全 文 ：福 建省农科院学报 7 (2 ) :8 4一 5 2 , 19 9 2
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左尹刀a l 可 几尹 a , Aca d朗 2扩 o f A g , 二 lut , a l 反姗肥 s
杨梅根瘤的共生固氮特性
王慧英 黄维南
(福建省亚热带植物研究所 , 厦门 3 6 1 0 0 6)
摘 要 : 梅根瘤的固氮活性具有较好的持久性 , 不同成熟度的根瘤固氮活性以成熟瘤为最高 , 杨梅
离体根瘤在 25 一 30 ℃有较高的固氮活性 , 30 C时固氮活性达最高 。 N O矛 会抑制根瘤的固氮活性和
叶片的硝酸还原酶活性 ( N R A ) , 不过 , N o 丁 对有瘤杨梅苗和无瘤杨梅苗叶片 N R A 的影响存在 一定
的差异 。 杨梅根瘤具有吸氢酶 , 能有效地提高根瘤的固氮效率 。
关键词 : 杨梅 ; 根瘤 ; 固氮活性 ; 氢酶活性 ; 硝酸还原酶活性
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R o o t n od
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r a n g e d 2 5一 3 0℃ , th e h igh e st 15 a t 3 0 C . oB t h n i t r o g e n a se a e t i v i t y o f the se e d l in gs w i ht r o o t n do u l e s a n d
n i t r a t e r e d u e at se a e t i v iyt ( N R A ) i n s e e d l i gn l
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a r e i n h i bi tde by N O矛
.
H o w e v e r
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u l e s h a s a e e r at i n d i f f e r e n e e
.
T h e r o o t n de
u l e s o f M尹哪 俨 . 加 a e o n at i n a
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一 a bso r ib n g e n z y m e w h i e h ca n i n e r e a se e f f e e t i v e l y n i t r o g e n a se a e t i v i t y
·
K e y W
o r d s : 材尹姗 r ,口冲a ; R o t n o d u l e ; N i t r o s e n a se a e t i v i t y ; H y d r o ge n a se a c t i v i t y ; N i t r a t e r de u c at s e a c t i v i t y
杨梅是非豆科的木本固氮植物 , 是我国南方栽培面积较大的一种亚热带果树 。 由于杨梅
耐旱 、 耐痔 、 适应性强 , 作为荒山绿化 、 水土保持的先锋果树具有重要的意义 , 并且有较高
的经济效益 。 本文报道杨梅根瘤的一些固氮特性 。
l 材料与方法
杨梅 (脚。 ca ; 。加。 is eb . 。 t z uc c . ) 的根瘤大部分取 自盆栽 (土培和沙培 ) 的幼苗 。 土培
收稿 日期 : 19 9 1一 0 7一 1 9
第 2期 王慧英等 :杨梅根瘤的共生 固氮特性
苗和沙培苗的苗龄分别为 2一 3 年及 1一 2年 。 固氮晦活性浏定用乙炔还原法图 , 用 0] Z G 型气
相色谱仪测定 。 氢酶活性浏定参照汪化等方法川 , 用 103 型气相色谱仪热导检测器测定 。 氮处
理是将结瘤的两年生杨梅苗移入 1 2/ 浓度的 w it ha m 无氮培养液 l1[ 中水培 , 用 1 0 0p p m N a N O 3
处理一周 , 无 N 的作对照 。 硝酸还原酶 ( N R ) 活力用改进的活体法测定 4[, 5] 。
ǎ11月.沐ì11切甲HN口一。共日à
合ō补ǐ-。.的u加ìé刘艺坦谧崛阿
2 结果与讨论
2
.
1 离体时间对根瘤固氮活性的影响
在不同温育时间内 , 杨梅离体根瘤的
乙炔还原活性的测定结果如图 1所示 。 最
初 5 小时内 , 乙炔的生成量随时间的延长
而增加 , 而且增加的速度较接近 。 但是 , 固
氮比活性 (每小时每克鲜瘤的 乙烯 生成
量 ) 则随根瘤离体时间的延长而降低 , 其
比活性的降低却很缓慢 。 这说明杨梅根瘤
离体以后 4一 5 小时内仍可保持相 当高的
活性 , 即杨梅根瘤的固氮活性有较好的持
久性 。 这和某些豆科植物如印度斑豆 、 银
合欢等的根瘤有明显的不同 6[] 。 不论是豆
科根瘤或杨梅根瘤 , 一经离体 , 其固氮活
性便会下降 。 因此 , 以离体根瘤作为固氮
活性的测试材料时 , 要求根瘤一经取下便
立即进行测定 , 否则会影响测定结果 。 但
是 , 杨梅离体根瘤的固氮活性有较好的持
久性 , 因此在多样品和多处理的测试中减
少误差有一定的意义 。
2
.
2 不同成熟度的根瘤固氮活性
杨梅根瘤在个体发育的不同时期 , 其
外表颜色和形态大小各异 。 一般幼瘤个体
较小 , 外表为乳 白色或淡棕色 ; 壮瘤个体
较大 , 大多数有重瓣 , 外表为黄棕色 ; 衰
老瘤个体较大 , 外表为棕褐色或深褐色 。对
不同成熟度根瘤 的固氮 活性分别进行测
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一 ~ ~ ~ ` “ “ . 娜舀“ 、 二公
二二二二二一工-一 ’
能叮|J汁叶外11.斗|.公
2 3 4 5
时间 T i m e ( h )
图 1 不同温育时间对杨梅根瘤固氮活性的影响
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1 E f f e e t o f t i m e o f in c u ba t i o n o n n i t r o g e n
f i x i n g a e t iv i t y o f t h e n od
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· — · 19 8 8 . 6 . 3 0 采样 。 — 。 一9 88 . 7 . 12 采样又— 只 19 8 8 . 8 . 2 2 采样 △— △ 19 55 . 8 . 3 0 采样— 每克鲜瘤还原的微摩尔 e ZH 、 。 m o l e Z H` : 一 , F w… …每 h 每克鲜瘤还原的微摩尔 C Z H ` 卿ul C ZH 。 g一 , F w · h -
定 , 结果见表 1 。 成熟壮瘤的固氮活性最高 。 一般在描述根瘤固氮活性的高低时 , 用混合瘤的
固氮活性来说明 , 而在不同处理间固氮活力的比较时 , 瘤的成熟度应一致 。
2
.
3 温度对离体根瘤固氮活性的影响
将杨梅的离体根瘤分别置于不同的温度下温育一定时间后 , 测定其固氮活性 , 结果如图
福建省农科院学报 第 7 卷
2所示 。 图 2中的结果表明 , 25 一 30 ℃是杨梅根瘤固氮的适宜温度 , 30 ℃时固氮活性最高 , 低
温会抑制杨梅根瘤的固氮能力 , 温度过高 ( > 30 ℃ ) , 根瘤的固氮活力也降低 。 从往年的月平
均气温可见 , 南方地区 7一 8 月份的月平均气温在 30 ` C 左右 (地表温 32 ℃左右 ) , 6 月份和 9
月份的月平均气温在 25 ℃左右 (地表温 29 ℃左右 ) , 5 月份和 10 月份的月平均气温略低干
2 5 C (地表温 26 C 左右 ) 可见 , 每年 5一 10 月份是有利于杨梅根瘤固氮的季节 。 5一 10 月份
止是杨梅果实成熟和果实采后恢复树体营养的时期 , 根瘤有较高的固氮活性 , 对于补充树体
的氮素营养有着重要的意义 。 这说明在我国南方红壤地上种植的杨梅 , 不仅生长迅速 , 而且
有较高的固氮能力 , 因此 , 可利用杨梅来绿化荒山 、 保持水土 , 同时还可取得一定的经济效
益 。
2
.
4 石肖态氮对根瘤固氮活性的影响以
及叶片硝酸还原酶活性 (N R A ) 的变化
从表 2 可见 ,杨梅根瘤形成后 , N o 丁
会抑制根瘤的固氮活性 , 1 0 o p pm N a N o 3
已明显降低根瘤的固氮活性 。 N o 了 处理
也使杨梅叶片中的硝酸还原酶活性发生
变化 (表 3 ) , 硝态氮抑制有瘤杨梅叶片
的 N R 活性 , 这与蔡克强等川的报道结
果相反 。 蔡克强是用无根瘤的杨梅苗为
材料 , 这说明环境中 N O矛的变化对有瘤
杨梅苗和无瘤杨梅苗氮代谢的影响存在
一定的差异 。
表 1 不同成熟度的根瘤固氮活性
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日 期 幼瘤
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成熟瘤
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S e n留 e e n t N od u l e s
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` 取 自盆栽的两年生幼树 t w o 一 y e a r 一 o l d p o t e d s e e d l sn `
` , 取 自沙质红坡地上栽种的 3 年生 幼树 山 er 一 y ea r 一。 记 yo u姐 甘拙
i n s a n d y r e d 5 0 11
2
.
5 根瘤的吸氮酶及外源 H Z对根瘤固氮作用的影响
2
.
5
.
1 固氮酶的特性之一 是催化底物的多样性 它在催化 N , 转化成 N H : 的同时也伴随着
放 H : 现象 。 而放 H Z是一种能量的损失 , 具有吸氢酶的根瘤能重新回收由固氮酶所释放的 H : 。
杨梅根瘤具有吸氢酶 , 其吸氢酶活性如图 3 所示 , 第 hl 的吸氢酶活性最高 。 杨梅根瘤加入外
源 H 习可提高根瘤的固氮活性 。 图 4所示 , 反应开始就加 H 。 的根瘤固氮活性比不加 H : 的和反
应 h2 后加 H Z 的都高 , 提高了 42 %左右 (以最初 hl 的活性作 比较 ) 。 反应 h2 后加 H : 的处理
表 2 硝态氮 ( N O , ) 对根瘤固氮活性的影响
T a b l e 2 E f f e e t o f N O : o n n i t r o g e n f i x i n g a e t i v i t y
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表 3 硝态氮 ( N吼 ) 对叶片硝酸还原酶活性的影响
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a e t iv i t y o f l e a v e s o f M尹咖 r ,功 , a
处 理
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固氮活性
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相对活性
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处 理
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相对活性
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(% )
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.
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无氮
10 0 P Pm N a N 0 3
89 9
.
6 3 3
6 0 7
.
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.
5 4
第 2 期 王 慧英等 : 杨梅根瘤的共生 固氮特性
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图 2 不同温育温度对杨梅根瘤固氮活性的影响
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时间 T i m e ( h )
图 3 杨梅根瘤的氢酶活性
曰 9 . 3 hT e h州 r o g e n a s e a e t i v i t y o f 月夕护姗 , 烈为, a
和不加 H : 的处理相比较 , 反应 h2 后加 H Z , 根瘤的固氮活性迅速增高 , 并超过最初 hl 的固氮
活性 ; 不加 H Z 的处理 , h2 后根瘤的固氮活性明显下降 。 这说明杨梅根瘤的吸氢酶对提高杨梅
的生物固氮效率具有重要的实践意义 。
2
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表 4 外源 H : 浓度对杨梅根瘤固氮活性的影响
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Z o n
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(件rn o l C Z H 月g 一 I F 、 v · h 一 ’ )
反应时间
R e a C t i o fl
外源 H Z 浓度
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t l m eS O 2
.
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.
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.
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.
4 2 3 1
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1 2 3 4 5
时 I’ed T i m e ( h )
2
.
5
.
2 酶的催化作用 都有其最适的底物
浓度 , 氢酶也不例外 。 在我们的实验条件下 ,
外源 H : 的适宜浓度为 5一 7 . 5写 , 在此氢浓
度下 , 吸氢酶能最有效地提高固氮酶的生物
固氮效率 (表 」) 。
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公ǐ奋ō1é旧。的门u`切óǐZ划姨收喊阿
图 4 外源 H : 对杨梅根瘤固氮活性的影响
F 19
.
4 E f f e e t o f a d d i t i o n a l H Z o n n i t r o g e n f i x i n g
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3 小 结
3
.
1 杨梅根瘤的固氮活性有较好的持久性 。
离体 根 瘤在 25 一 30 C有较 高的 固氮 活性 ,
5 2 福建省农科院学报 第 7 卷
30℃时固氮活性最高 。 不同成熟度的根瘤固氮活性以成熟瘤为最高 。
3
.
2 N o矛会抑制根瘤的固氮活性 。 NO 矛 对叶片硝酸还原酶活性的影响与杨梅苗是否具有根
瘤有着密切的关系 , N O了 对有瘤杨梅的叶片硝酸还原酶活性具有抑制作用 。
3
.
3 杨梅根瘤具有吸氢酶 , 能有效地提高根瘤的固氮效率 。
致 谢 : 本室蔡克强 、 蔡龙祥 、 蓝谷同志提供杨梅苗 , 特此致谢 。
参 考 文 献
「l」 F . H . 魏海姆 , D . F . 鲍勒德斯 , R . M . 戴威林著 (中国科学院植物研究所生理生化研究室译 ) . 1 9 7 4 . 《植物 生理学实
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仁2〕 _卜海植物生理研究所固氮室 . 19 74 . 固氮研究中乙炔还原酶测定方法的简易化 植物学报 , 6] : 3 82 一 3 8 d
仁3」汪化等 . 19 84 . 紫云英根瘤菌的吸氢与固氮的关系 . 植物 生理学报 , 10 ( l) : “ 一 71
「叼 苏梦云 , 周云璋 . 1 9 8 6 . 树木组织 中 N R 测定方法 . 林业科技通讯 , 7 : 25 一 27
仁5〕 陈薇 , 张德颐 . 1 9 8 0 . 植物组织中 N R 的提取 、 测定及纯化 . 植物生理学通讯 , 4 , 45 一 49
仁6〕黄维南 , 蔡克强等 . 1 9 8 3 . 柑桔园的间作绿肥一印度见豆根瘤的固氮活性及 固氮评价 . 福建农学院学报 , 12 ( 4 ) : 30 7 -
3 1 2
[ 7〕 蔡克强 , 黄维南 . 1 9 8 0 . 杨梅硝酸还原酶活力的研究 . 核农学报 , 4 ( 2) : 9 9一 10 4
(上接本期末页 )
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用 , 检测分析等方面的专题论文 、 实验报告 、 科普文
章 、 科技情报 , 及有关译文 。 季刊 , 公开发行 , 单价
1
.
5 0 元 , 邮发代号 : 5 2一 2 0 2 。 地址 : 7 1 0 0 8 2 西安
市劳动北路 58 号 。
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