不同施肥水平對南瓜RuBP羧化酶活性的影響

周修任，楊鵬鳴

（1.河南科技學院生命科技學院，河南新鄉(xiāng)，453003；2.河南科技學院園林學院）

穴盤育苗的主要目的就是提供健壯整齊的種苗，良好健壯的種苗不僅移栽成活率高，而且在移栽后能很快地恢復生長，為植物的高產(chǎn)打下堅實的基礎，同時提高其整齊度和產(chǎn)品的質(zhì)量。種苗的產(chǎn)量和質(zhì)量與施肥有著極其密切的關系。目前國內(nèi)外對穴盤苗的研究，絕大多數(shù)是關于外在形態(tài)指標，極少從生理角度對其作出探討和判定。外部指標只是內(nèi)部生理變化的反映，因此要進一步了解施肥對內(nèi)部生理的影響機制。RuBP羧化酶是光合碳循環(huán)中最初的CO2固定酶，它對凈光合速率起著決定性的影響，是光合碳同化的關鍵酶，已成為植物光合作用的一個限制因子。它的活性與植物的壯苗水平有著密切的聯(lián)系[1～2]。目前對砧木用南瓜的RuBP羧化酶研究還鮮見報道，本研究旨在弄清不同施肥水平對南瓜RuBP羧化酶活性的影響，以期為南瓜砧木的工廠化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本次試驗材料為山東省萊陽華綠種苗有限公司生產(chǎn)的全能鐵甲砧木南瓜。基質(zhì)采用草炭∶花生殼∶膨化雞糞=5∶4∶1（V∶V∶V）的有機基質(zhì)。 基質(zhì)的主要營養(yǎng)元素均已測定。穴盤為128孔穴盤，每穴3 cm×3 cm×4.5 cm。尿素、磷鉀和微肥均購自化學藥品商店，磷鉀指磷酸二氫鉀，微肥由等質(zhì)量的FeSO4·7H2O，CuSO4·5H2O，ZnSO4·7H2O，MnSO4和硼砂復配而成。

1.2 試驗方法

采用L9（34）正交試驗設計方案[3]。 分別將尿素（A）設 0，5，10 g/L 3 個水平；磷酸二氫鉀（B）設 0，100，200 mg/L 3 個水平；微肥（C）設 0，0.5，1 mg/L 3 個水平；各區(qū)的施肥情況如表1所示。另設空白對照CK。試驗于2008年10月至2009年5月在河南科技學院進行。在南瓜穴盤苗10 d苗齡時開始隨機取樣測定。每次取樣測定的第2天早晨進行施肥處理，每個區(qū)噴施相應營養(yǎng)液3 000 mL，對照噴灑清水3 000 mL，當天早晨不再澆水。每隔10 d進行一次隨機取樣測定。在苗齡10～50 d期間，共進行4次葉面施肥，5次取樣測定。RuBP羧化酶活性的測定采用紫外分光光度法進行測定[4]。

2 結果與分析

2.1 不同施肥水平對南瓜RuBP羧化酶活性影響的方差分析

因F＞F0.05，第一類誤差與第二類誤差差異顯著，所以用第一類誤差作誤差項。由于不同施肥方式對南瓜RuBP羧化酶活性影響差異顯著（表2），因此有必要進一步分析研究。

2.2 不同施肥水平對南瓜RuBP羧化酶的影響

由表3可看出，施肥后的各苗齡中，對南瓜穴盤苗RuBP羧化酶活性影響最大的是氮肥和微肥，與對照相比，兩者均使酶活性顯著降低；與對照相比，施用磷鉀肥后，南瓜RuBP羧化酶活性沒有發(fā)生顯著變化。

氮肥施用后，總體上使各苗齡的南瓜穴盤苗RuBP羧化酶活性明顯降低，且隨氮肥施用次數(shù)和苗齡的增加，RuBP羧化酶活性有愈來愈低的趨勢。但有些學者的研究表明，在一定氮肥供應范圍內(nèi)RuBP羧化酶活性均有提高，而另外有學者認為，當供氮量達到一定的程度時，RuBP羧化酶活性不再提高[5]。這與本試驗結果不一致，可能是本試驗中育苗基質(zhì)本身所含有的有效氮素能足夠供給南瓜幼苗的生長需要，因此進一步施用氮肥并不能增加羧化酶活性，反而由于氮肥的過量對RuBP羧化酶活性產(chǎn)生了抑制。試驗中還發(fā)現(xiàn)，隨著氮肥施用水平的加大，RuBP羧化酶活性顯著地降低。這主要是由于氮素的過量使葉片中形成了過量的氨離子，氨離子容易透過生物膜，阻礙質(zhì)子的驅動，損壞膜結構，導致酶環(huán)境發(fā)生變化，降低了RuBP羧化酶活性，因而隨著氮肥施用水平的增加，RuBP羧化酶活性被抑制的程度加強。

表 1 L9（34）正交試驗設計表

表2 RuBP羧化酶活性影響的方差分析

表3 不同施肥水平對RuBP羧化酶活性的影響

與對照相比，在所測各苗齡中，施用磷鉀沒有對南瓜穴盤苗RuBP羧化酶活性產(chǎn)生顯著影響。但一般磷鉀缺乏的條件下，施用能顯著促進羧化酶活性。上述情況表明，試驗中的育苗基質(zhì)基本能提供南瓜幼苗所需的磷鉀元素。

與對照相比，微肥在施用后不同苗齡中，南瓜穴盤苗RuBP羧化酶活性均被顯著地抑制。原因不是由于微肥的過量對RuBP羧化酶活性產(chǎn)生了脅迫，而是因為與RuBP羧化酶活性密切相關的鎂元素吸收減少。鎂元素是光合作用過程中葉綠素的重要組成元素和RuBP羧化酶的活化劑，有機育苗基質(zhì)本身有效鎂元素含量較少，又由于鐵、錳和鋅等相關微肥的施加進一步抑制了其吸收，最終導致南瓜穴盤苗RuBP羧化酶活性因鎂元素不足而明顯降低。

3 小結與討論

RuBP羧化酶是光合作用中碳還原和碳氧化過程中的關鍵酶，它對凈光合速率大小起著決定性的影響。以往的研究表明,植物RuBP活性受到多種環(huán)境因子的影響。如光照、CO2濃度、溫度等對該酶的活性及含量均有影響。隨施氮量增加，地上部生長逐漸旺盛，過量施氮，更加劇葉叢形成，從而加速植物地上的生長發(fā)育[6]。本研究表明，RuBP羧化酶活性隨施氮量增加在各生育時期的表現(xiàn)有所不同。苗期施氮量與RuBP羧化酶活性呈顯著正相關，其他各生育時期也呈正相關，但不顯著。在苗期氮素釋放較少，過量施氮刺激生長，到葉叢形成期以后，過量施氮導致氮代謝不協(xié)調(diào)，從而也影響到CO2的同化。磷鉀肥在不缺的情況下最好不要施用，而微肥中的一些元素對RuBP的活性影響很大，所以要嚴格控制好施用量。值得強調(diào)的是該研究只是用單個地點的有限的施肥水平進行研究所得的結論，要使這一研究結果能夠推廣應用于南瓜砧木生產(chǎn)實踐，還需要進行廣泛研究以確定具有普遍意義的量化關系。

[1]王仁雷，李霞.氮肥水平對雜交稻汕優(yōu)63劍葉光合速率和RuBP梭化酶活性的影響 [J].作物學報，2001，27（6）：930－934.

[2]高俊風，文蓉.冬小麥根表面氧化還原活力的研究[J].西北植物學報，1996，16（3）：221－226.

[3]陳華豪，丁思統(tǒng)，蔡賢如，等.林業(yè)應用數(shù)理統(tǒng)計[M].大連：大連海運學院出版社，1992：358－385.

[4]李合生.植物生理生化試驗原理和技術[M].北京：高等教育出版社，2000：138－167.

[5]趙宏偉，李文華.不同施氮條件下甜菜RuBP羧化酶活性與產(chǎn)質(zhì)量關系的研究[J].中國糖料，1999（4）：8-11.

[6]曹旸，蔡士賓，嚴建民，等.小麥葉片RuBP羧化酶活性對濕害逆境的響應能力及親本效應分析 [J].作物學報，1997，23（1）：102-106.