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Dynamic changes in the growth and the AsA-GSH circulation metabolism of Chinese cabbage treated with a biogas slurry of water hyacinth

水葫芦沼液对青菜生长及AsA-GSH循环影响的动态研究



全 文 :书水葫芦沼液对青菜生长及犃狊犃-犌犛犎
循环影响的动态研究
薛延丰1,2,3,冯慧芳1,4,石志琦1,2,3,严少华5,郑建初5
(1.江苏省农业科学院食品质量安全检测研究所,江苏 南京210094;2.江苏省食品质量安全重点实验室-省部共建国家重点
实验室培育基地,江苏 南京210094;3.农业部食品安全监控重点开放实验室,江苏 南京210094;4.南京师范大学
生命科学学院,江苏 南京210097;5.江苏省农业科学院农业资源与环境研究所,江苏 南京210014)
摘要:以青菜为材料,研究了在青菜整个生长周期内,不同比例水葫芦沼液对青菜生长的影响及其体内AsA-GSH
循环影响的动态变化。结果表明,使用不同比例沼液代替化肥对青菜的株高及生物量产生不同的影响,其中,以
25%沼液替代化肥的处理效果最好,在不同的采样时期,其株高和生物量均显著大于对照,当沼液使用比例大于
50%时,株高和生物量均随着沼液使用比例的增加而降低;处理后总量Vc、还原型抗坏血酸(AsA)和脱氢抗坏血酸
(DHA)的变化趋势不同,25%沼液替代化肥处理45和60d时,总量Vc与对照相比显著增加;AsA虽然有所增加
(除了30d时),但与对照差异不显著;DHA含量均显著大于对照。当沼液使用比例大于50%时,总量Vc、AsA和
DHA与对照相比均显著降低;在AsA循环中的抗坏血酸过氧化物酶(APX)、抗坏血酸氧化酶(AAO)和脱氢抗坏
血酸还原酶(DHAR)活性变化趋势相似,均随着处理时间增加呈先增加后降低的趋势,其中以25%沼液替代化肥
处理30d酶活性最高,而单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)活性则随着处理时间的增加而增加,以25%沼液替代
化肥的处理效果最好;在还原型谷胱甘肽(GSH)循环中的氧化型谷胱甘肽(GSSG)和GSH含量随着处理时间的增
加而增加,以25%沼液替代化肥的处理效果最好,与对照相比差异显著,而谷胱甘肽还原酶(GR)活性随着处理时
间增加呈先增加后降低的趋势,其中以25%沼液替代化肥处理45d酶活性最高。说明用适量的水葫芦沼液替代
化肥对青菜进行处理,有助于植株的生长,同时增加了体内AsA-GSH代谢循环,提高了青菜的抗氧化防御能力。
关键词:水葫芦;沼液;青菜;抗坏血酸;谷胱甘肽
中图分类号:S555+.5;Q948.1  文献标识码:A  文章编号:10045759(2011)03009108
  水葫芦(犈犻犮犺犺狅狉狀犻犪犮狉犪狊狊犻狆犲狊)学名凤眼莲,原产于南美洲,属雨久花科,因在每个叶柄中部都有一个膨大似
葫芦的球状体而得名。具有发达的水下根系。水葫芦喜欢高温湿润,水葫芦庞大的根须不断地吸收水中的污染
物,其惊人的繁殖速度造就了超强的净化水质的本领。水葫芦的资源化利用成了人们关注的热点,通常水葫芦可
以直接燃烧提供能源(热能或电能)、也可作为饲料直接利用,或者发酵后作为有机肥进行利用,研究发现,水葫芦
体内富含氮磷钾,其中含N6.56%,P0.84%,K12.32%,Ca4.58%,Mg1.58%,Fe0.671%,Mn0.446%,C/N
接近15,水葫芦发酵液几乎含有植物生长的所有营养元素[1]。还有研究发现,水葫芦发酵液具有促进作物生长、
抗病虫害等功效,利用生物质厌氧发酵形成的发酵液被誉为是一种优质的有机肥料和广谱性的生物农药,其商品
化价值巨大[2]。那么水葫芦发酵后的沼液如何进行合理利用,还没有得到更多的研究。通过本实验室前期研究
水葫芦沼液对青菜(犅狉犪狊狊犻犮犪狉犪狆犪)种子浸种后对种子发芽参数和生理参数的影响,发现水葫芦沼液可以提高其
发芽指数、活力指数、生物量以及叶绿素含量[3],为进一步研究在青菜整个生长周期内水葫芦沼液对其生长及
AsA-GSH代谢循环的影响,故本试验选取青菜为研究对象,使用不同比例水葫芦沼液对青菜进行处理,分别于
不同处理时间进行采样,研究其生长及AsA-GSH代谢循环中相关参数的变化,并对其进行分析,以期进一步
为水葫芦沼液浸种的可实用性提供更为全面的理论支持。
第20卷 第3期
Vol.20,No.3
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA   
91-98
2011年6月
 收稿日期:20100504;改回日期:20100614
基金项目:国家科技支撑项目(2009BAC63B02)资助。
作者简介:薛延丰(1978),男,河南孟州人,博士。Email:xueyanfeng@jaas.ac.cn
通讯作者。
1 材料与方法
1.1 材料和处理
供试蔬菜:青菜(绿领矮抗1号);供试沼液取自江苏省农业科学院水葫芦发酵后产生的沼液,其中pH值为
7.06,全N、全P、全K含量分别为0.75g/kg,0.22g/kg,0.15g/kg。该试验在江苏省农业科学院培苗室进行,
时间为2009年5-9月。
青菜种子用0.3%的H2O2 消毒后,用蒸馏水洗净,然后挑选均一、形态正常的种子置于铺3层滤纸的培养皿
(直径15cm)中,进行培苗,昼夜平均温度分别为31和22℃。当幼苗长到5cm左右时,选取长势一致的材料将
其转移至塑料盆钵中,苗龄20d后,分别用不同处理液进行浇灌,每个处理重复3次。处理液每隔5d浇灌一次,
分别于处理15,30,45,60d后进行采样,测定各处理青菜相关生理生化指标。
具体处理如下:对照(CK)、25%沼液+75%化肥(Z25%)、50%沼液+50%化肥(Z50%)、75%沼液+25%
化肥(Z75%)、100%沼液(Z100%)。所用化肥采用江苏省农业科学院蔬菜所提供的水溶性肥料,内含全氮
30%,其中铵态氮(NH4-N)2.42%、硝态氮(NO3-N)3.32%,水溶性磷(P2O5)10%,水溶性钾(K2O)10%,水溶
性镁(MgO)0.20%及微量元素等;水葫芦的折算方法是用水葫芦沼液干物质量按比例来替代化肥。
1.2 测定方法
1.2.1 鲜重测定 试验结束后,于采样当天的7:00-8:00,每盆随机挑取6棵生长状况较一致的幼苗,然后用
去离子水洗净吸干后测量其鲜重[4,5]。
1.2.2 抗坏血酸含量测定 还原型抗坏血酸(ascorbate,AsA)、脱氢抗坏血酸(dehydroascorbate,DHA)和总
Vc含量参照Zhang和Kirkham[6]的方法测定。称取1g青菜叶片在4℃下于5%的偏磷酸中研磨成匀浆,然后
于4℃下12000r/min离心15min,收集上清液用于测定总Vc和AsA的含量。测定总Vc时,取0.3mL上清
液,加入0.75mL含5mmol/L乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetieacid,EDTA)的磷酸缓冲液(150
mmol/L,pH7.4)和0.15mL10mmol/L的二硫苏糖醇(DiThioThreitol,DTT)。室温下放置10min后,加入
0.15mL0.5% N乙基马来酰亚胺以消除多余的DTT。然后加入0.6mL的10%三氯乙酸(trichloroacetic
acid,TCA)、0.6mL的44%正磷酸溶液、0.6mL的4%双吡啶酒精(70%)溶液和0.15mL的0.3%(w/v)
FeCl3 溶液。混匀后40℃水浴40min,测525nm处的吸光值。AsA的测定过程中以0.3mL水代替DTT和N
乙基马来酰亚胺,其余操作步骤如上所述。DHA为总Vc与AsA的差值[7]。
1.2.3 谷胱甘肽含量的测定 氧化型谷胱甘肽(oxidizedglutathione,GSSG)含量和还原型谷胱甘肽(reduced
glutathione,GSH)含量测定参照樊怀福等[8]的方法。
1.2.4 谷胱甘肽还原酶(glutathionereductase,GR)测定 提取GR酶液:取0.5g青菜,加入5mL50mmol/L
的Tris-HCl(pH7.0),内含20%(v/v)甘油、1mmol/L抗坏血酸、1mmol/LDTT、1mmol/LEDTA、1
mmol/LGSH 及5mmol/LMgCl2,在冰上研磨后,提取液在4℃下、10000r/min离心30min,上清液用于测定
酶活性[9]。GR的测定参照郭丽红等[9]和吴锦程等[10]的方法,这是基于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADPH)氧化
后在340nm处的吸光度减少来衡量酶活性大小的方法。反应液包括50mmol/LTris-HCl(pH7.5)缓冲液、5
mmol/LMgCl2、0.5mmol/LGSSG和0.2mmol/LNADPH,终体积为1.2mL。在25℃下,加入GSSG启动反
应。
1.2.5 抗坏血酸-谷胱甘肽循环相关酶活性的测定 抗坏血酸氧化酶(ascorbateoxidase,AAO)活性参照吴锦
程等[10,11]的方法测定。取2g叶片,加10mL预冷的50mmol/L磷酸缓冲液[pH7.0,含1mmol/L抗坏血酸,1
mmol/LEDTA、2%聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、0.25% TritonX100]研磨,于4℃下8000r/min离心20min,上清
液即为酶液。取上清液0.12mL,加入3mL含2.88mL磷酸缓冲液(pH7.0,0.5mmol/L抗坏血酸)的反应液,
以不加酶液为对照,记录OD290变化[10]。抗坏血酸过氧化物酶(ascorbateperoxidase,APX)、脱氢抗坏血酸还原
酶(dehydroascorbatereductaseDHAR)和单脱氢抗坏血酸还原酶(monodehydroascorbatereductase,MDHAR)
的活性测定参照吴锦程等[10,11]的方法进行,粗酶液提取方法同上,以每min内吸光值变化0.01为一个酶活性单
位(U)。
29 ACTAPRATACULTURAESINICA(2011) Vol.20,No.3
1.3 统计分析
运用EXCEL和SPSS生物统计软件进行相关数据分析。
2 结果与分析
2.1 沼液对青菜生长的影响
在不同比例沼液处理下,青菜的株高和生物量随着处理时间的不同而不同(表1)。就株高而言,Z25%处理
下,15,30,45和60d时,株高分别比对照增加了6.6%,6.0%,11.2%和10.5%,均显著大于对照;在Z50%处理
下,15d时比对照小0.5%,但与对照差异不显著,30d时比对照增加了3.0%,与对照差异不显著。随着处理时
间的增加,株高与对照相比显著增加,45和60d时的株高分别比对照增加了6.8%和9.9%;在Z75%处理下,
15,30,45和60d时株高分别比对照减少了10.8%,17.6%,18.3%和9.9%,均显著小于对照;随着沼液使用比
例的增加,株高生长受到严重影响,在Z100%处理下,株高的变化趋势与Z75%处理相同,随着处理时间的增
加,株高与对照相比显著降低。
生物量的变化趋势与株高不同。在Z25%处理下,15d时鲜重增加的最多,比对照增加了22.9%,显著大于
对照,30,45和60d时鲜重分别比对照增加了7.6%,8.7%和9.3%,均显著大于对照;在Z50%处理下,15d时
比对照小1.5%,但与对照差异不显著,30和45d时鲜重分别比对照增加了1.0%和3.3%,60d时比对照小
14.8%,显著小于对照;在Z75%处理下,随着处理时间的增加,鲜重降低的幅度越大,15,30,45和60d时鲜重
分别比对照减少了18.3%,27.3%,29.7%和42.6%,均显著小于对照;在Z100%处理下,鲜重的变化趋势与
Z75%处理相同。说明用适量的水葫芦沼液对青菜进行处理,有助于植株的生长。
表1 不同比例沼液处理对青菜生长及生物量的影响
犜犪犫犾犲1 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犫犻狅犵犪狊狊犾狌狉狉狔狉犪狋犻狅狅狀狋犺犲犵狉狅狑狋犺犪狀犱犫犻狅犿犪狊狊犻狀犅.狉犪狆犪
项目
Item
处理
Treatment
处理时间 Treatmenttime(d)
15 30 45 60
株高Shootheight(cm) CK 5.35±0.093b 11.13±0.351b 14.57±0.351b 15.20±0.300b
Z25% 5.70±0.067a 11.80±0.265a 16.20±0.361a 16.80±0.794a
Z50% 5.32±0.101b 11.47±0.252ab 15.57±0.252a 16.70±0.300a
Z75% 4.77±0.095c 9.17±0.351c 11.90±0.200c 13.70±0.458c
Z100% 3.88±0.085d 7.93±0.252d 11.03±0.802d 12.40±0.656d
鲜重Freshweight(mg) CK 1.27±0.047b 2.56±0.131b 5.64±0.227a 7.57±0.227b
Z25% 1.56±0.016a 2.75±0.055a 6.13±0.147a 8.28±0.147a
Z50% 1.25±0.044b 2.59±0.083a 5.83±0.186a 6.45±0.186c
Z75% 1.04±0.056c 1.86±0.059c 3.97±0.082b 4.35±0.082d
Z100% 0.87±0.049d 1.70±0.053d 3.40±0.269c 3.80±0.369d
 注:同列不同小写字母表示差异显著(犘<0.05),下同。
 Note:Thedifferentlettersinthesamecolumnmeanthesignificantdifferenceat犘<0.05,thesamebelow.
2.2 沼液对青菜体内抗坏血酸含量的影响
总量Vc、AsA和DHA变化趋势不相同(表2)。对于总量Vc而言,Z25%处理下,15和30d时青菜体内总
量Vc分别比对照增加了4.7%和5.0%,但与对照相比差异不显著,随着处理时间的增加,在45和60d时,青菜
体内总量Vc分别比对照增加了5.2%和12.4%,显著大于对照;在Z50%处理下,15d时比对照小7.5%,显著
小于对照,30,45和60d时分别比对照增加了1.9%,2.1%和5.7%,但与对照差异不显著;在Z75%处理下,15,
30,45和60d时青菜体内总量Vc分别比对照减少了24.7%,20.1%,21.1%和16.1%,均显著小于对照;在Z
100%处理下,总量Vc的变化趋势与Z75%处理相似,随着处理时间的增加,总量Vc与对照相比显著降低。
在Z25%处理下,除了30d时青菜体内AsA含量显著大于对照,处理15,45和60d时青菜体内AsA含量
39第20卷第3期 草业学报2011年
虽然与对照相比有所增加,但差异不显著;在Z50%处理下,15和30d时青菜体内 AsA含量分别比对照小
11.4%和3.0%,与对照差异显著,处理45和60d时AsA含量分别比对照小4.5%和4.8%,但差异不显著;Z
75%处理下,青菜体内AsA含量的变化趋势与Z50%处理相似;在Z100%处理下,15,30,45和60d时青菜体
内AsA含量分别比对照减少了61.2%,32.1%,38.1%和34.6%,均显著小于对照。
DHA含量的变化趋势与总量Vc和AsA含量的变化趋势各不相同。在Z25%处理下,处理15,30,45和60
d时,青菜体内DHA含量分别比对照增加了5.5%,4.2%,5.5%和17.1%,均显著大于对照;Z50%处理下青菜
体内DHA含量的变化趋势与Z25%处理相似;在Z75%处理下,处理15d时青菜体内DHA含量比对照小
7.6%,但与对照差异不显著,随着处理时间的增加,在30,45和60d时分别比对照小29.8%,27.2%和22.6%,
差异显著;在Z100%处理下,青菜体内的DHA含量均显著小于对照。
表2 不同比例沼液处理对青菜体内抗坏血酸含量的影响
犜犪犫犾犲2 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犫犻狅犵犪狊狊犾狌狉狉狔狉犪狋犻狅狅狀狋犺犲犪狊犮狅狉犫犪狋犲犮狅狀狋犲狀狋狅犳犅.狉犪狆犪
项目
Item
处理
Treatment
处理时间 Treatmenttime(d)
15 30 45 60
总量Vc CK 29.73±0.514a 34.90±0.465a 35.77±0.408c 29.22±0.702b
TotalVccontent Z25% 31.11±0.412a 36.64±0.801a 37.62±0.350a 32.85±0.310a
(mg/100g) Z50% 27.51±0.428b 35.57±0.790a 36.53±0.271b 30.90±0.511ab
Z75% 22.40±0.392c 27.87±0.454b 28.23±0.601d 24.53±0.781c
Z100% 15.90±0.335d 20.49±0.468c 20.67±0.278e 19.51±0.858d
还原型Vc含量 CK 14.16±0.025a 15.72±0.042b 14.84±0.674ab 13.05±0.348ab
AsAcontent(mg/100g) Z25% 14.69±0.341a 16.65±0.252a 15.72±0.251a 13.90±0.313a
Z50% 12.55±0.115b 15.24±0.677bc 14.17±0.790ab 12.42±0.418b
Z75% 8.01±0.310c 14.41±0.550c 13.12±0.495b 12.00±0.474b
Z100% 5.50±0.606d 10.67±0.563d 9.18±0.234c 8.53±0.823c
氧化型Vc含量 CK 15.57±0.570a 19.18±0.505a 20.75±0.178a 16.18±0.763b
DHAcontent(mg/100g) Z25% 16.42±0.638a 19.99±0.777a 21.90±0.589a 18.95±0.624a
Z50% 14.96±0.517a 20.56±0.409a 22.36±0.770a 18.48±0.864a
Z75% 14.38±0.221a 13.47±0.418b 15.11±0.762b 12.53±0.886c
Z100% 10.40±0.737b 9.82±0.912c 11.49±0.510c 10.98±0.434c
2.3 沼液对青菜幼苗叶片抗坏血酸循环中酶活性的影响
Z25%处理下,APX酶活性随着处理时间增加呈先增加后降低的趋势(图1),处理15d时,青菜体内APX
酶活性比对照高11.9%,显著大于对照,30,45和60d时,APX酶活性分别比对照高64.9%,44.5%和44.4%;
在Z50%处理下,处理15d时,APX酶活性比对照小20.4%,显著小于对照,处理30和45d时,APX酶活性分
别比对照高8.9%和1.8%,60d时,比对照小4.5%,但30,45和60d时的APX酶活性与对照差异均不显著;在
Z75%处理下,除了处理30d时,APX酶活性比对照高2.6%,15,45和60d时,青菜体内APX酶活性分别比对
照减少了23.0%,19.5%和18.6%,差异显著;在Z100%处理下,青菜体内APX酶活性随着处理时间的增加,
与对照相比均显著降低。
AAO酶活性的变化趋势与APX酶活性的变化趋势不同(图1)。在Z25%处理下,处理15,30,45和60d
时,体内AAO酶活性分别比对照高4.8%,5.9%,3.7%和7.2%,差异均不显著;在Z50%处理下,随着处理时
间的增加,AAO酶活性比对照的降低幅度增加,处理15,30,45和60d时体内 AAO酶活性分别比对照低
10.3%,22.0%,22.1%和24.7%,差异显著;Z75%和Z100%处理下,青菜体内AAO酶活性的变化趋势与Z
50%处理相似。
49 ACTAPRATACULTURAESINICA(2011) Vol.20,No.3
在Z25%处理下,处理15d时,DHAR酶活性比对照高0.7%,差异不显著,随着处理时间的增加,DHAR
酶活性显著增加,分别比对照高14.8%,18.5%和33.7%;在Z50%处理下,处理15d时DHAR酶活性比对照
小24.7%,显著小于对照,处理30,45和60d时的DHAR酶活性分别比对照小9.7%,3.7%和2.2%,但差异不
显著;在Z75%处理下,随着处理时间的增加,DHAR酶活性显著降低,但降低幅度减少,处理15,30,45和60d
时,体内DHAR酶活性分别比对照降低了57.0%,41.8%,34.1%和26.7%;Z100%处理下青菜体内DHAR酶
活性的变化趋势与Z75%处理下相似(图1)。
在Z25%处理下,处理15d时,MDHAR 酶活性比对照小7.2%,但差异不显著,处理30和45d时,
MDHAR酶活性分别比对照高6.2%和9.1%,差异不显著,60d时的 MDHAR酶活性显著大于对照;在Z50%
处理下,随着处理时间的增加,MDHAR酶活性显著降低,15,30,45和60d时的 MDHAR酶活性分别比对照小
23.6%,30.3%,23.9%和27.5%;Z75%和Z100%处理下,青菜体内 MDHAR酶活性的变化趋势与Z50%处
理相似(图1)。
图1 不同比例沼液处理对青菜体内犃犘犡、犃犃犗、犇犎犃犚和 犕犇犎犃犚的影响
犉犻犵.1 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犫犻狅犵犪狊狊犾狌狉狉狔狉犪狋犻狅狅狀狋犺犲犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊狅犳犃犘犡,犃犃犗,犇犎犃犚犪狀犱犕犇犎犃犚犻狀犅.狉犪狆犪
2.4 沼液对青菜幼苗叶片谷胱甘肽循环的影响
在Z25%处理下,GSSG含量随着处理时间增加而增加(图2),处理15,30,45和60d时,GSSG含量分别比
对照增加13.5%,13.6%,12.2%和10.6%,且差异显著;在Z50%处理下,处理15,30和45d时,GSSG含量分
别比对照小6.0%,7.7%和7.4%,差异不显著,处理60d时,GSSG含量与对照相比显著降低;在Z75%处理
下,处理15d时,GSSG含量比对照小8.2%,差异不显著,处理30,45和60d时,GSSG含量分别比对照减少
11.9%,13.9%和14.0%,差异显著;在Z100%处理下,处理15,30,45和60d时,GSSG含量分别比对照小
15.6%,20.0%,22.1%和21.6%,且差异显著。
在Z25%处理下,处理15,30,45和60d时,GSH含量分别比对照高5.8%,2.0%,2.1%和2.1%,但差异
不显著;在Z50%处理下,处理15,30,45和60d时,GSH含量分别比对照小13.0%,17.5%,17.1%和17.6%,
59第20卷第3期 草业学报2011年
差异显著;Z75%和Z100%处理下,青菜体内GSH
图2 不同比例沼液处理对青菜体内犌犛犛犌和
犌犛犎含量及犌犚活性的影响
犉犻犵.2 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犫犻狅犵犪狊狊犾狌狉狉狔狉犪狋犻狅狅狀犌犛犛犌
犮狅狀狋犲狀狋,犌犛犎犮狅狀狋犲狀狋犪狀犱犌犚狅犳犅.狉犪狆犪
含量的变化趋势与Z50%处理相似,随着处理时间
的增加GSG含量显著降低(图2)。
GR酶活性的变化与 GSSG含量和GSH 含量
变化趋势不同。在Z25%处理下,处理15和30d
时,GR酶活性分别比对照高5.4%和4.9%,与对
照差异不显著,45d时,GR酶活性比对照高26.3%,
显著大于对照,60d时的GR酶活性与对照相同(图
2);在Z50%处理下,15,30和45d时,GR酶活性
分别比对照小12.4%,10.3%和16.7%,差异不显
著,60d时的GR酶活性虽然有所降低,但与对照差
异不显著;在Z75%处理下,15,30,45和60d时,
GR酶活性分别比对照小32.6%,32.0%,8.5%和
16.1%,差异显著;Z100%处理下GR酶活性的变
化趋势与Z75%处理相似。
3 讨论
作物的正常生长需要外部提供营养,本试验结
果表明,使用不同比例沼液代替化肥对青菜的株高
及生物量产生不同的影响,其中以25%沼液替代化
肥的处理效果最好,在不同的采样时期,其株高和生
物量均显著大于对照,当沼液使用比例大于50%
时,株高和生物量均随着沼液使用比例的增加而降
低,与对照差异显著。沼液能促进青菜产量提高,是
因为沼液中含有丰富的营养物质和生物活性物
质[12],这些活性物质易于被作物吸收,向作物提供
营养。同时这些物质还可以促进植物根系发育,增
加植株对营养的吸收,促进植株的生长,同时增加植
物的抗病能力,提高产量[13,14],根系活力泛指根系
整个代谢的强弱,包括吸收、合成、呼吸作用和氧化
力等,能客观地反映根系生命活动,根系活力的大小
与整个植株生命活动的强度紧密相关[15]。而高量
沼液处理使得其生长和产量降低。这些与前人研究结果相同[1618]。
在正常情况下,植物体内清除活性氧的酶类活性较强,可及时清除植物受环境胁迫时产生的过量活性氧,从
而使活性氧的产生和清除保持一种动态平衡[4,19]。AsA、DHA、APX、AAO、DHAR、MDHAR和GSSG、GSH、
GR组成了AsA-GSH循环,其中APX、MDHAR、DHAR和GR是AsA-GSH循环活性氧清除系统的重要酶
组成,AsA和GSH 等是重要的非酶抗氧化物质。在 AsA-GSH 循环中,GSH,AsA 和 MDHAR、DHAR,
APX,AAO和GR等组成植物叶绿体 AsA-GSH 循环中的抗氧化防御系统,在清除活性氧方面起重要作
用[10,20]。其中,APX和AAO是植物的2种抗坏血酸氧化酶,MDHAR和DHAR在抗坏血酸-谷胱甘肽循环中
AsA的再生起到了很重要的作用,是植物的2种抗坏血酸还原酶[21]。试验结果表明,用25%沼液替代化肥处理
下的45和60d,总量Vc与对照相比显著增加,AsA虽然有所增加(除了30d时),但与对照差异不显著,DHA
含量均显著大于对照,当沼液使用比例大于50%时,总量Vc、AsA和DHA与对照相比均显著降低;在AsA循环
中的APX、AAO和DHAR活性变化趋势相似,均随着处理时间增加呈先增加后降低的趋势,其中以25%沼液替
69 ACTAPRATACULTURAESINICA(2011) Vol.20,No.3
代化肥处理下30d酶活性最高,而 MDHAR活性则随着处理时间的增加而增加,以25%沼液替代化肥的处理效
果最好;在GSH循环中的GSSG和GSH含量随着处理时间的增加而增加,以25%沼液替代化肥的处理效果最
好,与对照差异显著,而GR活性随着处理时间增加呈先增加后降低的趋势,其中以25%沼液替代化肥处理下45
d酶活性最高。本试验结果发现,在25%沼液处理下,可有效增加AsA-GSH循环中相关酶活性和相关物质含
量,从而促进了AsA-GSH循环,间接地增加了青菜体内Vc含量,改善了青菜的品质,这与Jin等[22]的研究结
果一致。
通过本试验结果,同时结合前期研究[3],发现适宜浓度的水葫芦沼液浸种不仅可以促进种子发芽,提高发芽
指数、活力指数、生物量以及叶绿素含量,而且适宜比例的水葫芦沼液处理,还可以促进植株的生长,增加了体内
AsA-GSH代谢循环,提高了青菜的抗氧化防御能力。
参考文献:
[1] GunnarssonCC,PetersenCM.Waterhyacinthsasaresourceinagricultureandenergyproduction:Aliteraturereview[J].
WasteManagement,2007,27(1):117129.
[2] 张翔,余建峰,刘金盾,等.不同接种物对牛粪高温厌氧发酵的影响[J].广西师范大学学报(自然科学版),2007,25(1):
7881.
[3] 薛延丰,石志琦,严少华,等.利用生理生化参数评价水葫芦沼液浸种可行性初步研究[J].草业学报,2010,19(5):5156.
[4] 薛延丰,李慧明,易能,等.微囊藻毒素(MC-RR)对白三叶种子萌发及幼苗生理生化特性影响[J].草业学报,2009,
18(6):180185.
[5] 陈柔屹,冯云超,唐祈林,等.种植密度对玉草1号产量与品质的影响[J].草业科学,2009,26(6):96100.
[6] ZhangJ,KirkhmamMB.Antioxidantresponsestodroughtinsunflowerandsorghumseedling[J].NewPhytologist,1996,
132:361373.
[7] TurcsányiE,LyonsT,PlochlM,犲狋犪犾.Doesascorbateinthemesophylcelwalsformthefirstlinedefenceagainstozone?
Testingtheconceptusingbrosdbean(犞犻犮犻犪犳犪犫犪L.)[J].JournalofExperimentalBotany,2000,51:901910.
[8] 樊怀福,李娟,郭世荣,等.外源NO对NaCl胁迫下黄瓜幼苗生长和根系谷胱甘肽抗氧化酶系统的影响[J].西北植物学报,
2007,27(8):16111618.
[9] 郭丽红,陈善娜,龚明.钙对玉米幼苗谷胱甘肽还原酶活性的影响[J].植物生理学通讯,2002,38(2):115117.
[10] 吴锦程,梁杰,陈建琴,等.GSH 对低温胁迫下枇杷幼果叶绿体 AsA-GSH 循环代谢的影响[J].林业科学,2009,
45(11):1519.
[11] 吴锦程,陈建琴,梁杰,等.外源一氧化氮对低温胁迫下枇杷叶片 AsA-GSH 循环的影响[J].应用生态学报,2009,
20(6):13951400.
[12] 王金花.沼气发酵生态系统与残留物综合利用技术研究[D].北京:中国农业大学水利与土木工程学院,2005.
[13] 王远远,沈飞,刘荣厚,等.沼肥对小白菜产量及品质的影响[J].可再生能源,2007,25(5):4044.
[14] 薛延丰,李慧明,石志琦.蓝藻发酵沼液对青菜生物学特性和品质影响初探[J].江西农业学报,2009,21(10):5962.
[15] 魏道智,宁书菊,林文雄.小麦根系活力变化与叶片衰老的研究[J].应用生态学报,2004,15(9):15651569.
[16] 杨闯,徐文修,李钦钦,等.沼液浸种对陆地棉生长及产量的影响[J].新疆农业科学,2009,46(1):138141.
[17] 冉启英.沼液浸种、施肥在生姜生产上的对比试验[J].现代农业科技,2008,19:2829.
[18] 张学军,刘琼,刘勇.沼液浸种和追施对辣椒产量影响[J].耕作与栽培,2008,3:4445.
[19] XueYF,LiuZP.AntioxidativeenzymesandphysiologicalcharacteristicsintwoJerusalemartichokecultivarsundersalt
stress[J].RussianJournalofPlantPhysiology,2008,55(6):776781.
[20] 刘建新,王鑫,李博萍.外源一氧化氮供体SNP对NaCl胁迫下黑麦草幼苗叶片抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响[J].草业
学报,2010,19(2):8288.
[21] ChenG,NianFZ.EffectofB,Moonfattyacidcomponentof犅狉犪狊狊犻犮犪狀犪狆狌狊[J].ChineseJournalofOilCropScience,
2004,26:6971.
[22] JinYH,TaoDL,HaoZQ,犲狋犪犾.Environmentalstressesandredoxstatusofascorbate[J].ActaBotanicaSinica,2003,
45(7):795801.
79第20卷第3期 草业学报2011年
犇狔狀犪犿犻犮犮犺犪狀犵犲狊犻狀狋犺犲犵狉狅狑狋犺犪狀犱狋犺犲犃狊犃-犌犛犎犮犻狉犮狌犾犪狋犻狅狀犿犲狋犪犫狅犾犻狊犿狅犳
犆犺犻狀犲狊犲犮犪犫犫犪犵犲狋狉犲犪狋犲犱狑犻狋犺犪犫犻狅犵犪狊狊犾狌狉狉狔狅犳狑犪狋犲狉犺狔犪犮犻狀狋犺
XUEYanfeng1,2,3,FENGHuifang1,4,SHIZhiqi1,2,3,YANShaohua5,ZHENGJianchu5
(1.InstituteofFoodQualityandSafety,JiangsuAcademyofAgriculturalSciences,Nanjing210094,China;
2.KeyLabofFoodQualityandSafetyofJiangsuProvinceStateKeyLaboratoryBreedingBase,Nanjing
210094,China;3.KeyLabofAgroFoodSafetyandQuality,MinistryofAgriculture,Nanjing
210094,China;4.ColegeofLifeScience,NanjingNormalUniversity,Nanjing210097,
China;5.InstituteofAgriculturalResourcesandEnvironment,JiangsuAcademy
ofAgriculturalSciences,Nanjing210014,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:DynamicchangesinthegrowthandtheAsA-GSHcirculationmetabolismofChinesecabbagetreated
withdifferentcontentsofbiogasslurryofwaterhyacinthwerestudiedinacompletegrowthcycle.Differentre
sponseswerefoundinshootheightandfreshweightwhentheChinesecabbagesweretreatedwithdifferent
contentsofbiogasslurry.Themostobviouseffectwasobservedwith25%biogasslurry.Theshootheightand
freshweightsignificantlyincreasedcomparedwiththoseofthecontrolsduringdifferentsamplingperiods.
However,whenthecontentsofbiogasslurryweremorethan50%,theshootheightandfreshweightwerein
creasinglyreducedwithincreasesofbiogasslurrycontents.ThecontentsoftotalVc,reducedascorbate(AsA)
anddehydroascorbate(DHA)changeddifferently.Withthe25%biogasslurrytreatment,totalVccontentsig
nificantlyincreasedafter45and60dtreatmentandAsAcontentalsoincreasedeventhoughtherewasnosignif
icantdifferencecomparedwiththatinthecontrols.DHAcontentincreasedconsiderablyduringthedifferent
samplingperiods.Whenthecontentsofbiogasslurryweremore50%,thecontentsoftotalVc,AsAandDHA
wereconsiderablyreducedwithincreasesofbiogasslurrycontents.IntheAsAcycle,theactivitiesofascorbic
acidperoxidase(APX),ascorbateoxidase(AAO)anddehydroascorbatereductase(DHAR)showedthesame
changetrend,initialyincreasingandthendecreasingwithanincreaseoftreatmentduration,i.e.theactivities
showedthemaximumvaluesafter30dunder25%biogasslurry,whereastheactivityofmonodehydroascorbate
reductase(MDHAR)increasedwithincreasedtreatmentduration.Atthesametime,thecontentsofoxidized
glutathione(GSSG)andreducedglutathione(GSH)increasedsignificantlywithanincreaseoftreatmentdura
tionintheGSHcycle.Thereweresignificantdifferencescomparedwiththoseinthecontrol.Theactivityof
glutathionereductase(GR)increasedinitialyandthendecreasedwithanincreaseoftreatmentduration.The
activityshowedamaximumvalueafter45dtreatmentwiththe25%biogasslurry.Itissuggestedthattheopti
mumbiogasslurrycontentpromotesgrowth,,enhancesAsA-GSHcirculationmetabolism,andmaintains
higherantioxidativestresscapacityinChinesecabbage.
犓犲狔狑狅狉犱狊:waterhyacinth(犈犻犮犺犺狅狉狀犻犪犮狉犪狊狊犻狆犲狊);biogasslurry(犅狉犪狊狊犻犮犪狉犪狆犪);Chinesecabbage;ascorbic
acid;glutathione
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