小白菜硝酸鹽含量與及氮代謝關鍵酶的相關性

遲蓀琳，楊　蕓，徐衛紅*，陳序根，陳永勤，謝文文，熊仕娟，王正銀，謝德體

（西南大學資源環境學院，重慶　400715）

遲蓀琳，楊蕓，徐衛紅*，陳序根，陳永勤，謝文文，熊仕娟，王正銀，謝德體

（西南大學資源環境學院，重慶400715）

采用液體培養實驗研究了不同與濃度比（分別為50∶50、75∶25和100∶0）對10 個品種小白菜（Brassica chinensis L.）的硝酸鹽含量、光合系統參數及氮代謝關鍵酶活性的影響。結果表明，隨著硝銨比的增加，小白菜總干質量逐漸增加（除品種天津小白菜和大頭清江白菜的總干質量隨硝銨比的增加先降低后升高，品種香港春秀甜白菜（236）和正旺達88的總干質量先升高后降低外），與c（NO3-）∶c（NH4+）為50∶50比較，增幅分別為12.66%～76.88%∶c（為75∶25）和17.98%～95.07%（c（NO3-）∶c（NH4+）為100∶0）；小白菜葉和根中的硝酸鹽含量增加，而葉柄硝酸鹽含量則表現出先增加后下降的趨勢，小白菜硝酸鹽的含量葉柄（3 882.62～5 448.81 mg/kg）＞葉（2 004.86～4 146.50 mg/kg）＞根（505.39～2 188.68 mg/kg）。小白菜葉片中硝酸鹽含量與硝酸還原酶活性成顯著負相關，而與亞硝酸還原酶和谷氨酰胺合成酶活性成顯著正相關。小白菜葉片中硝酸鹽的含量隨著凈光合速率（Pn）和胞間二氧化碳濃度（Ci）的增加而下降，隨蒸騰速率（Tr）的增強而增加。

小白菜品種；硝酸鹽；NO3-/NH4+；氮代謝關鍵酶；相關性

蔬菜含有豐富的維生素、礦物質和纖維素，并能夠為人體提供多種必需氨基酸，成為人們日常生活中不可缺少的重要食品，但其極易富集硝酸鹽，尤其是莖葉類蔬菜。人體攝入硝酸鹽的72%～94%來自蔬菜［1］。大量早期研究表明，進入人體的在腸胃中經細菌的作用可還原為含量過高會引起人體血液缺氧中毒反應；還可與胺反應生成致癌性強的有機化合物——亞硝胺，誘發人體消化系統的癌變［2-3］。因此，硝酸鹽和亞硝酸鹽對人體健康的影響越來越受到廣泛的關注。據調查，我國不少大城市，如上海、北京、重慶等，居民消費量較大的葉菜類蔬菜硝酸鹽含量偏高，部分地區蔬菜中硝酸鹽含量高達3 000 mg/kg，達到了嚴重污染［4］。

許多研究表明，造成蔬菜硝酸鹽積累的重要原因之一是過量施用氮肥。氮肥的施用量與蔬菜體內硝酸鹽積累成顯著相關性，當施用達到一定量后蔬菜產量不再隨施肥量的增加而增加，但蔬菜體內的硝酸鹽含量則隨施氮量的增加而迅速升高［5］。此外，氮肥的形態對蔬菜硝酸鹽含量也有顯著的影響，其中影響最大的是銨態氮和硝態氮的比例［6］。研究表明，在氮用量等同時，營養液中氮肥形態的不同可導致含量的差異［7］。除了環境等外部因子的影響，蔬菜種間、品種間硝酸鹽積累差異主要由遺傳因子控制所致，如硝酸鹽轉運蛋白、氮代謝關鍵酶等［8］。不同種類蔬菜硝酸鹽含量差異很大，同種蔬菜的不同品種硝酸鹽含量也有差異［9-10］，且積累量的變化范圍大概是硝酸鹽積累量較低品種的1.4～20.8 倍［11］。

小白菜（Brassica chinensis L.）又稱小油菜、青菜、不結球白菜等，屬十字花科蕓薹屬，原產于中國，已經有數千年的栽培歷史。其種類和品種繁多，生長期短、適應性廣、高產，可全年生產與供應，是我國最重要的葉類蔬菜之一。目前有關硝銨比）、光合系統參數及氮代謝酶與不同品種葉類蔬菜的硝酸鹽含量相關性的研究報道較少，且報道不一致［12］。因此，本研究采用液體培養實驗，系統探討了不同硝銨比、光合系統參數及氮代謝酶與小白菜硝酸鹽含量的相關性，以期為蔬菜生產中品種的合理選擇以及肥料的科學管理提供理論依據。

1　材料與方法

1.1材料

供試作物為小白菜（Brassica chinensis L.），品種為天津小白菜、香港春秀甜白菜（236）、揭研5號小白菜、新春甜白菜、大頭清江白菜、正旺達88、泰國四季小白菜、陽冠青白菜、香港特選奶白菜和揭農四號春白菜10 個品種。

1.2儀器與設備

UV765CRT紫外-可見分光光度計上海精科儀器有限公司；Li-6400便攜式光合系統測定儀美國LI-COR公司。

1.3實驗方法

液體培養實驗于2013年12月20日—2014年3月26日在西南大學資源環境學院玻璃溫室內進行。實驗共設3 個（KNO3）（（NH4）2SO4）處理，濃度比分別為50∶50、75∶25和100∶0，營養液氮水平為16 mmol/L。其他大量元素和微量元素按霍格蘭營養液配方配制，營養液pH值調至5.8～6.0。營養液以二氰銨作為硝化抑制劑，濃度為7 μmol/L［13］。

將供試小白菜種子經過75%酒精消毒、洗凈后于25 ℃浸種一晝夜，在砂盤上育苗，3 片真葉時移栽至30 L的水槽（內裝有不同硝銨比的營養液）中培養。每個水槽種植10 個品種，每個品種移栽6 株。第一周采用1/2濃度的霍格蘭營養液培養，第二周開始采用全濃度營養液培養，利用充氣泵充氧，每5 d換一次營養液。實驗重復3 次，隨機排列。培養8 周后收獲。收獲時用去離子水把根系洗凈、擦干，在105 ℃殺青15 min后，在70 ℃條件下烘至恒質量。

1.4測定項目和方法

硝酸鹽含量采用GB/T 5009.33—2010《食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》方法測定；硝酸還原酶（nitrate reductase，NR）活力測定采用活體法［14］；亞硝酸還原酶（nitrite reductase，NiR）活力測定參照Ozawa等［15］的方法；谷氨酰胺合成酶（glutamine，GS）活力參照鄒奇［16］方法測定；谷氨酸合成酶（glutamate synthase，GOGAT）活力和谷氨酸脫氫酶（glutamate dehydrogenase，GDH）活力參照葉利庭等［17］方法測定；在晴朗天氣的上午9—11點，測定各植株小白菜第二片完全展開的葉片凈光合速率（net photosynthetic rate，Pn）、氣孔導度（stomatal conductance，Gs）、胞間二氧化碳濃度（intercellular CO2concentration，Ci）和蒸騰速率（transpiration，Tr），重復3 次。

1.5數據處理

采用Excel 2003和SPSS 18.0統計軟件進行方差分析和多重比較。

2　結果與分析

2.1生物量（總干質量）

由表1可知，硝銨比對小白菜生長發育的影響在品種間存在差異。除天津小白菜、香港春秀甜白菜（236）、大頭清江白菜、正旺達88品種外，小白菜總干質量隨著c∶c的增加而增加，與c∶c為50∶50比較，c∶c為75∶25和100∶0時的總干質量增加的幅度分別為12.66%～76.88%和17.98%～95.07%，且陽冠青白菜在各c∶c處理下的總干質量達顯著差異。天津小白菜和大頭清江白菜的總干質量隨硝銨比的增加先降低后升高，c∶c為75∶25的處理白菜總干質量較c）∶c）為50∶50的處理分別下降了18.48%和1.33%，c∶c）為100∶0的處理白菜總干質量較c為50∶50的處理分別增加了53.25%和6.42%。香港春秀甜白菜（236）和正旺達88的總干質量在硝銨比為75∶25時達最大。

小白菜不同器官的干質量隨硝銨比的不同也存在一定差異。新春甜白菜、泰國四季小白菜、陽冠青白菜的葉片、葉柄和根的干質量都隨c的增加而增加，但增幅不同，與c為50∶50相比，當c為100∶0時的增幅分別為37.87%、48.25%和15.51%（葉片）；141.11%、55.61%和39.91%（葉柄）；90.38%、110.15%和22.33%（根）。其他品種各器官干質量的變化趨勢有所不同，如大頭清江白菜葉片干質量隨c的增加先增加后降低，葉柄干質量先降低后升高，而根的干質量隨著c（的增加呈降低趨勢。

2.2硝酸鹽含量

由表2可知，小白菜葉、葉柄和根中的硝酸鹽含量受品種、硝銨比的影響，且差異達到極顯著水平。在c為50∶50、75∶25、100∶0處理時，各品種小白菜葉片硝酸鹽的含量范圍分別為2 004.86～3 489.28 mg/kg（c為50∶50）、2 008.10～4 103.60 mg/kg為75∶25）、2 819.10～4 146.50 mg/kg∶c為100∶0），葉柄硝酸鹽的含量范圍分別為3 882.62～5 193.85 mg/kg（c∶c為50∶50）、4 438.69～5 365.14 mg/kg（c∶c（NH4+）為75∶25）、3 893.38～5 448.81 mg/kg（c∶c）為100∶0），根硝酸鹽的含量范圍分別為505.39～1 434.34 mg/kg（c∶c為50∶50）、743.7～1 716.71 mg/kg（c∶c為75∶25）、878.18～2 188.68 mg/kg（c∶c為100∶0），即小白菜植株中硝酸鹽含量為葉柄＞葉＞根。除天津小白菜和泰國四季小白菜，各供試小白菜葉片中硝酸鹽含量隨硝銨比的增加而增大，但不同品種的增加幅度不同，與c∶c為50∶50處理相比，c∶c為75∶25處理下各小白菜葉片硝酸鹽含量增幅為1.0%～65.7%，c∶c為100∶0處理下的葉片硝酸鹽含量增幅為7.9%～78.0%，顯著高于c（為50∶50處理下的硝酸鹽含量。香港春秀甜白菜（236）、揭研5號小白菜、泰國四季小白菜、陽冠青白菜和香港特選奶白菜5 個品種的小白菜葉柄硝酸鹽含量均隨著硝銨比的增加呈先增加后下降趨勢，且泰國四季小白菜和陽冠青白菜各處理條件下的硝酸鹽含量差異達到顯著水平，但就總體而言，c（）∶c（）為50∶50處理下的葉柄硝態氮含量最低，c（）∶c（）為75∶25和100∶0處理下的葉柄硝態氮含量較50∶50增加的幅度分別為3.0%～20.4%、0.3%～17.1%。除天津小白菜、新春甜白菜和大頭清江白菜，各品種小白菜根中硝酸鹽含量隨硝銨比的增加而增大，與c（）∶c（）為50∶50相比，c（）∶c（）為75∶25和100∶0處理下根中硝酸鹽含量的增幅分為9.8%～85.6%、59%～197%。

表1　不同硝銨比對小白菜生物量（干質量）的影響Table 1　Effects of differentratios on biomass of bok choy

表1　不同硝銨比對小白菜生物量（干質量）的影響Table 1　Effects of differentratios on biomass of bok choy

品種　c（NO3-）∶c（NH4+）生物量/（g/盆）　品種　c（NO3-）∶c（NH4+）生物量/（g/盆）葉葉柄　根　總干質量　葉　葉柄　根　總干質量天津小白菜50∶50　215.07±7.95b286.93±7.61a30.68±6.46a532.68±22.02b正旺達88 50∶50　236.59±14.76b371.50±17.24ab32.90±16.39a640.99±18.87b75∶25　163.51±5.59c251.26±11.87b34.83±15.77a449.60±1.68b　75∶25　305.81±13.79a393.91±12.25a29.57±4.94a729.29±30.97a100∶00　360.77±6.77a291.77±12.43a36.45±9.60a688.99±28.81a　100∶00　255.95±12.39b341.35±4.37b31.29±8.70a628.59±25.46b香港春秀甜白菜（236）50∶50　211.53±3.07b368.04±15.85a49.48±8.36a629.05±21.14a泰國四季小白菜50∶50　89.45±14.74b145.90±6.32b25.03±8.57a260.38±29.63b75∶25　242.43±4.98a380.80±15.47a41.62±8.40a664.85±2.09a　75∶25　205.54±10.07a223.19±12.50a31.82±9.21a460.55±31.78a100∶00　196.33±13.65b381.38±13.90a42.15±7.76a619.86±19.78a　100∶00　215.67±15.16a227.03±15.40a35.02±7.72a477.72±38.28a揭研5號小白菜50∶50　42.44±5.47a63.45±12.84a12.45±4.37a118.34±13.94a陽冠青白菜50∶50　67.80±13.68b128.72±13.21c22.30±5.36a218.82±32.24c75∶25　42.60±5.44a76.10±19.90a14.62±6.24a133.32±8.22a　75∶25　105.03±22.64ab213.84±20.90b25.76±10.11a344.63±8.37b100∶00　48.77±9.76a74.62±11.87a16.23±3.21a139.62±5.32a　100∶00　129.08±3.92a270.50±13.35a27.28±11.50a426.86±28.77a新春甜白菜50∶50　149.25±10.10b226.39±10.93b41.79±7.42a417.43±13.60b香港特選奶白菜50∶50　44.51±8.70b75.49±10.32a13.42±6.18a133.42±25.20a75∶25　163.79±5.88b264.6±25.10b46.30±15.85a474.69±15.13b　75∶25　64.97±8.23ab100.96±22.09a25.82±4.26a191.75±34.58a100∶00　205.77±8.64a335.62±19.29a48.27±15.61a589.66±26.26a　100∶00　75.60±8.17a　97.71±8.44a　27.09±9.93a200.40±26.54a大頭清江白菜50∶50　134.63±15.22a264.72±21.27a40.18±15.91a439.53±9.86ab揭農四號春白菜50∶50　138.04±16.70b216.84±10.44a31.98±10.78b386.86±37.92a75∶25　145.51±19.29a257.03±13.21a31.23±15.27a433.77±9.19b　75∶25　171.14±5.56ab256.31±20.76a65.81±9.55a493.26±35.86a100∶00　141.84±24.76a288.59±19.02a31.17±2.12a461.60±3.62a　100∶00　214.70±16.48a218.63±12.28a65.25±7.17a498.58±35.92a

表2　不同硝銨比對小白菜硝酸鹽含量的影響Table 2　Effect ofratio on nitrate content of bok choy

表2　不同硝銨比對小白菜硝酸鹽含量的影響Table 2　Effect ofratio on nitrate content of bok choy

品種　c（NO3-）∶c（NH4+）硝酸鹽含量/（mg/kg）　品種　c（NO3-）∶c（NH4+）硝酸鹽含量/（mg/kg）葉葉柄　根葉葉柄　根天津小白菜50∶50　2 993.12±380.03a5 019.83±137.36a1 348.61±10.97a正旺達88 50∶50　2 669.37±25.18b4 765.68±93.86a1 190.61±1.15b75∶25　2 008.10±211.76b4 555.24±13.73b1 211.66±35.49b　75∶25　2 938.89±1.15b4 726.03±44.64b1 342.97±168.91b100∶0　2 819.10±51.51a4 826.39±5.72a1 142.17±22.41b　100∶0　3 735.33±223.21a4 922.71±32.05c1 694.05±37.77a香港春秀甜白菜（236）50∶50　2 696.08±67.54a4 141.65±46.93b1 020.88±46.88c泰國四季小白菜50∶50　3 269.93±48.07b4 572.24±72.11c737.18±96.86b75∶25　2 725.62±277.57a4 961.56±6.87a1 488.12±21.26b　75∶25　3 600.16±36.63a5 289.36±14.88a1 178.47±206.04b100∶0　2 909.75±220.91a4 848.24±105.30a1 882.82±3.49a　100∶0　3 477.95±158.75ab4 993.12±30.90b2 188.68±98.10a揭研5號小白菜50∶50　3 489.28±42.35b4 765.88±148.13a1 039.16±9.36b陽冠青白菜50∶50　2 004.86±104.16c4 118.17±0.00c　942.46±17.10b75∶25　3 552.41±120.19ab4 910.29±114.47a881.66±50.42c　75∶25　3 321.73±0.00b4 957.51±37.77a1 133.15±34.34b100∶0　3 948.48±343.65a4 909.24±99.96a1 614.73±26.33a　100∶0　3 568.60±24.03a4 722.79±51.51b2 049.37±169.41a新春甜白菜50∶50　2 431.41±41.20b4 412.79±86.99c876.28±26.02c香港特選奶白菜50∶50　2 597.33±44.64b3 882.62±51.86b　505.39±7.03b75∶25　2 602.99±2.28b4 752.73±18.31b1 624.61±78.91a　75∶25　2 802.92±28.62a4 438.69±16.02a734.70±51.52a100∶0　3 210.04±137.36a5 045.73±41.21a1 397.01±27.47b　100∶0　2 940.51±69.82a3 893.38±201.84b878.18±77.62a大頭清江白菜50∶50　3 016.59±152.24b4 951.84±11.44a1 434.34±159.54a揭農四號春白菜50∶50　3 179.28±11.44b5 193.85±35.48a1 201.19±22.80c75∶25　3 252.13±96.15b4 665.32±36.63b1 716.71±19.46a　75∶25　4 103.60±135.07a5 365.14±141.22a1 319.31±50.37b100∶0　3 466.62±106.45a4 418.65±3.11c1 538.83±32.11a　100∶0　4 146.50±30.90a5 448.81±91.58a1 961.15±1.15a

同一硝銨比處理下的不同品種小白菜各器官中硝酸鹽含量也表現出較大的差異。無論在何種硝銨比處理下，揭農四號春白菜的葉片和葉柄的硝酸鹽含量較高，香港特選奶白菜葉片和葉柄中的硝酸鹽含量較低。

表3　硝銨比對小白菜各部位硝酸鹽含量的方差分析Table 3 Analysis of variance （ANOVA） for the nitrate contents of different parts of bok choy with NO /NH ratio

由表3可知，小白菜各器官硝酸鹽含量受到品種、硝銨比的影響，且差異達到極顯著水平（P＜0.01）。不同的硝銨比以及不同的品種對硝酸鹽在小白菜葉、葉柄和根的積累有極顯著影響。

2.3光合系統參數

由表4可知，小白菜品種和培養液中的硝銨比對葉片Pn、Ci、Tr和Gs產生了不同程度的影響。不同品種小白菜的Pn、Ci、Tr和Gs不同。硝銨比顯著影響香港春秀甜白菜（236）、新春甜白菜和陽冠青白菜的Pn，Pn隨硝銨比的增加而增加，且c（）∶c（）為100∶0時的Pn顯著高于50∶50處理時的Pn，增加量分別為59.40%（香港春秀甜白菜（236））、37.09%（新春甜白菜）和57.50%（陽冠青白菜），而其他品種小白菜的葉片Pn并未受到硝銨比的顯著影響。除香港特選奶白菜和揭農四號春白菜，硝銨比對其余各品種小白菜Tr沒有產生顯著的影響，而硝銨比對兩個品種的影響則表現出明顯的不同，隨著硝銨比的增加，香港特選奶白菜的Tr呈下降趨勢，揭農四號春白菜的Tr呈上升趨勢，當c（）∶c（）由50∶50增至100∶0時，香港特選奶白菜的Tr下降了14.89%，揭農四號春白菜的Tr上升了29.79%。硝銨比對香港春秀甜白菜（236）、陽冠青白菜、新春甜白菜、香港特選奶白菜和揭農四號春白菜的Ci產生了顯著影響，香港春秀甜白菜（236）和新春甜白菜的Ci隨硝銨比的增加而降低，當c（）∶c（）增至100∶0時，香港春秀甜白菜（236）和新春甜白菜Ci分別下降了20.93%和49.18%，而新春甜白菜、香港特選奶白菜、揭農四號春白菜的Ci則隨硝銨比的增加而呈先下降后上升趨勢，當c（）∶c（）增至75∶25時，新春甜白菜、香港特選奶白菜、揭農四號春白菜的Ci分別下降了15.07%、11.07%和35.09%，就總體而言，c（）∶c（）為50∶50時的Ci顯著大于c（）∶c（）為100∶0時。

表4　硝銨比對小白菜光合系統參數（Pn Ci Tr Gs）的影響Table 4 Effect of NO /NH ratio on Pn， Ci， Tr and Gs in ten varieties of bok choy

圖1　凈光合作用、胞間二氧化碳濃度、氣孔導度、蒸騰速率與小白菜硝酸鹽含量的相關性分析Fig.1　Correlation analysis between nitrate content and Pn， Ci， Gs or Tr in bok choy

由圖1可知，凈光合速率（Pn）、胞間二氧化碳濃度（Ci）與各品種小白菜葉片硝酸鹽含量成顯著負相關關系，相關系數分別為-0.558和-0.453，即隨著Pn和Ci的增大，葉片中硝酸鹽含量降低。蒸騰速率（Tr）與硝酸鹽含量成顯著正相關關系，相關系數為0.366，即葉片中硝酸鹽含量隨著蒸騰速率的增加而增加。總體而言，硝酸鹽含量隨氣孔導度（Gs）增大而降低，但二者之間相關性沒有達到顯著水平，因此，此實驗條件下，氣孔導度對硝酸鹽積累的影響較小。由此可知，光合作用對小白菜硝酸鹽的積累有顯著的影響，具體表現在凈光合速率、胞間二氧化碳濃度和蒸騰速率上。

2.4氮代謝相關酶活性

表5　不同硝銨比處理對小白菜葉片NR、NiR、GS、GOGAT和GGDDHH活性的影響Table 5　ratio on the activities of NR， NiR， GS，GOGAT and GDH in bok choy leaves

表5　不同硝銨比處理對小白菜葉片NR、NiR、GS、GOGAT和GGDDHH活性的影響Table 5　ratio on the activities of NR， NiR， GS，GOGAT and GDH in bok choy leaves

品種　c（NO3-）∶c（NH4+）NR活力/（μg NO2-/（g·h））NiR活力/（μg NO2-/（g·h））GS活力/（A540nm/（mg pro·h））GOGAT活力/（μmol/（h·g））GDH活力/（μmol/（h·g））天津小白菜50∶50　3.70±0.77a　8.32±0.00c　0.02±0.00b　5.56±0.88a　18.25±1.45a75∶25　3.52±0.98a　16.35±1.49b　0.04±0.01a　4.38±0.50a　8.22±0.90b100∶0　3.05±1.41a　22.63±0.24a　0.02±0.00b　4.52±0.33a　7.52±0.85b香港春秀甜白菜（236）50∶50　2.41±1.17a　17.77±0.91a　0.02±0.01a　7.51±3.82a　5.40±1.24a75∶25　2.13±0.32a　28.7±6.55a　0.02±0.00a　2.91±2.05a　3.80±1.66a100∶0　2.06±0.48a　25.12±1.22a　0.02±0.00a　4.44±1.35a　3.74±1.74a揭研5號小白菜50∶50　1.28±0.03a　33.74±0.45a　0.03±0.00a　4.25±0.95b　8.18±1.43a75∶25　1.15±0.35a　37.28±2.24a　0.02±0.00a　8.21±1.78a　5.97±0.98a100∶0　1.44±0.27a　36.34±0.50a　0.04±0.01a　4.34±0.84b　5.21±0.77b新春甜白菜50∶50　3.04±0.29a　18.60±1.42a　0.02±0.00a　9.41±3.67a　6.52±0.76a75∶25　1.82±0.29b　21.96±2.09a　0.03±0.01a　3.65±1.65b　5.59±0.92a100∶0　0.99±0.07b　20.32±0.62a　0.03±0.01a　9.58±2.98a　7.56±1.66a大頭清江白菜50∶50　1.91±0.10a　19.92±1.15a　0.02±0.00a　4.53±0.79a　6.29±0.89a75∶25　1.71±0.37a　25.38±1.72a　0.03±0.01a　2.99±0.94a　8.87±1.99a100∶0　0.68±0.03b　24.71±1.32a　0.03±0.01a　4.86±0.69a　4.92±1.98a正旺達88 50∶50　4.81±0.63a　21.45±0.39a　0.02±0.00a　2.38±0.85a　4.59±1.22b75∶25　0.85±0.02b　21.07±1.21a　0.02±0.00a　3.60±0.57a　15.24±2.31a100∶0　2.34±0.05b　27.48±3.22a　0.03±0.00a　2.40±1.03a　11.42±2.66a泰國四季小白菜50∶50　3.47±0.12a　6.94±5.58b　0.02±0.00a　4.45±1.33a　10.26±2.22a75∶25　2.71±0.27ab　21.40±0.49ab　0.03±0.01a　5.31±1.78a　9.45±1.80a100∶0　1.52±0.17b　27.26±3.69a　0.04±0.01a　2.73±2.59a　4.86±2.99a陽冠青白菜50∶50　1.54±0.36a　16.62±1.73b　0.01±0.00a　3.45±0.94a　13.62±2.21a75∶25　0.61±0.26a　21.09±0.18ab　0.03±0.03a　4.51±1.11a　5.79±1.33a100∶0　0.56±0.05a　26.19±2.88a　0.01±0.00a　5.99±1.39a　5.40±0.95a香港特選奶白菜50∶50　3.16±0.82a　15.31±1.55c　0.02±0.00b　4.18±0.55a　7.56±0.37a75∶25　2.67±0.43a　24.08±2.83b　0.01±0.00b　3.74±0.78a　7.72±0.44a100∶0　2.32±0.03a　33.45±0.49a　0.04±0.01a　3.53±0.92a　5.44±0.69a揭農四號春白菜50∶50　1.55±0.50a　14.69±2.36a　0.03±0.00a　6.34±0.19a　8.20±0.77a75∶25　1.21±0.18a　15.44±0.00a　0.03±0.01a　6.33±0.39a　9.84±0.82a100∶0　1.14±0.05a　25.70±4.67a　0.02±0.00a　4.78±0.88a　6.37±0.91a

由表5可知，不同的小白菜品種和外界硝銨比處理對葉片NR、NiR和GS活性產生了不同程度的影響。硝銨比對新春甜白菜、大頭清江白菜、正旺達88、泰國四季小白菜葉片NR活性有顯著的影響，具體表現在c（）∶c（）為50∶50時的NR活性顯著高于c（）∶c（）為100∶0時的NR活性，c（）∶c（）為100∶0時的NR活性相較于50∶50處理時分別降低了67.43%、64.40%、51.35%和56.20%，而硝銨比對其他小白菜葉片NR活性的影響并不顯著。總體而言，NR在c（）∶c（）為50∶50時的活性高于c（）∶c（）為100∶0時的活性。除香港春秀甜白菜（236）、揭研5號小白菜、新春甜白菜和大頭清江白菜，各小白菜葉片NiR活性隨著硝銨比的增加而增加，且天津小白菜、泰國四季小白菜、陽冠青白菜和香港特選奶白菜的NiR活性在c（）∶c（）為100∶0處理時顯著高于50∶50處理時的活性，當c（）∶c（）由50∶50增至100∶0時，天津小白菜、泰國四季小白菜、陽冠青白菜和香港特選奶白菜的NiR活性分別增加了172.0%、292.8%、57.58%和118.4%。除天津小白菜和香港特選奶白菜外，硝銨比對各品種小白菜的GS活性沒有顯著影響。硝銨比對各品種小白菜GOGAT和GDH活性并沒有產生顯著影響。

圖2　小白菜硝酸鹽含量與葉片氮代謝酶活性相關性分析Fig.2　Correlation analysis of nitrate content and NR， NiR， GS，GOGAT or GDH activities in bok choy leaves

由圖2可知，NR、NiR和GS活性對各品種小白菜葉片硝酸鹽含量有顯著影響。NR活性與硝酸鹽含量成顯著負相關關系，相關系數為-0.435，即隨著NR活性的增加，小白菜硝酸鹽含量降低；NiR活性與硝酸鹽含量成顯著正相關關系，相關系數為0.362，即小白菜硝酸鹽含量隨NiR活性的增加而增加；GS活性與硝酸鹽含量成正相關關系，相關系數為0.479，且相關性達到極顯著水平；而GOGAT和GDH活性與硝酸鹽含量無顯著相關關系。由此可見，在此實驗條件下，NR、NiR和GS活性對小白菜硝酸鹽含量的影響較大，而其他氮代謝酶對其影響較小，NR、NiR和GS活性是影響小白菜葉片硝酸鹽積累的主要氮代謝酶。

3　討 論

3.1硝銨比對小白菜生物量的影響

關于硝態氮、銨態氮及不同硝銨比對葉類蔬菜產量的影響有不同的報道。有研究表明單施硝態氮對葉類蔬菜的生長最好。王健等［18］通過水培實驗研究不同c（）∶c（）（100∶0、25∶75、50∶50和0∶100）對4 個菠菜品種地上部和根系生長的影響，結果表明在c（）∶c（）為100∶0時，各品種菠菜的生物量最大，而c（）∶c（）為0∶100時，各品種菠菜的生長明顯受抑制。汪建飛等［19］通過水培實驗，研究了等氮條件下5 種不同c（）∶c（）（100∶0、75∶25、50∶50、25∶75和0∶100）對菠菜生長的影響，結果表明，隨著硝銨比的增加，菠菜地上部分鮮質量不斷增加，c（）∶c（）為100∶0時，菠菜的鮮質量達最大值。趙建榮等［20］也得到類似的結果。也有研究結果表明，在供應同等氮的條件下，適當增加銨態氮能夠增加葉菜類蔬菜的生物量。如陳巍等［21］通過水培實驗研究不同c（）∶c（）（100∶0、50∶50和 0∶100）對12 個不結球小白菜生物量的影響，結果表明單株生物量除品種亮白葉1號和五月慢在全硝營養液中生物量較大外，其他10 個品種均在c（）∶c（）為50∶50的營養液中生物量較大。此外，王波等［22］采用不同硝銨配比的營養液（100∶0、 90∶10、75∶25和50∶50），對5 個生菜品種的生長發育進行研究，結果表明在c（）∶c（）為75∶25時5 個品種生菜的生物量達最高，此外，一些研究也得出相似的實驗結果［23-24］。本實驗條件下，除天津小白菜、香港春秀甜白菜（236）、大頭清江白菜和正旺達88外，小白菜總生物量隨著硝銨比的增加而增加，與王健［18］、汪健飛［19］和趙建榮［20］等報道類似。但本實驗中不同品種小白菜“喜硝”程度不同，換言之對銨的耐受度不同使某些品種在適量增銨的條件下生物量高于單施硝態氮。該結果與陳巍［21］、王波［22］等報道一致。其原因可能是全硝態氮時會導致草酸等有害物質在蔬菜體內積累而影響蔬菜正常生長發育。

3.2硝銨比對小白菜硝酸鹽累積的影響

本實驗供試10 個品種小白菜體內硝酸鹽含量表現為葉柄＞葉片＞根，這與Chen Wei［25］、羅金葵［23］等報道一致。原因可能是硝酸根離子進入植物根部后部分被同化成為氨基酸、蛋白質，但大部分硝酸根離子則通過蒸騰拉力以硝酸鉀的形式經由木質部輸送到植物的地上部，參與各種生理代謝［26］，而這一部分硝酸根離子主要分布在植物的莖、葉器官的薄壁細胞中，根系在介質中吸收的極易在木質部移動，可在導管中隨蒸騰流上升，分別向莖、葉和貯存器官的細胞中遷移［27］。

蔬菜硝酸鹽積累主要是由于硝態氮供應所致，有研究表明增加銨營養可以顯著降低葉類蔬菜莖葉中硝酸鹽的含量。艾邵英等［28］利用15N示蹤技術研究了硝銨營養液對蔬菜體內硝酸鹽積累的影響，結果表明，增加銨的比例有利于降低蔬菜中硝酸鹽積累。王波等［22］研究了不同硝銨比營養液對5 個品種生菜硝酸鹽積累的影響，結果表明隨著銨態氮比例的增加，植株體內的硝酸鹽含量也逐漸減少，所有品種硝酸鹽的含量均是在c（）∶c（）為50∶50處理時為最低，在c（）∶c（）為100∶0處理時為最高。陳巍等［21］也認為適當地配施銨態氮較純硝營養液能獲得較低的硝酸鹽積累。在本實驗中，不同硝銨比濃度下的小白菜各器官的硝酸鹽含量表現出不同，但就總體而言，隨著硝銨比的增加，大部分小白菜葉片和根的硝酸鹽含量隨之增加，在c（）∶c（）為50∶50時，小白菜葉、葉柄和根中的硝酸鹽含量最低，與前人研究結果是一致的［21-22］。其原因可能是銨能夠高速進入細胞，導致細胞膜的強烈去極化，從而阻止陰離子與H+的協同運輸，這或許是銨離子抑制硝酸鹽吸收的最主要原因［29］。同時也可能受外部因素如光照、溫度等的顯著影響［30-33］。而本實驗中大部分葉柄硝酸鹽則表現出先增加后下降的趨勢，即在c（）∶c（）為100∶0時高于75∶25時的具體原因，還有待進一步研究。

本實驗中，不同品種小白菜硝酸鹽積累表現出顯著性的差異，小白菜各器官（葉片、葉柄和根）中硝酸鹽的積累量都表現出明顯的不同，葉中硝酸鹽的最大值比最低值之比可高達2 倍，而葉柄相差最高達1.29 倍，而根的硝酸含量差異最大，無論在何種硝銨比處理下，最高值比最低值高出2 倍還多。由此可知，小白菜體內硝酸鹽的積累在品種間存在差異。究其原因是蔬菜種間、品種間硝酸鹽積累差異主要由遺傳因子控制所致［8］。除此之外，品種間吸收硝酸根離子的速率不同是造成小白菜品種間硝酸鹽積累差異的主要直接原因，同時也可能是代謝庫內的硝酸根（nitrate content in nitrate maetabolic pool，MPS）/總硝酸鹽含量聯合對其硝酸鹽積累起決定作用［34］。因此，在實際生產中，應篩選出低富集硝酸鹽的品種來進行大規模的栽培。在本實驗中，無論在何種硝銨比處理下，品種天津小白菜、香港春秀甜白菜（236）、香港特選奶白菜葉片硝酸鹽含量均小于3 000 mg/kg，屬于低富集硝酸鹽品種，新春甜白菜和正旺達88在c（）∶c（）為100∶0時，硝酸鹽含量大于3 000 mg/kg，陽冠青白菜只有在c（）∶c（）為50∶50時，葉片硝酸鹽含量在3 000 mg/kg范圍內，其余小白菜品種硝酸鹽含量均超過國家標準（3 000 mg/kg），屬于高富集硝酸鹽品種，其中，揭農四號春白菜硝酸鹽富集量最高。在3 種硝銨比處理下的各小白菜葉柄硝酸鹽含量均高于3 000 mg/kg，硝酸鹽積累量較高。可見小白菜極易富集硝酸鹽，且其硝酸鹽含量超標不容樂觀。在蔬菜生產中，可通過品種選擇和肥料的科學管理來有效降低葉類蔬菜中硝酸鹽含量。

3.3光合作用對小白菜硝酸鹽累積的影響

本實驗還發現，光合作用對小白菜硝酸鹽積累有顯著影響，其中與Pn和Ci成顯著的負相關關系，這可能是由于Pn高，作物的物質生產能力較強，可增加植物蛋白的量，促進硝酸還原酶的合成［27］，并且葉片能夠為硝酸鹽的同化提供能量和碳骨架。NR活力高，從而降低了小白菜硝酸鹽的積累，而Ci則可以通過影響Pn來間接影響硝酸鹽的積累。據劉忠等［35］報道，菠菜葉片的NR活力高于葉柄，而硝酸鹽含量則是葉柄高于葉片。由于葉片是光合作用的主要器官，通過光合作用產生大量的黃素腺嘌呤二核苷酸（fl avin adenine dinucleotide，FADH）、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NADH）和還原態鐵氧還蛋白，它們在和還原過程中起著電子傳遞體和提供還原力的作用，有利于加速和的還原作用。蒸騰作用與葉片硝酸鹽含量成顯著負相關關系，這可能是由于蒸騰作用加強，能產生強的蒸騰拉力，促進根系對的吸收及運輸，從而增加了葉片中硝酸鹽的含量。

3.4酶活性與小白菜硝酸鹽積累的關系

本實驗中，小白菜葉片硝酸鹽積累與葉片中的NR活性有極顯著的相關性，隨著NR活性的增加，小白菜葉片中硝酸鹽含量顯著降低。NR活性作為植物氮代謝中一個重要的調節酶和限速酶，其生化、生理和分子生物學特性已得到了廣泛研究［36］。吸收到植物體內的在導管中隨蒸騰流的作用運輸到莖葉和貯藏細胞中，進入細胞中在NR和NiR的作用下經過一系列代謝最終轉化為氨［37］。由于NiR活性遠高于NR，所以植物體內一般不會積累過多的亞硝酸鹽，因此NR活性是硝酸鹽還原的主要限速因子［12］。梁亮［38］指出經過運輸進入到細胞內的液泡和原生質中，NR主要存在于原生質中，其中的可以迅速被還原，不易積累；而液泡中的NR活性低，硝酸鹽主要起滲透調節作用難以被還原利，因而容易積累。硝酸鹽和NR在細胞中分布的不一致性以及硝酸鹽作為滲透調節物質的功能，可能是造成硝酸鹽在蔬菜中積累的重要原因。

但關于NR對植株體內硝酸鹽含量積累的影響，現有報道并不一致。黃建鳳等［12］的實驗證明，隨著營養液中硝態氮的增加，菠菜和小白菜的硝酸鹽含量與NR活性隨之升高。但胡承孝等［39］的盆栽和田間微區實驗卻發現，小白菜、番茄的硝酸鹽含量與NR活性成負相關。王利群等［40］的研究表明，葉菜類蔬菜體內NR的活性與硝酸鹽的積累有很好的負相關性。由此可見，NR活性可作為小白菜體內硝酸鹽積累的一項標志性指標，但不能僅通過NR活性來判斷不同基因型小白菜硝酸鹽積累能力的大小。在實際生產中應考慮選擇低硝酸鹽富集的品種，合理施用氮肥以及選擇合適的季節等因素多方面考慮來降低硝酸鹽的積累。在本實驗條件下，影響葉片硝酸鹽積累的另外兩個重要的酶是NiR和GS，它與葉片中硝酸鹽的積累成顯著的正相關關系。但是國內關于NiR與GS對蔬菜體內硝酸鹽積累的影響鮮有報道，因此，其作用機理還有待進一步的研究。

4　結 論

隨著硝銨比的增加，小白菜的生物量逐漸增加。小白菜硝酸鹽含量葉柄＞葉＞根。隨著硝銨比的增加，小白菜葉片和根中的硝酸鹽含量逐漸增加；葉柄硝酸鹽含量則表現出先增加后下降的趨勢。小白菜葉片中硝酸鹽含量與NR活性成顯著的負相關關系，而與NiR活性成顯著的正相關關系。光合作用顯著影響小白菜葉片中硝酸鹽含量，小白菜葉片中硝酸鹽含量隨Pn和Ci的增加而下降，而隨Tr的增強而增加。

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Relationships between Nitrate Contents andRatio or Key Enzymes of Nitrogen Metabolism in Bok Choy （Brassica rapa var. chinensis）

CHI Sunlin， YANG Yun， XU Weihong*， CHEN Xugen， CHEN Yongqin， XIE Wenwen， XIONG Shijuan， WANG Zhengyin， XIE Deti
（College of Resources and Environmental Sciences， Southwest University， Chongqing400715， China）

Solution culture experiments were carried to explore the relationships between nitrate contents， parameters relevant to photosynthesis and key enzymes involved in nitrogen metabolism in ten bok choy varieties （Brassica chinensis L.）by setting0：50， 75：25 and 100：0. The results showed that six out of ten bok choy varieties investigated indicated an increase in total dry weight respectively by 12.66%-76.88% and 17.98%-95.07% atratio of 75：25 and 100：0 compared with that atratio of 50：50， though total dry weight of the Tianjin and Datouqingjiang varieties decreased firstly and then increased whereas the Xianggang Chunxiu Tianbaicai 236 and Zhengwangda 88 varieties exhibited an initial increase followed by a decrease with increasingio. Nitrate contents of leaves and roots of bok choy rose， while those of petiole increased initially and then decreased. Moreover， the decreasing order of nitrate content（3 882.62-5 448.81 mg/kg） ＞ leaf （2 004.86-4 146.50 mg/kg） ＞ root （505.39-2 188.68 mg/kg）. Increasiatio could result in an increase in nitrate contents of leaves and roots of most bok choy varieties and an initial increase and then decrease in petiole. Significantly negative correlation was observed between nitrate reductase （NR）and nitrate content in leaves of bok choy， while there was significantly positive correlation between nitrite reductase （NiR）and glutamine synthetase （GS）. Nitrate content of bok choy leaves decreased with an increase in net photosynthetic rate （Pn）and intercellular CO2concentration （Ci）， while enhancing along with an increase in transpiration （Tr）.

bok choy varieties； nitrateratio； key enzymes involved in nitrogen metabolism； correlation

S63；X56

A

1002-6630（2015）23-0070-08

10.7506/spkx1002-6630-201523014

2015-06-30

國家現代農業（大宗蔬菜）產業技術體系建設專項（Nycytx-35-gw16）；“十一五”國家科技支撐計劃項目（2007BAD87B10）

遲蓀琳（1991—），女，碩士研究生，主要從事土壤污染修復技術研究。E-mail：Chisunlin@163.com

徐衛紅（1969—），女，教授，博士，主要從事植物營養與環境生態研究。E-mail：xuwei_hong@163.com