry seedlings were grown in sand culture condition under different concentrations of NO3- (64, 112 and 160 mmol·L-1) with the control of 16 mmol NO3-·L-1. The results indicated that at the 8th day after treatment, with the increased NO3- concentration, the strawberry leaf net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (gs), PSⅡactual photochemical efficiency (ΦPSⅡ), PSⅡmaximum photochemical efficiency (Fv/Fm), and photochemical quenching coefficient (qP) significantly decreased, and decreased by 67.7%, 68.4%, 35.7%, 23.2% and 26.9%, respectively, when NO3- concentration reached 160 mmol·L-1 compared with the control. The nonphotochemical quenching coefficient (qN) increased by 4.4%, 10.9% and 75.8% respectively in the treatments of 64, 112 and 160 mmol NO3-·L-1 compared with the control. The intercellular CO2 concentration (Ci) decreased under low NO3- concentration stress and then increased under high NO3- concentration stress, while the stomatal limitation (Ls) was vice versa. With the increased NO3- concentration, the nitrate nitrogen, ammonia nitrogen, total nitrogen and Kjeldahl nitrogen contents in the strawberry leaves and roots increased, but the protein nitrogen content decreased. The activities of nitrate reductase (NR), glutamine sybthetase (GS), glutamate synthase (GOGAT) and glutamate dehydrogenase (GDH) increased at low NO3- concentration and then decreased at high NO3- concentration. Consequently, the net photosynthetic rate of strawberry seedling leaves decreased, the PSⅡ electron transfer was blocked, the nitrogen accumulated with the increasing NO3- concentration, and the nitrogen metabolism enzyme activity decreased at high NO3- concentrations. When the NO3- concentration reached 64 mmol·L-1 or higher in the nutrient solution, the growth of strawberry seedlings were inhibited significantly.
全 文 :NO3
-胁迫对草莓幼苗光合特性和氮代谢的影响∗
韩宇睿1 王秀峰1,2∗∗ 杨凤娟1,2 魏 珉1,2 史庆华1,2 李清明1,2 崔秀敏1,2
( 1山东农业大学园艺科学与工程学院, 山东泰安 271018; 2作物生物学国家重点实验室, 山东泰安 271018)
摘 要 沙培条件下,以 16 mmol NO3
- ·L-1为对照,研究不同浓度 NO3
-(64、112 和 160
mmol·L-1)对草莓幼苗光合特性和氮代谢的影响.结果表明: 处理 8 d 后,随 NO3
-浓度的增
加,草莓叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、PSⅡ最大光化
学效率(Fv / Fm)和光化学猝灭系数(qP)均显著降低,当 NO3
-浓度达到 160 mmol·L-1时,较对
照分别降低 67.7%、68.4%、35.7%、23.2%、26.9%;非光化学猝灭系数( qN)逐渐升高,64、112
和 160 mmol NO3
-·L-1处理较对照分别升高 4.4%、10.9%、75.8%;胞间 CO2浓度(C i)呈先降
低后升高趋势,气孔限制值(Ls)呈先升高后降低趋势.随 NO3
-浓度增加,草莓叶片及根系中硝
态氮、铵态氮、全氮和凯氏氮含量逐渐增加,蛋白氮含量减少.硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合
成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性均随 NO3
-浓度增加呈现先升
高后降低趋势.随 NO3
-处理浓度增加草莓幼苗叶片净光合速率下降,PSⅡ电子传递受阻,氮
素积累,高浓度下氮代谢酶活性降低,营养液中 NO3
-浓度为 64 mmol·L-1时开始产生胁迫,不
利于草莓幼苗的生长.
关键词 NO3
-胁迫; 光合系统; 氮代谢; 草莓
∗国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS⁃25)资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: xfwang@ sdau.edu.cn
2014⁃11⁃11收稿,2015⁃04⁃29接受.
文章编号 1001-9332(2015)08-2314-07 中图分类号 S668.4 文献标识码 A
Effects of NO3
- stress on photosynthetic characteristics and nitrogen metabolism of strawber⁃
ry seedlings. HAN Yu⁃rui1, WANG Xiu⁃feng1,2, YANG Feng⁃juan1,2, WEI Min1,2, SHI Qing⁃
hua1,2, LI Qing⁃ming1,2, CUI Xiu⁃min1,2 ( 1College of Horticulture Science and Engineering, Shan⁃
dong Agricultural University, Tai’ an 271018, Shandong, China; 2State Key Laboratory of Crop
Biology, Tai’an 271018, Shandong, China) . ⁃Chin. J. Appl. Ecol., 2015, 26(8): 2314-2320.
Abstract: In order to explore the effects of NO3
- stress on photosynthetic characteristics and nitro⁃
gen metabolism, strawberry seedlings were grown in sand culture condition under different concen⁃
trations of NO3
- (64, 112 and 160 mmol·L-1) with the control of 16 mmol NO3
-·L-1 . The re⁃
sults indicated that at the 8th day after treatment, with the increased NO3
- concentration, the straw⁃
berry leaf net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance ( gs), PSⅡactual photochemical
efficiency ( ΦPSⅡ ), PS Ⅱ maximum photochemical efficiency ( Fv / Fm ), and photochemical
quenching coefficient ( qP ) significantly decreased, and decreased by 67. 7%, 68. 4%, 35. 7%,
23.2% and 26.9%, respectively, when NO3
- concentration reached 160 mmol·L-1 compared with
the control. The non⁃photochemical quenching coefficient ( qN) increased by 4. 4%, 10. 9% and
75.8% respectively in the treatments of 64, 112 and 160 mmol NO3
-·L-1 compared with the con⁃
trol. The intercellular CO2 concentration (C i) decreased under low NO3
- concentration stress and
then increased under high NO3
- concentration stress, while the stomatal limitation (Ls) was vice
versa. With the increased NO3
- concentration, the nitrate nitrogen, ammonia nitrogen, total nitro⁃
gen and Kjeldahl nitrogen contents in the strawberry leaves and roots increased, but the protein ni⁃
trogen content decreased. The activities of nitrate reductase (NR), glutamine sybthetase (GS),
glutamate synthase (GOGAT) and glutamate dehydrogenase (GDH) increased at low NO3
- concen⁃
tration and then decreased at high NO3
- concentration. Consequently, the net photosynthetic rate of
strawberry seedling leaves decreased, the PSⅡ electron transfer was blocked, the nitrogen accumu⁃
应 用 生 态 学 报 2015年 8月 第 26卷 第 8期
Chinese Journal of Applied Ecology, Aug. 2015, 26(8): 2314-2320
lated with the increasing NO3
- concentration, and the nitrogen metabolism enzyme activity de⁃
creased at high NO3
- concentrations. When the NO3
- concentration reached 64 mmol·L-1 or higher
in the nutrient solution, the growth of strawberry seedlings were inhibited significantly.
Key words: NO3
- stress; photosynthetic system; nitrogen metabolism; strawberry.
设施农业生产中,由于盲目施肥,氮、磷、钾比例
失调,大量盐离子不能被作物有效吸收从而残留在
土壤中,导致土壤次生盐渍化[1] .土壤次生盐渍化严
重降低了栽培设施的利用效率,是温室蔬菜生产的
主要障碍.设施土壤以 NO3
-和 Ca2+的相对富集为主
要特征,两者可占耕层盐分离子总量的 47. 4%和
19 3%[2] .NO3
-胁迫下,黄瓜幼苗利用强光、弱光、
CO2的能力减弱,叶肉细胞受损伤,非气孔限制造成
光合速率降低[3],叶绿素含量及荧光参数改变[4],
抗氧化酶系统活性升高[5-6],植株生长受抑制[7] .
氮素作为植物生长必需的营养元素之一,既是
植物体最重要的结构物质[8],也对植株的衰老成熟
以及品质的形成产生重要的影响[9] .氮素形态几乎
影响了光合作用的各个环节[10],植物叶片氮素含量
的 75%用于构建叶绿素,所以氮素缺乏常常会成为
植物生长的限制因素[11] .目前,在探讨 NO3
-胁迫下
植物的响应机理方面已取得了一定进展,但对硝酸
盐胁迫下植物氮代谢的影响研究较少.本文采用营
养液沙培法研究营养液中不同 NO3
-浓度对草莓幼
苗光合和氮代谢系统的影响,为改良根际环境和减
轻盐渍化危害提供科学依据.
1 材料与方法
1 1 试验设计
试验于 2014年 2—4月在山东农业大学园艺试
验站日光温室内进行.草莓供试品种为‘红脸颊’,2
月 15日选取长势一致的匍匐茎苗定植于砖槽中,内
装洗净的沙子.砖槽长 3 m,宽 0.6 m,高 0.45 m,每个
砖槽定植 3行,每行 14株,株行距为 15 cm × 20 cm.
营养液中大量元素参照日本园试配方,微量元素
参照Arnon配方[12],以浓 H2 SO4调整营养液 pH 为
5 5~6 5.
试验设 4 个处理,即以常规营养液(NO3
-浓度
16 mmol·L-1)为对照(CK),在此基础上分别将
NO3
-浓度增加至 64 mmol·L-1(T1)、112 mmol·L
-1
(T2)、160 mmol·L
-1 ( T3 ). NO3
-由 Ca ( NO3 ) 2 ·
4H2O和 KNO3各提供 1 / 2.草莓定植后 5 d 内浇清水
以利发根,5 d后浇常规营养液培养两周,定植后第
20天开始进行处理,8 d后,取样进行相关指标的测
定,每处理 3次重复.
1 2 测定项目与方法
1 2 1气体交换参数的测定 用 Ciras⁃2型便携式光
合作用测定系统(英国 PP⁃Systems 公司生产)于晴
天 9:00—11:00,测定见光一致的展开的第 3 片功
能叶的净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、细胞间隙
CO2浓度(C i)和气孔限制值(Ls),测定时光强约为
1200 μmol·m-2·s-1,温度为 30 ℃,空气中 CO2浓
度为(380±10) μmol·mol-1,每处理随机选取 5 株,
求平均值.Ls = 1-C i / Ca .其中,Ca为大气 CO2浓度.
1 2 2叶绿素荧光参数的测定 选取生长一致的草
莓幼苗 5株,每株选取受光条件一致的第 3 片展开
功能叶,暗适应 30 min,用 FMS2 型(英国 Hansatech
生产)调制式荧光仪测定相应光强下的荧光参数.
1 2 3生理指标的测定 NO3
-含量采用水杨酸⁃硫
酸法[13]测定;NH4
+含量采用水合茚三酮法[14]测定;
全氮、凯氏氮、蛋白氮含量的测定采用鲍士旦[15]方
法进行.
1 2 4酶活性的测定 硝酸还原酶(NR)活性测定
采用 Wallace等[16]的方法;谷氨酰胺合成酶(GS)和
谷氨酸合成酶(GOGAT)活性测定采用 Kaiser 等[17]
的方法;谷氨酸脱氢酶(NADH⁃GDH)活性测定采用
Singh等[18]的方法.
1 3 数据处理
采用 Excel 2003软件进行数据处理和作图,采
用 DPS 7.55 软件进行统计分析,采用 Duncan 法进
行差异显著性检验(α= 0.05).
2 结果与分析
2 1 NO3
-胁迫对草莓叶片气体交换参数的影响
由表 1 可知,随 NO3
-浓度的增加,草莓叶片净
光合速率(Pn)逐渐降低,T1、T2和 T3处理分别比对
照显著降低 35.6%、54.6%和 67.7%;硝酸盐胁迫显
著降低草莓叶片的气孔导度(gs),各处理与 CK 差
异显著;T1、T2处理草莓叶片胞间 CO2浓度(C i)较
CK 分别降低 4. 3%、7. 0%,草莓叶片气孔限制值
(Ls)分别升高 8.0%、15.3%;T3处理草莓叶片 C i较
CK稍升高,草莓叶片气孔限制值( Ls )较CK降低
51328期 韩宇睿等: NO3
-胁迫对草莓幼苗光合特性和氮代谢的影响
表 1 NO3
-胁迫对草莓叶片气体交换参数的影响
Table 1 Effects of NO3
- stress on the gas exchange para⁃
meters of strawberry leaves
处理
Treatment
光合速率
Pn (μmol·
m-2·s-1)
胞间 CO2浓度
C i (μmol·
mol-1)
气孔导度
gs (mmol·
m-2·s-1)
Ls
(%)
CK 12.96±0.55a 255.60±4.50a 204.20±4.27a 34.1±1.0c
T1 8.34±0.48b 244.60±3.20b 150.80±4.76b 36.9±0.9b
T2 5.88±0.44c 237.60±5.72b 103.00±3.74c 39.4±1.4a
T3 4.18±0.33d 259.60±6.73a 64.60±4.93d 33.5±1.5c
同列不同字母表示差异显著(P < 0. 05) Different letters in the same
column meant significant difference at 0.05 level. 下同 The same below.
1 7%,差异均不显著.表明 T1、T2处理草莓叶片光合
速率降低可能由气孔限制引起,T3处理草莓叶片净
光合速率降低是由非气孔限制引起的.硝酸盐胁迫
明显抑制草莓叶片光合速率,影响草莓叶片的气体
交换.
2 2 NO3
-胁迫对草莓叶片荧光参数的影响
由图 1 可以看出,处理 8 d 后, T1和 T2处理
ΦPSⅡ值均低于对照,分别降低 21.8%、26.3%,T3处
理草莓叶片 ΦPSⅡ显著低于对照.随 NO3
-浓度的增
大,草莓叶片实际光化学效率呈降低趋势.处理 8 d
后,各处理 Fv / Fm较对照均降低,其中 T1、T2处理较
对照差异不显著,分别降低 5.3%、6.6%;而 T3处理
Fv / Fm显著低于对照,比对照降低 23.2%.Fv / Fm的降
低已被广泛用作光抑制的诊断,草莓叶片 PSⅡ的最
图 1 NO3
-胁迫对草莓叶片 ΦPSⅡ和 Fv / Fm的影响
Fig.1 Effects of NO3
- stress on ΦPSⅡ and Fv / Fm of strawberry
leaves.
CK: 16 mmol NO3 - · L-1; T1: 64 mmol NO3 - · L-1; T2: 112
mmol NO3 -·L-1; T3: 160 mmol NO3 -·L-1 . 不同字母表示差异显
著(P<0.05)Different letters meant significant difference at 0.05 level. 下
同 The same below.
大光能转化效率随 NO3
-浓度的增大而降低,表明出
现了光抑制.
由图 2可知,处理 8 d 后,T1、T2、T3处理草莓叶
片 qN均高于对照,分别升高 4.4%、10.9%、75.8%.其
中,T1处理 qN与 CK 无显著差异,T2、T3处理 qN较对
照显著升高.表明在硝酸盐胁迫下,草莓叶片捕获的
光能中,非辐射能量的耗散增加.qP反映植物光系统
对光能的利用效率,该系数越高,所捕获的光能用来
转化为化学能的能量越多.处理 8 d 后,T1、T2、T3
处理草莓叶片 qP均比对照降低,分别降低 9. 5%、
16 3%、26.9%.表明随 NO3
-浓度的增加,草莓幼苗
叶片 PSⅡ反应中心激发能压力逐渐升高,电子传递
受阻.
2 3 NO3
-胁迫对草莓植株不同形态氮素含量影响
由图 3可知,处理 8 d 后,随 NO3
-浓度的增加,
草莓叶片硝态氮含量逐渐增加,T3处理草莓叶片硝
态氮含量显著高于根中的含量;随 NO3
-浓度的增
加,草莓根系硝态氮含量呈先增加后降低的趋势,T2
处理硝态氮含量最高,比对照高 94.8%,T1、T3处理
虽低于 T2处理,但仍显著高于 CK.草莓幼苗经不同
NO3
-浓度处理 8 d后,各处理叶、根中铵态氮含量均
显著高于对照.随 NO3
-浓度的增加,草莓叶片中铵
态氮含量逐渐增加,T3处理叶片铵态氮含量显著高
于根中含量;但根系中铵态氮含量在 T1处理中最
高,在 T2、T3处理有所下降,但均高于对照,T1、T2、T3
处理分别比 CK高 69.8%、53.9%、53.3%.
图 2 NO3
-胁迫对草莓叶片 qN和 qP的影响
Fig.2 Effects of NO3
- stress on qN and qP of strawberry leaves.
6132 应 用 生 态 学 报 26卷
图 3 NO3
-胁迫对草莓叶片及根系硝态氮、铵态氮含量的影响
Fig.3 Effects of NO3
- stress on nitrate nitrogen and ammonium
nitrogen contents of strawberry leaves and roots.
Ⅰ: 叶 Leaf; Ⅱ: 根 Root. 下同 The same below.
图 4 NO3
-胁迫对草莓叶片、叶柄及根中全氮、凯氏氮和蛋
白氮含量的影响
Fig.4 Effects of NO3
- stress on total nitrogen, Kjeldahl nitro⁃
gen and protein nitrogen contents of strawberry leaves, petioles
and roots.
Ⅲ: 叶柄 Petiole.
图 5 NO3
-胁迫对草莓叶片硝酸还原酶活性的影响
Fig.5 Effects of NO3
- stress on nitrate reductase activity of
strawberry leaves.
由图 4可以看出,随 NO3
-浓度的增加,草莓叶
片、根系及叶柄中全氮、凯氏氮含量均呈上升趋势,
T3处理与 CK差异显著.处理 8 d 后,与 CK 相比,T3
处理叶片、根系及叶柄中全氮含量分别增加 27.5%、
30.0%、45.3%,凯氏氮含量分别增加 40.1%、30.4%、
64.8%.各处理中全氮及凯氏氮含量均以根系中最
高,叶片中次之,叶柄中最低.草莓叶片及根系中蛋
白氮含量在 T1处理中较 CK稍有增加,T2、T3处理较
CK稍有降低,叶柄中蛋白氮含量随 NO3
-浓度的增
加逐渐减少.
2 4 NO3
-胁迫对草莓幼苗叶片及根系中氮代谢酶
活性的影响
如图 5所示,处理 8 d 后,随 NO3
-浓度的增加,
草莓叶片中硝酸还原酶(NR)活性呈先升高后降低
的趋势.各处理叶片中 NR活性以 T2处理最大,且显
著高于对照,提高了 31.5%,T1处理与 CK 差异不显
著,而 T3处理显著低于 CK,降低了 82.4%.
由图 6 可知,草莓幼苗经不同浓度 NO3
-处理 8
d后,叶片和根系中谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸
合成酶 ( GOGAT)、谷氨酸脱氢酶 ( GDH)活性随
NO3
-浓度增加均呈先升高后下降趋势,均以 T2处理
最高.各处理草莓幼苗 GS 活性,除 T3处理外,在根
中均稍大于叶中,GOGAT 活性在叶中均大于根中,
GDH活性在根中均大于叶中.
3 讨 论
氮代谢是植物基础代谢的主要组成部分,也是
植物体内最重要的生理过程之一[19] .硝态氮是植物
氮代谢的源头,植物对硝态氮的利用速度反映氮代
谢的快慢;铵态氮是合成氨基酸的重要原材料,但
植物体内铵态氮的大量积累会对植物造成毒性伤
71328期 韩宇睿等: NO3
-胁迫对草莓幼苗光合特性和氮代谢的影响
图 6 NO3
-胁迫对草莓叶片及根系 GS、GOGAT及 GDH活性
的影响
Fig.6 Effects of NO3
- stress on GS, GOGAT and GDH activi⁃
ties of strawberry leaves and roots.
害[20] .硝酸盐胁迫下造成植株体内硝态氮、铵态氮、
全氮和凯氏氮含量的累积,引起草莓体内一系列含
N化合物的代谢紊乱,影响了氮素在植物体内的转
化和利用.随着胁迫程度的加强,草莓叶片、根系及
叶柄中蛋白氮的含量下降,原因可能是因为蛋白酶
等一系列水解酶活性增强,加速分解[21] .
NO3
-是植物可利用的重要氮素形态,可在细胞
的液泡内大量积累而无害,但其仅是一种储藏形式
的氮,只有转化为 NH4
+才能进一步被利用[19] . NR
是硝态氮同化过程中的限速酶, NR催化 NO3
-转化
生成 NO2
-的过程,是植物吸收利用 NO3
-过程中的
第一步[22],也是植物体内同化硝酸盐过程的关键
酶[23-24],NR活性的大小关系到植物对氮的利用能
力, 并且对植物生长发育、产量以及品质的形成都
有重要影响.NR 活性受硝酸盐供应、光照条件和逆
境胁迫等多种环境因素影响, 是植物生长发育过程
中一个重要的限制因子[25-26] .本研究表明,硝酸盐
在一定浓度范围内,草莓叶片中 NR 活性高于 CK,
这时可能是因为草莓幼苗体内 NO3
-的逐渐增加(图
3),诱导 NR 基因的转录[27],合成大量的 NR 蛋白.
但当 NO3
-浓度达到 160 mmol·L-1而产生明显胁迫
时,NR活性下降,这可能是由于叶片中 NO3
-、NH4
+
大量积累(图 3),对 NR活性产生反馈抑制,也可能
是植物体内需要还原的 NO3
-的数量增加,需要大量
碳水化合物作为能源配合,造成了 NR 活性的下
降[28] .
植物体内的氨经氨同化过程转换成有机氮化合
物,氨同化的初始反应主要由 GS / GOGAT 循环完
成.植物细胞为避免 NH4
+的毒害作用,会迅速将由
NH4
+通过 GS / GOGAT循环转移到谷氨酸,然后在谷
氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)和谷氨酸丙酮酸转氨
酶(GPT)等转氨酶的催化作用下转化为其他氨基
酸[29] .本研究表明,GS 和 GOGAT 活性变化趋势一
致,随 NO3
-处理浓度的增加,草莓幼苗叶片及根系
酶活性均呈先升高后下降趋势,说明 GS 和 GOGAT
是协同作用进行氨的同化.高浓度的铵对 GS活性的
下调可能是因为植物在同化铵的过程中产生的 H+
浓度过高抑制 GS 的活性[30],也可能是因为硝酸
盐胁迫抑制草莓叶片的光合作用,叶绿体 GS 催
化反应需要光反应提供的还原力 ATP 不足.叶片中
GS / GOGAT途径强于根系,这可能是因为叶片是光
合作用的主要器官,N代谢较旺盛,可以把形成的谷
氨酰胺经韧皮部运往根,抑制根部各酶的生物合成.
GDH酶作为参与氨基酸降解过程中氧化脱氨
作用的代谢酶,能催化谷氨酸的合成和分解代
谢[30],在解除植物处于逆境及衰老过程中产生大量
铵的问题时发挥独特的生理作用[31] .GDH还能参与
谷氨酸分解代谢释放出 α⁃酮戊二酸,为 TCA循环提
供碳骨架,但这一过程伴随 NH4
+的释放[32] .本研究
表明,随 NO3
-处理浓度增加,草莓叶片中铵态氮含
量显著升高(图 3),NADH⁃GDH 活性呈先升高后下
降趋势,表明 GDH途径不能完全满足解除铵态氮的
毒性伤害,其可能的相关机制需要进一步研究.目
前,关于 GDH 在植物体内的生理功能尤其是氮素
代谢方面发挥的作用还不能准确定论,但普遍认为
GDH是氮素代谢中的一个关键酶[30] .
盐胁迫既可直接影响植物的生长,也可通过抑
制光合作用而间接影响植株的生长,且盐度越高、作
用时间越长抑制效果越明显[33] .本研究表明,随
NO3
-处理浓度增加,草莓叶片净光合速率(Pn)逐渐
降低.当 NO3
-浓度为 64 mmol·L-1时,草莓表现出
8132 应 用 生 态 学 报 26卷
光合受抑制现象.当 NO3
-浓度达到 160 mmol·L-1
时,草莓幼苗叶片净光合速率的限制因素由气孔因
素转化为非气孔因素,光合速率降低,说明光合作用
的限制位点在叶肉细胞内,不是由于气孔导度的下
降使 CO2供应不足所致,而是由于破坏了光合机构
或抑制了暗反应的酶降低了光合作用[34] .
硝酸盐胁迫导致草莓 Fv / Fm、ΦPSⅡ及 qP的降
低,Fv / Fm降低表明硝酸盐胁迫使草莓 PSⅡ反应中
心受损,发生光抑制.ΦPSⅡ反映了 PSⅡ反应中心部
分关闭情况下的实际 PSⅡ光能捕获的效率,与碳同
化反应的强度密切相关.硝酸盐胁迫导致草莓叶片
ΦPSⅡ降低,说明硝酸盐胁迫阻碍了植物同化力
(NADPH、ATP)的形成,从而影响了植物对碳的固
定和同化;qP对盐胁迫比较敏感,是衡量 PSⅡ的电
子传递活性的指标.光化学猝灭系数 qP越大,还原态
QA重新氧化形成 QA的量越大,即 PSⅡ的电子传递
活性越大[35] .硝酸盐胁迫下草莓叶片 qP下降,说明
硝酸盐胁迫致使草莓叶片电子传递受阻;草莓叶片
qN升高,表明硝酸盐胁迫下草莓叶片捕获的光能中,
非辐射能量的耗散增加.
氮代谢与碳代谢是植物体内最重要的 2个生理
代谢,两者相互联系相互影响.氮代谢需要碳代谢
提供碳源和能量,而碳代谢需要氮代谢提供酶蛋
白[36] .碳、氮代谢都需要消耗来自 CO2同化和光合以
及其他电子传递链的有机碳和能量.NR 催化 NO3
-
转化生成 NO2
-的过程可将光反应过程形成的同化
力 NADH氧化生成 NAD+,保证了电子传递的顺利
进行[37];碳同化过程中的一些中间产物可分解为合
成氨基酸提供能量和碳架[38] .另外,生理性或环境
胁迫引起的质外体中 NH4
+离子浓度过高,可导致叶
片气孔导度变小[39] .硝酸盐胁迫下,光合作用受抑
制,不能给 NR催化 NO3
-转化生成 NO2
-的过程提供
充足的电子;NH4
+离子的毒害作用也可能会影响植
株体内正常的碳代谢.
综上所述,在一定浓度的 NO3
-胁迫下,草莓幼
苗通过提高 NR、GS、GOGAT 和 GDH 氮代谢酶的活
性,提高草莓幼苗氮素的代谢能力;高浓度 NO3
-胁
迫下,草莓幼苗叶片、根系中硝态氮、铵态氮过度累
积,反馈抑制 NR 活性;NH4
+大量积累,引起氨毒,
光合作用下降,植物同化力(NADPH、ATP)形成受
阻,细胞尤其是叶绿体中 GS和 GOGAT活性降低.
参考文献
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作者简介 韩宇睿,女,1988年生,硕士研究生. 主要从事设
施蔬菜与无土栽培研究. E⁃mail: hanlingzhi198808@ 126.com
责任编辑 孙 菊
0232 应 用 生 态 学 报 26卷