全 文 ：江西农业学报　2009, 21(8):86 ～ 90ActaAgriculturaeJiangxi
不同营养液浓度对土人参几个生理指标的影响
胡安生1 ,梁建斌2 ,张孝建 2
　 　收稿日期:2009-06-20
作者简介:胡安生(1975-),男 ,讲师 ,农艺师 ,生物工程硕士,从事作物栽培的教学和研究工作。
(1.福建省三明市农业学校 ,福建 沙县 365500;2.福建农林大学生命科学学院 ,福建 福州 350002)
摘　要:研究不同营养液浓度对土人参可溶性蛋白质含量 、抗氧化系统及根系活力的影响。结果表明 , 与对照土培比 ,营
养液培养的土人参叶片 MDA的累积量随着营养液浓度的提高先降后升 , 以 1倍营养液浓度培养的含量最低;同时土人参叶
片中 SOD、POD、CAT的活性和可溶性蛋白含量都有不同程度的提高 , 而 ASA含量在营养液浓度小于 1倍浓度时均有显著升
高 ,这可能是土人参对养分胁迫的适应性响应。与土培相比 ,除水培外 ,处理所用的几种营养浓度都提高了土人参根系活力 ,
且以 1倍营养液浓度时活力最大。因此 ,初步推断营养液在低浓度时随着浓度的升高 ,促进土人参生长;高浓度营养液抑制土
人参生长;1倍营养液浓度最适宜土人参生长。
关键词:土人参;抗氧化系统;根系活力;营养液培养
中图分类号:S649　文献标识码:A　文章编号:1001-8581(2009)08-0086-05
EffectsofDifferentConcentrationsofNutrientSolutiononSeveral
PhysiologicalIndexesofTalinumpaniculatum
HUAn-sheng1 , LIANGJian-bin2 , ZHANGXiao-jian2
(1.SanmingAgriculturalSchoolinFujianProvince, Shaxian365500, China;
2.ColegeofLifeScience, FujianAgriculturalandForestryUniversity, Fuzhou350002, China)
Abstract:Thesolubleproteincontent, antioxidantsystem, androotactivityofTalinumpaniculatumtreatedwithdiferentconcen-
trationsofnutrientsolutionwereinvestigated.Theresultsshowedthatincomparisonwiththecontrol(soil-culture), thecontentof
malondialhyde(MDA)inTalinumpaniculatumleavesdecreasedatfirstandthensignificantlyincreasedwhentheconcentrationofthe
nutrientsolutionincreased, whichwasthelowestwhen1timesdilutenutrientsolutionwasapplied.Theactivitiesofsuperoxidedis-
mutase(SOD), peroxidase(POD)andcatalase(CAT), andthecontentofsolubleproteinwereelevatedtoacertainextent, while
thecontentofascorbicacid(ASA)wasobviouslyenhancedwhentheconcentrationofthenutrientsolutionwasbelow1times.Theroot
activitieswereallincreased, especiallyinthetreatmentof1 timesconcentration, exceptforwater-culture.Soitcouldbepreliminari-
lyinferedthat:atlownutrientsolutionconcentrations, thegrowthofTalinumpaniculatumwaspromotedalongwiththeincreasingof
concentration, andhighconcentrationsofnutrientsolutioninhibitedthegrowth.Amongdifferentconcentrations, 1timesdilutenutrient
solutionwasoptimumforTalinumpaniculatum.
Keywords:Talinumpaniculatum;Antioxidantsystem;Rootactivity;Nutrientsolutionculture
　　土人参 (Talinumpaniculatum),别名水人参 、参草 、
紫人参 、福参等 ,为马齿苋科土人参属植物 ,一年生或多
年生草本植物 [ 1] ,原产于热带美洲 ,分布于西非、南美热
带和东南亚等地 ,在我国中部 、南部至台湾均有栽培或野
生 ,常常生长于阴湿地区 [ 2] 。它不仅含丰富的氨基酸、矿
物质和维生素 ,可加工成营养丰富 、风味独特的菜肴 ,而
且还具有医疗保健功能。土人参栽培管理技术简单 ,开
发利用前景非常广阔。近年来 ,不少学者相继开展了土
人参的研究 ,为土人参苗的快速繁殖和土人参蔬菜的生
产提供了指导 。例如对土人参的生物学特性及栽培技术
的研究 [ 3] ;利用原生质体、游离细胞和愈伤组织培养分化
出完整植株的研究[ 4 , 5] ;利用土人参茎尖为外植体诱导
出丛生芽并经过生根培养成完整植株的研究 [ 6] 。还有
学者对土人参的营养和药用成分也展开了研究 ,为土人
参在医药方面的开发利用提供了科学依据 。如土人参的
抗氧化成分分析及苗药土人参的化学成分研究[ 7] ;对土
人参叶“解毒消痈”疗效及作用机制的实验研究[ 8] ,取得
了一定的成果 ,但土人参的研究还有很多空白领域 ,尤其
是对无土栽培技术和不同栽培方式对土人参产量和品质
的影响还鲜见报道。
为此 ,本研究拟以土人参营养枝为材料 ,研究在不
同营养液浓度的水培及与常规土培条件下 ,土人参的几
个主要生理指标:蛋白质、抗氧化系统及根系活力的变
化 ,为土人参的规模化栽培提供科学依据。
1　材料与方法
1.1　实验材料　土人参材料来自福建农林大学生态学
与生物多样性实验室 。
1.2　栽培方法　在培养盆中加入 1.5 L的营养液 ,用带
孔的泡沫板作定植板 ,定植 9株长势一致、健壮的土人参
营养枝条 ,培养 30 d后收获。每 3d测 1次 pH值和 EC
值(营养液浓度)。用 1 mol/L的 H2SO4 、NaOH调节营养
液的酸碱度 ,使 pH值保持在 5.5 ～ 6.5范围内;用营养液
母液与清水调节 EC值 ,营养液每周更换 1次。
试验设 5个处理 ,营养液浓度分别为标准营养液的
0(空白水)、0.25、0.50、1.00、1.75倍;3次重复。标准营
养液配方选用华南农业大学叶菜 B配方 。
1.3　实验测定方法
1.3.1　丙二醛(MDA)含量的测定　采用硫代巴比妥酸
(TBA)法测定 ,酶活性以“mmol/g”表示。
1.3.2　超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定　参照朱广
廉等(1990)的方法 [ 9] ,略作修改。取 50 μL酶液 ,加入
3.9 mL由 50 mmol/LpH 7.8的磷酸缓冲液、77.12
μmol/L硝基四唑蓝(NBT)、0.1 mmol/L乙二胺四乙酸
(EDTA)、13.37 mmol/L蛋氨酸组成的反应混合液和 0.l
mL80.2 μmol/L核黄素 ,以不加酶液作为参照 ,放在
3000lx下照光 10min至反应结束 ,以不照光的对照管做
空白 ,于 560 nm处测定各管的 OD值。以每分钟抑制
NBT光氧化还原 50%的酶用量为一个酶活单位。酶活
性以“U/g”表示 。
1.3.3　过氧化物酶(POD)活性的测定　参照华东师范
大学生理教研组(1980)的方法 [ 10] ,略作修改。取 20 μL
酶液 ,加入 1 mL0.1 mol/LpH6.0的磷酸缓冲液和 3mL
POD反应混合液(50 mL0.1 mol/LpH6.0的磷酸缓冲
液中加 20 μL愈创木酚和 19 μL30%H2O2),立即于 470
nm下比色 ,以每分钟增加 1.0个 470 nm的酶量为一个
酶活力单位。酶活性用“U/(g· min)”表示 。
1.3.4　过氧化氢酶(CAT)活性的测定　参照王学奎等
(2005)的方法 [ 11] ,以每分钟 A240减少 0.1的酶量为一个
酶活性单位(U)表示酶活性 。
1.3.5　蛋白质含量的测定　采用考马斯亮蓝 G-250测
定 ,含量以 “mg/g”表示 。
1.3.6　抗坏血酸 (ASA)含量的测定　参照韩雅珊
(1991)的方法 [ 12] 。以水为空白在紫外分光光度计上测
定 243 nm处的吸光值 A0;测定上清液在 412 nm处的吸
光值 A。由 A0和 A的差值和标准曲线计算样品中 ASA
的含量 。
1.3.7　根系活力的测定　采用氯化三苯基四氮唑 [ mg/
(g· h)] (TTC)法测定根系活力 。以四氮唑还原强度
[ mg/(g·h)]表示根系活力 。
1.4　数据处理　所有数据均在计算机上利用 Excel2003
进行整理和统计。
2　结果与分析
2.1　不同营养液浓度对叶片可溶性蛋白质含量的影响
　植物体内的可溶性蛋白大部分是参与各种代谢的酶
类 ,其含量是了解植物体代谢水平的一个重要指标。高
含量可溶性蛋白有利于维持植物细胞较低的渗透势 ,一
定程度上忍耐水分胁迫 、盐碱胁迫等逆境条件 [ 13, 14] 。试
验表明 ,与土培、空白水种植的土人参叶片相比 , 4种不
同营养液浓度下的土人参叶片可溶性蛋白质含量显著增
加(图 1)。在 0.25和 1.75倍标准营养液浓度水平下土
人参鲜叶蛋白质含量比较高 ,分别为 19.26、19.79 mg/g,
分别比空白水处理高出 97.94%和 103.39%,比对照土
培高出 75.09%和 79.91%。
注:A～ F表示 1%极显著水平;a～f表示 5%显著水平(下同)。
图 1　不同营养液浓度下土人参叶片可溶性蛋白质含量
2.2　不同营养液浓度对叶片 MDA含量的影响　作为
膜脂过氧化作用指标的 MDA是细胞内膜脂过氧化作用
的最终产物 , MDA含量的变化表明细胞过氧化程度和植
物对逆境条件反应强弱 ,其量积累越多 ,表明植物受到的
伤害越大。由图 2可以看出 ,由于缺少植物生长发育必
需的营养元素 ,空白水处理受到胁迫最为严重 , MDA积
累量最多。试验结果表明 ,在 1倍营养液浓度下 ,土人参
长势最好 ,其 MDA积累最少。 0.25和 0.5倍营养液浓
度下 , MDA积累量与对照土培不存在显著性差异 ,而其
它各组与对照土培都存在显著性差异(P<0.05)。
图 2　不同营养液浓度下土人参叶片 MDA含量
2.3　不同营养液浓度对叶片 SOD活性的影响　SOD
(超氧化物歧化酶)是植物体内保护氧气自由基对细胞
系统伤害的重要酶类 。由图 3可看出 ,各不同营养液浓
度下 ,土人参 SOD活性同对照土培相比较 ,呈上升的趋
势 ,在 1倍营养液浓度下达到最高 ,比对照土培高
26.70%。低营养液浓度可促使 SOD活性上升 。在 1倍
营养液浓度下土人参叶片 SOD活性比对照土培高
26.70%,而 0.25倍比土培高 17.22%。
87　8期　　　　　　　　　　　　胡安生等:不同营养液浓度对土人参几个生理指标的影响
图 3　不同营养液浓度下土人参叶片 SOD活性
2.4　不同营养液浓度对叶片 POD活性的影响　由图 4
可看出 ,空白水处理同土培的 POD活性不存在显著性差
异 。 0.25、0.5、1和 1.75倍营养液浓度下叶片的 POD活
性比土培和空白水处理极显著性增加(P<0.01)。从
0.25倍营养液浓度到 1.75倍营养液浓度 , POD活性呈
现明显下降趋势。
图 4　不同营养液浓度下土人参叶片 POD活性
2.5　不同营养液浓度对叶片 CAT活性的影响　 CAT
(过氧化氢酶)是细胞内的一种抗氧化酶 ,它能够消除细
胞新陈代谢的副产物过氧化氢 。试验表明 ,土人参在
0.5倍营养液浓度下 , CAT活性比土培和空白水处理显
著上升(P<0.01)。
图 5　不同营养液浓度下土人参叶片 CAT活性
2.6　不同营养液浓度对叶片 ASA含量的影响　ASA存
在于叶绿体基质中 , 是 O2 -和 -OH的有效清除剂 , 同
时也是单线态氧(1O2)的猝灭剂 ,可以清除膜脂过氧化
过程中产生的多聚不饱和脂肪酸自由基。由图 6可看
出 ,在空白水、0.25倍及 0.5倍营养液浓度下 ASA含量
比土培显著性增加(P<0.05)。从 0.25倍营养液浓度到
1.75倍营养液浓度 ,土人参 ASA含量逐渐减少。
图 6　不同营养液浓度下土人参叶片 ASA含量
2.7　不同营养液浓度对土人参根系活力的影响　根系
是植物生长发育的重要器官 ,主要供应地上部生长所需
的水分、矿物质等 ,也能合成一些体内所需物质 。根系活
力大小反映了根系代谢能力强弱 。由图 7可看出 , 1倍
营养液浓度下的根系活力显著高于其它各处理。含有营
养液的各处理的根系活力都显著高于土培和空白水处理
(P<0.01)。
图 7　不同营养液浓度对土人参根系活力的影响
3　小结与讨论
3.1　不同营养液浓度下土人参叶片抗氧化系统的响应
　植物体在长时间的进化过程中 ,逐渐形成了防御活性
氧的防御系统 , SOD、POD、CAT就是防御系统中重要的
抗氧化酶 ,它们使活性氧的产生和清除维持在一个动态
平衡状态 [ 15] 。正常状态下植物体内产生的活性氧不足
以使组织受到伤害 ,但遇到胁迫时 ,将诱导植物产生氧化
胁迫 ,进一步诱导 SOD、POD、CAT活性的提高[ 16] ,以有
效地清除活性氧 ,使细胞免于伤害或减轻伤害 [ 17] 。 SOD
是植物体内清除活性氧的关键性酶 ,它能催化 O2发生歧
化反应:O2 -+2H+※H2O2 ,而 POD、CAT则具有把 H2O2
分解为 H2O和 O2的作用 [ 18] 。MDA是膜脂过氧化作用
的产物之一 ,它积累水平的高低与植物受到伤害的程度
成正比。通常利用 MDA作为膜脂过氧化指标 ,表明细
胞过氧化程度和植物对逆境条件反应强弱 ,其积累量越
多 ,表明植物受到伤害越大[ 19] 。膜脂过氧化水平和细胞
88 江　西　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　 　　　　　　21卷
膜稳定性已经作为衡量环境胁迫造成的氧化胁迫对细胞
膜伤害大小的指标 [ 20] 。随着营养液浓度从低到高 ,土人
参叶片 SOD活性表现出先升后降趋势 , POD活性呈现出
下降趋势 , CAT活性呈现出先升后降趋势 , MDA含量的
变化为先降后升。 ASA不仅是 O-2 有效的清除剂 ,同时
还可将 α-生育酚自由基还原为 α-生育酚 ,并通过与 α
-生育酚的协同作用影响细胞的抗氧化能力。大量研究
表明矿质营养元素的缺乏会引起植物体内活性氧代谢不
平衡和相应的清除系统的改变。在 Cakmak和 Mar-
schner[ 21]的试验中 ,缺镁不仅刺激了活性氧清除酶系统
的提高 ,而且叶片中抗坏血酸 、巯基化合物含量均有所提
高 。缺镁时菜豆植株体内活性氧清除酶系统的提高 ,有
利于清除外源除草剂百草枯引起的活性氧 ,降低活性氧
的伤害程度 [ 22] 。 Cakmak等 [ 23]在小麦上及 Yu和 Ren-
gel[ 24]在白羽扇豆上试验表明 ,缺锌时 Cu、Zn-SOD酶活
性下降 ,但 Mn-SOD活性不受影响。类似的结果在菜
豆 、番茄和水稻上均已被证实 。
试验结果显示 ,随着营养液浓度从低到高 , ASA含
量的变化为先升高后降低 。表明营养液对土人参具有双
重作用 ,低浓度时随着浓度的升高 ,促进土人参生长 ,营
养胁迫逐渐减低;在高浓度时随着浓度的升高 ,对土人参
生长有抑制作用 ,营养胁迫程度逐渐增强。与对照土培
相比较 ,含有营养液的 4个不同处理其土人参叶片的
SOD、POD、CAT活性显著上升 , MDA含量不存在明显差
异 。在空白水中培养的土人参其 MDA含量同其它各处
理相比较表现出显著增加 ,土人参受到的营养胁迫最为
严重。
因此 ,从 1倍营养液浓度降低到 0.25倍营养液浓
度 ,土人参受到的营养胁迫逐渐增大 ,其抗氧化系统逐渐
变活跃 ,一定程度上说明了土人参对营养液浓度具有较
强的适应能力 。各不同营养液浓度培养的土人参与土培
的相比 ,具有生长迅速 、叶片茂盛的优势 ,并且其抗氧化
性也比土培的强 ,其中 1倍营养液浓度下土人参的长势
最好。
3.2　不同营养液浓度对土人参根系活力的影响　植物
根系是活跃的吸收器官和合成器官 ,也是植物最先感受
环境因子信号的器官 ,对整个植株的生命活动有着非常
重要的影响。谭勇、梁宗锁等发现 ,黄芪在缺 N、P、K的
营养胁迫下根系活力显著降低 ,影响黄芪生长发育 [ 25] 。
本试验结果表明 ,不同营养液处理对根系活力大小具有
显著影响 ,其大小为 1倍营养液处理 >0.5倍营养液处
理 >1.75倍营养液处理 >0.25倍营养液处理 ,而且 4
种不同营养液浓度下土人参根系活力比对照土培显著增
加 。说明在营养液下培养土人参可以吸收较多营养物质
供应植株生长 。在试验结果中 , 1倍营养液浓度下土人
参根系活力最好 ,长势最为旺盛 ,这与陈淑芳研究结果在
1倍营养液浓度下黄瓜根系活力最好生长、最旺盛相一
致[ 26] ,这可能表明土人参作为蔬菜对营养液的养分需求
与其它菜类的需求类似 ,具有普遍性 。
研究不同营养液浓度对植物抗氧化性及根系活力
的影响 ,对于进一步揭示作物对营养胁迫的响应机理及
适宜营养液配方具有重要的理论和实践意义 。植物体内
的抗氧化系统包括维生素 C、黄酮、绿原酸等抗氧化成分
和 SOD等抗氧化酶系统 ,是植物保健和药用功能的重要
物质基础。研究植物的抗氧化酶系统 ,对了解植物对环
境的响应及其品质特征具有重要意义 。由于时间的限
制 ,本试验只对不同营养液浓度下土人参抗氧化性和根
系活力进行了初步探讨 ,其中抗氧化酶及抗氧化物质只
是反映土人参药用品质的部分指标 ,要全面评价营养液
条件下培养的土人参的品质好差还需要对土人参的矿质
元素含量及其它有效营养成分开展进一步的研究。
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(上接第 83页)
2.2.2.4　次生鳞茎形成阶段　扦插 20 d后鳞片上陆续
形成完整的次生鳞茎(图 1-12),同时生根 ,纵切面可观
察到新鳞片包围着的生长锥部分 ,呈圆丘状 ,伴随着小
鳞片原基的发生 ,逐渐变狭成为半球形 。随着小鳞茎的
形成 ,扦插鳞片的薄壁细胞中原生质体逐渐萎缩 ,内含
淀粉粒逐渐减少并趋于消失 ,而次生鳞茎细胞内的淀粉
粒则逐渐积累(图 1-13)。
3　讨论
Matsuo等[ 3] (1986)研究表明 ,麝香百合鳞片扦插时小
鳞茎的正常发育过程是:分生组织产生后形成愈伤组织 ,
然后由愈伤组织分化形成小鳞茎。而本研究结果表明 ,分
生组织产生后直接突起成球 ,不经过愈伤组织的形成 ,因
此青岛百合次生鳞茎的形态发生是器官型形态发生 ,这与
新铁炮百合[ 4] (宁云芬等 , 2003)、东方百合 [ 5] (宁云芬等 ,
2008)鳞片扦插繁殖小鳞茎的形态发生过程相似。
在青岛百合次生鳞茎形成过程中 ,扦插鳞片细胞内
淀粉粒的含量逐渐减少 ,而前人也有报道 ,将成熟的植
物细胞进行离体培养时 ,细胞要经过脱分化阶段 ,该过
程中细胞内部最显著的变化就是贮藏性物质减少 [ 6] 。
这说明扦插鳞片薄壁细胞中的贮藏物质在扦插过程中
被分解和利用 ,成为次生鳞茎形成和生长发育的物质基
础。关于具体的贮藏物质含量变化还有待于进一步
研究。
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