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不同施氮对盆栽芍药的双因素方差分析

   日期:2020-04-25 20:03:08      浏览:0    
核心提示:这说明氮素对芍药的营养生长有促进作用。但花径和开花数量却随供氮水平增加,出现先增大后减小的趋势,且N450处理和对照并无显著性差异。
不同施氮水平和生育期对盆栽芍药关键酶代谢活性的双因素方差分析
 
从表2可以看出施氮水平、生育期以及施氮水平和生育期的交互作用均对氮代谢关键酶活性有着极显著的影响。Nr以氮水平对其活性影响最大,GOGAT、GS、GDH则是以生育期对其影响最大,供氮水平次之。
 
研究发现,随着供氮水平的增加,株高、地茎以及冠幅都出现一直增大的趋势,且施肥处理相较对照都出现显著性差异。这说明氮素对芍药盆栽的营养生长有促进作用。但花径和开花数量却随供氮水平增加,出现先增大后减小的趋势,且N450处理和对照并无显著性差异。
 
这可能是因为氮素是一种信号物质,和细胞分裂素和生长素等植物激素存在互作关系[7],过量施用氮肥加大了对内源激素的刺激,导致了芍药盆栽生长过快,加剧了营养生长对养分的竞争,从而推迟生殖生长,导致开花质量下降。有研究表明,氮肥通过提高叶片氮素含量和SPAD值来提高开花数量[8-9]。
 
硝酸还原酶是植物有机氮同化的中的第一个酶,也是限速酶。硝酸还原酶活性的大小影响着植物体内硝态氮水平和蛋白质合成速率[10]。本实验结果表明,施氮显著提高了Nr活性,且在不同生育期施氮水平与Nr活性成显著正相关。这与刘娜[11]在甜菜上的研究结果一致。

不同施氮对盆栽芍药的双因素方差分析
 
从整个生育期来看,Nr活性随着生育期的推进变化趋势基本一致,均呈现先增大后持续减小单峰变化,但施肥处理不同,峰值出现的生育期也不同。有研究指出,施氮水平的不同可能会导致Nr活性出现的峰值的生育期不同[12]。在本实验中,N0、N150以及N300处理峰值均出现在显蕾期,然后持续下降。这说明,芍药盆栽吸氮高峰期出现在显蕾期,氮代谢最旺盛,产生更多的蛋白质,为芍药盆栽生长发育及构建生殖器官形态做好物质基础。
 
N450处理Nr活性峰值出现在透色期,这可能是过量氮素提高了Nr活性,导致Nr在还原硝态氮时需要消耗过多来自光合磷酸化产生的电子,减少流向固定CO2过程中的电子,从而抑制光合碳代谢,造成叶片贪青,碳水化合物积累过少,从而影响开花质量,而在本实验中确实出现类似结果。
 
谷氨酰胺合成酶是植物体内氨同化的关键酶,在多种氮代谢中起着重要作用[13]。谷氨酸合成酶在催化谷氨酰胺合成谷氨酸中起主要作用。GS和GOGAT在植物体内组成的GS/GOGAT循环催化95%以上植物体内无机氨[14],起着重要的协同作用。在本实验中,GS和GOGAT两种酶活性无论从供氮水平还是从生育期来看,变化趋势基本一致。

不同施氮对盆栽芍药的双因素方差分析
 
出现这种趋势的原因可能是,反应产物对两种酶活性产生了正反馈调节,是GOGAT活性对GS活性的一种适应和自身调整。在展叶期和显蕾期,两种酶活性均随氮素水平增大而增大,且施肥处理的酶活性显著大于对照处理,可能是由硝酸还原酶(Nr)的还原产物NH4+对GS起到了促进作用,提高了其活性,且在这两个时期,Nr活性也表现出一致的曲线。
 
在透色期,两种酶活性在N450处理相较显蕾期下降剧烈,可能是此时N450处理的Nr活性最高,产生大量的NH4+以及GS合成过多的谷氨酰胺,从而对GS活性产生了抑制。从整个生育期来看,两种酶活性均在显蕾期达到最高值,这可能是此时芍药生长最旺盛,需要大量的蛋白质来构建光合器官和生殖器官,因此此时GS/GOGAT活性提高有利于芍药体内氨同化的顺利进行。
 
谷氨酸脱氢酶(GDH)主要有两个作用:一是当植物体内NH4+浓度过高时,它催化NH4+与α-酮戊二酸生成谷氨酸[15];二是当碳骨架受限制时,催化谷氨酸脱氢生成α-酮戊二酸为三羧酸循环提供碳骨架[16]。本实验中,在各个生育期,GDH活性均与供氮水平成正相关,说明施氮可以提高GDH活性。在不同生育期,GDH活性大小不同。在展叶期,各处理之间差异并不大,可能是因为GDH有很高的Km值,对氨的亲和力不高。

不同施氮对盆栽芍药的双因素方差分析
 
在显蕾期和透色期,各处理之间达到显著差异。可能是在显蕾期GS、GOGAT两种酶活性最高,产生了大量谷氨酸,而谷氨酸作为GDH的诱导物可能会促进GDH活性提高。在透色期时,芍药已进入生殖生长,叶片中的蛋白质等含氮有机物开始水解成大量NH4+,光合能力下降,碳骨架受限制,在抑制GS活性的同时,提高了GDH活性[17]。此外,N450处理的GDH活性在各时期与别的处理差异一直比较大,除上述原因外,可能还与Nr还原太多NH4+有关,为缓解芍药体内氨毒害,GDH活性迅速升高[18]。
 
施氮对促成栽培芍药的氮代谢有调节作用。在施氮300mg/L时,硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)等关键酶活性最高。说明适量施氮可以提高芍药氮素同化能力,改善芍药氮素营养。
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