氮磷营养对春小麦幼苗保护酶活性的影响

氮磷营养对春小麦幼苗保护酶活性的影响

现在，由于环境危害，有机基的积累与植物膜的损伤密切相关。而植物内源保护酶系(SOD、POD、CAT、GR等)在清除生物自由基上担负有重要功能,它们在保护植物膜免遭逆境伤害方面具有重要作用。过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)在植物体内主要担负清除H2O2的功能[1~4]。水分胁迫下,植物体内AsA的降解是一种普遍现象,并已在受旱的水稻中观察到。本文采用盆栽试验研究了在不同水分条件下氮磷营养对小麦幼苗相关保护酶活力及叶片相对含水量影响,以探讨无机营养对作物抗旱性或耐旱性的贡献。1试验设计、材料和方法1.1盆装干法土造林选择甘肃农业大学农学系育成的高蛋白春小麦品种(甘春20号),以盆栽方式进行,每盆装风干土2.75kg,所用土壤是甘肃定西李家堡黄绵土。供试土壤基本理化性状:有机质(11.6g/kg),全氮(0.90g/kg),全磷(P2O51.65g/kg),速效磷(P15.6mg/kg),容重(1.18g/cm3)。1.2试验处理1.2.1种子消毒和吸涨种子在发芽前先用自来水浮选去掉瘪粒,留下饱满的种子在30%H2O2溶液中消毒20min。取出洗净后,将种子半浸泡于培养皿中,在室温吸涨48h。待种子露白时,将其播于盆中。1.2.2肥料因素:以中水平和高水平为土壤肥力,见表1本盆栽试验为双因素(水分和肥料)随机排列设计。水分因素设计有三个水平:低水平(土壤容积含水量12.2%,严重亏缺),中水平(土壤容积含水量17.1%,轻微亏缺)和高水平(土壤容积含水量21.9%,正常水分);肥料因素也设计有四个水平:不施肥(CK),施尿素(N297mg/kg土),施过磷酸钙(P2O5110mg/kg土)和NP肥混施(N297mg/kg土,P2O5110mg/kg土)。浇水采用重量法进行,每日下午17:30开始浇水。重复三次。1.3pod活性的测定过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性的测定(X.H.波钦诺克等,);抗坏血酸氧化酶及叶片相对含水量(Rwc)的测定(西北农业大学)。2结果与分析2.1不同肥料对小麦幼苗保护酶活性的影响试验结果显示,小麦幼苗叶片POD、CAT的活性整体上随着干旱胁迫程度的加剧而增大。但随着浇水量的减少,对照处理中POD、CAT活性均表现出“先升后降”的趋势,表明在严重水分亏缺时,营养缺乏使植株生长发育受阻,从而使其体内的过氧化物酶和过氧化氢酶的合成速度降低;而施肥处理中小麦幼苗叶片POD、CAT活性则随着浇水量的减少而表现出持续升高的现象,说明施肥能提高小麦幼苗叶片的过氧化物酶和过氧化氢酶的合成能力。土壤水分充足时,施肥处理的小麦幼苗CAT活性高出对照13.4%~19.7%,但N、P处理间差异不显著;N处理及P处理的小麦幼苗叶片POD活性则分别比对照低11.6%和17.8%,只有NP处理的POD活性则比对照高出13.6%。轻微水分亏缺时,三个施肥处理的小麦幼苗叶片POD、CAT的活性均低于对照,降低幅度分别为9.4%~36.2%和4.4%~11.0%。说明在轻微水分亏缺时施肥,有利于使小麦幼苗体内活性氧产生和清除平衡保持在相对较低的水平上,从而相应地降低了膜脂过氧化程度。在低水时,施肥处理的小麦幼苗叶片POD、CAT活性均高于对照,上升幅度分别为17.2%~65.6%和8.2%~27.4%。表明严重水分亏缺使植株体内的活性氧大量产生,而施肥维持了植株体内保护酶较高的合成速度。表1显示,随着水分亏缺加剧,施肥处理中POD活性对水分亏缺的敏感度比对照高,而且均大于1,表明施肥处理的POD活性对水分亏缺较敏感;而各处理中CAT活性对水分亏缺的敏感度均小于1,表明各处理,特别是P处理的CAT活性对水分亏缺较不敏感。不同肥料对POD、CAT活性的影响不同。在不同水分水平时,P处理的小麦幼苗叶片POD、CAT活性均低于N处理的,而且P处理的小麦幼苗叶片CAT活性都维持在较低的同一水平上。2.2施磷对小麦幼苗叶片aco活性和rwc活性的影响表2表明,随水分亏缺程度加剧,对照中也表现出“先升后降”的趋势。这说明由于水分亏缺使小麦幼苗Vc氧化速率加快,从而可以改善受胁迫幼苗的水分状态,而严重水分亏缺则使叶片ACO的合成速度降低。在低水和中水条件下,磷素能显著提高小麦幼苗叶片ACO活性,比对照要高出25%~40%;而与对照比较,氮素则使对小麦幼苗叶片ACO活性降低;氮磷混施对小麦幼苗叶片ACO活性也产生负效应。在中水条件下,单施磷处理的小麦幼苗抗坏血酸氧化酶活性最高,为1.75(AsAμg/g·min)。随水分亏缺程度加剧,施肥处理的幼苗叶片ACO活性的变化均呈现出与对照相同的趋势,表明土壤容积含水量的变化对幼苗叶片ACO活性的影响作用比肥料的大。从表2可以看出,小麦幼苗叶片Rwc的变化与土壤容积含水量的变化呈明显的正相关关系。随着土壤容积含水量的下降,小麦幼苗叶片Rwc明显下降。说明小麦幼苗叶片Rwc的变化可以反映小麦幼苗遭受水分胁迫程度的大小。而且,在同等水分条件下,施肥处理的小麦幼苗叶片Rwc比对照的低。表明随着水分亏缺加剧,施肥可导致小麦幼苗叶片的Rwc减低。不同肥料对小麦幼苗叶片相对含水量的影响不同,施氮处理小麦幼苗叶片Rwc比施磷处理的低。表明在水分亏缺时,磷营养具有维持相对较高的叶片Rwc的作用。随着水分亏缺加剧,施肥处理中叶片Rwc对水分亏缺的敏感度比对照高,但各处理的敏感度均小于0.1,表明小麦幼苗叶片Rwc对水分亏缺不敏感。2.3小麦幼苗叶片pod、cat活性的变化从图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ可以看出,小麦幼苗叶片的POD、CAT活性与小麦幼苗叶片的Rwc均呈负相关关系,其决定系数r2依次分别为0.5029,0.4323。其中叶片中的POD活性与叶片Rwc呈极显著负相关关系,叶片中的CAT活性与叶片Rwc呈显著负相关关系。表明叶片POD、CAT活性的变化受到叶片Rwc量变化的影响,Rwc的降低引起这些抗逆性指标的增大,二者之间的关系密切。小麦幼苗叶片的POD、CAT活性之间也有较显著的正相关关系,其决定系数r2为0.3413,方程为y=0.0006x2+0.3612x+81.03。表明在小麦幼苗遭受水分胁迫时,其内源保护酶系中的POD、CAT对胁迫的反映之间存在着某种联系。3不同营养条件对小麦幼苗叶片抗氧化活性的影响试验表明,在不同水分条件下,施肥对小麦幼苗的叶片的POD、CAT及ACO活性的影响不同,施肥对POD活性的影响较大。从表1中各处理的POD活性对水分亏缺的敏感度的变化上看出,施肥处理的POD活性对水分亏缺的敏感度均大于1,而CK的只有0.45。虽然N、NP处理的CAT活性对水分亏缺的敏感度比CK的高,但均小于1。在不同水分水平时,P处理的小麦幼苗叶片POD、CAT活性均低于N处理的,而且P处理的小麦幼苗叶片CAT活性都维持在较低的同一水平上。表明氮、磷营养对小麦幼苗叶片中POD、CAT合成和膜脂过氧化的影响不同;在植物受到干旱胁迫时,氮、磷营养有助于提高和维持其体内保护酶的活力,但也有加剧干旱胁迫的可能。表2显示,小麦幼苗的叶片的ACO活性变化主要受到土壤含水量的影响,表明ACO活性变化也是反映春小麦抗旱能力的指标之一。N、P营养对小麦幼苗叶片ACO活性的影响不同。在水分亏缺时,P能提高小麦幼苗叶片ACO活性。小麦幼苗叶组织的Rwc和土壤含水量之间呈正相关关系,无论施肥与否,小麦幼苗叶组织的Rwc均随着土壤含水量的降低而降低。在同等水分条件下,施肥降