全 文 ：第2期 2008年第30卷第2期 中国麻业科学 PLANTFIBERSCIENCESINCHINA
不同肥料处理对剑麻叶片内源多胺的影响研究
陆新华,孙光明
(中国热带农业科学院南亚热带作物研究所,广东 湛江 524091)
摘 要:采用水培试验的方法,探讨了不同营养元素对剑麻生长发育和内源多胺的影响。研究
结果表明,单独施用不同营养元素可不同程度地影响剑麻生长,钙素营养对剑麻生长有重要的影
响;剑麻幼苗生长发育阶段内源多胺的含量表现出不同的变化趋势,这可能与其生长发育需要不同
的营养有关。
关键词:剑麻;营养元素;生长发育;内源多胺
中图分类号:S563.8 文献标志码:A
EfectsofDiferentFertilizerSupplyonGrowthandthe
ContentsofEndogenousPolyaminesinSisalHemp
LUXin-hua,SUNGuang-ming
(SouthSubtropicalCropsResearchInstitute,CATAS,ZhanjiangGuangdong524091,China)
Abstract:Potexperimentwasusedtoevaluatetheefectsofdiferentfertilizersupplyongrowthand
endogenouspolyaminesofsisalhemp.Singlefertilizerefectedthegrowthofsisalhemp.Obviously,
fertilizerCasupplyimprovedthegrowthofsisalhemp.Contentsofendogenouspolyaminesvariedinthe
seedlingperiod,whichwasprobablyinfluencedbythechangingneedofsisalhempforfertilizerwiththe
growth.
Keywords:sisalhemp;diferentfertilizer;growth;endogenouspolyamines
多胺(Polyamines,PAs)是指普遍存在于动物、植物、微生物体内的,具有较高生物活性的低分
子量的脂肪族含氮碱,是植物生长发育的重要调节物质。多胺参与高等植物体内的许多生理过程,
如形态发生、幼苗生长、根系形成、开花座果、抗衰老和抗逆性等[1]。目前国内外对多胺的研究多集
中在腐胺(Putrescence,Put)、亚精胺(Sperdimine,Spd)、精胺(Spermine,Spm)的生理作用方面。大量
的研究结果已经证实在植物生长发育的重要时期均伴随着多胺类的相应变化[2,3]。为此,本研究通
过剑麻水培试验,探讨不同肥料对剑麻幼苗生长发育和内源多胺的影响,探讨认识剑麻生长发育和
内源多胺之间的关系,为剑麻科学合理施肥提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试肥料分别采用试剂NH4NO3、NaH2PO4·2H2O、KCl、CaCl2、MgCl2和ZnCl2,均为分析纯。供试
的剑麻品种为龙舌兰麻H.11648,采集珠芽进行沙培,消耗珠芽本身养分,培养至幼苗长出少量根
系后作试材。
收稿日期:2007-12-10
基金项目:广东省自然科学基金(04003311):施肥对肥域土壤微生物特性和剑麻内源激素代谢的影响
作者简介:陆新华(1975-),女,助理研究员,E-mail:sdqlxh@yahoo.com.cn
通讯作者:孙光明(1958-),男,硕士,研究员,E-mail:gm-sun@163.com
文章编号:1673-7636(2008)02-0089-05
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中国麻业科学 第30卷
1.2 试验方法
试验采用水培方法,设氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、锌(Zn)等6种元素营养液处理,
各种营养元素肥料分别采用 NH4NO3、NaH2PO4·2H2O、KCl、CaCl2、MgCl2、ZnCl2, 其中 NH4NO3、KCl、
MgCl2、CaCl2的施用浓度均为 40mg/L,NaH2PO4·2H2O施用浓度为 10mg/L,ZnCl2施用浓度为 0.01
mg/L,以清水作对照(CK)。
将各处理营养液分别装入圆形玻璃瓶(玻璃瓶直径6cm、高10cm)中,然后移入剑麻幼苗,盖上
泡沫材料盖,并用黑纸包裹后放置在有足够的自然光照和通风良好的室内,于自然温度下培养,每
个处理3次重复,随机区组方式排列,每个重复3瓶,每瓶1株剑麻幼苗。培养期间每隔3d各加入
3%H2O2溶液2～3滴并搅拌均匀,使营养液pH值保持在5.5～6.5并有充足的氧气,每周更换营养
液1次。
1.2 测定项目
培养20天,分别于第1天、第7天、第15天和第20天时,观察记录生根、发叶情况。测量其叶
幅、株高、茎粗、主根长、侧根和根毛数量,地上部分和地下部分的鲜重等;并同时采集植物样品(分
根、茎和叶采样,均为3株混合样品),立即封入塑料袋内,放入装有冰块的泡沫箱带回实验室。
1.3 样品处理
将样品带回实验室后,用自来水冲洗,再用二次蒸馏水洗净,立即放人液氮处理2～3min,然后
将样品放在遮光条件下冷冻干燥36h,再置于低温冰箱(≤-20℃)中保存用于多胺的测定。
1.4 多胺的提取、分离和纯化
多胺的提取参照Flores和Galston[5]的方法。将冻干的剑麻叶片切碎,准确称取1.0g,用5mL预
冷的5%(v:v)高氯酸(HClO4)在冰浴中研磨成匀浆,冰浴中浸提1h,低温(0～4℃)下10000r/min离心
30min,收集上清液用于多胺的测定。取多胺的上清液1mL,加入1.0mol/L的NaOH,10μL苯甲酰
氯,旋涡20s后置于30℃水浴中30min,然后加入2.0mL饱和NaCl,2.0mL冷乙醚,旋涡20s后在
1500r/min下离心5min,收集1.0mL醚相于小试管中,用氮气吹干,剩余物置于-20℃下低温冰箱
保存备用。
1.5 多胺的HPLC测定
多胺含量的测定采用高效液相色谱法(HPLC),测定方法参照王富民和薛应龙[6]的方法并略加改
进。采用PerkinElmer公司的200系列高效液相色谱系统(包括高压输液泵,紫外检测器,自动进样
器,系统控制工作站)进行测定。工作条件如下:色谱柱为 HypersilOSD反相柱(5μm,5.0mm×
250mm),柱温30℃,流动相为甲醇:乙腈:水=64:2.5:33.5(v:v:v),流速为0.7mL/min,波长254nm。
待测样品用200μL60%(v:v)甲醇溶解,用微孔滤膜 (孔径0.45μm)过滤后上机测定,进样量为
10μL,外标法定量计算,单位是mg/g,FW。
供作标样的腐胺(Put)、精胺(Spm)、亚精胺均为 Sigma公司的 HPLC级试剂;除甲醇和乙腈为色
谱纯外,其他所用试剂均为分析纯。
2 结果与分析
2.1 不同营养元素对剑麻生长发育的影响
由图1可以看出,不同营养元素对剑麻生长发育有一定的影响,但影响程度不同,与CK相比,
施N、P、K、Ca、Mg和Zn等处理的株高均大于对照,最小的是施K处理,仅为CK处理的103.11%,
最高的是施Ca处理,为CK处理的117.88%;同时可以看出,各处理对剑麻最长根的影响与对株高
的影响不同,Zn处理的最长根明显较其他处理短,与 CK处理接近,Zn处理的最长根根长仅为
6.50cm;同时,表1还显示,不同营养元素对剑麻根体积影响的变化规律不是很明显,根体积最大的
是施N处理,为4.00cm3,为CK处理的171.67%,其次是施Ca处理,为CK处理的143.06%,其他处
理与对照相近。
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第2期
由表1还可以看出,不同处理对剑麻幼苗地上部鲜物质量也有一定影响,Ca处理的冠鲜重最
大,为22.15g,为处理CK146.30%;其他处理与CK相比,N为CK的125.85%、Mg为110.43%、Zn为
108.43%、P为106.23%、K为101.63%。相比之下,各处理对剑麻幼苗地下部鲜物质量的影响比较
大,所有施肥处理的根鲜重均大于对照,最大的是施Ca处理,为CK处理的240.58%;其次是施N、
Mg,第三是施P、K、Zn处理。
2.2 不同处理剑麻叶片内源多胺含量的动态变化
2.2.1 内源腐胺含量的变化动态
不同处理剑麻叶片生长发育过程中内源腐胺的变化动态如图1所示。N、P、Ca处理剑麻幼苗
叶片腐胺的含量在培养 1天时为最高(分别是 0.40、0.97、0.64!g/g,FW),然后急剧下降,至 15天时
为最低(分别是 0.03、0.01、0.03g/g,FW),后又略有增加;K、Mg、CK处理腐胺的含量均在培养 1天
是最高(分别是 1.22、0.96、0.31#g/g,FW),后减少,至 20天时为最低;而 Zn处理剑麻叶片腐胺的含
量变化是先增加,至培养7天时达最高(1.47$g/g,FW)后急骤减少,至20天时为最低。
表1 不同处理对剑麻植株生长的影响
Table1 Theefectofdiferenttreatmentongrowthofsisalhemp
处理
N
P
K
Ca
Mg
Zn
CK
株高(cm)
12.67
12.73
11.17
12.77
12.17
11.33
10.83
根体积(cm3)
4.00
2.50
2.00
3.33
2.50
2.33
2.33
冠鲜重(g)
19.05
16.08
15.39
22.15
16.75
16.42
15.14
根鲜重(g)
1.93
1.54
1.45
2.77
1.87
1.29
1.15
茎粗(cm)
1.73
1.78
1.61
1.78
1.63
1.79
1.80
最长根(cm)
10.50
10.83
8.17
13.00
9.60
6.50
6.17
图1不同处理剑麻叶片内源腐胺的含量动态变化
Fig.1Changeofendogenousputrescenceindiferenttreatment
2.2.2 内源亚精胺含量的变化动态
不同处理剑麻叶片生长发育过程中内源亚精胺的变化动态如图2所示。N、P处理剑麻幼苗叶
片亚精胺的含量在培养 1天时为最低,然后增加,至 20天时为最高(分别是 0.78、0.18%g/g,FW);K
处理亚精胺的含量先增加,后减少,接着又增加,在培养7天和20天是最高(0.13&g/g,FW),Ca、Mg、
Zn处理剑麻叶片亚精胺的含量变化是先减少,后增加,接着又减少,其中Ca处理在培养1天时达最
高(0.34’g/g,FW),而Mg、Zn处理在15天时为最高(分别是0.50、0.49(g/g,FW)。CK处理剑麻叶片亚
精胺的含量变化是先减少,至培养 7天最低(0.12)g/g,FW),后增加,至 20天时达最高(0.52*g/g,
FW)。
2.2.3 内源精胺含量的变化动态
不同处理剑麻叶片生长发育过程中内源精胺的变化动态如图3所示。N处理剑麻幼苗叶片精胺
的含量较低,在培养1天时为最高,后减少,至7天时0.01+g/g,FW,后保持不变;P处理剑麻幼苗叶
1.60
1.40
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
腐
胺
含
量
(
!g
/g
,F
W
)
1 7 15 20
水培时间(d)
N P K Ca Mg Zn CK
陆新华等:不同肥料处理对剑麻叶片内源多胺的影响研究 91
中国麻业科学 第30卷
图2不同处理剑麻叶片内源亚精胺的含量动态变化
Fig.2Changeofendogenoussperdimineindiferenttreatment
片精胺的含量在培养1天时最高(0.52!g/g,FW),后逐渐减少,至20天是最低(0.03g/g,FW);K、Mg
处理精胺的含量先急剧增加,在培养7天时最高(分别是0.61、0.42#g/g,FW),后急剧减少,至15天
时为最低,接着又略有增加;Ca、Zn处理剑麻叶片精胺的含量变化均增加,至20天时达最高(分别
是0.61、0.42$g/g,FW),其中Ca处理在培养15至天时含量变化急速增加 ;CK处理剑麻叶片精胺
的含量变化是先增加,至培养15天最高(0.15%g/g,FW),后减少。
2.2.4 内源总多胺含量的变化动态
不同处理剑麻叶片生长发育过程中内源总多胺含量的变化动态如图3所示。N处理剑麻幼苗
叶片多胺总量总的来说是逐渐增长;P、Mg处理剑麻幼苗叶片多胺的总量在培养1天时最高(1.50、
1.33&g/g,FW),后逐渐减少,至20天是最低(0.27、0.51’g/g,FW);K、Zn处理多胺的总量先增加,在培
图3 不同处理剑麻叶片内源精胺的含量动态变化
Fig.3 ChangeofendogenousSpermineindiferenttreatment
图4 不同处理剑麻叶片内源精胺总量的动态变化
Fig.4Changeofthetotalendogenouspolyaminecontentindiferenttreatment
0.90
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
亚
精
胺
含
量
(
!g
/g
,F
W
)
1 7 15 20
水培时间(d)
N P K Ca Mg Zn CK
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
精
胺
含
量
(
!g
/g
,F
W
)
1 7 15 20
水培时间(d)
N P K Ca Mg Zn CK
2.00
1.80
1.60
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
总
多
胺
含
量
(
!g
/g
,F
W
)
1 7 15 20
水培时间(d)
N P K Ca Mg Zn CK
92
第2期
(上接第104页)染整生产技术的研究和创新,利用在棉纺系统纺出的棉型短纤维条,成功地实现
了棉型短纤维与毛型长纤维在苎麻长纺设备上的复合,研发的72Nm麻/涤/棉(62:25:13)长短纤
维多彩复合面料既保留了苎麻产品凉爽透气、抗菌抑菌等优良的服用性能,又揉合了棉、涤纤维的
柔软、抗皱和耐磨等优良特性,而且面料具有色纺、色织的多彩外观效果,符合国内消费者的消费习
惯和对服装面料的要求,具有较好的市场前景。
参考文献:
[1] 姜繁昌,邵宽,周岩.苎麻纺纱学[M].北京:纺织工业出版社,1989:414-428.
[2] 吴冠英.染整工艺学第三册[M].北京:纺织工业出版社,1985:339-346.
养7天时最高(分别是1.29、0.98!g/g,FW),后急剧减少,至20天时为最低(0.23、0.48g/g,FW);Ca、
CK处理剑麻叶片多胺的总量变化先减少,至 7天时达最低(分别是 0.32、0.24#g/g,FW),后又逐渐
增加。
3 讨论
剑麻是喜钙作物,钙素营养对其生长有重要的影响。当前,在剑麻生产中人们已经认识到钙肥
的重要性,并重视施用钙肥了。有报道表明,在坦桑尼亚穆林格诺的剑麻田间肥料试验中使用的白
云石石粉为钙肥,取得了显著效果[7,8]。从本试验的结果来看,施 Ca处理无论在株高、茎粗和最长
根,还是在冠鲜重和根鲜重等方面均高于其他处理,这进一步说明钙素营养在剑麻生长发育中的作
用,但对其在剑麻中的作用机理还有待进一步研究。
多胺是生物体代谢过程中产生的具有生物活性的低分子量脂肪含氮碱。多胺生物合成途径
的中心产物是 Put。本试验发现,剑麻幼苗生长发育阶段内源多胺的含量表现出不同的变化趋势,
这可能与其生长发育需要不同的营养有关。至于剑麻幼苗生长不同时期所需不同营养元素的最
适浓度,以及施肥对内源多胺产生与生长发育的关系由于水培试验结果的局限性,还有待于进一
步研究。
参考文献:
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