光碳核肥對鹽脅迫下水培黃瓜多酚及保護(hù)酶活性的影響

耿楊陽 鄭雅迪 張凱浩

|摘要|本文以黃瓜品種‘新泰密刺為供試材料，研究不同稀釋比例的光碳核肥對鹽脅迫下水培黃瓜多酚、葉綠素及抗氧化酶活性的影響。結(jié)果表明：噴施光碳核肥能顯著提高葉片的CAT活性、SOD活性、葉綠素含量、氮平衡指數(shù)、光合色素，降低POD活性、MDA含量、類黃酮含量及花青素含量積累水平，從而使鹽脅迫對植株造成的氧化傷害被有效緩解;光碳核肥稀釋比例對水培黃瓜鹽脅迫的緩解效應(yīng)也不同，其中1：100的光碳核肥稀釋比例是本試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的最佳比例。

鹽脅迫條件下，植物生長減緩甚至死亡、光合作用受到抑制、產(chǎn)量下降甚至可能導(dǎo)致絕產(chǎn)[1]。鹽脅迫是一種滲透脅迫，作物根系吸水時(shí)常受到影響從而影響植物氣孔正常開閉。王素平等[2]的研究表明，在短期鹽脅迫下，黃瓜植株可以通過增強(qiáng)根系吸收能力來補(bǔ)償根系吸收面積的減小，通過降低葉片蒸騰速率來減少水分流失，一定程度上緩解水分失衡，提高植物的耐鹽性。蔣景龍等[3]研究表明外源H2O2通過增強(qiáng)黃瓜的抗氧化能力來降低鹽脅迫引起的氧化脅迫，同時(shí)調(diào)控相關(guān)蛋白質(zhì)的表達(dá)，從而緩解NaCl脅迫造成的傷害。

光碳核肥又稱CO2捕集劑，是由南陽東侖生物光碳科技有限公司研發(fā)的“含氨基酸水溶肥”，這款葉面肥中含有氨基酸、微藻、酵母糖、吸附劑等。通過把空氣中的CO2富集在植物莖葉的周圍供作物吸收，同時(shí)通過葉片給植物提供養(yǎng)分，從而提高光合速率，抑制光呼吸，加快葉綠素的生成，促進(jìn)作物生長和干物質(zhì)積累[4]。李瑞民等人[5]的研究表明，施用光碳核肥后，辣椒的生長特性明顯增強(qiáng)。試驗(yàn)研究表明，光碳核肥應(yīng)用于番茄、辣椒、水稻和煙草，可以加快葉綠素的生成、強(qiáng)化光合作用，有節(jié)肥節(jié)藥、減少病蟲害、增產(chǎn)增收的效果，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益[4-7]。

黃瓜是中國設(shè)施種植面積最大的蔬菜作物之一，也是深受連作障礙和土壤鹽堿化危害的作物之一。尋找經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、適用性強(qiáng)的方法減輕生產(chǎn)中的各種不利因素及其復(fù)合傷害，是一項(xiàng)極其必要和緊迫的任務(wù)[8]。試驗(yàn)以新疆常見品種‘新泰密刺為供試材料，用不同濃度的光碳核肥來處理鹽脅迫下的水培黃瓜，通過生理指標(biāo)測試來探索光碳核肥緩解鹽脅迫的效果，并篩選出試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的最適濃度。

材料與方法

試驗(yàn)材料

種子購自山東省新泰市祥云種業(yè)有限公司，品種為‘新泰密刺，光碳核肥購自南陽東侖生物光碳科技有限公司，內(nèi)含氨基酸10%，微藻20%，酵母糖10%。吸附劑5%，活化劑1%，膠體劑1%，吸水劑2%，絡(luò)合劑1%， 純凈水60%。海綿完全吸收營養(yǎng)液后，將黃瓜種子水平放置在海綿塊1 cm的位置，再將海綿塊放置在育苗盤中。盤里添加營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的深度為1.5 cm（營養(yǎng)液剛好接觸到海綿塊）。最后將育苗盤放入人工氣候室中，其溫度白天控制在25℃，晚上控制在15℃。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇3葉1心期長勢一致的健壯黃瓜幼苗，定植在山崎配方營養(yǎng)液的水培管道中緩苗，營養(yǎng)液7天換1次[9]。定植7天后開始鹽脅迫處理，10天后開始進(jìn)行光碳核肥葉面噴施處理，NaCl濃度60 mmol/L，TA、TB、TC、TD、TE葉面噴施光碳核肥的稀釋比例分別為1：100、1：200、1：300、1：400、1：500。每隔5天噴施1次光碳核肥，在19：00～20：00進(jìn)行，將葉片正反面都均勻噴施，以葉面產(chǎn)生水膜為宜，對照組噴施相同量的蒸餾水[1]。光碳核肥處理第2次隔天測定綠素含量、氮平衡指數(shù)、類黃酮含量及花青素含量，光碳核肥處理第6次的兩天后測定CAT活性、POD活性、SOD活性、MDA含量、葉綠素a含量，葉綠素b含量以及類胡蘿卜素含量。

試驗(yàn)方法

光碳核肥處理第2次隔天，選從上至下第3片完全功能葉，用DUALEX SCIENTIFIC+TM型植物多酚-葉綠素測量計(jì)于10：00，每個(gè)處理選5株黃瓜進(jìn)行測量，之后每隔7天測1次，共測定4次。在光碳核肥處理第6次的兩天后10：00，選5株進(jìn)行采樣。取樣品植株的第3～8片（從上到下）完全展開的成熟葉。葉綠素含量、抗氧化酶活性及MDA含量通過常規(guī)紫外-可見分光比色法測定[10-11]。黃瓜葉片葉綠素含量測定采用95%乙醇提取法;CAT活性的測定采用紫外線吸收法;POD活性的測定采用愈創(chuàng)木酚氧化法;SOD活性的測定采用NBT光化還原法，葉綠體色素的定量測定[10]。

數(shù)據(jù)處理及分析

采用DPS軟件Duncan多重比較法對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Microsoft Excel 2007軟件作圖。

結(jié)果與分析

鹽脅迫下光碳核肥對水培黃瓜葉片光合色素含量的影響

由表1可以看出，鹽脅迫下黃瓜葉片噴施不同濃度光碳核肥對葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、葉綠素（a+b）含量的影響，差異達(dá)極顯著水平。用1：200濃度的光碳核肥處理的黃瓜葉片其葉綠素a、葉綠素b、葉綠素（a+b）含量、類胡蘿卜素含量較對照分別提高了34.7%、39.0%、42.7%、36.1%。

鹽脅迫下光碳核肥對水培黃瓜葉片保護(hù)酶活性的影響

如圖1所示，噴施光碳核肥能夠改變鹽脅迫下葉片CAT活性，其中處理TA、TB、TC的CAT活性較CK分別增加了0.3%、17.5%、33.2%;而TD、TE的CAT活性較CK則分別減少了0.1%和5.8%。結(jié)果表明，鹽脅迫下施用一定濃度的光碳核肥有助于提高黃瓜葉片CAT活性，TC處理的光核碳肥濃度對CAT活性提升效果最為顯著。

如圖2所示，噴施光碳核肥能夠改變鹽脅迫下葉片SOD活性;其中處理TA、TB、TC、TD、TE的SOD活性較CK提高了34.8%、20.1%、17.1%、9.3%和17%。結(jié)果表明，鹽脅迫下施用一定濃度的光碳核肥有助于提高葉片中的SOD活性，TA處理的光核碳肥濃度對SOD活性提高效果最為顯著。

如圖3所示，噴施光碳核肥能夠改變鹽脅迫下葉片POD活性，其中處理TA、TB、TC、TD、TE的POD活性較CK降低了6.1%、34.8%、22.4%、28.4% 和34.4%。結(jié)果表明，鹽脅迫下施用一定濃度的光碳核肥有助于降低黃瓜葉片POD活性，TB處理的光核碳肥濃度對POD活性降低效果最為顯著。

鹽脅迫下光碳核肥對水培黃瓜MDA含量的影響

如圖4所示，噴施光碳核肥能夠改變鹽脅迫下葉片MDA含量，其中處理TA、TB、TC、TD、TE的MDA含量較CK降低了5.5%、55.8%、16.6%、14.1%、7.8%。結(jié)果表明，鹽脅迫下施用一定濃度的光碳核肥有助于降低黃瓜葉片MDA含量，TB處理的光核碳肥濃度對MDA含量降低效果最為顯著。

鹽脅迫下光碳核肥對水培黃瓜葉綠素含量、氮平衡指數(shù)、類黃酮含量及花青素含量的影響

氮平衡指數(shù)（NBl）是葉綠素（Chl）和類黃酮（Flav）的比值：植物生長健康時(shí)，合成葉綠素較多，產(chǎn)生的類黃酮較少?；ㄇ嗨兀ˋnth）能夠提供植物的生長狀況及對脅迫響應(yīng)的有效信息[15]。

如圖5、圖6所示，與CK相比，噴施一定濃度光碳核肥可顯著提高鹽脅迫植株的葉綠素含量、氮平衡指數(shù)，其中處理TA較CK達(dá)到最高增幅分別64.0%、84.0%。如圖7所示，與CK相比，噴施一定濃度光碳核肥可顯著降低鹽脅迫植株的類黃酮含量，且處理TB使葉片類黃酮含量達(dá)到最高降幅12.2%。如圖8所示，與CK相比，噴施光碳核肥可顯著降低鹽脅迫植株的花青素含量，且處理TA使葉片花青素含量達(dá)到最高降幅36.1%。

綜上所述，噴施光碳核肥可以有效提高葉綠素含量、氮平衡指數(shù)，降低花青素含量、類黃酮含量，其中處理TA是試驗(yàn)處理中減輕鹽脅迫對黃瓜植株造成的損傷的最適濃度。

相關(guān)性分析

從表2相關(guān)系數(shù)表可以看出葉綠素含量與氮平衡指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，說明葉綠素含量越高，氮平衡指數(shù)越高;類黃酮含量與葉綠素含量、氮平衡指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明類黃酮含量越高，葉綠素含量、氮平衡指數(shù)越低;花青素含量與葉綠素含量、氮平衡指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明花青素含量越高，葉綠素含量、氮平衡指數(shù)越低;花青素含量與類黃酮含量呈極顯著正相關(guān)，說明花青素含量越高，類黃酮含量越高。

從表2偏相關(guān)系數(shù)表可以看出葉綠素含量與氮平衡指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，說明葉綠素含量越高，氮平衡指數(shù)越高。

討論與結(jié)論

宿秀麗[16]等人研究表明利用光碳核肥對種薯進(jìn)行拌種并于全生育期對葉面進(jìn)行噴施處理，可增強(qiáng)植株生長力，補(bǔ)充后期塊莖膨大所需養(yǎng)分，顯著提高馬鈴薯產(chǎn)量。本研究結(jié)果與該研究結(jié)果相似，與對照組相比噴施光碳核肥的植株普遍生長力增強(qiáng)。石玉[1]等人的研究也表明噴施光碳核肥可以改善鹽脅迫對黃瓜幼苗的不良影響，提高凈光合速率（Pn）和葉片相對含水量，減小MDA和相對電解質(zhì)滲透率的積累水平，從而緩解鹽脅迫對黃瓜造成的氧化傷害。本研究結(jié)果與該研究結(jié)果相似，MDA的積累水平與前人MDA研究結(jié)果變化趨勢相似，前人研究結(jié)果中光碳核肥最適濃度為1：150，與本試驗(yàn)的最適濃度十分相似。鹽脅迫下，外源光碳核肥的具體有效成分的進(jìn)一步探究，以及如何加強(qiáng)或啟動(dòng)某些與抗鹽脅迫相關(guān)信號的傳導(dǎo)方法、機(jī)理還需繼續(xù)深入研究。

外源光碳核肥處理有效緩解了鹽脅迫對水培黃瓜葉片中葉綠素含量抑制作用，其葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b、及類胡蘿卜素均顯著增加，處理中影響光合色素的最適濃度為1：200。光碳核肥處理有效緩解了鹽脅迫對水培黃瓜葉片中抗氧化酶活性的不良影響，其中CAT活性、SOD活性顯著升高，POD活性、MDA含量顯著降低，處理中，影響CAT活性的最適濃度均為1：300，影響SOD活性的最適濃度均為1：100，而影響POD活性、MDA含量的最適濃度為1：200。光碳核肥處理也有效緩解了鹽脅迫對水培黃瓜葉片中多酚葉綠素的不良影響，其中葉綠素含量、氮平衡指數(shù)顯著增高，花青素含量顯著下降，類黃酮含量也有一定降低，且光碳核肥濃度與黃瓜的葉綠素含量、氮平衡指數(shù)、花青素含量均有顯著的相關(guān)性，處理中，影響多酚、葉綠素含量的最適濃度為1：100。

綜上所述，噴施光碳核肥能顯著提高葉片的CAT活性、SOD活性、葉綠素含量、氮平衡指數(shù)、光合色素含量，降低POD活性、MDA含量、類黃酮含量及花青素含量，從而緩解鹽脅迫對植株造成的氧化傷害;不同稀釋比例光碳核肥對黃瓜鹽脅迫的緩解效應(yīng)不同，其中噴施1：100的光碳核肥是本試驗(yàn)設(shè)計(jì)中對鹽脅迫下黃瓜的緩解效應(yīng)最佳的比例。

參考文獻(xiàn)

[1] 石玉，潘媛媛，張毅，等.光碳核肥對鹽脅迫下黃瓜幼苗生長抑制的緩解效應(yīng)[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2017，26（5）：752-758.

[2] 王素平，郭世榮，李璟，等.鹽脅迫對黃瓜幼苗根系生長和水分利用的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17（10）：1883-1888.

[3] 蔣景龍，沉季雪，李麗.外源H2O2對鹽脅迫下黃瓜幼苗氧化脅迫及抗氧化系統(tǒng)的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2019，28（6）：998-1007.

[4] 王世華，郎義，張義會.光碳核肥在番茄栽培中的應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2013，12（9）：79.

[5] 李瑞民.光碳核肥在辣椒上的示范效果初報(bào)[J].中國果菜，2018，38（3）：30-32.

[6] 梁方，黃志強(qiáng)，龔志敏，等.光碳核肥對超級雜交水稻新組合Y兩優(yōu)900產(chǎn)量的影響[J].雜交水稻，2018，33（4）：52-54.

[7] 劉領(lǐng)，李冬，申洪濤，等.摘除不適用葉與噴施光碳核肥對烤煙上部葉生理代謝及品質(zhì)的影響[J].煙草科技，2019，52（2）：25-32.

[8] 宋士清.化學(xué)物質(zhì)對溫室黃瓜幼苗鹽脅迫、灰霉病逆境的誘抗作用及其機(jī)理研究[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

[9] 任瑞珍.黃瓜營養(yǎng)液育苗關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[10] 陳詩，王瑞苓，鄭元.西南林學(xué)大學(xué)《植物生理學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探[J].教育教學(xué)論壇，2018（20）：112-113.

[11] BAILLY C， BENAMAR A， CORBINEAU F， et al.Changes in malondialdehyde content and in superoxide dismutase， catalase and glutathione reductase activities in sunflower seeds as related to deterioration during accelerated aging[J].Physiol Plant，1996，97（1）：104-110.

[12] 楊節(jié).茶樹中過氧化氫酶的初步研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2014.

[13] 夏民旋，王維，袁瑞，等.超氧化物歧化酶與植物抗逆性[J].分子植物育種，2015，13（11）：2633-2646.

[14] 李雪凝，董守坤，劉麗君，等.干旱脅迫對春大豆超氧化物歧化酶活性和丙二醛含量的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2016，32（15）：93-97.

[15] 由明明.基于高光譜參數(shù)的冬油菜理化參量估算模型研究[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2018.

[16] 宿秀麗，張杰，溫海霞.光碳核肥對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016， 55（1）：37-38.

*項(xiàng)目支持：塔里木大學(xué)“大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃”項(xiàng)目“光碳核肥對黃瓜幼苗鹽脅迫損傷的緩解效應(yīng)及機(jī)理研究”（2018073）。

作者簡介： 耿楊陽，女，新疆烏魯木齊人，研究方向：設(shè)施農(nóng)業(yè)。

**通信作者：軒正英（1979-），女，遼寧朝陽人，副教授，研究方向：南疆特色蔬菜種質(zhì)資源。

[引用信息]耿楊陽，鄭雅迪，張凱浩，等.光碳核肥對鹽脅迫下水培黃瓜多酚及保護(hù)酶活性的影響[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2020，40（07）：68-72.