不同供钾水平对金盏花幼苗生长特性和酶活性的影响

赵永平,朱 亚,闫敏飞,钟娇娇,苏 丽

(商洛学院 生物医药与食品工程学院,陕西 商洛 726000)

不同供钾水平对金盏花幼苗生长特性和酶活性的影响

赵永平,朱 亚,闫敏飞,钟娇娇,苏 丽

(商洛学院 生物医药与食品工程学院,陕西 商洛 726000)

通过盆栽试验,研究了不同供钾水平对不同品种金盏花幼苗生长特性和酶活性的影响。结果表明:不同品种金盏花的株高、茎鲜重、茎干重、叶鲜重、叶干重均随着施钾量的增加呈先升高后降低的趋势,在150 kg/hm2K处理下均较高；保护酶POD、CAT的活性均随着施钾量的增加呈先上升后下降的趋势,SOD的活性则呈先下降后上升的趋势；MDA的含量随钾素浓度的增加而减少,可溶性蛋白含量、脯氨酸含量随钾素浓度的增加而呈上升趋势。

金盏花;供钾水平;生长特性;酶活性

金盏花(CalendulaofficinalisL.)别名万寿菊、臭芙蓉等,属菊科万寿菊属一年生草本植物，其全株被毛,花为黄色或者橙黄色,原产地为墨西哥。金盏花生长发育迅速,耐性强，容易移植和栽培，花大而鲜艳，开花周期长，病虫害相对较少,作为园林植物被广泛栽培[1]。金盏花中所含的两类天然色素类胡萝卜素和类黄酮,具有很高的药用价值和商业价值[2]。金盏花被广泛应用于食品、医药、化妆品等行业,在人们的日常生活中占重要地位[3]。

关于金盏花的研究,国内外学者主要集中于金盏花产物的提取工艺、组分分析、组织培养等方面。钾是植物必需的大量元素之一,在酶的激活、蛋白合成和物质运输方面都起着重要作用,还有渗透调节及提高抗逆性等功能[4]。伴随着作物单产和复种指数的提高,土壤供钾量明显降低,全国大约有1/3的耕地严重缺钾[5]。土壤缺钾及钾肥短缺已经成为制约我国乃至世界农业生产发展的重要限制因子之一[6]。适宜浓度的钾能促进金盏花的生长,过低或过高浓度的钾则会对幼苗的生长产生抑制作用[7]。蒋志平等[8]的研究表明:钾肥在较低用量时可使金盏花目标性状达到最高值；当钾肥用量达到一定水平后,钾和氮、磷间无明显的相互作用。常利新[9]研究认为：营养液中钾浓度400 mg/L最适合金盏菊的生长；金盏菊生长发育对缺钾的条件比较敏感,但对高浓度钾并不太敏感。宋桥生等[10]研究表明：增施钾肥能明显提高单瓜重量和产量；当钾肥用量越大时,可溶性糖含量越高；但当钾肥达到一定的量后,可溶性糖含量增加的趋势逐渐缓慢。增加钾肥的用量可以提高维生素C含量,总的变化趋势是钾肥用量越大,维生素C含量越高[11]。本课题组以金盏花幼苗为研究对象,研究了不同浓度供钾水平对金盏花生长特性和酶活性的影响,旨在明确钾素营养的作用机理,筛选出适于金盏花生长的钾素供应水平,为金盏花生产栽培中合理施用钾肥、合理调控钾素营养提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为金盏花杂交品种“G-LJ-1”、“J-SL-1”和“J-SL-2”。

1.2 试验方法

选取完整、健康、饱满的金盏花种子,用0.1%的HgCl2消毒6 min,然后用去离子水反复冲洗后备用。将备用的金盏花种子均匀摆放在30个培养皿中,每个培养皿放20粒种子,置25 ℃生化培养箱中让其萌发；2 d后移栽于花盆中,移栽后进行不同浓度的钾处理,设置0(代号K0)、75(K1)、150(K2)、225(K3)、300(K4) kg/hm2五个钾浓度处理,每个处理设3个重复。于自然温、光条件下培养。

1.2.1 农艺指标的测定 将金盏花幼苗收获后,用自来水冲洗干净,然后分为地上部分和地下部分,每个处理4个重复。测量其株高后,将茎、叶、根分开,分别称茎鲜重和叶鲜重。然后将鲜样先在105 ℃下杀青60 min,再在80 ℃下烘至恒重[17],然后再测定茎、叶的干重。

1.2.2 酶活性与生理指标的测定 用氮蓝四唑(NBT)法测定超氧化物歧化酶(SOD)的活性;用愈创木酚法测定过氧化物酶(POD)的活性;使用分光光度法测定过氧化氢酶(CAT)的活性;使用硫代巴比妥酸(TBA)法测定丙二醛(MDA)的含量;采用考马斯亮蓝G-250法测定可溶性蛋白的含量;采用磺基水杨酸法测定脯氨酸(Pro)的含量。

1.2.3 数据统计 采用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05 软件进行试验数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同供钾水平对金盏花农艺性状的影响

由表1可以看出：当钾肥浓度在0～150 kg/hm2范围内时，3个品种金盏花的株高、茎鲜重、叶鲜重、茎干重、叶干重都随钾肥浓度的增大而增大；当钾肥浓度大于150 kg/hm2时，上述指标又随钾肥浓度的增大而降低。说明适度施钾可以促进金盏花幼苗的生长,而施钾过多则会抑制幼苗的生长。

表1 不同供钾水平对金盏花株高、茎叶干鲜重的影响

2.2 不同供钾水平下金盏花中SOD活性的变化

氧化物歧化酶(SOD)可以清除生物体内的活性氧；植物对逆境的抵抗能力常与其体内的SOD活性有关。由图1可以看出,SOD活性随钾肥浓度的升高呈先下降后上升的变化趋势，这可能是因为低浓度钾素对金盏花幼苗造成胁迫,而随着钾素浓度的提高,这种胁迫逐渐减弱,SOD活性逐渐恢复正常。在150 kg/hm2钾处理下SOD活性最低,可能因为该浓度下钾素不会导致金盏花体内活性氧含量增加。

2.3 不同供钾水平下金盏花POD活性的变化

过氧化物酶(POD)是植物体内普遍存在的一种酶,它与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有密切的关系,可以反映某一时期植物体内代谢强度的变化。由图2可知, POD活性随钾肥浓度的升高呈现先上升后下降的趋势。说明适当的钾素浓度可以提高植物体内过氧化物酶活性,有利于加快体内各种物质代谢反应；若钾浓度过高则会抑制代谢反应的进行。

2.4 不同供钾水平下金盏花CAT活性的变化

过氧化氢酶(CAT)大量存在于动植物细胞内,属于活性氧清除剂,可以分解机体代谢过程中产生的活性氧，如过氧化氢、超氧阴离子等,这些物质可对机体尤其是质膜产生毒害作用。CAT的活性与植物的代谢强度及抗寒、抗病能力均有关系,可以根据这种酶的活性水平判断植物是否受到氧化伤害。由图3可以看出, CAT酶的活性随钾肥浓度的升高呈现先上升后下降的趋势。说明施用适宜浓度的钾肥可以提高植物体内过氧化氢酶的活性,有利于加快体内各种物质代谢反应。

图1 不同供钾水平下金盏花中SOD活性的变化

图2 不同供钾水平下金盏花中POD活性的变化

图3 不同供钾水平下金盏花中CAT活性的变化

2.5 不同供钾水平下金盏花中MDA含量的变化

植物器官衰老或在逆境下遭受伤害后,往往发生膜脂过氧化作用。丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的最终分解产物,其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度。由图4可见：丙二醛含量随钾肥浓度的增大而下降；当钾肥浓度为0时,丙二醛含量较高,反映细胞脂质过氧化程度较高；随着钾肥浓度的升高,丙二醛含量下降,说明提高钾离子浓度可以防止金盏花幼苗细胞脂质过氧化。

2.6 不同供钾水平下金盏花中可溶性蛋白含量的变化

植物体内的可溶性蛋白质大多参与了各种代谢活动。由图5可以看出：可溶性蛋白含量随钾浓度的增加而增加；当钾浓度为300 kg/hm2时可溶性蛋白含量最高,此时代谢活动最强。

图4 不同供钾水平下金盏花中丙二醛含量的变化

图5 不同供钾水平下金盏花中可溶性蛋白含量的变化

2.7 不同供钾水平下金盏花中脯氨酸含量的变化

有关研究结果表明，在逆境条件下,植物体内脯氨酸的含量会显著增加。因此植物体内脯氨酸的含量可以在一定程度上反映植物的抗逆性。由图6可以看出：金盏花中脯氨酸的含量随钾肥的浓度的增加而增加；当钾浓度为300 kg/hm2时脯氨酸含量最高,说明此浓度下的钾对金盏花幼苗造成了逆境胁迫。

图6 不同供钾水平下金盏花中脯氨酸含量的变化

3 结论与讨论

在适当施用钾肥条件下,K+作为伴随阳离子可以加强和促进植物对磷和氮的吸收与运输[12]。钾素本身也具有促进光合产物合成与运输的功能,因此适量的钾肥能促进植物的生长。许多研究表明,在一定范围内随钾肥用量的增加植物生物量有所提高[13-15]。本试验研究表明,适宜钾肥处理能促进金盏花幼苗的生长,而缺钾和高钾肥水平又会抑制株高、茎叶干鲜重的提高。这些结果与前人的研究结果[9]相似。在本研究中，随着钾素浓度的提高，金盏花幼苗中的POD和CAT酶活性均呈现先上升后下降的趋势,当钾素浓度为150 kg/hm2时这两个保护酶的活性最强,说明适当地增加钾素浓度可以提高植物体内过氧化物酶活性,有利于加快体内各种物质代谢反应。SOD活性则随钾肥浓度的升高呈先下降后上升的变化趋势。可溶性蛋白和脯氨酸含量均随钾肥浓度的升高而增加,当钾浓度在300 kg/hm2时脯氨酸含量和可溶性蛋白含量均最高,说明此浓度太高，对金盏花幼苗构成了逆境胁迫。金盏花幼苗中丙二醛含量随钾肥浓度的增大而下降,说明提高K+浓度可有效防止金盏花幼苗的细胞脂质过氧化作用。

本试验研究结果表明,金盏花的钾肥适宜用量在150～225 kg/hm2之间,其中G-LJ-1对钾肥的敏感性最高。

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[9] 常利新.不同浓度钾对金盏菊生长发育的影响[J].河北林果研究,2000,15(1):75-78.

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(责任编辑:黄荣华)

Effects of Different Potassium Application Rates on Growth Characteristics and Enzymatic Activity ofCalendulaofficinalisSeedlings

ZHAO Yong-ping, ZHU Ya, YAN Min-fei, ZHONG Jiao-jiao, SU Li

(College of Biological Pharmacy and Food Engineering, Shangluo University, Shangluo 726000, China)

The effects of different potassium application rates on the growth characteristics and enzymatic activity of seedlings of differentCalendulaofficinalisvarieties were studied through pot tests. The results showed that: when the application rate of potassium increased, the plant height, stem fresh weight, stem dry weight, leaf fresh weight, and leaf dry weight of different calendula varieties all increased first and then decreased, and they were relatively high in the treatment of 150 kg/hm2potassium supply; along with the increase in the application rate of potassium, the activity of POD and CAT revealed the trend of rising first and then declining, while the activity of SOD reduced first and then increased; the MDA content decreased, and the contents of soluble protein and proline increased with the increase in the application rate of potassium.

Calendulaofficinalis; Potassium supply level; Growth characteristic; Enzymatic activity

2016-07-08

国家级大学生创新创业训练项目(201511396711);商洛学院引进人才专项科研启动经费项目(14SKY027)。

赵永平(1982─),男,陕西扶风人,讲师,博士,从事药用植物资源利用的教学科研工作。

S681.7

A

1001-8581(2017)01-0039-04