鉬素對不同氮素形態營養液培養的鹽角草生物量的影響

吳自明，譚雪明，陳慧珍，2，韓瑞才，石慶華，潘曉華

(1.江西農業大學 作物生理生態與遺傳育種教育部重點實驗室 江西省作物生理生態與遺傳育種重點實驗室，江西 南昌 330045； 2.江西省萍鄉市農業科學研究所，江西 萍鄉 337000)

鹽角草(Salicorniaeuropaea)又稱歐洲海蓬子，系藜科鹽角草屬，是一種葉片退化而莖肉質化，不具有鹽腺和鹽囊泡，可以在1 mol·L-1NaCl下生存，一年生雙子葉草本鹽生植物，可作為無公害蔬菜、動物青飼料和生物能源物質栽培應用，在我國廣為分布，具有很強的經濟價值和生態價值[1-6]。過去沿海荒漠氣候地區曾把鹽角草作為油料作物通過海水灌溉種植[7-8]，而今由于其生長在不毛之地的鹽堿地，無病蟲藥害，富含極高營養價值及保健功能，具有降低血液中膽固醇及減肥作用，成為餐桌上的有機和無公害海水蔬菜。據報道，墨西哥和厄立特里亞已在荒漠沿海地區大面積種植鹽角草[9]，且歐洲國家最近啟動了鹽角草高產育種和栽培項目[10]。我國海岸線長，可種植鹽角草的海涂面積巨大，但迄今為止，在海邊灘涂推廣的面積極少。利用海水灌溉大面積種植鹽角草，對于促進海邊灘涂農業生產具有重要的意義[11]。

1 材料與方法

1.1材料種植 選用RN生態型鹽角草為試驗材料，種子從以色列本古里安大學獲得，種植在可控溫室。溫度控制在20～30 ℃。光照時長用100 W標準燈補充光照時長至少15 h，防止短日照促進鹽角草開花。用20 L裝有珍珠巖介質的籃筐放入充氣的海水溶液中培養鹽角草。分別設計3個鉬營養水平(0、3、6 μmol·L-1葉面噴施)和每周3 μmol·L-1鉬營養溶液水培，每2周換一次營養液，中間添加營養液以補充由于蒸騰或蒸發減少的營養液。每個鉬營養和N源小區處理重復3次。鹽角草種子50%海水澆灌在珍珠巖上，出苗后4周，逐漸增加鹽的濃度至海水濃度。苗數控制在1 000株·m-2，播種12周后，將鮮嫩的可食莖枝(菜用質量)剪下稱量；之后每月收割1次，連續6次，計算單位面積累計的鮮質量。

1.2營養液配制 按照Hoagland營養液配置方法[18]，用海鹽配置33 g·L-1的海水溶液，內含5 mmol·L-1硝態氮或5 mmol·L-1的銨態氮作為N源，無鉬素營養(表1)，兩種營養液不添加鉬素營養的為對照。為減少NH4+的硝化作用，營養液中加入0.09 μmol·L-1雙氰胺(Sigma Chemicals,D-8275)[19]。

表1 兩種N素形態和NO3--N)營養液的配制

1.3葉綠素及胡蘿卜色素測定 采用80%的丙酮提取色素，30 mg肉質莖研磨勻漿，然后在7 000 r·min-1下離心10 min，用紫外可見分光光度計(Beckman DU800)測定663、645和470 nm下的吸光值，按Lichtenthaler和Wellburn[20]的方法，測定和計算單位鮮質量葉綠素(Chl)和β-胡蘿卜素(β-Car)的含量。葉綠素a濃度Ca=12.21A663-2.81A646；葉綠素b濃度Cb=20.13A646-5.03A663；葉黃素和類胡蘿卜素濃度Cx+c=(1 000A470-3.27Ca-104Cb)/229。

1.4硝酸還原酶活性測定 硝酸還原酶活性測定按照Ventura的方法[21]，第1次收割地上莖后4周，在噴施鉬素和更換鉬素營養液后，次日09:00-11:00收集莖的頂部(約2 cm長)，稱量，按照1∶20(W∶V)比率浸入加有0.1 mol·L-1KNO3和0.1%異丙醇的50 mmol·L-1磷酸鉀緩沖液中，泵真空，使莖充分浸潤在溶液中。NH4+培養的鹽角草NR活性也是在不含0.1 mol·L-1KNO3-反應混合液中測定。30 ℃暗反應30 min，消除起始樣品中亞硝酸鹽。最后，按照1∶1(V∶V)加入3 mmol·L-1HCl 溶解1%的磺胺和0.02%N-1-萘基乙二胺，540 nm分光光度計讀數。通過計算反應液酶催化產生的亞硝態氮(NO2-)總量就可得出硝酸還原酶活性。

1.5黃嘌呤脫氫酶活性及酰脲類物質測定 第1次收割地上莖后5周，分別收集根和莖的頂部(約2 cm長)，稱量，液氮速凍超低溫貯藏用于XDH活性及Ureides測定。

XDH活性測定采用提取液分別按照1∶2(V∶V)和1∶6的比例，研磨根系和肉質莖蛋白，15 000 r·min-1離心，取上清液，蛋白的定量參照Bradford的方法[22]，用Bio-Rad試劑微量分析和結晶牛血清蛋白做標準曲線。XDH活性分析，采用非變性PAGE膠電泳分離，與底物反應，產物顯色的方法具體參照Brychlova等[23]的方法。XDH與底物反應顯色條帶相對強度通過Bio-Rad Quantity One Version 4.5軟件估計。

酰脲類物質測定采用80%的乙醇按照1∶4(V∶V)的比例，研磨提取Ureides，尿囊素和尿囊酸的具體測定方法分別參照Vogels等[24]的方法。

1.6數據分析 數據處理利用DPS和Excel軟件，用t測驗對同一因素的處理與對照間差異進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

圖1 不同氮素形態營養液和鉬素水平培養的鹽角草色素含量Fig.1 Pigments content of Salicornia europaea under different nitrogen sourece and different molybodate level

圖2 鉬素水平對和NH4+-N營養液培養的鹽角草硝酸還原酶活性的影響

3 討論

圖3 不同鉬素水平對和NH4+-N營養液培養的鹽角草肉質莖黃嘌呤脫氫酶活性的影響Fig.3 Effects of different molybdate level on XDH activity of Salicornia europaea in

圖4 鉬素水平對和營養液培養的鹽角草肉質莖尿囊素和尿囊酸含量的影響Fig.4 Effects of molybdate application on allantion and allantoate content of Salicornia europaea in NO3--N and NH4+-N solution

圖5 不同氮素形態和鉬素水平對鹽角草生物量的影響Fig.5 Effects of molybdate application on yield of Salicornia europaea in NO3--N and NH4+-N solution

[1] Glenn E P.SalicorniabigeloviiTorr:A seawater-irrigated forage for goats[J].Animal Feed Science Technology,1992,40:21-30.

[2] Glenn E P,Brown J J,O’Leary J W.Irrigating crops with seawater[J].Scientific American,1998,279:76-81.

[3] 張莉.全海水灌溉的作物——海蓬子[J].廣西熱帶農業,2001(4):27-35.

[4] 張頌培.鹽生油料植物海蓬子的開發利用[J].北京農業科學,2001(6):28-29.

[5] 李銀芳,夏訓誠,劉兆松,等.鹽角草種子的油脂成分與營養評價[J].干旱區研究,2007,24(1):34-36.

[6] 周泉澄,華春,張玉飛,等.海水對畢氏海蓬子種子萌發及幼苗生長的影響[J].南京曉莊學院學報,2006,8(6):48-52.

[7] Lu Z,Hodges R M,Mota-Urbina C J,etal.Salicorniabigelovii(Chenopodiaceae)-a seawater irrigated crop with versatile commercial products[C].Atlanta,GA：The 5th New Crops Symposium,2001.

[8] Eganathan P S R,Subramanian H M,Latha R,etal.Oil analysis in seeds ofSalicorniabrachiata[J].Crop Production，2006,23：177-179.

[9] Lu Z,Hodges R M,Mota-Urbina C J,etal.Nutrient constituents of salicornia (SalicorniabigeloviiTorr.) A seawater-irrigated new green vegetable[J].Hortscience,2001,36:484.

[10] Zerai D B,Glenn E P,Chatervedi R，etal.Potential for the improvement ofSalicorniabigeloviithrough selective breeding[J].Ecological Engineering,2010,36：730-739.

[11] 趙惠明.鹽生植物鹽角草的資源特點及開發利用[J].科技通報,2004,20(2):167-171.

[12] Kaiser B N.The role of molybdenum in agricultural plant production[J].Annals of Botany,2005,96(5):745-754.

[13] Kulathilake A I,Chatt A.Determination of molybdenum in sea and estuarine water with-naphthoin oxime and neutron activation[J].Analytical Chemistry,1980,52,828-833.

[14] Albasel N,Pratt P F.Guidelines for molybdenum in irrigation waters[J].Journal of Environmental Quality，1989,18:259-264.

[15] Howarth R W,Marino R,Cole J J.Nitrogen fixation in freshwater,estuarine,and marine ecosystems.2.Biogeochemical controls[J].Limnology and Oceanography,1988,33:688-701.

[16] Sagi M,Savidov N A,L’vov N P,etal.Nitrate reductase and molybdenum cofactor in annual ryegrass as affected by salinity and nitrogen source[J].Physiol ogia Plantarum,1997,99:546-553.

[17] Sagi M,Omarov R T,Lips S H.The Mo-hydroxylases xanthine dehydrogenaseand aldehyde oxidase in ryegrass as affected by nitrogen and salinity[J].Plant Science,1998,135:125-135.

[18] Hoagland D R,Arnon D I.The Water Culture Method for Growing Plants without Soil[M].California:College of Agriculture,Universigy of California,1950:1-32.

[19] Cataldo D A,Haroon M,Schrader L E,etal.Rapid colorimetric determination of nitrate in the plant tissue by nitration of salicylic-acid[J].Communications in Soil Science and Plant Analysis,1975,6:71-80.

[20] Lichtenthaler H K,Wellburn A R.Determinations of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents[J].Biochemical Society Transactions,1983,11(5):591-592.

[21] Ventura Y,Wuddineh W A,Ephrath Y,etal.Molybdenum as an essential element for improving total yield in seawater-grownSalicorniaeuropaeaL.[J].Scientia Horticulture,2010,126:395-401.

[22] Bradford M M.A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding[J].Analytical Biochemistry,1976,72:248-254.

[23] Brychkova G,Alikulov Z,Fluhr R,etal.A critical role for ureides in dark and senescence-induced purine remobilization is unmasked in theAtxdh1Arabidopsismutant[J].Plant Journal，2008,54:496-509.

[24] Vogels G D,van der Drift C.Differential analyzes of glyoxylate derivatives[J].Analytical Biochemistry,1970,33:143-157.

[25] 趙可夫,范海.鹽生植物及其對鹽漬生境的適應生理[M].北京:科學出版社,2005:111-114.

[26] Lawlor D W.Carbon and nitrogen assimilation in relation to yield:Mechanisms are the key to understanding production systems[J].Journal of Experimental Botany,2002,53:773-787.

[27] 王忠.植物生理學[M].北京：中國農業出版社,1999.

[28] Buchanan-Wollaston V.The molecular biology of leaf senescence[J].Journal of Experimental Botany 1997,48:181-199.

[29] Gepstein S.Leaf senescence-not just a‘wear and tear’ phenomenon[J].Genome Biology,2004,5:212.

[30] Zrenner R,Stitt M,Sonnewald U，etal.Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants[J].Annual Review of Plant Biology,2006,57:805-836.

[31] Omarov R T,Sagi M,Lips S H.Regulation of aldehyde oxidase and nitrate reductase in roots of barley (HordeumvulgareL.) by nitrogen source and salinity[J].Journal of Experimental Botany,1998,49:897-902.