全 文 ：亚 热 带 植 物 通 讯9 9 1 0 (2 ) : 6一
S ub t r o P ie a l Pl a n t R e s e a r e hCom m un ie a t
.l
。
羊奶果结瘤固氮特性研究 关
蔡克强 蓝 谷 黄维南
(福建省亚热 ,{【宁植物研究所 , 厦门 3 6 1 0 0 9 )
提要 羊奶果根瘤 多年生 , 初 发生 时呈 2一 3 分叉状 , 后 经 多 次 分 叉 生
长 , 形成姗瑚状的根瘤簇 , 外形球状或扁球状 , 直径可达数厘米 。 根瘤固 氮活
性较高 , 全 年平均固氮活 性 8 . 8G 微摩 乙 烯 , / 克鲜瘤 / 小时 。 固氮活 性 秋 夏 较
高 , 冬春较低 。 根瘤离体后 固 氮能 力持续时间较长 , 可达 9 小 时 。 固 氮作用最
适温度为 3 O c , 低温使固氮活性显著下 降 , 短 时间高温 (3 7℃ ) 能提高根瘤 固
氮活 性 , 但持续高温会抑制 固氮活 性 。
羊扔果根瘤具有氮酶 , 表现 出较 高吸氛活性 ( 9 . 52 微摩氮 /克鲜瘤 /,J 、 时 ) ,
庄持续时间较 长 。 外源氮能明 显提 高根瘸固氮活 性 , 提高幅度达 60 肠左右 。
羊奶果各器 官峭酸还原晦活 力为根 > 根瘤 > 叶 片> 枝条 , 叶片N R活 力 呈
季节性 变化 , 秋夏较高 , 冬寿较低 。 根瘤 N R活 力 变化较大 , 且与根瘤固 氮 活
性 变化的趋势基木一致 。
关键 词 羊奶果 , 固 氮活性 , 氮晦 、自吐 , 梢酸还原晦活 力
羊奶果 ( lE ae o g 。 。 、 co nj o at ) 又称密花胡颓子 , 是胡颓子科多年生常绿攀缘灌木 。
分布于越南 、 马来西亚 、 印度等热带地区及我因云南和广西南部 。 羊奶果生长迅速 , 适
应性强 , 具有早产丰产特性 , 果实营养丰富 , ;丁鲜食或加工成各种食品 , 有一定经济价
值〔 ` 〕 。 1 9 8 7年春我所引进羊奶果试种 , 3 年来生长结果良好 。
羊奶果属非豆科结瘤园氮植物 , 其根瘤具有较高的固氮能力 。 本文报道对我所引种
的羊奶果幼树 ( 2 一 3 年生 ) 结瘤固氮特性的研究结果 。
材 料 和 方 法
1 9 8 7年春 , 从 J、 一 西亚热带作物研究所 引进羊奶果幼苗 , 定植在我所沙质红壤低坡农
地 , 同时引入种子播种在盆钵中 , 这两种苗木都不施肥料 。
固氮活性测定用 乙炔还原法〔“ 〕 。 晴天上午 10 时挖取根瘤 , 漂洗后吸干称重 ,装瓶密封
注入10 肠 乙炔 , 反应一定时间后用带有氢焰检测器的 1 02 G型气相色谱仪 测 定 。 氢酶活
性参照汪化等方法 〔 a 〕 , 用 103 型气相色谱仪热导检测器测定 。 每 个样品 3一 4 个重复 。
· 本所邹小鲁同志协助氢酶活性测定 , 谨此致谢 。
硝酸还原酶活力采用改进的活体法测定〔 ` ’ 5 〕 。 晴天上午 9时取样 , 叶片切成 0 . 5厘
米方块 , 根和枝条剪成 1 厘米长小段 , 根瘤簇籍成小块 , 样品分开放在小烧杯中 , 加入
提取液 , 置于 28 ℃暗处反应 30 分钟 , ’ 再振荡 2 分钟后测定 。 每个样品设 3一 4 个重复 。
结 果 和 讨 论
(一 ) 根瘤发育
种子未经接种内生菌 , 但受土壤中内生菌感染而形成根瘤 。 根瘤一般发生于土壤表
层 ( 10 厘米内 ) 的侧根上 。 初发生 的根瘤呈白色 , 有 2一 3 分叉 , 每个分叉 (瘤瓣 ) 成
粗短柱状 , 无瘤根 。 根瘤经反复分叉生长 , 形成珊瑚状的根瘤簇 , 外形球状或扁球状 。
瘤瓣顶端白色 , 其余部份深灰色 , 横切面伐褐色 , 有一圈带红色的含菌组织 。 根瘤簇的
体积随瘤龄的增加而逐年增大 , 3 年生的根瘤簇直径可达 2厘 米 , 形状如杨梅果实 。 各
级侧根都能结瘤 , 因此 , 同一植株的根部存在着不同大小 , 不同瘤龄的根瘤簇 。
( 二 ) 根瘤固氮活性及其季节变化
从 19 8 8年 8 月至 1 9 8 9年 7 月 , 每月上半月取样测定羊奶果根瘤固氮活性 , 结果 (表
1 ) 表明 : 羊奶果根瘤固氮活性比较高 , 全年平均活性为 8 . 68 (微摩 乙烯 · 克鲜瘤 一 ’ ·
小时 一 ’ , 下 同 ) , 最高的 8 月份为 16 。 25 , 2 月份最低为 2 。 45 ; 测出活性在 10 以上 的 有
4 个月 , 5 一 10 之 间的有 5 个月 , 5 以下的只有 3 个月 。 我们曾测定过 8种非豆科固氮
表 1 羊奶果根瘤固氮活性的季节 变化 (林m ol C ZH ` · g F W 一 ’ · h “ ` )
4
。
5 5 1 0
。
1 9
气U万任二à
桩啊州吸闷
义 ·` \ 、 -
一弓产一 -代尸节
(下冬伪钟砂
·甲· ·、\/厂//厂
ù戈刃凡入尹.1;%,工·。、勺.。.
`月
.时润 (小时 ) 锐度 了叻 》
图 l 羊扔 果根瘤 固氮活性时 间变化 图 2 温度对羊奶果离体根瘤固氮能 力的影响
.
7
植物 , 尚无一种能达到这样高的固氮活性 〔 6 〕 。 从表 1 看 出 , 羊奶果根瘤固氮活性 夏 秋
较高 , 春冬较低 。 羊奶果是 常绿性植物 , 根瘤在冬季一般不衰败 , 仍保持相 当水平的固
氮能力 。
多数豆科植物的根瘤离体后 , 第 1 或第 2 小时的固氮酶活性水平最高 , 以后逐渐降
低 , 数小时后即全部丧失 。 我们连续 10 小时测定羊奶果固氮活性 , 结果如图 1 所示 , 根
痛离体后第 3 小时固氮活性达到高峰 , 第 4 小时 J卜始下降 , 但仍比第 1 小时高 , 至第 9
小时后失去还原能力 。 同时测定的四棱豆根瘤第 4 小 时后即失去固氮能力 。 田著的根瘤
离体后固氮能力 也只持续 5 小时 。 羊奶果根瘤离体后固氮活性持续时间较长的机理有待
进一步探讨 。
( 三 ) 温度对根瘤固氮作用的影响
将羊奶果根瘤装瓶加 乙炔后 , 置于不 同温度下反应 , 分期 测定乙烯 生 成 量 , 结 果
( 图 2 ) 表明 , 3 0℃是羊奶果根瘤固氮作用 的最适温度 , 这与 M c N i e l等对 8 种非 豆 科
固氮植物的研究结果基本一致 〔 止。
低温明显抑制羊奶果根瘤的固氮能力 。 在 5 ℃下 , 第 1 小时固氮能 力 只 有 在 30 ℃
下的 5 . 7 肠 , 且时 间愈 一氏抑制作用愈大 , 至第 7 小时仅为 1 . 6肠 。 12 ℃下的固氮能力均保
持在 3 0℃下的 10 肠左右 。 在 37 ℃ 下第 上小时 , 羊奶果根瘤 固氮能力 , 为 3 0℃ 下的 1 32 肠 ,
第 3 小时降为 8 4 . 2 帕 (仍比25 ℃下的高 ) , 第 5 、 第 7 小时又分别下降到 6 4 . 6怕和 5 2 . 2怕
(
一都比 25 ℃ 下的低 ) 。 由此可见 , 短对 间的高温 ( 3 7 〔c ) 对 一羊奶果根瘤 固氮能力有一定
促进作用 , 但持续的高温对 固氮作用有抑制效应 , 持续时 间愈长 , 抑 制作用愈大 。
( 四 ) 根瘤的吸氮活性及外源氮对固氮
、 ,一生、一么
」
、、、一时`
\一司民\一时
咨耳/
甲仄月é
/一t引、
/一.乞刀.几,
!
`
!
几
l
户于ó。毖比:苗一。E粼己地曲翻
作用的影响
从图 3看出 , 羊奶果根瘤所含的氢酶具 有较 二、 。 .、 , 1LT 、 二 阴 _ 。 ,_ ;: : : ; r 、 。 。 二 一。 ;二 r 、 。认高的吸氢活性 , 且持续时间较长 , 在反应 后
第 2 小时达到高峰 , 至第 5 小时仍为第 1 小 时
活性的 39 呱 。
含有吸氢酶的固氮生物 , 能回收 由固抓作
用产生 的氢 , 通过对氢的氧化 , 保护固氮酶免
受氧的破坏 , 消涂细泡内过量氢对固氮作用的
抑制 , 重新获得能量 , 支持固氮作用及其它生
理反应 。 氢酶的这些作用 已在一些固氮微生 物
和豆科作物中得到证实〔 8 几。 图 3
把羊奶果根瘤装瓶加 乙炔 5 分钟后 , 部分样品 一再注入 5 帕的氢 , 置 于栩同条件下反
应 , 每小时测定固氮活性 , 结果 ( 图 4 ) 表 明 , 加氢的样品固氮活性比不加氢的样 品提
高了 6 0 0/ 左右 。 反应 2 小时后再加氢的样品 , 固氮活性提高幅度较小 , 第 1 小时只提高
1 1肠 , 第 2 、 第 3 小时可提高 4 1肠 , 这说明外源氢 的加 入 , 促进了氢酶 活性 , 从而提高
了根瘤的固氮效率 。
(五 ) 各器官硝酸还原酶活力比较及叶片硝酸还原酶活 力的季节变化
植物体 内的硝酸还原酶 ( N R ) 是将硝态氮还原为钱 的第一 个酶 , 它是植物氮 代 游
的关键酶 , N R活力可作为植 物氮素营养状况的一个指标 〔。 一 l 。 对羊奶果 N R活力测 定 结
果 ( 表 2 ) 表明 , 各器官 N R活力依次为根 > 根瘤 > 叶片 > 枝条 。 不少农作 物 N R 活 力
叶子为最高 , 而有些木本植物如苹果 、 枪木等 , N R主要分布在根部 〔 ’ 。 〕 , 我们的 测 定
结果表明 , 羊奶果属于后一类型的植物 。
表 2 羊扔果各营 养器 官稍 酸还原醉活 力 ( 件m ol N O : · 30 m 场 “ ’ · g · FW 一 ’ )
测定日期 叶片 枝条 根瘤
1 9 8 8
.
1 0
.
1 0
1 9 89
.
0 7
。
0 5
8 1
。
9 0
1 7 1
.
2 1
2 1
。
0 6
1 2
。
0 9
4 1 1
.
8 4 4 0 7
。
1 6
3 3 5
.
7 9 1 7 7
。
4 5
羊奶 果根瘤 的N R活力变化较大 。 L i等认为红档木根瘤 N R 活力与固氮酶活性 变 化
密 切柑关 〔 “ 〕 , 我们 的数 次测定结果 (表 3 ) 表明 , 羊奶果根瘤 固氮酶活性和 N R活力变
化的趋势基本一致 , 但两者是否也存在柑关性 , 尚须进一步探讨 。
表 3 羊奶果根瘤固 氮活性和 N R活 力
测定日期 1 9 8 8 。 1 0 1 9 8 8 。 1 2 1 9 8 9 。 0 2 1 9 8 9 。 0 7
N R活 力 ( ! ; m o 1N 0 2
3 0m i 住 一 生 · g · F W
一 1 )
固氮活性 (尽 m o l C z H `
.
g F W
一 1 · h
一 1 )
4 3 0
。
5 6 2 0 8
。
2 6 1 2 6
。
3 6 1 7 7
.
4 5
9
。
7 4 5
.
4 9 2
。
4 5 3
。
6 9
介泊.昌|肠二一嘴详亿的二·口川目。:二0三。.杀长也“多
.
\人\州
、ù一` ù共声/月.1了ì沪,上,。ùoE叫à坦鹅脚目
。矿。小。 , ` 一 ,
图 4 外源 H Z衬羊奶果根瘤固 氮活性的影响 图 5 羊奶果叶片 N R活 力的季节 变化
从 1 9 8 8年 8 月至 1 9 8 9年 7 月 , 在每月的上半月测定羊奶果叶片 N R活 力 , 结 果 ( 图
5 ) 表明 , 羊奶果叶片 N R活力季节性变化明显 , 依次为秋 > 夏 > 冬 > 春 。 这与羊 奶果
根瘤固氮活性的季节变化动态一致 。
参 考 文 献
〔 l 〕 冯伟业等 , 1 9 8 6 。 羊奶果引种试种报告 。 热带作物学报 , 7 ( 1 ) : 139 一 1 4 6 .
〔 2 〕 上海植物生理所固氮室 , 1 9 74 。 固氮研究中乙炔还原定量测定方法的简易化 。 植物 学 李比
1 6 ( 4 )
: 3 8 2一 3 8 4 。
·
9
〔 3 〕 汪化等 , 1 9 8吐. 紫云英根瘤菌的吸氢与固氮的关系 。 植物生理 学 报 , 10 ( 1 ) , 63 一 71 。
〔 4 〕 陈薇等 , 1 9 8 0 . 植物组织中N R的提取 、 测定及纯化 。 植物生理学通讯 , ( 4 ) , 45 一 49 。
〔 5 〕 苏梦云等 , 1 9 8 6 . 树木组织中N R的测定方法 。 林业科技通讯 , ( 7 ) : 25 一 27 。
〔 6 ] 黄维南等 , 1 9 8 4 . 福建共生固氮植物资源调查五 几种非豆科树木的分布 、 生长特 点、 结
瘤固氮和主要用途 。 亚热带植物通讯 , ( 1 ) : 6 一 12 。
〔 7 〕 M e n i e l e t a l . , 1 9 5 0 . E f f e e t o f T e m p e r a t u r e o n t h e A e e t y l e n e 一 r e d u e i n g A e t i -
v i t y A s s o e i a t e d w i t h R o o t N o d u l e s o n W
o o d y T r e e s a n d S h r u b s
。
J
。
A m e r
。
S o e
.
H o
r t
.
S e i
.
1 0 5 ( 4 ) : 5 4 3一 5 4 6 .
〔 8 〕 尤崇构等主编 , 1 9 8 7 . 生物固氮 , 1 59 页 , 科学出版社 。
〔 9 〕 林振武等 , 1 9 8 7 . N R作为作物育种的生化指标的研究 。河北农大学报 , 1 0 ( 3 ) : 10 4一 1 0 9 .
〔1 0〕 B l a e q u i e r e e t a l . , 2 9 8 6 。 N R A e t i v i t y i n L e a v e s a n d R o o t o f A l n u s g l u t i -
n o s a . P l a n t a n d 5 0 11
,
9 5 : 3 0 1一 3 1 4 。
[ i x〕 L i C 。 Y . e t a l . , N i t r a t e 一 R e d u e i n g C a P a e i t y o f R o o t a n d N o d u l e s o f A l n u s
r u b r a a n d R o o t s o f P s e u d o t s u g a m e n z i o s i i
。
P l a n t a n d 5 0 5飞, 37 : 4 0 9一魂1 4 。
S u b t r o p i
e a l P l a n t R e s e a r e h C o m m u n i c a t i o n s 29 9 0 ( 2 ) : 6 一 1 0
N O D U L A T IO N A N D N I T R O G E N F IX A T IO N I N E l a e a g n “ ; e o n尹e r , a
C a i K e q i a n g
,
L a n G u a n d H u a n g W
e i n a n
( F u j i a n I n s t i t u t e o f S u b t r o p i e a l B o t a n y
,
X i a m e n 3 6 10 0 9 )
A b s t r a e t E l a e a g n o s e o n厂e r t a 15 a t r o p i e a l f r u i t t r e e , w h i e h 1 5 o n e o f
A e t i n o r h i z a l p l a n t s
,
b e a r i n g p e r e n n i a l
, m u l t i p l e b r a n e h i n g
, e o r a l l o i d n o -
d u l e e l u s t e r s
。
T h e : i t r o g e n a s e a e t i v i t y o f n o d u l e e l u s t e r s o f t h e p l a n t w a s
h 1 g h e r t h a n t h a t o f t h o e i 红h t s p e e i e s o f n o n 一 l e g u m i n o u s n o d u l a t e d p l a n t s
d e t e r m i n e d i n X i a m e n
.
T h e s e a s o n a l v a r i a t i o n o f n o d u l e s n i t r o g e n a s e a e t i 一
v 1 t J w a s f o u n d h i 只h e r i n a u t u m n a n d s u m m e r t h a n i n s p r i n g 几 n d w i n t e r 。
T h e o p t i m u m t e m p e r a t u r e f o r n i t r o g e n f i x a t i o n o f n o d u l e s r a n g e d 2 5一 3 0℃ .
T h e n i t r o g e n a s e a e t i v i t y r e d u e e d b e l o w 2 5℃ o r o v e r 3 0℃ .
T 11 e u p t a k e }
,
y d r o g e n a s e a e t i v i t y o f n o d u l e s w a s 9
.
5 2件 m o l H : / g · FW / h :
W h
e n a d d i n g s肠 H Z t o r e a e t i o n s y s t e m , n i t r o g e n a s e a e t i v i t y i n n o d u l e s
i n e r e a s e d rn a r k e d l J
。
T } i e f n , i , 0 n i t r a t e r e d u c t a s e ( N R )
a e t i v i t y i n E
. e o n厂。 r t a y o u n g t r e e s
w a s d e t e r m 呈n e d . T h e N R a e t i v i t y i n d i f f e r e n t o r g a n s w a s i n t h e o r d e r
r o o t s >
n o d u ! e s > l
o a v e s
>
s h o o t s
.
N R a e t i v i t y i n l e a v e s w a s h i g h e r i n a u t u m n
习 n d s u m m o r t h a n i n s p r i n g a n d w i n t e r 。
K e y w o r d s
a e t i 、
·
i t y , N R
E l a o a g n “ 5 c o n厂e r t a , N i t r o g e n a s e a C t i v i t了 , H J d r o g e n a s e
a C t i v i t J
·
1 0
·