全 文 ： 收稿日期：2008-09-20
基金项目：国家自然科学基金(No.30460107)、北方民族大学博士科研启动基金资助
作者简介：闫兴富（1968-），男，河南周口人，副教授，博士，从事种子生物学和植物生理生态学研究。
注：田维敏为通讯作者。

施氮和去除子叶对大叶桃花心木幼苗叶片
硝酸还原酶活性的影响
闫兴富 1，田维敏 2
(1.北方民族大学 生命科学与工程学院，宁夏 银川 750021；2.中国热带农业科学院 橡胶研究所，海南 儋州 571737)

摘 要：研究了热带落叶乔木大叶桃花心木（Swietenia macrophylla）在施氮和去除子叶后幼苗叶片的硝酸还
原酶活性(NRA)变化。结果表明，在非施氮（对照）条件下，NRA随着幼苗叶片的发育先升高后降低；施氮
后幼苗叶片NRA在各取样时期（除35 d外）均显著高于非施氮处理（P < 0.05），并随着取样时期的延续，叶
片NRA逐渐降低。在幼苗发育的不同时期去除子叶，4周后，叶片NRA均显著升高（P < 0.05）。
关键词: 大叶桃花心木；施氮；去除子叶；硝酸还原酶活性
中图分类号：Q949.753.1; Q945.1 文献标识码：A 文章编号：1009-7791(2009)01-0012-03

Effects of Nitrogen Application and Cotyledon Excision on Leaf Nitrate
Reductase Activity of Swietenia macrophylla Seedling
YAN Xing-fu1, TIAN Wei-min2
(1.College of Life Science and Engineering, Northern University for Nationalities, Yinchuan 750021, Ningxia China; 2.Rubber
Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Science, Danzhou 571737, Hainan China)

Abstract：Under nitrogen application and cotyledon excision, the nitrate reductase activity (NRA)
of seedling leaf of Swietenia macrophylla, a tropical defoliated arbor of Meliaceae, was studied. The
results showed that the leaf NRA increased first but decreased then with the development of leaves
under non-nitrogen application. After nitrogen application, the leaf NRA of seedlings of all sampling
periods (except 35 days after transplanting) were significantly higher (P<0.05) than that of the
control and a gradual decrease was observed during the development period of leaves. The leaf NRA
of S. macrophylla seedling increased significantly (P<0.05) after 4 weeks of cotyledon excision
during different development periods.
Key words: Swietenia macrophylla; nitrogen application; cotyledon excision; NRA

硝酸盐是高等植物生长所必需的营养成分，其同化是无机氮素转化为能被生物利用的有机氮素的
主要途径。硝态氮还原为氨的过程是由硝酸还原酶和亚硝酸还原酶催化的。植物体中无机氮素同化过
程中的第一个酶是催化硝态氮转化为亚硝态氮的硝酸还原酶(Nitrate reductase，NR)[1]，也是硝酸盐同化
过程的起始酶，在氮素代谢中处于关键地位。硝酸还原酶活性(Nitrate reductase activity，NRA)是植物
对硝酸盐利用的一个度量指标[2]。植物 NRA 的高低，直接影响土壤中无机氮的利用率，进而对作物的
产量和品质产生影响。NRA 对调节植物体内硝态氮同化水平和蛋白质合成具有重要意义，并显著地影
响植物的光合作用[3]。底物 NO3－的供应在控制其还原过程具有重要的作用，因此 NO3－的吸收、贮藏
和转移对整个代谢过程均具有调控作用。
大叶桃花心木(Swietenia macrophylla)为楝科桃花心木属落叶乔木，其木材淡红褐色、质地致密而
有光泽，是重要的用材树种。本文报道施氮和去除子叶处理对当年生大叶桃花心木实生苗叶片 NRA 的
Az zz
2009,38(1):12-14.
Subtropical Plant Science
第 1 期 闫兴富,等：施氮和去除子叶对大叶桃花心木幼苗叶片硝酸还原酶活性的影响 ﹒13﹒
影响，旨在为该树种的苗木繁育及施肥管理提供参考。
1 材料与方法
1.1 种子采集和催芽处理
大叶桃花心木种子采自中国热带农业科学院内（海南儋州市）35 年生以上的植株。待种子成熟（4
月份）后，收集散落于地上的新鲜种子。选饱满无病虫害的种子，剪去外种皮的翅，用温水浸泡 24 h，
播种于 20 cm 厚沙床，覆盖 0.5 cm 厚湿沙，适时浇水，保持沙床湿润，约一周后种子开始萌发。
1.2 实验设计
待幼苗长到高约 5 cm 时（叶片尚未伸展），选大小基本一致的幼苗 60 株移栽于深 25 cm，直径为
20 cm 的花盆内 (内装 1/2 细沙和 1/2 母树生长土壤混合的培养基质)，每盆移栽幼苗 1 株。将幼苗平均
分成 2 组，其中一组在移栽前每盆施 KNO3 1.5 g（用适量清水溶解后均匀浇于盆中），将幼苗置于适度
遮荫环境下栽培，适时浇水；另一组不施肥作为对照。根据幼苗生长物候期，分别在幼苗移栽后 14 d （第
1 叶片伸展早期）、25 d（第 1 叶片完全伸展）、35 d（幼苗第 1 次抽生的叶片完全伸展）、45 d（幼苗第
1 次抽生叶片成熟）、60 d（新梢初次抽生）、80 d（新梢叶片成熟）6 个时期，分别取 2 组幼苗的叶片
测定 NRA，其中在移栽后 60 d 和 80 d 两时期同时测定新梢叶片的 NRA。
按上述方法，在施氮条件下移栽大小基本一致的幼苗 120 株，分为 3 组（每组 40 株，去除子叶及
不去除子叶各 20 株），分别在幼苗移栽 7 d、25 d 和 35 d 后将子叶全部剪去，幼苗置于适度遮荫环境下
栽培，适时浇水。切除子叶 4 周后，分别测定各组幼苗叶片 NRA。以不去除子叶处理的幼苗作为对照。
1.3 叶片 NRA 测定
测定时间在每天 14:30，取样前将植株置于阳光下 30 min，以诱导硝酸还原酶活性。在上述各取样
时期，剪取每株幼苗最下层叶片各 1 片或新梢全部叶片。清水洗净后吸干表面水分，剪去中脉和叶基、
叶尖、叶缘部分，将叶片剪成 1 cm×0.4 cm 小块，混合均匀后称取 1 g 置于小称量瓶。向瓶中加 0.1 mol/L
硝酸钾溶液（pH 7.5）9 ml，对照瓶中预先加 1 ml 三氯乙酸使酶钝化。将称量瓶置于真空干燥器中抽
气 5 min 后通气 1 min，重复抽气 3 次，最后 1 次抽气后通入氮气 (N2)，于暗中 35 ℃条件下反应 30 min。
反应结束后立即向实验瓶中加 1 ml 三氯乙酸终止酶反应，摇匀静置 2 min 后，分别取反应液 2 ml 于 10
ml 试管中，每管加入 1 ml 1%磺胺和 1 ml 0.002% α-萘胺 (α-Naphthylamine)，震荡显色 15 min 后于
Ultrospec 400 型紫外/可见分光光度计在 520 nm 处比色，以标准曲线计算 NRA (µmol/g fw·h)。各处理
重复测定 3 次。
1.4 数据统计分析
所有实验数据均在 SPSS 13.0 中用单因子方差分析进行处理间差异显著性分析。
2 结果与分析
叶片是大叶桃花心木同化硝酸盐的重要部位，在非施氮（对照）条件下，叶片伸展早期（移栽后
14d，叶片浅红色，长约 1 cm）就可检测到 NRA（0.048 µmol/g fw·h）；随着叶片进一步伸展，NRA 也
随之提高，移栽后 25 d（第 1 叶片完全伸展）幼苗叶片 NRA 提高到 0.080 µmol/g fw·h；移栽后 35 d （第
1 次抽生的叶片完全伸展）幼苗叶片 NRA 达到最大值（0.150 µmol/g fw·h）；移栽后 45 d（第 1 次抽生
叶片成熟后）幼苗 NRA 逐渐下降（0.060 µmol/g fw·h）；至移栽 60 d 和 80 d 后，叶片 NRA 分别下降到
0.050 µmol/g fw·h 和 0.030 µmol/g fw·h（表 1），此时新梢叶片 NRA 则随着叶片的发育成熟逐渐提高（从
0.036 µmol/g fw·h 提高到 0.075 µmol/g fw·h）（图 1）。
表 1 施氮与否对大叶桃花心木幼苗叶片 NRA 的影响
幼苗移栽后各时期的 NRA(µmol/g fw·h) 处理
14 d 25 d 35 d 45 d 60 d 80 d
对照 0.048 ± 0.006a 0.080 ± 0.001a 0.150 ± 0.010a 0.060 ± 0.003a 0.050 ± 0.002a 0.030 ± 0.003a
施氮 0.400 ± 0.014b 0.260 ± 0.009b 0.160 ± 0.003a 0.120 ± 0.002b 0.100 ± 0.005b 0.050 ± 0.006b
注：同列不同英文字母表示差异显著(P < 0.05)。
第 38 卷 ﹒14﹒
施氮有利于提高大叶桃花心木幼苗叶片的 NRA。在施氮条件下，6 个取样时期幼苗叶片 NRA 分别
为 0.400、0.260、0.160、0.120、0.100 和 0.050 µmol/g fw·h，方差分析表明，除移栽后 35 d 的测定结果
外，各取样时期在施氮条件下幼苗叶片 NRA 均显著高于非施氮处理（P < 0.05）；与对照相比，施氮处
理的幼苗叶片 NRA 不是在幼苗第 1 次抽生的叶片完全伸展时（移栽后 35 d）达到最大值，而是在第 1
叶片伸展早期（移栽后 14 d）即达到最大值，此后，叶片 NRA 随着取样时期的延续逐渐降低（表 1），
但新梢叶片 NRA 仍随叶片的发育成熟逐渐提高（从 0.059 µmol/g fw·h 提高到 0.090 µmol/g fw·h）（图 1）。
在移栽后 60 d 和 80 d，施氮处理的幼苗新梢叶片 NRA 均显著高于对照（P < 0.05，图 1）。
在施氮条件下去除幼苗的子叶后，叶片 NRA 均显著高于不去除子叶处理 (P < 0.05)。在移栽后 7 d、
25 d 和 35 d 去除幼苗子叶，处理 4 周后，叶片 NRA 分别为 1.294、0.165 和 0.074 µmol/g fw·h，与各时
期不去除子叶的幼苗相比，叶片 NRA 分别提高了 571.2%、196.0%和 76.8% (图 2)。
3 讨 论
植物的NRA直接影响其对土壤中无机氮的利用率，进而影响作物的产量和品质[4,5]。NRA越高，氮
素代谢越旺盛，NO3－-N的利用率越高[6]。因此，不少研究者将NRA高低作为诊断作物的营养指标之一，
或作为农田的施肥指标之一[7,8]。本研究表明，叶片是大叶桃花心木幼苗同化硝酸盐的重要部位，幼嫩
叶片具有较高的NRA，而且随着叶片的发育，NRA逐渐提高，叶片完全伸展时达到最大值。叶片的还
原剂和ATP主要来自光合作用[9]，光照条件下NR还原NO3－的电子供体是光系统I产生的还原型铁氧还蛋
白[10]。因此，植物叶片NRA可能受叶片光合能力的影响。但NR是一种诱导酶，其活性水平与底物浓度
密切相关[11,12]。大叶桃花心木叶片成熟后NRA下降可能与土壤中NO3－供应不足有关。伴随着原有成熟
叶片的NRA降低，新梢叶片NRA逐渐提高，说明幼苗初生叶片对NO3－还原能力的降低可由逐渐发育的
新梢叶片NRA的提高得到部分补偿。
NR是一种诱导酶，施氮有利于提高大叶桃花心木幼苗叶片NRA，且随着施氮量的增加，叶片NRA
提高[13-15]。在根系NR系统中NO3－饱和时，过量的NO3－可能向地上部转移，被枝叶中的NR还原[16]。
Smiroff 等[17]认为，木本植物普遍存在NO3－从木质部向叶片转移并在叶片中还原的现象，而且叶片同
化NO3－可能比根同化NH4＋消耗更少的能量，具有竞争性优势。在施氮条件下，大叶桃花心木幼苗可在
树皮中积累更多的蛋白质[18]，这种蛋白质的大量积累可能与NRA升高有关。本研究也表明，在施氮条
件下，大叶桃花心木幼苗叶片NRA显著提高。
子叶去除后，幼苗失去了子叶中原有氮素的供应。NRA提高可能是幼苗代谢系统对氮供应不足的
一种适应性反应，叶片同化NO3－能力的增强可在一定程度上缓解幼苗生长对氮素的需求。因此，大叶
桃花心木幼苗在去除子叶后，叶片NRA大幅提高，可能是其代谢调节应急机制启动的结果。而在幼苗
不同发育时期去除子叶后叶片NRA存在差异，可能与土壤中NO3－供应不足有关。这一现象在施氮后不
去除子叶处理的幼苗中也十分明显。(下转第18页)
图 2 施氮条件下去除子叶 4 周后
幼苗叶片 NRA
.Ⅰ移栽后 7 d； .Ⅱ移栽后 25 d； .Ⅲ移栽后 35 d
图 1 施氮对幼苗新梢叶片 NRA 的影响
.Ⅴ移栽后 60 d；Ⅵ.移栽后 80 d
注：同一时期柱上方不同英文字母表示处理间差异显著，图 2 同。
a
a
b
b
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
Ⅴ Ⅵ
N
RA
(µ
m
ol
/g
fw
·h
)
对照
施氮
a
a
a
bb
b
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
N
RA
(µ
m
ol
/g
fw
·h
)
去除子叶
对照
第 38 卷 ﹒18﹒
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