全 文 :书抗坏血酸对高氮条件下高羊茅草坪草耐热性的影响
赵会颖,赵超鹏,周琴,江海东
(农业部南京农业大学作物生长调控重点开放实验室,江苏 南京210095)
摘要:本试验以冷季型草坪草高羊茅“猎狗5号”为材料,研究了抗坏血酸对高氮条件下草坪草耐热性的影响。结
果表明,抗坏血酸处理显著提高了高羊茅的叶绿素、类胡萝卜素和可溶性蛋白质含量,提高了超氧化物歧化酶
(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,显著降低了脯氨酸和丙二醛(MDA)含量,进而增加了植株含
水量、单蘖干重、绿叶比和单株分蘖数,增强高羊茅耐热性和延缓植株衰老,有利于其安全越夏。
关键词:高羊茅;高氮;抗坏血酸;耐热性
中图分类号:S688.4 文献标识码:A 文章编号:10045759(2008)06003406
夏季高温使草坪植物过量蒸腾,即使在土壤水分充足的情况下也常导致细胞脱水,引起代谢失调[1]。高温使
冷季型草坪草生长变弱、叶片萎蔫、叶色泛黄[2]、草坪盖度和密度下降[3],草坪质量显著降低。因此夏季高温是限
制冷季型草坪草在长三角地区广泛利用的最主要因素[4],提高冷季型草坪草耐热性就成了草坪养护管理方面急
待解决的问题。
施用氮肥是草坪养护管理中一项极为重要的管理措施[5]。氮有“生命元素”之称,是植物需要的基本物质,是
细胞中蛋白质的主要成分,也是细胞质、细胞核和酶的组成成分。充足的氮素供应为草坪草的生长提供了物质基
础,在适当施氮条件下,草坪草茎蘖数和绿叶数增加,绿叶比例高,草坪处于生长质量较好的状态[6]。高氮处理会
降低草坪草耐热性[7],容易导致草坪草形态结构及生理生化性质发生变化,使组织变嫩,可溶性氮化物含量增加,
酚类物质合成减少,抗逆性降低[8,9],因此对高羊茅夏季安全施肥技术的研究尤为重要。抗坏血酸(ascorbicacid,
AsA)作为一种抗氧化剂可清除自由基、延缓衰老、减轻膜损伤,并且在水稻(犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪)[10],小麦(犜狉犻狋犻犮狌犿
犪犲狊狋犻狏犿)[11],苹果(犕犪犾狌狊犱狅犿犲狊狋犻犮犪)[12],月季(犚狅狊犪犺狔犫狉犻犱犪)[13],蚕豆(犞犻犮犻犪犳犪犫犪)[14]等植物上都已有研究报
道,而有关AsA对提高草坪草耐热性的研究报道甚少,本试验主要探讨高氮条件下喷施AsA对高羊茅草坪草形
态和生理指标的影响,为高羊茅越夏管理提供理论和实践依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试品种为高羊茅品种“猎狗5号”(犉犲狊狋狌犮犪犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪cv.Huntdog5)。
1.2 试验设计
试验始于2006年9月,在南京农业大学网室沙池播种,正常管理至成坪。2007年4月下旬将草坪草带沙装
入直径8cm的有孔塑料杯中,采用适当调整的 Hoagland营养液培养[其中的 KNO3 和Ca(NO3)2 用 KCl和
CaCl2 代替]。以NH4NO3 为唯一氮源,除氮素浓度外,其余各元素浓度保持不变。试验设3个处理:N0(无氮),
N10(10mmol/L氮),N10+AsA(10mmol/L氮+20mmol/LAsA),每处理3次重复。培养12d后,对 N10+
AsA处理喷施20mmol/LAsA,所有处理组均放入PQX型多段可编程人工气候箱,气候箱的初始温度为25/
20℃(昼、夜各12h),经4d逐步升温到40/30℃(昼、夜各12h),光照强度为30000lx,湿度为70%。
1.3 测定指标
高温处理前选健康平展叶测定各项指标,以后每4d测定1次,共测定4次。每处理选取30株大小一致的
植株,去除枯叶,洗净沙土,吸干植株表面水分,计数茎蘖数,称鲜重,分地上部与地下部烘干至恒重,称干重,计算
34-39
12/2008
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
第17卷 第6期
Vol.17,No.6
收稿日期:20080104;改回日期:20080327
作者简介:赵会颖(1981),女,满族,河北唐山人,在读硕士。
通讯作者。Email:hdjiang@njau.edu.cn
单株分蘖数、单蘖重量和植株含水量。计数最后一次取样时绿叶数和黄叶数,计算绿叶比。绿叶比(%)=绿叶
数/(绿叶数+黄叶数)×100%。
叶片叶绿素、类胡萝卜素含量测定采用95%乙醇提取比色法,可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝比色
法,脯氨酸含量测定采用磺基水杨酸法,丙二醛(MDA)含量测定采用硫代巴比妥酸法,超氧化物歧化酶(SOD)活
性测定采用NBT的光化还原法,以上方法参照文献[15]。过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外分光光度法,过氧化
物酶(POD)活性采用愈创木酚法,以上方法参照文献[16]。
2 结果与分析
2.1 高温高氮胁迫下抗坏血酸对高羊茅生长状况的影响
有氮处理单蘖干重高于无氮处理(犘<0.05)(图1)。高温胁迫下3个处理的单蘖干重均呈先略为上升后缓
慢下降的趋势,随胁迫时间的延长,N10处理第8天后大部分植株死亡。N10+AsA处理整个试验期内单蘖干重
一直最高,长势最好。
增施氮素能促进植株分蘖数的发生,高温处理前有氮处理比无氮处理分蘖数显著增加(犘<0.05)。高温胁
迫下,各处理单株分蘖数均呈下降趋势,N10处理下降最为迅速,第8天后大部分植株死亡。N10+AsA处理第12
天时比N0 处理分蘖数高28.1%(图2)。
高温胁迫下,各处理植株含水量逐渐下降(图3)。N0 和N10+AsA处理下降缓慢,最终保持稳定的趋势,而
N10处理下降迅速,含水量低于其他2个处理(犘<0.05)。
N0 处理绿叶比在高温处理前较高,达到81.8%,但是,氮素的不足造成植株叶片变黄,高温胁迫下绿叶比迅
速下降,高温12d后仅为40.5%,严重影响了草坪的观赏性能。N10处理绿叶比也呈下降趋势,并且一直低于N0
和N10+AsA处理(犘<0.05),第8天时仅有44.6%,并且大部分植株叶片变黄、枯死。N10+AsA处理则能维持
高温期间的绿叶数,使绿叶比稳定在60%以上,比其他2个处理有较好的观赏性能(图4)。
2.2 高温高氮胁迫下抗坏血酸对高羊茅叶绿素、类胡萝卜素含量的影响
高温胁迫下各处理叶绿素和类胡萝卜素含量缓慢下降或变化平缓(图5,6)。有氮处理叶绿素和类胡萝卜素
含量均较无氮处理高,外源AsA处理叶绿素和类胡萝卜素含量最高(犘<0.05)。
2.3 高温高氮胁迫下抗坏血酸对高羊茅抗氧化酶活性的影响
3个处理SOD酶活性变化趋势基本一致(图7),N10和N10+AsA处理在高温处理前SOD酶活性低于N0 处
理,但是随着胁迫时间的延长,于第4天时达到最大值,之后迅速下降。第12天时,N0 处理为初始时的50.8%,
N10+AsA处理为初始时的93.4%,是此时N0 处理SOD酶活性的145.4%。
图1 高温高氮胁迫下犃狊犃对单蘖干重的影响
犉犻犵.1 犈犳犳犲犮狋狅犳犃狊犃狅狀犇犠狆犲狉狊犺狅狅狋狌狀犱犲狉狋犺犲
狊狋狉犲狊狊狅犳犺犲犪狋犪狀犱犺犻犵犺狀犻狋狉狅犵犲狀
图2 高温高氮胁迫下犃狊犃对单株分蘖数的影响
犉犻犵.2 犈犳犳犲犮狋狅犳犃狊犃狅狀狊犺狅狅狋狆犲狉狆犾犪狀狋狌狀犱犲狉狋犺犲
狊狋狉犲狊狊狅犳犺犲犪狋犪狀犱犺犻犵犺狀犻狋狉狅犵犲狀
53第17卷第6期 草业学报2008年
图3 高温高氮胁迫下犃狊犃对植株含水量的影响
犉犻犵.3 犈犳犳犲犮狋狅犳犃狊犃狅狀狑犪狋犲狉犮狅狀狋犲狀狋狌狀犱犲狉狋犺犲
狊狋狉犲狊狊狅犳犺犲犪狋犪狀犱犺犻犵犺狀犻狋狉狅犵犲狀
图4 高温高氮胁迫下犃狊犃对绿叶比的影响
犉犻犵.4 犈犳犳犲犮狋狅犳犃狊犃狅狀犵狉犲犲狀犾犲犪犳狉犪狋犻狅狌狀犱犲狉狋犺犲
狊狋狉犲狊狊狅犳犺犲犪狋犪狀犱犺犻犵犺狀犻狋狉狅犵犲狀
图5 高温高氮胁迫下犃狊犃对叶绿素含量的影响
犉犻犵.5 犈犳犳犲犮狋狅犳犃狊犃狅狀犮犺犾狅狉狅狆犺狔犾犮狅狀狋犲狀狋狌狀犱犲狉狋犺犲
狊狋狉犲狊狊狅犳犺犲犪狋犪狀犱犺犻犵犺狀犻狋狉狅犵犲狀
图6 高温高氮胁迫下犃狊犃对类胡萝卜素含量的影响
犉犻犵.6 犈犳犳犲犮狋狅犳犃狊犃狅狀犮犪狉狅狋犲狀犻狅犱犮狅狀狋犲狀狋狌狀犱犲狉狋犺犲
狊狋狉犲狊狊狅犳犺犲犪狋犪狀犱犺犻犵犺狀犻狋狉狅犵犲狀
3个处理CAT变化趋势一致,随胁迫时间的延长而呈下降趋势,并且N10和N10+AsA处理的CAT含量高
于N0 处理(犘<0.05)(图8)。各处理POD活性呈先上升后下降的趋势,表现为N10+AsA>N10>N0(图9)。
2.4 高温高氮胁迫下抗坏血酸对高羊茅可溶性蛋白质和脯氨酸含量的影响
各处理的可溶性蛋白质含量在高温处理初期都有所下降,第4天时达到最低,下降幅度依次为N10+AsA>
N10>N0,4d后开始回升,回升速度依然为N10+AsA>N10>N0(图10)。
各处理脯氨酸含量在初始时都比较低(图11),随后N10处理脯氨酸含量迅速上升,N10+AsA上升速度低于
N0,第4天后脯氨酸含量低于N0 处理(犘<0.05),第12天时N10+AsA处理脯氨酸含量为N0 的72.9%。
2.5 高温高氮胁迫下抗坏血酸对高羊茅 MDA含量的影响
MDA是膜脂过氧化的最终分解产物,其含量可以反映草坪草遭受逆境伤害的程度。N10处理增加了 MDA
含量(犘<0.05),而N10+AsA处理 MDA含量基本与N0 处理持平,并且在第8天后有下降趋势(图12)。
3 讨论
在正常条件下,氮素能促进高羊茅生长,增加单株分蘖数和叶绿素含量,从而提高草坪质量[5]。但在具体施
肥中经常会有过量的情况发生,夏季大量施用氮肥影响草坪抗性,降低草坪质量[17]。本研究显示高温胁迫下,高
氮处理加重了胁迫伤害,表现为单蘖干重下降,分蘖死亡,含水量和绿叶比急剧下降,大部分植株在8d后死亡,
63 ACTAPRATACULTURAESINICA(Vol.17,No.6) 12/2008
图7 高温高氮胁迫下犃狊犃对犛犗犇活性的影响
犉犻犵.7 犈犳犳犲犮狋狅犳犃狊犃狅狀犛犗犇犪犮狋犻狏犻狋狔狌狀犱犲狉狋犺犲
狊狋狉犲狊狊狅犳犺犲犪狋犪狀犱犺犻犵犺狀犻狋狉狅犵犲狀
图8 高温高氮胁迫下犃狊犃对犆犃犜活性的影响
犉犻犵.8 犈犳犳犲犮狋狅犳犃狊犃狅狀犆犃犜犪犮狋犻狏犻狋狔狌狀犱犲狉狋犺犲
狊狋狉犲狊狊狅犳犺犲犪狋犪狀犱犺犻犵犺狀犻狋狉狅犵犲狀
图9 高温高氮胁迫下犃狊犃对犘犗犇活性的影响
犉犻犵.9 犈犳犳犲犮狋狅犳犃狊犃狅狀犘犗犇犪犮狋犻狏犻狋狔狌狀犱犲狉狋犺犲
狊狋狉犲狊狊狅犳犺犲犪狋犪狀犱犺犻犵犺狀犻狋狉狅犵犲狀
图10 高温高氮胁迫下犃狊犃对可溶性蛋白质的影响
犉犻犵.10 犈犳犳犲犮狋狅犳犃狊犃狅狀狊狅犾狌犫犾犲狆狉狅狋犲犻狀犮狅狀狋犲狀狋
狌狀犱犲狉狋犺犲狊狋狉犲狊狊狅犳犺犲犪狋犪狀犱犺犻犵犺狀犻狋狉狅犵犲狀
图11 高温高氮胁迫下犃狊犃对脯氨酸含量的影响
犉犻犵.11 犈犳犳犲犮狋狅犳犃狊犃狅狀狆狉狅犾犻狀犲犮狅狀狋犲狀狋狌狀犱犲狉狋犺犲
狊狋狉犲狊狊狅犳犺犲犪狋犪狀犱犺犻犵犺狀犻狋狉狅犵犲狀
图12 高温高氮胁迫下犃狊犃对 犕犇犃含量的影响
犉犻犵.12 犈犳犳犲犮狋狅犳犃狊犃狅狀犕犇犃犮狅狀狋犲狀狋狌狀犱犲狉狋犺犲
狊狋狉犲狊狊狅犳犺犲犪狋犪狀犱犺犻犵犺狀犻狋狉狅犵犲狀
73第17卷第6期 草业学报2008年
无氮处理草坪各项生长指标也显著偏低,而喷施AsA处理则情况大为改观,不仅保持了植株较高的绿叶比,而且
具有较高的分蘖数,为维持草坪的观赏性能提供了保障。
叶绿素含量的高低直接影响叶片的光合能力,而草坪草光合作用是受环境胁迫影响最明显的过程之一。叶
绿素含量的下降可能使叶内反应中心色素和集光色素的比例失调,从而诱发对草坪草的进一步伤害[18]。本研究
显示在高温胁迫下,有氮处理叶绿素和类胡萝卜素含量高于无氮处理,AsA能进一步增加二者含量,说明AsA
能促进植株叶绿素的合成,提高叶片的光合速率,保持较高的干物质积累速率,而类胡萝卜素是非酶系统抗氧化
小分子物质,二者的增加对减轻或缓解高温胁迫对植株的伤害,延缓植物衰老起重要作用。
高温胁迫下植物体内活性氧的代谢平衡被打破,产生大量活性氧。活性氧的累积导致膜脂过氧化,形成
MDA,它攻击膜脂质双分子层中的不饱和脂肪酸,膜系统被损害,从而对植株造成伤害[19]。并且当植物处于逆
境胁迫下,脯氨酸合成酶类对脯氨酸的反馈抑制的敏感性降低,会导致体内游离脯氨酸含量增加。还有人认为抗
氧化剂酶活性的下降和膜脂过氧化的增加可能导致草坪质量、相对含水量和叶绿素含量下降[20]。本研究显示
AsA在一定程度上提高了细胞内抗氧化酶的活性,增强了细胞内清除活性氧的能力,进而降低了脯氨酸和 MDA
含量的上升幅度,说明AsA能维持细胞膜结构和功能的相对稳定,缓解了高温高氮不利环境对膜系统的伤害。
综上所述,20mmol/LAsA在提高高氮条件下高羊茅的耐热性、减少高温高氮对植株造成的伤害方面有积
极作用,有关AsA与氮肥更适宜的施用剂量配比有待于进一步研究。
参考文献:
[1] 王志勇,廖丽,邹少丰,等.磷钾肥和多效唑对高羊茅越夏性的影响研究Ⅲ.高温对高羊茅叶片中 N、P、K含量的影响[J].
草业科学,2006,23(9):119122.
[2] 江海东,孙小芳,曹卫星.施肥对高羊茅草坪越夏的影响[J].植物资源与环境学报,2000,9(4):4447.
[3] 陈传军,沈益新,周建国,等.高温季节草地早熟禾草坪质量与叶片抗氧化酶活性的变化[J].草业学报,2006,15(4):81
87.
[4] 杨志,何霞,韩烈保.高温季节不同光照强度对冷季型草坪草坪用性状的影响[J].草业学报,2007,16(5):4855.
[5] 常智慧,韩烈保.草坪生态系统中氮肥去向研究进展[J].草业科学,2003,20(4):6167.
[6] 江海东,周琴,朱练峰,等.深秋施肥对高羊茅草坪越冬的影响[J].草业学报,2005,14(5):8186.
[7] 卢少云,郭振飞.草坪草逆境生理研究进展[J].草业学报,2003,12(4):713.
[8] 赵林萍,吴礼树,黄鸿翔,等.施肥对草坪质量及环境的影响[J].中国土壤与肥料,2006,(4):610.
[9] 董爱香,胡林,赵美琦,等.夏季施氮\钾肥对高羊茅褐斑病的影响[J].草地学报,2002,10(3):203206.
[10] 郑启伟,王效科,谢居清,等.外源抗坏血酸对臭氧胁迫下水稻叶片膜保护系统的影响[J].生态学报,2006,26(4):1131
1137.
[11] 李珍珍,韩阳.抗坏血酸对小麦种子老化及幼苗脂质过氧化的影响[J].辽宁大学学报(自然科学版),2000,27(2):170
172.
[12] 马春花,马锋旺,李明军,等.外源抗坏血酸对离体苹果叶片衰老的影响[J].园艺学报,2006,33(6):11791184.
[13] 金基石,李永红,单宁伟,等.抗坏血酸提高月季切花失水胁迫耐性与增加APX活性的关系[J].园艺学报,2006,33(2):
333337.
[14] 刘亚丽.甲醇和抗坏血酸对蚕豆衰老的影响[J].安徽农业科学,2006,34(4):620621.
[15] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,2000.
[16] 郝再彬,苍晶,徐伸.植物生理学实验[M].北京:中国农业出版社,2004.
[17] 边秀举,胡林,张福锁,等.不同施肥时期对草坪草生长及草坪质量的影响[J].草原与草坪,2002,(1):2226.
[18] 张庆峰,徐胜,李建龙.高温胁迫下高羊茅生理生化特性研究[J].草业科学,2006,23(4):2628.
[19] 王罗霞,赵志光,王锁民.一氧化氮对水分胁迫下小麦叶片活性氧代谢及膜脂过氧化的影响[J].草业学报,2006,15(4):
104108.
[20] 徐胜,李建龙,赵德华.高羊茅的生理生态及其生化特性研究进展[J].草业学报,2004,13(1):5864.
83 ACTAPRATACULTURAESINICA(Vol.17,No.6) 12/2008
犈犳犳犲犮狋狊狅犳犪狊犮狅狉犫犻犮犪犮犻犱狅狀狋犺犲犺犲犪狋狋狅犾犲狉犪狀犮犲狅犳犉犲狊狋狌犮犪犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪狌狀犱犲狉犺犻犵犺狀犻狋狉狅犵犲狀犾犲狏犲犾狊
ZHAOHuiying,ZHAOChaopeng,ZHOUQin,JIANGHaidong
(KeyLaboratoryofCropGrowthRegulation,MinistryofAgriculture,Nanjing
AgriculturalUniversity,Nanjing210095,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:TheeffectsofAsAontheheattoleranceof犉犲狊狋狌犮犪犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪underhighnitrogenlevelswere
studiedandshowedthatcomparedwithhighnitrogenonly,treatmentwithAsAsignificantlyincreasedthecon
tentsofchlorophyl,carotenoidandsolubleproteincontent,theactivityofSOD,CATandPOD,butdecreased
theprolineandMDAcontents.AsAtreatmentalsoincreasedthewatercontent,dryweight,greenleafratio
andtilers.Thisincreaseinheattolerancepostponedthesenescenceof犉.犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪plants,whichhelped犉.
犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪tooversummersafely.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犉犲狊狋狌犮犪犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪;highnitrogen;ascorbicacid;
檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵
heattolerance
新书推介:任继周主编《草业大辞典》
由任继周院士主编的《草业大辞典》是全国近百位
《草业大辞典》书封
草业专家学者参编、历时2年的草业专著。该书1333
页,340万字,图文并茂。是从大约8万余词条中依据
草业的四个生产层,三个界面的理论,精选了21091词
条,加以简明科学诠释。其中包括草业文化与草业基
础学科、天然草地、栽培草地、草地保护、草地资源与环
境、草类遗传育种、草坪绿地、草畜产品加工。此书是
对数十年来我国草业科学理论和实践的科学总结,不
仅填补了国内空白,而且在我国草业发展史上具有里
程碑的意义。
出版:中国农业出版社(2008年6月) 定价:280元(含邮资)
汇款户名:兰州大学 开户行:兰州市工行天水路分理处 帐号:2703002409026413243。注:草业学报
邮局汇款地址:兰州市嘉峪关西路768号 《草业学报》编辑部,邮政编码:730020。注:草业大辞典。
注:购书单位或个人汇款后,请将收件人详细地址、姓名、邮编及开发票单位和联系电话,Email或电话告知
联系人。
联系人:《草业大辞典》秘书处林慧龙,未丽 咨询电话:09318910281 犈犿犪犻犾:linhuilong2007@126.com
93第17卷第6期 草业学报2008年