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叶面喷施不同浓度ALA对黄瓜幼苗抗氧化酶系统的影响
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【农业生态经济学论文】摘 要:为了探讨叶面喷施5-氨基乙酰丙酸(ALA)在黄瓜苗期的施用浓度和效果,以黄瓜品种津春4号3叶1心期的幼苗为材料,研究了不同浓度ALA对黄瓜幼苗叶片光合色素含量和抗氧化酶系统的影响。试验结果表明,叶面喷施10、30、50 mg/L的ALA可明显提高黄瓜叶片叶绿素(Chl) 摘 要:为了探讨叶面喷施5-氨基乙酰丙酸(ALA)在黄瓜苗期的施用浓度和效果,以黄瓜品种津春4号3叶1心期的幼苗为材料,研究了不同浓度ALA对黄瓜幼苗叶片光合色素含量和抗氧化酶系统的影响。试验结果表明,叶面喷施10、30、50 mg/L的ALA可明显提高黄瓜叶片叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)含量,降低Chl a/b比值;显著增加超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(POD)活性,脯氨酸和可溶性蛋白含量;降低超氧阴离子(O2-?)生成速率、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量;当ALA浓度达100 mg/L时,黄瓜幼苗受到一定的氧化胁迫伤害。这些结果说明,喷施浓度不超过100 mg/L ALA可促进黄瓜幼苗叶片光合色素的合成、增加其抗氧化能力,降低膜脂过氧化的程度,综合各项指标,以30 mg/L的ALA叶面喷施浓度在黄瓜幼苗上效果最佳。 10 mg/L ALA,30、50 mg/L ALA的作用效果与对照相比均达到了差异显著水平。然而随着ALA浓度继续升高(至100 mg/L),与对照相比,黄瓜叶片的Chl a和Car的含量显著降低;Chl b和总Chl的含量以及Chl a/b的比值无显著变化(表1)。 2.2 喷施不同浓度ALA对黄瓜叶片抗氧化酶活性的影响 与对照相比,4种浓度ALA处理均增加了黄瓜叶片SOD、CAT、APX和POD 的活性。但ALA对黄瓜幼苗叶片4种抗氧化酶活性的作用效果不一样,即随着ALA浓度的增加,SOD的活性逐渐增加,而CAT、APX和POD的活性则呈现先增加再减少的趋势。黄瓜叶片SOD、CAT、APX和POD对ALA施用浓度反应也不一样。喷施10、30、50、100 mg/L ALA?理的黄瓜叶片SOD 的活性分别增17.4%。48.5%、56.2%、65.7%,且并到达了差异显著水平(P<0.05),但3种ALA浓度之间没有明显差异。ALA浓度为30、50 mg/L时,对APX、CAT和POD 活性的增加效果显著,为1.63~2.15倍;与对照相比,当ALA浓度为50 mg/L时,对APX 和CAT 活性增加的效果最为明显,分别为93.3%和115.2%,POD 活性增加的效果在ALA浓度为30 mg/L时表现的最明显,其活性增加了105.3%。然而,当ALA浓度到达100 mg/L,CAT、APX和POD 的活性有一定程度的降低,但仍显著高于对照(P<0.05)(图1)。 2.3 喷施不同浓度ALA对黄瓜叶片脯氨酸和可溶性蛋白含量的影响 喷施10、30、50、100 mg/L ALA的黄瓜叶片脯氨酸的含量显著增加(P<0.05),与对照相比分别提高了103%、192%、211%和115%。除100 mg/L的ALA处理对黄瓜幼苗叶片中可溶性蛋白含量影响不显著外,其他处理的黄瓜幼苗叶片中可溶性蛋白含量显著地高于对照(P<0.05),30 mg/L和50 mg/L ALA处理对黄瓜叶片的可溶性蛋白含量增加的效果较好,比对照提高了11.0%和14.3%(表2)。 2.4 喷施不同浓度ALA对黄瓜叶片O2-?生成速率、H2O2和MDA含量的影响 与对照相比,叶面喷施10、30、50 mg/L ALA显著降低了黄瓜叶片O2-?生成速率,这3个ALA浓度处理的黄瓜叶片O2-?生成速率只有对照的61.4%~72.5%,以30 mg/L的ALA处理的O2-?生成速率降低的最为明显;而100 mg/L的ALA处理的黄瓜叶片O2-?生成速率与对照相比差异不显著。叶面喷施ALA对黄瓜叶片H2O2和MDA 含量变化的影响效果一致,表现为10 mg/L ALA对黄瓜叶片H2O2和MDA 含量没有明显影响;喷施30、50 mg/L ALA的黄瓜叶片H2O2和MDA含量与对照相比分别下降了74.8%~78.9%和69.5%~70.2%;当ALA浓度到达100 mg/L,黄瓜叶片H2O2和MDA 含量比对照分别增加了123%、118%,增加效果显著(P<0.05)(表2)。 3 讨论 在植物体内,ALA是叶绿素和血红素的生物合成的第一个关键前体,CAT、POD和APX 同属于亚铁血红素蛋白酶类,因而外源施用ALA,叶绿素含量和抗氧化酶活性的变化最能直观地反映出外源ALA的作用效果[1,14~16]。本研究发现低浓度ALA处理(10~50 mg/L)黄瓜幼苗,不仅能促进黄瓜叶片光合色素Chl a、Chl b、总Chl的增加,还对叶绿素的成分比例产生影响,ALA对Chl b的促进作用效果明显大于Chl a,表现为与喷施清水对照相比Chl a/b的比值明显降低。同时喷施10~50 mg/L ALA可以增加黄瓜叶片抗氧化酶SOD、CAT、APX和 POD 的活性,提高抗氧化物质Car和Pro的含量,降低了O2-?的生成速率,H2O2和MDA 的含量。说明ALA在低浓度下可以促进黄瓜叶片光合色素的合成,增加黄瓜的抗氧化能力,这与前人研究ALA在油菜、番茄、辣椒等植物上施用效果的结果是一致的[14~16]。 ALA对植物生长发育调节作用的效果与ALA的施用浓度和作物种类密切相关,若ALA的浓度使用不当,则调节作用效果减弱,并能对作物生长造成过氧化的伤害[14,17,18]。Zhang等[14]研究表明1 mg/L ALA可以促进油菜的生长,而50 mg/L ALA诱导油菜体内过氧化物质积累,延缓植株的生长。100~400 mg/L ALA喷施红掌幼苗叶片,可显著增加叶绿素的含量,促进幼苗的生长,并以ALA300 mg/L处理效果最佳[17]。即使在同一种作物上,ALA施用效果也存在着很大的差异[2~4]。本研究发现ALA对黄瓜品种津春4号幼苗的施用效果并不是和ALA的施用浓度成正比,而是存在一个最佳施用浓度,30 mg/L ALA施用效果最明显。当ALA的浓度达到100 mg/L时,黄瓜叶片内的活性氧增加,脂膜过氧化程度增加,叶绿素含量降低,叶片颜色变浅,这可能是与ALA在高浓度下,一方面直接启动细胞过氧化反应,生成如 O2-?、H2O2和?OH等活性氧自由基,另一方面ALA代谢合成叶绿素和血红素要经过一些的酶促反应,其中在黑暗条件,ALA可以转化并积累光敏性很强的物质――原卟啉原IX或者原卟啉IX,这些物质如果黑暗中积累过量,再遇光,则诱发单线态氧,导致细胞的过氧化反应,伤害甚至杀死细胞[14,18]。因此在生产上推广应用ALA,其施用方法和浓度必须按照植物的品种特性、施用时期和ALA的纯度等进行严格的筛选,才能达到最佳的施用效果。 综上所述,喷施ALA增强了黄瓜品种津春4号的光合色素的合成能力和抗氧化能力,降低O2-? 生成速率,抑制膜脂过氧化的产生;黄瓜叶面喷施ALA的浓度不宜过高,30 mg/L ALA即可达到最佳的施用效果。 参考文献 [1] Von Wettstein D, Gough S, Kannangara C G. 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