無機硫降低小白菜葉片硝酸鹽累積的效應及機理研究.pdf

1、目前,有關降低蔬菜硝酸鹽(NO3-)的累積措施主要以減控蔬菜作物對硝態(tài)氮的吸收為切入點,普遍采取消極的減氮措施、配方施肥、土壤硝化抑制劑等方式來控制蔬菜產(chǎn)品NO3-的累積。最近,本課題組建立了以促進NO3-的還原同化為切入點,通過N-C偶聯(lián)機制而顯著降低葉片NO3-累積的積極型減控措施。然而,植物體內(nèi)存在的N-C-S代謝偶聯(lián)與相關平衡關系是否會調(diào)控NO3-還原同化的報道較少。
　　 為此,本研究以促進NO3-還原同化為切入點,以

2、小白菜為試材,外施不同種類無機硫,測試分析植株生長動態(tài)變化、葉片和葉柄中NO3-累積的動態(tài)變化規(guī)律,篩選出降低小白菜NO3-累積的無機硫種類及施用方式、施用時期、施用濃度和施用次數(shù)等關鍵技術;在此基礎上,通過測試分析小白菜葉片和葉柄中的NO3-含量、氮硫代謝過程中關鍵酶活性、主要中間產(chǎn)物、游離氨基酸組分含量及小白菜葉片光合特性的動態(tài)變化,初步探索硫素供應促進植物體內(nèi)NO3-還原同化并向游離氨基酸乃至可溶性蛋白質(zhì)轉化的部分生理生化調(diào)控機制

3、。取得的主要結果如下:
　　 1.含有S的不飽和價態(tài)的無機硫種類比其它較穩(wěn)定形態(tài)存在的無機硫種類對降低NO3-累積的調(diào)控效應更好,表現(xiàn)出SO32-＞S2O32-＞SO42-＞S的趨勢,其中NaHSO3降低NO3-累積的調(diào)控效應最優(yōu),且葉面噴施處理的降低效應又明顯好于土壤施用。
　　 2.中氮(N500)水平下,葉面噴施10mmol·L-1NaHSO3處理后第12d對降低小白菜NO3-累積的效果比高氮(N1000)、低氮(

4、N100)水平更為顯著。與對照相比,分別使其葉片及葉柄的NO3-含量降低33.25％和15.91%,NR活性增加54.27%和64.59%。
　　 3.以中氮水平下10mmol·L-1NaHSO3處理第8d后進行的二次補硫處理的第4d,對降低小白菜NO3-累積的效果最為顯著。與對照相比,分別使其葉片及葉柄的NO3-含量降低56.77%和32.58%,NR活性增加80.69%和89.13%。
　　 4.葉面噴施10mmol

5、·L-1NaHSO3處理后的第12d,小白菜葉片及葉柄的NO3-含量顯著降低,不僅參與氮代謝還原同化過程的關鍵酶硝酸還原酶(Nitratereductase,NR)、谷氨酰胺合成酶(Glutaminesynthetase,GS)、谷氨酸合酶(Glutamatesynthetase,GOGAT)、谷氨酸丙酮酸轉氨酶(Glutamic-pymvictransaminase,GPT)活性均顯著增強,而且參與硫代謝途徑的關鍵酶氧乙酰絲氨酸水解酶

6、(OAS-thiol-lyase,OAS-TL)活性也明顯增強;與此同時,小白菜植株全氮和全硫含量、可溶性蛋白、可溶性糖、Vc、游離氨基酸含量和氨基酸組分及含硫物質(zhì)谷胱甘肽(GSH)和甲硫氨酸(Met)含量也均明顯增加。
　　 5.NaHSO3處理能通過抑制小白菜葉片的光呼吸,使CO2羧化效率(CE)、CO2最大羧化速率(Vcmax)明顯提高,增加其Rubisco羧化活性,同時使其葉片的PSⅡ原初量子效率(Q)和最大電子傳遞速率

7、(ETRmax)顯著增加,從而提高其PSⅡ電子傳遞能力,為硝態(tài)氮的還原同化提供更為充足的能量供應。
　　 因此,NaHSO3可能是以雙途徑共同作用的機制,通過N-C-S偶聯(lián)代謝以多節(jié)點調(diào)控小白菜葉片NO3-還原同化來降低其NO3-累積,一方面通過大幅度增強氮代謝限速酶NR活性,促進轉氨作用,從而拉動氮的還原和同化過程,同時通過調(diào)控硫代謝途徑間接影響氮代謝進程;另一方面,NaHSO3通過抑制小白菜葉片的光呼吸速率,提高PSⅡ電子傳