全 文 ：第 31 卷 第 3 期
2012 年 6 月
大 豆 科 学
SOYBEAN SCIENCE
Vol． 31 No． 3
Jun． 2012
叶面喷施甲醇对不同土壤条件下丹波黑大豆的生长及生理特性的影响
武孔焕1，谭 浩1，王奇峰1，赵 艳1，李昆志1，玉永雄2，陈丽梅1
(1．昆明理工大学 生命科学与技术学院 生物工程技术研究中心，云南 昆明 650500;2．西南大学 动物科技学院，重庆 400716)
摘 要:以“丹波黑”大豆为材料，研究叶面喷施 5%(v /v)甲醇对中性土壤、红壤和黄壤条件下大豆的生长和生理特
性的影响。结果表明:叶面喷施甲醇后，中性土壤、红壤、黄壤中大豆的株高均显著增加，叶片相对叶绿素含量无显著
变化;中性土壤和红壤中大豆叶片鲜重和干重无显著变化，黄壤中大豆叶片重量显著增加。随着甲醇处理时间的延
长，中性土壤中大豆叶片可溶性糖含量呈先上升后下降的趋势，可溶性蛋白含量呈先下降后上升趋势;红壤中可溶性
糖含量缓慢增加，可溶性蛋白含量呈先上升后下降趋势;黄壤中叶片可溶性蛋白和可溶性糖含量均呈现显著递增的
趋势。以上结果表明，叶面喷施 5%甲醇可以显著促进黄壤中大豆的生长。
关键词:甲醇;丹波黑大豆;生理特性;酸性土壤
中图分类号:S565． 1 文献标识码:A 文章编号:1000-9841(2012)03-0431-05
Effects of Foliar Methanol Application on Growth and Physiological Characteris-
tics of Tamba Black Soybean Grown in Different Soil
WU Kong-huan1，TAN Hao1，WANG Qi-feng1，ZAHO Yan1，LI Kun-zhi1，YU Yong-xiong2，CHEN Li-mei1
(1． Biotechnology Research Center，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650500，Yunnan;2． College of Zoological Science and Tech-
nology，Southwest University，Chongqing 400716，China)
Abstract:Effects of foliar application of 5%(v /v)methanol on growth and physiological characteristics of Tamba black soy-
bean grown in neutral，red and yellow soil were investigated in this study． The results showed that foliar methanol application
significantly increased the plant height and had no significant effect on relative leaf chlorophyll content of soybean grown in
neutral，red and yellow soil． The effects of methanol treatment on leaf fresh weight and dry weight were not obvious when soy-
bean was grown on neutral soil and red soil． However，methanol treatment increased weight of soybean in yellow soil significant-
ly． With the extension of methanol treatment time，soluble sugar content of soybean grown in neutral soil，firstly increased and
then decreased，but soluble protein content firstly decreased and then increased;in red soil soluble sugar content slowly in-
creased，soluble protein content firstly increased and then decreased;both of them significantly increased in yellow soil． In con-
clusion，foliar application of 5% methanol could significantly promote soybean growth in yellow soil．
Key words:Methanol;Tamba black soybean(Glycine max L． Merrill) ;Physiological characteristics;Acid soil
收稿日期:2012-02-14
基金项目:国家重点基础研究发展计划(973 计划)资助项目(2007CB108901)。
第一作者简介:武孔焕(1985-) ，女，在读硕士，研究方向为植物代谢基因工程。E-mail:wukonghuan23@ 163． cm。
通讯作者:陈丽梅(1963-) ，女，教授，主要从事植物代谢基因工程研究。E-mail:chenlimeikm@ yahoo． com． cn。
酸性土壤是 pH 值小于 7 的土壤总称，包括砖
红壤、赤红壤、红壤、黄壤和燥红壤等土壤，在世界
范围内分布广泛。酸性土壤地区降水充沛，淋溶作
用强烈，盐基饱和度较低，酸度较高，pH 值一般为
4． 5-6． 0。在酸性土壤中有高浓度的 H +、A13 +、
Mn2 +和 Fe2 +等，具有多种植物生长障碍因素，因此
也称为逆境土壤。酸性土壤的改良难度大，已成为
农业生产发展的限制因素。Aftab 等［1］研究发现在
含高浓度铝的酸性土壤中，青蒿的生长被严重抑
制，其净光合速率、气孔导度显著降低，叶内 CO2浓
度及总叶绿素含量显著下降;叶片中膜脂过氧化程
度加剧。
慕莉莉等［2］研究表明施用外源甲醇能刺激萝
卜苗的生长。Nonomura 等［3］研究表明在植物叶片
上施用不同浓度的甲醇能使气孔打开，促进气孔的
运动，增加植物的蒸腾速率和气孔导度，使 CO2进入
量增加，光合作用增强，从而促进植物生长。在干
旱胁迫条件下，用甲醇喷施农作物如棉花［4］、大
豆［5］可以减少植物对水分的需求，提高植物应对胁
迫的能力。本研究考察了盆栽条件下丹波黑大豆
在中性土壤、红壤和黄壤中叶面喷施 5%(v /v)甲醇
对大豆的生长和生理特性的影响，旨在为酸性土壤
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的合理利用提供参考。
1 材料与方法
1． 1 试验设计
丹波黑大豆为日本引进品种。塑料盆内分别
装入 1． 0 kg的土壤，中性土壤(pH 7． 14)、红壤(pH
5． 60)和黄壤(pH 4． 55)各 2 盆，然后放置在塑料托
盘上。每盆播种 15 粒，在托盘中灌水，通过土壤毛
细管作用吸水湿润整盆土壤。在昼 /夜温度为
30 /25℃，12 h光照，光照强度为 1 200 #mol·m －2·s －1
的温室中培养。
大豆植株生长 30 d 后，在大豆叶面喷施 5%
(v /v)的甲醇，每盆喷 20 mL，于每周一、周四下午
17∶ 30进行喷施，对照用相同体积的自来水喷施，喷
完后用塑料布遮盖过夜，防止甲醇的挥发。喷施28 d
后，对大豆生长的相关指标和生理特性进行测定。
1． 2 测定项目与方法
1． 2． 1 株高和茎节长度 用直尺测量所有大豆植
株地上部分的株高及其每个节间的长度。
1． 2． 2 叶片相对叶绿素含量、鲜重及干重 选取每
个植株成熟叶片，用叶绿素计(Minolta Camera，日本)
测定其叶绿素相对含量，然后用天平称量每个叶片的
鲜重，在 65℃烘干至恒重后称量每个叶片的干重。
1． 2． 3 可溶性糖和蛋白含量的测定 上述各项指
标测完之后，再对大豆叶片喷甲醇，对照喷水，在喷
后 0． 5、2、6、12 和 24 h取其成熟叶片 0． 5 g，每盆大
豆取样 3 次。用液氮速冻后置于 － 80℃备用。大豆
叶片用液氮充分研磨后用 ddH2O 抽提可溶性糖，根
据 Yemm 和 Willis［6］的方法测定可溶性糖的含量;
用蛋白抽提缓冲液(50 mmol·L －1 Tris-HCl pH 8． 0，
甘油 10%，β-巯基乙醇 10 mmol·L －1，PMSF 1． 0
mmol·L －1，EDTA 2． 0 mmol·L －1，Insoluble PVP
10%)提取可溶性总蛋白，采用 Bradford 法测定可
溶性总蛋白质的浓度［7］。
1． 3 数据分析
用 Excel 2003 对各项指标进行统计分析，并用 t
测验检测统计显著性差异。
2 结果与分析
2． 1 甲醇对不同土壤条件下大豆农艺性状的影响
2． 1． 1 株高 如图 1 所示，叶片喷施 5%甲醇显著
增加了 3 种土壤中生长的大豆株高，与对照相比，
在中性土壤、红壤和黄壤中生长的大豆株高分别增
加了 21%、22%和 23%，甲醇对黄壤中大豆生长的
促进效果好于中性土壤和红壤。
图中数值为平均值 ±标准差;* 和＊＊分别表示处理与对照间在 0． 05 和 0． 01 水平存在显著性差异，下同。
Values represent means ± SD(n = 10) ;* and ＊＊ indicates significant difference between treatments and control at 0． 05 and
0． 01 level，respectively，the same below．
图 1 施用甲醇对大豆株高的影响
Fig． 1 Effect of foliar application of methanol on plant height of soybean
2． 1． 2 节间长度 如图 2 所示，叶片喷施甲醇有效
的增加了大豆节间长度，与对照相比，在中性土壤、
红壤和黄壤中生长的大豆的平均茎节长度分别增
加了 20． 0%、25． 0%和 16． 2%。
2． 1． 3 叶片重量 如图 3 所示，叶面喷施甲醇对中
性土壤和红壤中大豆叶片鲜重和干重的影响不明
显。而在黄壤中叶面喷施甲醇显著提高大豆叶片
的鲜重和干重，其鲜重和干重分别达到对照的 1． 94
倍和 1． 98 倍。
3 期 武孔焕等:叶面喷施甲醇对不同土壤条件下丹波黑大豆的生长及生理特性的影响 433
图 2 施用甲醇对大豆茎节长度的影响
Fig． 2 Effect of foliar methanol application on stem node length of soybean
图 3 施用甲醇对大豆叶片鲜重和干重的影响
Fig． 3 Effect of foliar methanol application on leaf fresh and dry weight of soybean
2． 2 甲醇对不同土壤大豆生理特性的影响
2． 2． 1 叶绿素含量 如图 4 所示，中性土壤和红壤
中甲醇处理使大豆叶片叶绿素的相对含量有所增
加，而在黄壤中生长的大豆叶片叶绿素相对含量有
所降低，但均未达到显著水平，这说明叶面喷施 5%
甲醇对 3 种土壤中生长的大豆叶片叶绿素相对含
量的影响不明显。
2． 2． 2 可溶性糖含量 如图 5 所示，中性土壤中大
豆叶片的可溶性糖含量随着甲醇处理时间的延长
呈先上升后下降的趋势(图 5A) ，在 0． 5 h达到最高
水平，极显著高于其它测定值，然后开始下降，在 12
和24 h时可溶性糖含量分别极显著和显著低于未处
理时的水平。甲醇处理后红壤中大豆叶片的可溶
性糖含量在 0． 5 ～ 12 h无显著变化，但在 24 h时升
图 4 施用甲醇对大豆相对叶绿素含量的影响
Fig． 4 Effect of foliar methanol application on relative chlorophyll content of soybean
434 大 豆 科 学 3 期
高，极显著高于其它测定值，达到对照的 1． 55 倍
(图 5B)。黄壤中大豆叶片的可溶性总糖含量随着
甲醇处理时间的增加表现出显著递增的趋势，在
24 h达到最大值，此时可溶性糖含量是对照的 1． 34
倍(图 5C)。以上结果表明在 3 种不同土壤中生长
时大豆叶片可溶性糖含量对甲醇处理的响应模式
不同，甲醇处理后期显著降低中性土壤中大豆叶片
可溶性糖的合成，红壤中大豆叶片可溶性糖的含量
对甲醇刺激的反应速度较慢，处理 24 h才开始有明
显的响应，而在黄壤中甲醇对大豆叶片可溶性糖的
合成具有刺激作用且持续时间最长。
图 5 施用甲醇对大豆叶片可溶性糖含量的影响
Fig． 5 Effect of foliar methanol application on leaf soluble sugar content of soybean
2． 2． 3 可溶性蛋白质含量 如图 6 所示，中性土壤
中大豆的叶片可溶性蛋白的含量随着甲醇处理时
间的延长呈先下降后上升的趋势，在 0． 5 h 可溶性
蛋白含量下降到最低点，极显著低于未处理时叶片
中可溶性蛋白质含量，然后升高，在 24 h 时恢复至
其未处理时的水平(图 6A)。红壤中大豆的叶片可
溶性蛋白含量随着甲醇处理时间的增加呈先上升
后下降的趋势，在 0． 5 h可溶性蛋白含量显著上升，
在 2 h上升至最大值，在 12 ～ 24 h 回落接近未处理
时的水平(图 6B)。黄壤中大豆叶片的可溶性蛋白
含量的变化趋势与可溶性糖含量的变化相似，随着
甲醇处理时间的延长表现出显著递增的趋势，在
24 h达到最大值，0． 5 ～ 24 h叶片可溶性蛋白含量均
极显著高于对照(图 6C)。以上结果表明大豆在 3
种不同土壤中生长叶片可溶性蛋白含量对甲醇处
理有不同的应答模式，甲醇处理前期显著降低中性
土壤中大豆叶片可溶性蛋白的合成，增加红壤中大
豆叶片可溶性蛋白的合成，甲醇对黄壤中大豆的叶
片可溶性蛋白合成具有刺激作用且持续的时间较
红壤中延长。
3 讨 论
施用外源性甲醇能刺激植物生长［8］。Nono
mura等［3］研究发现，硬粒小麦喷施 20%甲醇后麦秆
重量和麦粒数均显著增加。Devlin 等［9］研究表明，
10%甲醇喷施小麦后，其株高、鲜重和干重显著增
加。本研究结果证实叶片喷施 5%甲醇能促进大豆
在 3 种土壤条件下的生长，甲醇对酸性黄壤中大豆
生长的刺激作用更为明显。
酸性土壤的主要障碍因子是低 pH 值，游离铝
和交换性铝浓度过高(铝毒) ，缺失磷、钾、钙、镁和
钼等元素。各种障碍因子在不同生态条件下其危
害程度不同，有时只是某一因素起主导作用，而有
时则是几种因素的综合作用。逆境胁迫植物体内
可能会产生很多有毒物质，而可溶性糖参与逆境胁
迫植物中有毒物质脱毒过程的糖基化作用［10］。王
莎莎等［11］的研究表明甲醇处理拟南芥明显增加了
其叶片中可溶性蛋白的含量，说明甲醇刺激其叶片
中蛋白质的合成，这应该是基因表达水平增加的反
应。对基因的表达谱进行 RT-PCR分析结果证实拟
南芥大多数光合作用相关基因的表达可被甲醇诱
导。Downie等［12］用 cDNA芯片分析 10%甲醇处理
拟南芥的基因表达谱，结果显示有 484 个基因的表
达受到显著影响。本研究结果表明随着甲醇处理
时间的增加，黄壤中大豆叶片可溶性蛋白和可溶性
糖含量都呈显著递增的趋势，可能是甲醇刺激
了可溶性糖和可溶性蛋白的合成，以适应酸性土壤条
3 期 武孔焕等:叶面喷施甲醇对不同土壤条件下丹波黑大豆的生长及生理特性的影响 435
图 6 施用甲醇对大豆叶片蛋白含量的影响
Fig． 6 Effect of foliar methanol application on leaf soluble protein content of soybean
件。施用甲醇显著刺激酸性黄壤上大豆的生长，说
明使用甲醇可以缓解酸性土壤胁迫对其生长的抑
制作用，这有可能是改善酸性土壤中植物生长的一
个有效措施。
本研究中甲醇处理增加大豆植株高度和节间
长度，有可能是通过调节激素如生长素和赤霉素的
合成增加细胞的分裂和伸长作用来实现，甲醇处理
可能改变了和这些激素合成相关基因的表达水平，
促进其生长。
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