全 文 ：书氮肥施用量对嵌合体‘金旗’玉簪叶色的影响
刘岳路１，２，张金政１，３，李晓东１，刘洪章３，孙国峰１
（１．中国科学院植物研究所，北京１０００９３；２．中国科学院研究生院，北京１０００３９；３．吉林农业大学生命科学院，吉林 长春１３０１１８）
摘要：以嵌合体花叶玉簪代表品种‘金旗’为试验材料，研究了４个水平的氮肥处理（盆栽土尿素用量０，１，２，３
ｇ／ｋｇ）对其不同叶色部位叶色值、叶绿素含量、全氮含量、氮代谢关键酶活性以及叶绿体超微结构的影响。研究结
果表明，氮肥主要影响‘金旗’玉簪叶片黄色部位的叶色变化，０和１ｇ／ｋｇ氮肥处理能够维持其花叶性状，叶绿素、
全氮含量以及氮代谢关键酶活性等指标无显著变化，叶绿体结构发育不完全，缺乏基粒堆积；２和３ｇ／ｋｇ氮肥处理
导致叶片黄色部位转绿，与０和１ｇ／ｋｇ氮肥处理下各指标相比，叶绿素、全氮含量显著提高，谷氨酰胺合成酶
（ＧＳ）、谷氨酸合成酶（ＧＯＧＡＴ）活性显著上升，叶绿体超微结构发育完全，并且出现大量类囊体片层结构。
关键词：氮肥；嵌合体‘金旗’玉簪；叶色；氮代谢；叶绿体超微结构
中图分类号：Ｓ１４３．１；Ｑ９４４．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１１）０２００９３０８
玉簪属（犎狅狊狋犪）植物为百合科（Ｌｉｌｉａｃｅａｅ）重要的耐荫观叶地被植物，同时也是重要的盆栽花卉。该属野生资
源主要分布于东亚的温带与亚热带地区，包括中国的东部和南部、朝鲜、日本及俄罗斯的远东地区［１］。基于玉簪
的观叶特性，现已选育出黄色叶系、蓝灰色叶系、绿色叶系及复色叶系的品种群，其中注册品种已达４０００个以
上［２］。其中嵌合体花叶玉簪品种的最大特点是一个叶片至少包含２种不同的颜色，主要为绿、白、黄镶嵌叶。近
年来，我国各地广泛引进嵌合体花叶玉簪品种进行繁殖，并应用于城市园林绿地，丰富了园林景观。但是在实际
生产和应用中，嵌合体玉簪的花叶性状常出现丢失的现象，如花叶转绿，影响其观赏价值和经济价值。氮肥对于
以叶片为主要观赏性状的植物来说非常重要，对嵌合体花叶玉簪尤为如此。适量的氮肥使植株叶片肥大，叶色鲜
艳，生长旺盛；氮肥营养不足会导致植株生长缓慢，影响观赏性状；施肥过多则会导致嵌合体花叶玉簪过度生长，
花叶变绿，降低观赏品质，严重时造成肥害［３］。过量氮肥导致嵌合体花叶玉簪叶色变绿的实质可能是氮肥吸收同
化转化为叶绿蛋白的过程。而国内外有关氮肥对嵌合体花叶玉簪叶色影响的生理机制研究尚未见报道。
本试验以嵌合体‘金旗’玉簪（犎狅狊狋犪‘ＧｏｌｄＳｔａｎｄａｒｄ’）为研究对象，以其组织培养过程中经由愈伤组织的脱
分化而成的全绿叶非嵌合体玉簪为对照，研究不同水平氮肥处理对其叶色的影响，从氮代谢以及叶绿体超微结构
方面的变化探寻其叶色变化的生理机制，同时也为嵌合体花叶玉簪的栽培应用及观赏性状的人工调控提供必要
的科学依据。
１ 材料与方法
１．１ 材料及处理
试验在中国科学院植物研究所进行，所用材料为嵌合体花叶玉簪的代表品种‘金旗’玉簪，其叶片中部为黄色
至金黄色，边缘为绿色，对照为非嵌合体全绿叶植株。２００８年１０月选择田间栽培生长一致的３年生大苗移栽到
花盆中，在冷室中进行正常的栽培管理。花盆规格为高２８ｃｍ，盆口直径２２ｃｍ，每盆装栽培基质５ｋｇ，每盆１株。
栽培基质配制比例为园土∶黄沙∶腐殖质＝２∶１∶１，其基本理化性状为：全氮含量０．２２％、全磷含量０．１２７％、
全钾含量２．３８％、有机质含量４．３６％、ｐＨ＝７．４０３。参考Ｚｈａｎｇ等［４］的研究结果，光照条件选择全光照的５０％。
２００９年４月中旬将大小和生长状况一致的盆栽苗移到透光率为５０％的遮荫棚中，待‘金旗’玉簪叶片中部的黄色
充分显现的时候进行处理。采用单因子随机区组试验。试验所用肥料为尿素（含氮量为４６％），设４个水平，施
用量分别为０，１，２，３ｇ／ｋｇ（每千克栽培基质施用尿素的量），分别表示为Ｎ０，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３。
第２０卷 第２期
Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
９３－１００
２０１１年４月
收稿日期：２０１００４０２；改回日期：２０１００５２４
基金项目：中国科学院知识创新重要方向性项目（ＫＳＣＸ２ＥＷＢ２，ＫＳＣＸ２ＥＷＢ５）资助。
作者简介：刘岳路（１９８５），女，河北张家口人，在读硕士。
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｃａｏｈｕａ＠ｉｂｃａｓ．ａｃ．ｃｎ
设３次重复，每重复１０盆。生长过程中除处理因素外保证其他栽培条件一致。于２００９年６月２３日进行一
次施肥处理，处理３０ｄ后分别按照‘金旗’玉簪叶片的黄色部位、绿色部位、非嵌合体玉簪全绿叶片取材，进行各
项生理生化指标测定。
１．２ 叶色值测定
采用ＮＦ３３３型全自动测色色差计（ＮＦ３３３ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ，ＮｉｐｐｏｎＤｅｎｓｈｏｋｕＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＣｏ．，Ｌｔｄ．），选
取代表性植株３盆，每次测定３片完全展开叶中脉两侧距叶尖１／３处的Ｌ（明度指数，表示黑－白轴，取值范围
为０～１００），ａ，ｂ（色度指数，分别表示红－绿轴和黄－蓝轴，取值范围为－１２０～１２０）值。
１．３ 叶绿素含量测定
参考Ａｒｎｏｎ［５］的方法，选取５片成熟功能叶片，用直径６ｍｍ的打孔器分别打２０片叶圆片，用８０％丙酮２５
ｍＬ于暗处浸泡４８ｈ，其间每隔２ｈ震荡片刻，使色素均匀分布于丙酮溶液中，至叶圆片完全泡白。用分光光度计
（ＵＶ４８０２，ＵＳＡ）分别在６６３，６４６和４７０ｎｍ波长下测定ＯＤ值，根据公式计算出叶绿素ａ、叶绿素ｂ和总叶绿素
含量。
１．４ 氮代谢关键酶活性测定
谷氨酰胺合成酶 （ＧＳ）活力测定参照赵世杰等［６］的方法；谷氨酸合成酶（ＧＯＧＡＴ）活性测定参考Ｓｉｎｇｈ和
Ｓｒｉｖａｓｔａｖａ［７］的方法略作修改：提取缓冲液为１０ｍｍｏｌ／ＬＴｒｉｓＨＣｌ，ｐＨ８．２，内含１ｍｍｏｌ／ＬＥＤＴＡ，１ｍｍｏｌ／Ｌ
β巯基乙醇，１ｍｍｏｌ／ＬＭｇＣｌ２。反应混合液包括０．４ｍＬ２０ｍｍｏｌ／Ｌ的Ｌ谷氨酰胺，０．５ｍＬ２０ｍｍｏｌ／Ｌ的α酮
戊二酸，０．１ｍＬ１０ｍｍｏｌ／Ｌ的ＫＣｌ，０．２ｍＬ３ｍｍｏｌ／ＬＮＡＤＨ和０．３ｍＬ酶液，总体积３．０ｍＬ，不足部分用２５
ｍｍｏｌ／Ｌ的Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ缓冲液（ｐＨ７．６）补足。反应启动后，用紫外可见分光光度计于３４０ｎｍ处每２０ｓ测定１个
消光值，连续测定１１次，取光密度稳定减小的一段来衡量酶活性。１个ＧＯＧＡＴ活性单位定义为在该反应条件
下，每ｍｉｎ反应混合液减少１μｍｏｌＮＡＤＨ为１个酶活性单位。
１．５ 叶绿体超微结构的观察
切取叶片中脉附近部位，取材大小为１ｍｍ×１ｍｍ的方片，在３％戊二醛中固定２４ｈ以上，磷酸缓冲液漂洗
３次后，用１％锇酸固定４ｈ，去离子水漂洗３次；再用乙醇系列脱水，丙酮过渡，环氧树脂８１２渗透与包埋。Ｌｅｉｃａ
ＵｌｔｒａｃｕｔＲ型冷冻超薄切片机切片；醋酸双氧铀和柠檬酸铅双染；ＪＥＭ１２３０型透射电镜下观察并照相。
２ 结果与分析
２．１ 不同水平氮肥处理对叶色值的影响
随氮肥水平的升高，‘金旗’玉簪叶片黄色部位的明度Ｌ逐渐减小，且各处理间差异均达显著水平（表１），ａ
逐渐减小，说明其绿色程度逐渐加深，且氮肥水平为２和３ｇ／ｋｇ的处理与０ｇ／ｋｇ的处理间差异均达显著水平，
ｂ逐渐减小，说明其黄色程度逐渐减弱，且除氮肥水平为２和３ｇ／ｋｇ的处理外，其余各处理间差异均达显著水
平；‘金旗’玉簪叶片的绿色部位和非嵌合体玉簪叶片的明度Ｌ，绿色程度ａ、黄色程度ｂ在各处理间差异均不
显著。
同一氮肥水平下，‘金旗’玉簪叶片黄色部位、绿色部位以及非嵌合体玉簪叶片的明度Ｌ在０和１ｇ／ｋｇ的处
理下差异均显著，在２和３ｇ／ｋｇ的处理下，黄色部位与绿色部位差异不显著，二者与非嵌合体玉簪之间差异显
著。绿色程度ａ、黄色程度ｂ的变化趋势为：在氮肥水平为０和１ｇ／ｋｇ的处理下，‘金旗’玉簪叶片黄色部位与
绿色部位、非嵌合体玉簪之间差异显著，但后两者之间差异不显著；氮肥水平为２和３ｇ／ｋｇ的处理下，则表现为
三者之间的差异均不显著。
２．２ 不同水平氮肥处理对叶绿素含量的影响
随氮肥水平的升高，‘金旗’玉簪叶片黄色部位叶绿素含量呈显著增加趋势，且氮肥水平为２和３ｇ／ｋｇ的处
理显著高于０和１ｇ／ｋｇ的处理（图１）；绿色部位和非嵌合体玉簪叶片叶绿素含量在各处理间差异不显著。
同一氮肥水平下，‘金旗’玉簪叶片黄色部位、绿色部位以及非嵌合体玉簪叶片叶绿素含量差异不一致，氮肥
水平为０和１ｇ／ｋｇ的处理下，表现为‘金旗’玉簪叶片黄色部位叶绿素含量显著低于绿色部位和非嵌合体玉簪叶
片，后两者之间差异不显著；氮肥水平为２和３ｇ／ｋｇ的处理下，则表现为‘金旗’玉簪黄色部位与绿色部位叶绿素
含量差异不显著，但是二者均显著低于非嵌合体玉簪叶片。
４９ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２
表１ 不同水平氮肥处理下‘金旗’玉簪叶片不同部位与非嵌合体玉簪叶片的叶色值
犜犪犫犾犲１ 犔犲犪犳犮狅犾狅狉狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犾犲犪犳犪狉犲犪狊狅犳犎狅狊狋犪‘犌狅犾犱狊狋犪狀犱犪狉犱’犪狀犱犾犲犪犳
狅犳狀狅狀犮犺犻犿犲狉犪犎狅狊狋犪狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狀犻狋狉狅犵犲狀犾犲狏犲犾狊
材料（叶片不同部位）
Ｍａｔｅｒｉａｌ（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅａｆａｒｅａ）
氮肥水平
Ｎｉｔｒｏｇｅｎｌｅｖｅｌ（ｇ／ｋｇ）
指标Ｉｎｄｅｘ
Ｌ ａ ｂ
‘金旗’玉簪叶片黄色部位
Ｙｅｌｏｗｌｅａｆａｒｅａｏｆ犎狅狊狋犪
‘Ｇｏｌｄｓｔａｎｄａｒｄ’
０ ７４．０３ａＡ －１５．１９ａＡ ３８．９９ａＡ
１ ６８．３５ｂＡ －１８．２５ａｂＡ ３４．３９ｂＡ
２ ４６．５９ｃＡ －２１．１５ｂＡ ２６．１５ｃＡ
３ ４４．１３ｄＡ －２０．４１ｂＡ ２７．７２ｃＡ
‘金旗’玉簪叶片绿色部位
Ｇｒｅｅｎｌｅａｆａｒｅａｏｆ犎狅狊狋犪
‘Ｇｏｌｄｓｔａｎｄａｒｄ’
０ ４６．０６ａＢ －１８．８３ａＢ ２４．９８ａＢ
１ ４２．８１ａＢ －２０．４０ａＢ ２４．３６ａＢ
２ ４３．８３ａＡ －１８．４５ａＡ ２５．６２ａＡ
３ ４４．１６ａＡ －２０．６０ａＡ ２５．３７ａＡ
非嵌合体玉簪叶片
Ｌｅａｆｏｆｎｏｎｃｈｉｍｅｒａ犎狅狊狋犪
０ ３９．４５ａＣ －１７．７５ａＢ ２３．９２ａＢ
１ ４１．０３ａＣ －２０．０６ａＢ ２３．７４ａＢ
２ ４２．８５ａＢ －１８．８７ａＡ ２２．７１ａＡ
３ ４２．５０ａＢ －１９．２５ａＡ ２０．１６ａＡ
注：不同小写字母表示同一材料不同氮肥水平在０．０５水平上差异显著；不同大写字母表示同一氮肥水平下不同材料在０．０５水平上差异显著。
Ｎｏｔｅ：Ｍｅａｎｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈｅｓａｍｅｍａｔｅｒｉａｌａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｔ０．０５ｌｅｖｅｌｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｖｅｌｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ；Ｍｅａｎｓ
ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈｅｓａｍｅｌｅｖｅｌｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｔ０．０５ｌｅｖｅｌｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓ．
图１ 不同水平氮肥处理下‘金旗’玉簪叶片不同部位与
非嵌合体玉簪叶片叶绿素含量的比较
犉犻犵．１ 犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狅狀犮犺犾狅狉狅狆犺狔犾犮狅狀狋犲狀狋狊犪犿狅狀犵犱犻犳犳犲狉犲狀狋犾犲犪犳
犪狉犲犪狊狅犳犎狅狊狋犪‘犌狅犾犱狊狋犪狀犱犪狉犱’犪狀犱犾犲犪犳狅犳狀狅狀犮犺犻犿犲狉犪
犎狅狊狋犪狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狀犻狋狉狅犵犲狀犾犲狏犲犾狊（犖＝３）
不同小写字母表示同一材料不同氮肥水平在０．０５水平上差异显著，
不同大写字母表示同一氮肥水平下不同材料在０．０５水平上差异显著。
下同 Ｍｅａｎｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｔ
０．０５ｌｅｖｅｌｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎｉｔｒｏｇｅｎｌｅｖｅｌｓｏｆｔｈｅｓａｍｅｍａｔｅｒｉａｌ，ｍｅａｎｓ
ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｔ０．０５ｌｅｖｅｌｉｎ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆｔｈｅｓａｍｅｎｉｔｒｏｇｅｎｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅｓａｍｅａｓｂｅｌｏｗ
２．３ 不同水平氮肥处理对栽培基质及叶片全氮含
量的影响
随氮肥水平的升高，‘金旗’玉簪和非嵌合体玉
簪栽培基质全氮含量均呈逐渐增加的趋势，同一氮
肥水平下，２种材料的栽培基质全氮含量差异均不
显著（图２Ａ）。
随氮肥水平的升高，‘金旗’玉簪叶片黄色部位
全氮含量呈显著增加的趋势（图２Ｂ），且氮肥水平为
２和３ｇ／ｋｇ的处理显著高于０ｇ／ｋｇ的处理；绿色部
位和非嵌合体玉簪叶片全氮含量在各处理间差异不
显著；同一氮肥水平下，‘金旗’玉簪叶片黄色部位、
绿色部位以及非嵌合体玉簪叶片全氮含量差异不一
致：氮肥水平为０和１ｇ／ｋｇ的处理下，表现为‘金
旗’玉簪叶片黄色部位全氮含量显著低于绿色部位
和非嵌合体玉簪叶片，后两者之间差异不显著；氮肥
水平为２和３ｇ／ｋｇ的处理下，则表现为‘金旗’玉簪
黄色部位与绿色部位全氮含量差异不显著，但是显
著低于非嵌合体玉簪叶片。
２．４ 不同水平氮肥处理对叶片氮代谢关键酶活性
的影响
谷氨酰胺合成酶（ＧＳ）是催化谷氨酰胺与α酮
５９第２０卷第２期 草业学报２０１１年
戊二酸形成谷氨酸的酶，铵态氮的同化主要通过谷氨酰胺合成酶（ＧＳ）／谷氨酸合成酶（ＧＯＧＡＴ）循环途径，所
以ＧＳ的活性大小直接影响铵的代谢速度。随氮肥水平的升高，‘金旗’玉簪叶片黄色部位ＧＳ活性呈显著增加的
趋势，且氮肥水平为２和３ｇ／ｋｇ的处理显著高于０和１ｇ／ｋｇ的处理（图３Ａ）；绿色部位ＧＳ活性与黄色部位变化
趋势相反，表现为２和３ｇ／ｋｇ的处理显著低于０和１ｇ／ｋｇ的处理；非嵌合体玉簪叶片ＧＳ活性在氮肥水平为２
和３ｇ／ｋｇ的处理下显著高于０ｇ／ｋｇ的处理。在同一氮肥水平下，‘金旗’玉簪叶片黄色部位、绿色部位以及非嵌
合体玉簪ＧＳ活性差异不一致：氮肥水平为０和１ｇ／ｋｇ的处理下，‘金旗’玉簪叶片黄色部位ＧＳ活性显著低于绿
色部位和非嵌合体玉簪叶片；氮肥水平为２和３ｇ／ｋｇ的处理下，‘金旗’玉簪叶片黄色部位和绿色部位ＧＳ活性无
显著性差异，但是二者均显著低于非嵌合体玉簪叶片。
图２ 不同水平氮肥处理下‘金旗’玉簪与非嵌合体玉簪栽培基质（犃）及叶片（犅）全氮含量的比较
犉犻犵．２ 犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狅狀狋狅狋犪犾犖犮狅狀狋犲狀狋狊犻狀狊狅犻犾（犃）犪狀犱犱犻犳犳犲狉犲狀狋犾犲犪犳犪狉犲犪狊狅犳犎狅狊狋犪‘犌狅犾犱狊狋犪狀犱犪狉犱’
犪狀犱犾犲犪犳狅犳狀狅狀犮犺犻犿犲狉犪犎狅狊狋犪（犅）狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狀犻狋狉狅犵犲狀犾犲狏犲犾狊（犖＝３）
图３ 不同水平氮肥处理下‘金旗’玉簪叶片不同部位与非嵌合体玉簪叶片
氮代谢关键酶犌犛（犃）以及犌犗犌犃犜（犅）活性的比较
犉犻犵．３ 犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狅狀犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊狅犳犌犛（犃）犪狀犱犌犗犌犃犜（犅）犪犿狅狀犵犱犻犳犳犲狉犲狀狋犾犲犪犳犪狉犲犪狊狅犳犎狅狊狋犪‘犌狅犾犱狊狋犪狀犱犪狉犱’
犪狀犱犾犲犪犳狅犳狀狅狀犮犺犻犿犲狉犪犎狅狊狋犪狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狀犻狋狉狅犵犲狀犾犲狏犲犾狊（犖＝３）
谷氨酸合成酶（ＧＯＧＡＴ）活性变化显示（图３Ｂ），随氮肥水平的升高，‘金旗’玉簪叶片黄色部位ＧＯＧＡＴ活
性显著升高，并且除了２和３ｇ／ｋｇ处理间差异不显著，其余各处理之间差异均达到显著水平；‘金旗’玉簪叶片绿
色部位在２和３ｇ／ｋｇ处理下的ＧＯＧＡＴ活性显著低于０和１ｇ／ｋｇ的处理；非嵌合体玉簪叶片ＧＯＧＡＴ活性在
氮肥水平为２和３ｇ／ｋｇ的处理下显著高于０ｇ／ｋｇ的处理。在同一氮肥水平下，‘金旗’玉簪叶片黄色部位、绿色
６９ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２
部位以及非嵌合体玉簪叶片ＧＯＧＡＴ活性差异不一致，氮肥水平为０和１ｇ／ｋｇ的处理下，‘金旗’玉簪叶片黄色
部位ＧＯＧＡＴ活性显著低于绿色部位和非嵌合体玉簪叶片，后两者之间差异不显著；氮肥水平为２和３ｇ／ｋｇ的
处理下，‘金旗’玉簪叶片黄色部位和绿色部位之间ＧＯＧＡＴ活性差异不显著，但是二者均显著低于非嵌合体玉
簪叶片。
２．５ 不同水平氮肥处理对叶片叶绿体超微结构的影响
‘金旗’玉簪叶片黄色部位在０和１ｇ／ｋｇ的氮肥处理下，其叶绿体超微结构表现为，叶绿体呈现肿胀的椭圆
至圆形，几乎看不到囊体片层结构，由于囊腔扩大，出现电子透明的囊泡，并且具有明显的叶绿体发育不完全的特
征———由游离小管相互交叉形成的三维晶格结构（图４）。在２和３ｇ／ｋｇ的氮肥处理下，叶绿体外部形态无明显
图４ 不同水平氮肥处理下‘金旗’玉簪叶片不同部位与非嵌合体玉簪叶片的叶绿体超微结构
犉犻犵．４ 犝犾狋狉犪狊狋狉狌犮狋狌狉犲狅犳犮犺犾狅狉狅狆犾犪狊狋狊犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋犾犲犪犳犪狉犲犪狊狅犳犎狅狊狋犪‘犌狅犾犱狊狋犪狀犱犪狉犱’
犪狀犱犾犲犪犳狅犳狀狅狀犮犺犻犿犲狉犪犎狅狊狋犪狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狀犻狋狉狅犵犲狀犾犲狏犲犾狊
Ｃｈｌ：叶绿体；Ｇｌ：基粒片层；Ｓｌ：基质片层；Ｔ：三维晶格结构；Ｏ：嗜锇颗粒；Ｓ：淀粉粒；Ｖ：囊泡Ｃｈｌ：Ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ；Ｇｌ：Ｇｒａｎａｌａｍｅｌａ；
Ｓｌ：Ｓｔｒｏｍａｌａｍｅｌａ；Ｔ：Ｔｈｒｅｅ：ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｌａｔｔｉｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ｏ：Ｏｓｍｉｏｐｈｉｌｉｃｇｌｏｂｕｌｅｓ；Ｓ：Ｓｔａｒｃｈｇｒａｉｎｓ；Ｖ：Ｖａｃｕｏｌｅｓ
７９第２０卷第２期 草业学报２０１１年
变化，但是内部出现了均匀分布的类囊体片层，囊泡和三维晶格结构消失，叶绿体发育完全。‘金旗’玉簪叶片绿
色部位叶绿体超微结构在各水平氮肥处理下无明显差异。均表现为叶绿体形态呈膨胀的椭圆形，基粒片层结构
可见，有致密的基质片层结构，并且含有一定数量的嗜锇颗粒。非嵌合体玉簪全绿叶片叶绿体超微结构和‘金旗’
玉簪叶片绿色部位相似，但是具有更为致密的基粒片层结构。
３ 讨论
本研究结果表明，随氮肥水平的升高，嵌合体‘金旗’玉簪叶片黄色部位叶绿素含量显著升高；叶色值中的明
度Ｌ显著降低，绿色程度ａ显著加深，黄色程度ｂ显著减弱，在２和３ｇ／ｋｇ的氮肥处理下，黄色部位与绿色部
位已无显著差异，即２和３ｇ／ｋｇ的氮肥处理使得‘金旗’玉簪叶片黄色部位变绿。而绿色部位和对照植株非嵌合
体玉簪叶片的叶绿素含量、叶色值在各处理间差异均不显著。因此认为，不同水平氮肥处理对‘金旗’玉簪叶色的
影响主要体现在对其黄色部位的影响，即较高水平的氮肥能够导致其黄色部位转绿。
氮肥是植物生长必须的大量元素之一，也是植物体内蛋白质、核酸、酶、叶绿素以及许多内源激素或其前体物
质的组成成分。植物的生长发育、基本代谢都依赖于氮肥［８］。植物叶色与氮肥供应密切相关。纪瑛等［９］认为，施
氮引起叶中含氮量增加是叶绿素含量提高的主要原因；凌启鸿等［１０］认为，水稻（犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪）叶色的变化可动态
地反映水稻体内含氮化合物和碳水化合物的状况。若蛋白质合成多，碳水化合物积累量便趋于减少，叶片中叶绿
蛋白含量增高，叶色趋于深绿色，显“黑”，相反，碳水化合物积累量增多，含氮化合物的比重下降，叶绿蛋白含量相
对减少，则叶色退淡，显“黄”。本研究中，随着氮肥水平的升高，‘金旗’玉簪叶片黄色部位全氮含量逐渐升高，２
与０ｇ／ｋｇ施氮量之间的差异达到显著水平。因此推断，２和３ｇ／ｋｇ的氮肥处理使得‘金旗’玉簪叶片黄色部位含
氮化合物增多，碳水化合物相对减少，叶绿蛋白含量上升，叶色由黄转绿。
氮代谢是植株体内最基本的物质代谢之一，硝酸还原酶（ｎｉｔｒａｔｅｒｅｄｕｃｔａｓｅ，ＮＲ）、亚硝酸还原酶（ｎｉｔｒａｔｅｒｅ
ｄｕｃｔａｓｅ，ＮｉＲ）、谷氨酰胺合成酶（ｇｌｕｔａｍｉｎｅｓｎｙｔｈｅｔａｓｅ，ＧＳ）、谷氨酸合成酶（ｇｌｕｔａｍａｔｅｓｎｙｔｈｅｔａｓｅ，ＧＯＧＡＴ）、谷
氨酸脱氢酶（ｇｌｕｔａｍａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ，ＧＤＨ）是植物氮代谢过程中的关键酶，其活性高低与氮肥供应密切相
关［１１１３］。其中，ＧＳ和 ＧＯＧＡＴ 是氨同化 ＧＳ／ＧＯＧＡＴ 循环中的关键酶［１４］，二者偶联催化 ＮＨ４＋ 形成谷氨
酸［１３，１５，１６］，谷氨酸在谷氨酰－ｔＲＮＡＧｌｕ合成酶、谷氨酰－ｔＲＮＡＧｌｕ还原酶、谷氨酸１半醛氨基转移酶等的作用
下转化为叶绿素合成的前体物质５氨基乙酰丙酸，然后合成叶绿素［１７］。叶绿素含量的高低与叶色密切相关［１８］。
本研究结果表明，较高的氮肥水平，即２和３ｇ／ｋｇ的氮肥处理使得‘金旗’玉簪叶片黄色部位ＧＳ、ＧＯＧＡＴ的活
性显著提高，可能促进了叶绿素的生物合成，使得叶色由黄转绿。也就是说，ＧＳ、ＧＯＧＡＴ的活性与叶色密切相
关，这与赵全志等［１７］在水稻上的研究结果一致。
叶绿体对环境因子非常敏感，它的形态结构、大小、数目和分布常因植物所处的不同环境条件而发生相应的
变化［１９，２０］。由于遗传因素，花叶玉簪不同叶色部位的叶绿体超微结构存在很大差异。早在１９８０年，Ｖａｕｇｈｎ和
Ｗｉｌｓｏｎ［２１］就发现花叶玉簪叶片白色部位的细胞内原生质体的形成受到严重抑制，同时很少有类囊体存在，只有
少量残片，而同一叶片的绿色部分细胞内的类囊体较发达，并有嗜锇球状体包埋在原生质体的淀粉粒中。夏宜平
等［２２］的研究表明，从绿色部分
!
过渡色部分
!
黄色部分出现叶绿体由椭圆形转变为圆形、基粒类囊体肿胀、囊泡
产生和嗜锇颗粒增多的现象。本试验对不同氮肥水平下嵌合体‘金旗’玉簪叶片不同叶色部位和非嵌合体玉簪叶
片叶绿体超微结构的研究表明，‘金旗’玉簪叶片绿色部位和非嵌合体全绿叶片在不同水平氮肥处理下，叶绿体形
态均呈现椭圆至圆形，内部结构发育完全，具有丰富的类囊体；而黄色部位在不同水平氮肥处理下其叶绿体超微
结构有所差异，０和１ｇ／ｋｇ氮肥处理下，叶肉细胞内含有大量发育不完全的叶绿体，很少有正常的类囊体片层结
构，这与Ｖａｕｇｈｎ等［２１，２３］，Ｂａｅ等［２４］，夏宜平等［２２］的观察结果相一致。由于类囊体缺失，在叶绿体内形成很多囊
泡，同时可以看到叶绿体分化过程中原质体所特有的三维晶格结构。这种三维晶格结构会分散开来转变成类囊
体结构，最终发育为成熟的叶绿体［２５］；在２和３ｇ／ｋｇ氮肥处理下，黄色部位转绿，其叶绿体结构也发生了改变，
原先发育不完全的叶绿体发育完全，囊泡和三维晶格结构消失，出现了类囊体片层的垛叠，与绿色部位和非嵌合
体玉簪的叶绿体超微结构无明显差异。
８９ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２
４ 结论
本研究结果表明，氮肥主要影响嵌合体‘金旗’玉簪叶片黄色部位的叶色变化，０，１ｇ／ｋｇ氮肥处理能够维持
其良好的花叶性状，叶绿素、全氮含量以及氮代谢关键酶活性等指标无显著变化，叶绿体结构发育受阻，缺乏基粒
堆积；２，３ｇ／ｋｇ氮肥处理导致叶片黄色部位转绿，与０，１ｇ／ｋｇ氮肥处理下各指标相比，叶绿素、全氮含量显著提
高，谷氨酰胺合成酶（ＧＳ）、谷氨酸合成酶（ＧＯＧＡＴ）活性显著上升，叶绿体超微结构发育完全，并且出现大量类囊
体片层结构。
合理的氮肥水平是维持嵌合体玉簪花叶性状的必要条件之一。在实际生产和应用中，应当避免过量施氮导
致嵌合体花叶性状丢失而影响其观赏价值和经济价值。
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ＬＩＵＹｕｅｌｕ１，２，ＺＨＡＮＧＪｉｎｚｈｅｎ１，３，ＬＩＸｉａｏｄｏｎｇ１，ＬＩＵＨｏｎｇｚｈａｎｇ３，ＳＵＮＧｕｏｆｅｎｇ１
（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｏｔａｎｙ，ｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９３，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌ
ｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｏｌｅｇｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ
Ｌｉｆｅ，ＪｉｌｉｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３０１１８，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｆｏｕｒｎｉｔｒｏｇｅｎｌｅｖｅｌｓ（０，１，２，３ｇ／ｋｇｓｏｉｌ）ｏｎｌｅａｆｃｏｌｏｒ，ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｃｏｎｔｅｎｔｓ，ｔｏｔａｌＮ
ｃｏｎｔｅｎｔｓ，ｋｅｙｅｎｚｙｍｅｓａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｍｅｔａｂｏｌｉｓｍａｎｄｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔｕｌｔｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃｈｉｍｅｒａ犎狅狊狋犪‘Ｇｏｌｄ
ｓｔａｎｄａｒｄ’ｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｎｉｔｒｏｇｅｎｌｅｖｅｌｓｍａｉｎｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｔｈｅｃｏｌｏｕｒｏｆｔｈｅｙｅｌｏｗｌｅａｆａｒｅａｏｆ犎狅狊狋犪‘Ｇｏｌｄ
ｓｔａｎｄａｒｄ’．Ｔｈｅｃｈｉｍｅｒａｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｅｒｅｍａｉｎｔａｉｎｅｄｕｎｄｅｒ０ａｎｄ１ｇ／ｋｇｎｉｔｒｏｇｅｎｌｅｖｅｌｓ．Ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｎｏｓｉｇ
ｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｃｏｎｔｅｎｔｓ，ｔｏｔａｌＮｃｏｎｔｅｎｔｓ，ａｎｄａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｋｅｙｅｎｚｙｍｅｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｍｅｔａｂｏ
ｌｉｓｍ．Ｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔｓｗｈｉｃｈｌａｃｋｎｏｒｍａｌｇｒａｎａｓｔａｃｋｉｎｇｗａｓｓｅｖｅｒｅｌｙｉｎｈｉｂｉｔｅｄｉｎｔｈｅｙｅｌｏｗｌｅａｆ
ａｒｅａ．Ｕｎｄｅｒ２ａｎｄ３ｇ／ｋｇｎｉｔｒｏｇｅｎｌｅｖｅｌｓ，ｔｈｅｙｅｌｏｗｌｅａｆａｒｅａｂｅｃａｍｅｇｒｅｅｎ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｄｅｘｅｓｕｎｄｅｒ
０ａｎｄ１ｇ／ｋｇｎｉｔｒｏｇｅｎｌｅｖｅｌｓ，ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｃｏｎｔｅｎｔｓ，ｔｏｔａｌＮｃｏｎｔｅｎｔｓａｎｄａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｋｅｙｅｎｚｙｍｅｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔｕｌｔｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｆｕｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｎｏｒｍａｌｔｈｙｌａｋｏｉｄ
ｌａｍｅｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｆｏｒｍｅｄ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；犎狅狊狋犪‘Ｇｏｌｄｓｔａｎｄａｒｄ’；ｌｅａｆｃｏｌｏｒ；ｎｉｔｒｏｇｅｎｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ；ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔｕｌｔｒａｓｔｒｕｃ
ｔｕｒｅ
００１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２