全 文 ：园 艺 学 报 2003，30(4)：470—472
Acta Horticulturae Sinica
白菜不同品种对硝酸盐吸收积累差异原因初探
董晓英 2 李式军2 沈仁芳
( 土壤与农业可持续发展国家重点实验室，中国科学院南京土壤研究所，南京 210008； 南京农业大学 园艺学院．南
京 210095)
摘 要：用两组积累硝酸盐不同的白菜品种作试材 ，测定其吸收硝酸盐的速率 、动力学常数 Km与
V一、硝酸还原代谢库内硝酸根浓度 (MPS)和硝酸还原酶活性 (NRA)，结果表明，不同白菜品种吸收硝
酸根的速率、Km与 V 、MPS、NRA存在较大的差异；硝酸盐积累的差异主要是由于吸收硝酸根的速率不
同，与硝酸根在其体内的运转 、代谢并无显著直接相关。
关键词：白菜 ；硝酸盐 ；吸收
中图分类号 ：S 634．3 文献标识码 ：A 文章编号：0513—353X (2003)04-0470-03
1 目的、材料与方法
大量研究证明硝酸盐对人体有害。作者以白菜 (Bras~ca camt~tris L．ssp． ns Makino．)为
试材，通过测定不同品种间硝酸盐吸收速率及吸收动力学的差异、硝酸还原酶活性 (NRA)及代谢库
内硝酸盐含量 (MPS)，试图探明造成其积累差异的机理 ，为降低硝酸盐积累提供理论依据。4个品种
为青优3号、杨青 1号、寒优 1号、矮抗青。种子消毒后催芽，播在装有蛭石和珍珠岩的育苗盘中，
出苗后浇去离子水，一星期后浇 1／4 Hoagland营养液，以长有 3片真叶的幼苗作为试验材料。在测前
取出完整幼苗，用去离子水冲洗干净备用。试验在培养室内进行，温度为 20—25℃。每处理均重复 3
次。幼苗吸收硝酸盐速率的测定：幼苗放在0．2 mmol／L KN03溶液内，6500 lx光照，通气，诱导幼苗
吸收硝酸盐的能力，3 h后把幼苗转入 30 mL KN03溶液中 (KN03低浓度水平：0．05、0．2、0．5、1．0、
2．0 nunol·L～；KN03高浓度水平：5、l0、20、35、50 mmol·L )，吸收 4 h后取出幼苗，测定吸收后
溶液中硝酸根的浓度。幼苗吸收硝酸盐时间的测定 ：每品种各 4株幼苗为 1组，分别放在 0．5和 5．0
mmol·L～KNO 中，吸收0．5、1．0、1．5、2．0 h后分别测定溶液的硝酸根浓度。白菜幼苗吸收硝酸根
动力学参数采用 Line weaver-Burk的双倒数作图法计算，公式为 1／V=I(fn／V ×1／[S]+l／v ，v
为吸收速率 ，Km为米氏常数 ，V一为最大吸收速率 ，[S]为反应物浓度。硝酸盐的测定用 Catalado的
水杨酸一浓硫酸法。NRA的测定应用活体测定法⋯1。MPS的测定参照许长蔼等的方法 J。
2 结果与讨论
2．1 不同白菜品种吸收硝酸根速率的差异和动力学参数
由图 1可见，在 0．05 nunol·L 硝酸钾溶液中，除寒优 1号有少量吸收外，其它品种皆向外分泌
硝酸根；低于0．2 nunol·L～，吸收速率皆非常小，但速度上升迅速，随溶液中NO3一浓度的升高，吸
收速度上升的趋势渐缓。在浓度高于 0．5 mmol·L 的硝酸钾溶液中，高积累硝酸盐品种 (杨青 1号与
矮抗青)的吸收速率皆高于两个积累硝酸盐少的品种 (寒优 1号与青优3号)，其吸收速率的大小顺
序与各品种积累硝酸盐量的大小一致 (图 1)。在高浓度硝酸钾溶液中，整个过程中高积累硝酸盐的品
种矮抗青吸收硝酸根的速率均高于低积累硝酸盐品种青优 3号，在 5—35 mmol·L 浓度之间，矮抗青
的吸收速度增加快于青优 3号，两者的距离逐渐拉大 (图 2)。
收稿日期 ：2002—11—01；修回日期：2003—04—07
基金项目：国家自然科学基金项 目 (39570496)
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4期 董晓英等：白菜不同品种对硝酸盐吸收积累差异原因初探 471
0 0．5 1．0 1．5 2．0
KNO，浓度
KNO3 concen~mlon(mmol·L。)
圈 1 白菜在低浓度 Ⅺ 溶液中吸收 H^ 一的速率
． 1 Abso~ rate of nitrate by 0at-thorin
relationto nitrate concentration
盏
0 oo
Z
菲
0
Z
KNo 浓度
KNO concentration(mmol‘L )
圈 2 白菜在高浓度 溶液中吸收 一的速率
． 2 Alm rl~ton rate ofnitrate by 0ek-choi in
relation to nitrate cono~tration
由表1可见，在低浓度的~,Io3溶液 (0．2～2．0舢 ·L )中，矮抗青的Km值与V 均最高，表
明其与NO3一的亲合力虽小，但具有速度优势，可以通过加大吸收速度来获得N()3一的充分供给，所以在
高浓度硝酸盐介质中，其硝酸盐积累很高。青优 3号的 Km仅是矮抗青的 1／4，其与硝酸根的亲和力较
高，但是其 V一也仅是矮抗青的 1／4，因此其与 NO3一的亲和力虽较大，但吸收速度却较慢。在高浓度
o3溶液 (5～50 Huml·L )中，矮抗青的Km值小于青优 3号，即与硝酸根的亲和力大于青优3号，
而 V一又大于青优 3号，因此矮抗青吸收 NO3一的效率高于青优 3号，由此表明在其它条件一致的情况
下，在高 NO3～浓度介质中，矮抗青具有更高的吸收硝酸盐的能力，这与其高积累硝酸盐能力一致 (表2)。
表1 白菜吸收 NO3 的动力学参数 表2
Table1 DIm 蛐。esinidnetks p田哦岫 ofNO3一uptake by 0ek-choi
白菜叶片硝酸还原酶活性 (NRA)和硝酸还原
代谢库内硝酸盐含量 (MPS)
Table2 NRA andMPS ofpak-choi
NRA
品种 (NO3一nmol·g ·h一。FM)
Cultivars ‘。。‘ ’。’。’。。。。。 。。。 。。‘‘。‘ 。。。。。。。。 ’。’一
一 N03一 +N03～
硝酸盐
Nitrate(Im,ol·g一 FM)
T
总量
otal
2．2 白菜幼苗吸收 No=I一的时间进程
从图 3可以看出，不论在 0．5还是 5 mmol·L KN03溶液中，青优 3号对 NO3一的吸收量总是最小。
在低浓度溶液中，NO3一吸收量寒优 1号最大，其次是矮抗青和杨青 1号；矮抗青在 0．5～1．5 h吸收量增
加迅速，1．5 h后吸收量增加缓慢 (图 3，A)，原因可能是矮抗青与硝酸根的亲和力小 (Km大)，寒优 1
号与硝酸根的亲和力最大。在 5 mmol·L 高浓度硝酸钾溶液中，开始在 0．5～1．0 h时，矮抗青的 NO3一
吸收量大于杨青 1号等，在 1．0 h之后，其吸收量增加缓慢，而杨青 1号的NO3一吸收量反而迅速超过矮
抗青；至 1．5 h时，杨青 1号的 N()3一吸收量增加更迅速。在 0．5 h时，寒优 1号与青优 3号的NO3一吸收
量几乎相等，随后寒优 1号迅速增加，吸收量超过青优 3号 (图 3，B)。造成上述现象的原因可能是
由于杨青 l号和寒优 l号具有较低的Km值，对硝酸根的亲和力大，具有更多的吸收点位，在高浓度
硝酸钾溶液中可以更有效地吸收硝酸根；而矮抗青的 Km值较大，与硝酸根亲和力小，在高浓度的硝
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园 艺 学 报 3o卷
酸钾溶液中经过一段时间的吸收后 ，其吸收位点渐被硝酸根所饱和，吸收量渐小。
一
垦
皇
垦
吸收 N 一的时间进程
_ ·3 ’IiII-e∞urse 0f nitrateiltpt~ke by p日k．
2．3 白菜品种硝酸还原酶活性 (NRA)与硝酸还原代谢库内硝酸根含量 (MPS)的差异
由表 2可见，杨青 1号在供试的4个品种中，其NRA最高，MPS最高，但其叶片 N 一总含量也
最高，硝酸盐积累最多；矮抗青却是 NRA最低 ，硝酸还原代谢库内的 NO3一占其 No3一总含量的比例
最低，硝酸盐积累也多；青优 3号 NRA仅是杨青 1号的 1／2，但 MPS／Total却最高，其硝酸盐含量最
低。寒优 I号与青优 3号 NRA、MPS、总硝酸盐含量相近，但 MPS／Total差异显著。另外，在反应介
质中无 NO3一时，矮抗青的 NRA显著低于其它品种，而在加入 No3一后 NRA升高到与青优 3号、寒优
1号相近水平。这也与上面低浓度NO 一溶液中矮抗青的低 Km值相吻合。
由此可见，品种间叶片 NRA的差异可归因于硝酸还原代谢库内 N03一含量的不同；MPS大的品
种，NRA高。但一个品种的 NRA高并不代表它的硝酸盐积累少，只能表明其同化能力强，合成的含
氮有机物质多，但可能由于其吸收能力强，吸收的硝酸根离子多于其他品种而致使硝酸盐积累多于其
他品种。根据研究，只有代谢库内的硝酸根 (MPS)才可被利用，因此 MPS对硝酸盐的被利用程度有
决定性作用。本试验中，MPS高的品种，其 NRA高，但硝酸盐积累并不少，由此认为一个品种的
NRA强，MPS高，可能使其对硝酸盐的利用程度增加，并不能代表它的硝酸盐积累的量少，而MPS／
Total与品种硝酸盐积累却有一些联系。
由本试验推论，造成白菜品种间硝酸盐积累差异的更主要的直接的原因是品种间吸收硝酸根的速率
不同，同时也可能 MPS／Total值联合对其硝酸盐积累起决定作用，此种关系有待于进一步实验验证。
参考文献 ：
1 陈 薇，张德颐．植物组织中 NR的提取 、测定和纯化．植物生理学通讯，1980，(4)：45～49
2 许长蔼，倪晋山．小麦叶内硝酸还原的代谢库．植物生理学报，1990，16(3)：277 283
The Nitrate Uptake and Accumulation 0f Pal【．choi
Dong Xiaoying。一，Li Shijun2。and Shen Renfang。
( State Key Laboratory ofSoil and Sustainable Agriculture，Institute ofSoil Science，Chinese Academy & ，Nanfing 210008，
Ch／na； Colege ofHortiulture，Nanjing Agricultural Urdv*rsuy，№ ，2g 210095，China)
Abstract：Four pak—choi cultivars with diferent nitrate accumulation level were applied for explaining their
genotypic variation in nitrate accumulation． Their dynamics parameters in nitrate uptaking ， Miehaelis constant
(Km)，the maximum uptake Velocity(V )，nitrate content in nitrate maetabolie pool(MPs)and nitrate re．
ductase activity(NRA)，were measured，results showed that Km and Vnmx，MPS，NRA varied greatly in difer—
ent oak-choi cuhivars．But there was no relationship between nitrate content an d NRA，MPS． Th eir variation in
nitrate accumulation more resulted from their diferent uptake rate of nitrate than their NRA，M_lX5．
Key words：Pak-choi； Nitrate accum ulation；Absorption
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