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甘薯不同产量潜力品种的氮代谢特性(2)

时间:2015-02-09 09:45 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:柴沙沙等 点击次数:

  2.2  叶片和块根中游离氨基酸含量

 

  氨基酸是蛋白质的组成单位,也是全氮含量的重要组成部分,其含量是研究植物在不同条件下及不同生长发育时期氮代谢变化、植物对氮素的吸收、运输、同化及营养状况的一个重要指标[5]。由图3可看出,在甘薯栽秧后50 d与110 d,高产品种的叶片游离氨基酸含量高于低产品种,到了栽秧后170 d,叶片不同品种的游离氨基酸含量则无明显差异。由图4可看出,在栽秧后50 d的时候,除了龙薯9号外,高产品种的块根游离氨基酸含量高于低产品种,到了甘薯生长的中后期,品种间块根游离氨基酸含量差异不明显。

 

  2.3  叶片和块根中可溶性蛋白质含量

 

  唐秀梅等[5]在木薯上的研究表明,可溶性蛋白质含量是氮素代谢的一个生理指标,它包括大量参与各种生理代谢过程的酶类,其含量与木薯的生长密切相关。由图5与图6可看出,随甘薯生长发育,叶片可溶性蛋白质含量先降低后升高,块根的则先升高后降低。由图5可知,在甘薯生长前期,高产品种叶片的可溶性蛋白质含量较高,到了甘薯生长中后期,高产品种的叶片可溶性蛋白质含量则较低。由图6可看出,块根中可溶性蛋白质含量与块根产量无规律性的相关关系。

 

  2.4  甘薯叶片中与氮代谢相关的酶活性变化

 

  2.4.1  硝酸还原酶  由图7可看出,在甘薯生长过程中,各品种硝酸还原酶活性的变化呈“双峰曲线”;在甘薯整个生育期,龙薯9号的NR活性高于苏薯8号与泰中6号,遗字138与北京553的NR活性始终低于其他品种,高产品种红香蕉的NR活性始终处于中等水平。由此可知,高产品种的NR活性不一定高,但是,低产品种的NR活性较低。

 

  2.4.2  谷氨酰胺合成酶活性  GS是处于氮代谢中心的多功能酶,参与多种氮代谢的调节[6],有研究表明,GS活性的提高有利于植物氨同化和氮素转化[7-9]。由图8可看出,随甘薯生长发育,不同品种的叶片GS活性升高,而且,高产品种的GS活性较低。

 

  2.5  不同品种氮收获指数变化

 

  由图9可知,2011年的数据表明,在甘薯的整个生育期,不同品种的氮收获指数先降低后升高,除北京553外,最低值均出现在栽秧后90 d,北京553的最低值出现在栽秧后110 d;在栽秧后90 d之前,北京553的氮收获指数最高,栽秧后110 d之后,北京553的氮收获指数最低,这一点与块根中全氮含量的变化一致。2012年的变化趋势与2011年基本一致。由此可知,氮收获指数与单株氮积累量几乎没有相关,表明“氮的分配”和“氮的吸收”是受不同的生理系统控制的,并且发现这两个彼此独立的生理系统可以较好地统一在一个品种中。

 

  3  结论与讨论

 

  Fujise等[10]指出,甘薯植株中氮浓度低时,干物质向块根的分配率高;袁宝忠等[11]的研究表明,从甘薯植株体内碳氮代谢分析中,生长前期以氮素代谢为主,具体表现植株具有较高的累积氮素能力,从而提高了氮素含量,更进一步促进茎叶的生长与壮大,而植株体内的碳素同化物质的比例较低。另一阶段是生长中后期,随着叶器官不断生长和壮大,加强了碳素的同化能力,使碳素代谢转为优势。本试验的研究结果表明,在甘薯生长前期,高产品种的植株氮含量要低于低产品种,到了甘薯生长后期,高产品种的植株氮含量则高于低产品种,这与前人的研究结果略有不同。本试验的结果还表明,在甘薯生长前期,高产品种叶片的可溶性蛋白质含量较高,到了甘薯生长中后期,高产品种的叶片可溶性蛋白质含量则较低。

 

  根系吸收的硝态氮,在叶片中经硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(NiR)的连续催化,还原成NH4+,其中NR是这个反应过程的限速酶,其活性大小影响着NO3-还原为NH4+的速度,也影响着土壤中无机氮的利用率,间接影响着NH4+形成氨基酸、蛋白质的速度。谷氨酰胺合成酶(GS)是NH4+进一步形成氨基酸反应过程中的关键酶。本试验的结果表明,在甘薯生长中后期,高产品种的植株氮含量较高,促进了氮素向块根转运,提高了NR活性,提高了中后期叶片与块根中游离氨基酸和可溶性蛋白质的含量。因此,高产甘薯品种的NR活性不一定高,但是,低产品种的NR活性较低。低产品种的GS活性较高。

 

  参考文献:

 

  [1] FOYER C H, CHAMPING M L, VALADIER M H. Partitioning of photosynthetic carbon: the role of nitrate activation of protein kinases[A]. SHARRY P, HALFORD N, HOLLEY R, et al. Proceding of the Phytochemical Society of Europe[C]. Oxford: Clarendon Press, 1996.35-51.

  [2] DENG M D, MOUREAUXT C. Effects of nitrogen metabolites on the regulation and circadian expression of tobacco NR[J]. Plant Physiol Biochem, 1991,29:239-247.

  [3] LILLO C. Light regulation of nitrate reductase in green leaves of higher plants[J]. Physiol Plant, 1994,90:616-620.


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