全 文 ：S 社 b t , o尹 · P l a 几 t R e .s C o 仇 m 牡 .
1 9 9 5
,
24 ( 2 ) : 22~ 2 5
南岭黄檀根瘤固氮酶和吸氢酶活性研究
邹卜鲁 蔡克强
(福建省亚热带植物研究所 ,
黄维南
厦门 3 6 1 0 0 6 )
摘 要 测定 不 同环境条件下 南岭黄檀根瘤固氮晦和吸氮酶活性 。 结果表
明 , 南岭黄檀根瘤具有吸氮酶活性 , 外源 H : 可提 高固氮酶活性 (2 5写 ) , 表明
吸氢酶有助 于提 高固氮效率 。 低浓度的峭酸盐 ( 20 m g · l一 ` ) 不 影响根瘤固氮酶
和吸氢酶 活性 , 但浓度达 40 m g · l一 `时有抑制作用 , 而按盐在止述浓度 下均表
现抑制作 用 。 离体根 瘤固氮酶和吸 氮酶活性表达的最适温度为 25 ℃ , 过 高或过
低均有抑制作用 。 土攘含水量及光照强度均明显影响其 固氮酶和吸氮酶活性 。
关键词 南岭黄植 , 固氮酶 , 吸氢酶
南岭黄檀为豆科乔木 , 生长于山坡杂木林中 , 分布于华南一带及越南 。 六十年代以
来 , 我省作为紫胶虫寄主树广泛栽培 。 该树种生长迅速 , 萌发力强 , 适于紫胶虫生长发
育 , 产胶量高且稳定 , 胶 质优 良 , 现为我省主要的优良紫胶虫寄主树 , 具有较高的经济
价值 lj[ 。 本文以南岭黄檀根瘤为材料 , 初步探讨环境因子对其根瘤固氮酶和吸氢酶活性的
影响 , 研究两种酶之间的关系 。
一 、 材 料 和 方 法
南岭黄檀 ( D al be gr ia bal an sa 。 ) 种子取 自本所试验地 。 种子经沸水处理后分期播种
于沙中 , 出苗后移到大试管中水培或移植于花盆中 , 盆土为沙质红壤 , 盆栽粗放管理 , 不
施加肥料 , 分期取样测定 。
根瘤固氮活性测定用 乙炔还原法川 , 睛天上午十时挖取根瘤 , 洗净后吸干称重 , 装瓶
密封后注入 10 %的 乙炔 , 28 C 恒温振荡 , 用带有氢焰检测器的 10 2一G 型气相色谱仪 (上
海分析仪器厂生产 ) 测定 C ZH 4 的形成 。 吸氢酶活性测定参照黄维南等方法闭 , 样品加入
5%氢气 , 用装有热导检测器的气相色谱仪 (上海分析仪器厂 , 1 03 型 ) 测定 H : 的消耗量 。
土壤含水量按烘干法川 、 根瘤含水量按自然鲜重法田测定 , 每项检测作 3 ~ 5 个重复 。
收稿 日期 : 1 9 9 5一 0 3一 0 9 。
注 : 国家自然科学基金资助 。
·
2 2
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二 、 结 果 与 讨 论
(一 )吸氢酶活性及其对固氮作用的影响
Ea v
s n等指出 , 流经固氮酶的电子 , 至少有 25 % ~ 30 %消耗于质子还原 , 释放分子
氢 , 这是一种耗能反应困 , 而某些固氮生物具有吸氢酶 , 能 回收利用固氮酶所放出的氢 ,
获得能量 , 从而提高固氮效率 7j[ 。
经多次测定表明 , 南岭黄檀根瘤具有吸收分子氢的能力 ( 图 1 ) , 这表明南岭黄檀根瘤
具有吸氢酶 。 在南岭黄檀根瘤样品中注入外源分子氢 . 可明显提高根瘤的固氮酶活性 , 表
明通过吸氢酶的吸 H : 有助于提高固氮效率 (图 2 ) 。
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图 1 南岭 黄檀根瘤的吸氢活性 图 2 外源氢对根 瘤固氮酶活 性的影响
(二 ) 环境因子对南岭黄檀根瘤固氮酶和吸氢酶活性的影响
1
、 氮源 用无氮培养液在温室中水培刚萌芽的南岭黄檀幼苗 , 两星期后接种南岭黄
檀根瘤菌菌株 D B I , 第八周分组添加不同浓度的硝态氮和氨态氮 , 第九周取根瘤 , 测定
其固氮酶和吸氢酶活性 。 结果 (表 1) 表明 , 20 m g · l一 `硝态氮不影响根瘤固氮酶和 吸氢
酶 活性 , 40 m g · 1一 `则有抑制作用 , 而 20 m g · l 一 `和 40 m g · ! 一 `的钱盐均表现抑制作用 。
表 1 氮源对南岭黄檀根瘤固氮酶和吸氢酶活性的影响
氮 源 固 氮 酶 吸 氢 酶
(m g
·
l
一 ’ ) (拼m o l C ZH ; · g 一 l f w · h 一 ’ ) (拌m o l H Z · g 一 , f w · h 一 ` )
C K 3
.
0 2 2
.
58
N O 3一 2 0 3 . 5 7 2 . 82
N O
3一 4 0 1 . 3 3 1 . 7 2
N H
; + 一 2 0 2
.
1 6 2
·
0 1
N H
4 + 一 4 0 1
.
6 4 1
·
1 5
·
2 3
·
许多资料 sj [表明 ,豆科植物施用化合态氮会降低根瘤固氮作用 ,但化合态氮对豆科植物的
影响程度决定于许多因素 ,包括浓度 、 化合态氮的形态 、 施用时期 以及豆科植物种类和所
用根瘤菌菌株等 ,有些根瘤菌菌株在土壤含氮量相当高的情况下也可以进行固氮作用图 。
我们的实验表明 ,南岭黄檀根瘤可以耐受相对较高浓度的硝态氮 ,但对钱态氮较为敏感 ,
化合态氮浓度过高均不利于根瘤固氮酶和吸氢酶活性表达 , 这与前人的工作是一致的 。
2
、 温度 挖取盆栽苗木根瘤 , 按常规处理分别加入乙炔或氢气 , 放在 5 、 1 5 、 25 、 35
℃四种不同温度下反应 , 定时测定乙烯生成量和氢气减少量 。 结果 (表 2) 表明 , 南岭黄
檀根瘤固氮活性和吸氢活性的最适温度条件为 · 25 ℃左右 ,过高或过低均不利其固氮酶和
吸氢酶活性表达 。 这与 iG b so n 等报道的热带 、 亚热带豆科植物根瘤固氮对温度的要求基
本上一致 [` o〕 。
表 2 温度 对根瘤固氮酶和吸氮晦活性的影响
处 理 温 度
( ℃ )
固
(拌m o l C : H - fw · h 一 ’ )
吸 氢 酶
(拌mo l H
Z · g
一
l fw
·
h 一 l )
月匕认é叮臼矛口4夕曰Rà二」.…09自Q口八乙
氮,g一.34…78n甘9自qd夕ú
2 5
3 5
3
. 土攘含水量 把盆栽苗分成 3组 , 第 1 组每天浇水 , 第 2 组隔天浇水 1 次 , 第 3
组连续 4 天不浇水 。 四天后测定盆内土壤的含水量和根瘤含水量以及根瘤固氮酶和吸氢
酶活性 。 结果 (表 3) 表 明 , 持续的土壤干旱 (第 3 组 ) 使植 株出现轻度萎蔫 , 根瘤含水
量 明显降低 , 固氮酶和吸氢酶活性锐减 。 但短期土壤干旱 (第 2 组 ) 对根瘤含水量影响
不大 , 固氮酶活性及吸氢酶活性仍维持在一定水平 , 这表明南岭黄檀苗木对土壤干旱有
一定的耐受能力 , 这与台湾相思情况类似 l[ `〕。
表 3 土攘含水量对根瘤固氮酶和吸氢酶活性的影响
组 别 土壤含水量( % )
根瘤含水量 固 氮 酶 吸
( % ) (拌m o l C Z H ; · g 一 , f w · h 一 , ) (拜m o l H : ·
酶
f w
·
h一 ,一一八乙9éō卜U
了J月r,一户a10CJ
?é月`主nU1 1
.
8 6 6
.
0
6 1
.
0
3 3
.
6
3
.
9 3
3
.
0 3
0
.
0 0
4
、 光照 把盆栽苗分成 3 组 , 放置在不同光照条件下 , 1 星期后测定其根瘤的固氮
酶和吸氢酶活性 。 结果 (表 4) 表明 , 光照强度不足明显抑制根瘤固氮酶和吸氢酶活性 。
表 4 光照 条件对根瘤固氮酶和氢酶活性的影响
组 别 光照强度
( L x )
固 氮 酶
(拌m o l C : H ; · g 一 ’ f w · h 一 ’ )
吸 氢 酶
(拌m o l H Z · g 一 , f w · h 一 ’ )
1 6 0 0 0 0 3
.
5 2 2
.
8 6
2 1 5 0 0 0 2
.
8 3 2
.
0 4
3 5 0 0 0 0
.
3 0 0
.
8 6
·
2 4
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参 考 文 献
〔l] 中国树木志编委会 · 中国主要树种造林技术 .北京 : 农业出版社 , 1 9 7 8 . 121 3一 1 21 9
〔幻 上海植物生理研究所固氮室 . 固氮研究中乙炔还原定量方法的简易化 . 植物学报 , 1 9 7 4 , 16
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3 82一 3 8 4
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一
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x a t io n ( S t e w a r t w D P
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P h y s io lo g i e a l P l a n t E e o lo g y
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N i t r o g e n a s e a n d H y d r o g e n a s e A e t i v i t y in t h e N o d u l e s
o f D a lb e r g i a b a l a n s a e
Z o u X i a o l u
,
C a i K e q i a n g a n d H u a n g W e i n a n
( F u iia n In s t i t u t e o f S u b t r o p ie a l B o t a n y
,
X i a m e n 3 6 1 0 0 6 )
A b s t r a e t N i t r o g e n a s e a n d h y d r o g e n a s e a e t i v i t ie s w e r e d e t e r m i n e d a n d t h e r e l a t i o n
-
s h i p b e t w e e n t h e m w a s i n v e s t i g a t e d i n t h e n o d u l e s o f D a lhe 烤 i a ba l a n s a e u n d e r d if f e r e n t
e n v i r o n m e n t a l e o n d i t io n s
.
H y d r o g e n u p t a k e a e t i v i t y w a s f o u n d i n t h e n o d u l e s o f D
·
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.
In t h e p r e s e n e e o f e x o g e n o u s h y d r o g e n
, n i t r o g e n a s e a e t i v i t y i n n o d u l e s i n e r e a s e d
m a r k e d l y
, s u g g e s t i n g t h a t h y d r o g e n a s e p l a y e d a n im p o r t a n t r o l e i n i n e r e a s i n g t h e e f f i
-
e ie n e y o f n i t r o g e n
一
f i x a t i o n i n s y m b i o t i e s y s t e m
.
L o w l e v e l o f n i t r a t e d id n o t i n f l u e n e e t h e
n i t r o g e n a s e a n d h y d r o g e n a s e a e t i v i t i e s i n t h e n o d u l e s
,
h o w e v e r
, a m m o n i u m s h o w e d a
n e g a t i v e e f f e e t o n t h e e x p r e s s io n o f b o t h e n z y m e a e t i v i t i e s
.
T h e o p t im u m t e m p e r a t u r e f o r
b o t h n i t r o g e n a s e a n d h y d r o g e n a s e a e t i v i t i e s w a s a b o u t 2 5℃ . M i n o r 5 0 11 w a t e r d e f i e i t d id
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