CO₂加富對西瓜幼苗生理生化特性的影響

摘要：以西瓜幼苗為試驗材料，研究了苗期CO₂加富對西瓜幼苗幾種可溶性物質、保護酶等生理生化指標的影響。結果表明：CO₂加富提高了西瓜幼苗可溶性物質含量，與對照相比，維生素C含量增加2.04％～16.16％，可溶性糖含量增加660％～41.08％，有機酸含量增加18.18％～97.40％，可溶性蛋白含量增加12.01％～22.05％；瓜幼苗莖葉中SOD、POD、CAT、AsA-POD含量明顯增加，AsA-POD變化最明顯，增幅達18.92％～73.78％，CAT增幅達7.23％～20.43％，SOD變化明顯，增幅達25.06％～88.95％，POD增幅達27.45％～9197％。

關鍵詞：CO₂加富；西瓜幼苗；可溶性物質；保護酶

CO₂是植物光合作用的原料，而設施內(nèi)相對封閉的環(huán)境條件易造成CO₂匱乏，另一方面，由于近年來有機肥施用量不斷減少，化肥使用增多，土壤中釋放的CO₂減少，致使設施蔬菜生產(chǎn)中CO₂虧缺的矛盾更加突出，已成為限制蔬菜優(yōu)質高產(chǎn)的主要因素。在設施內(nèi)溫光水肥等條件優(yōu)化的基礎上，適時增施CO₂能提高植物的光合效率，促進其生長發(fā)育和一系列生理生化指標的變化，可抑制或減輕植物病害的發(fā)生。為此，本試驗以西瓜幼苗為試材，研究了苗期CO₂加富西瓜幼苗幾種可溶性物質、保護酶等生理生化指標的動態(tài)變化，旨在探索設施栽培西瓜CO₂的有效加富質量濃度。

1 材料與方法

1．1 試驗材料

供試西瓜品種為天使1號，由合肥江淮園藝研究所研制生產(chǎn)；CO₂為液態(tài)，純度在99％以上，合肥碳酸鈣廠生產(chǎn)。

1．2 試驗設計

試驗于2009年在安徽農(nóng)業(yè)大學農(nóng)萃園和園藝學院實驗中心進行，3月初采用8cm×8cm營養(yǎng)缽育苗，待2片子葉展開時開始CO₂加富。試驗設800、1000、1200、1400m/L4種CO₂處理質量濃度，以不施CO₂為對照。每個處理1個小區(qū)，3次重復，共設15個小區(qū)，隨機排列，每個小區(qū)均罩聚氯乙烯小拱棚。CO₂鋼瓶放置于小區(qū)中央，通過減壓器由塑料管(上設小孔，孔徑0.5cm，孔間距離10cm)向棚內(nèi)均勻施放CO₂，氣體，用Li-6400光合測定系統(tǒng)定時監(jiān)測施入各小區(qū)的CO₂濃度。在晴天早晨見光30min后8:00左右開始施放CO₂揭膜通風前30min停止，陰雨天氣停施。連續(xù)加富30d左右，幼苗3～5片真葉時施肥結束，對不同處理的西瓜幼苗隨機取5株測定植株葉片幾種可溶性物質、保護酶活性，3次重復。

1．3 測定方法與數(shù)據(jù)處理

可溶性物質指標：可溶性糖用蒽酮比色法測定，維生素C含量用二氯酚靛酚法測定，可溶性蛋白含量用考馬斯亮藍G-250染色法測定，有機酸含量用NaOH滴定法測定。保護酶指標：抗壞血酸過氧化物酶(AsA-POD)活性采用紫外吸收法測定，超氧化物歧化酶(SOD)活性采用NBT還原法測定，過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法測定，過氧化氫酶(CAT)活性用紫外吸收法測定。數(shù)據(jù)采用Spss統(tǒng)計分析處理。

2 結果與分析

2．1 CO₂加富對西瓜幼苗植株幾種可溶性物質含量的影響

試驗結果表明，在4種不同CO₂質量濃度處理下，西瓜幼苗有機酸、可溶性糖、維生素C、可溶性蛋白含量有不同程度增加，與對照相比，分別增加18.18％-97.40％、6.60％～41.08％、2.04％～16.16％、12.01％-22.05％；其中1200、1400mg/L 2個處理，4種可溶性物質含量顯著高于其他2個CO₂加富處理；1200mg/LCO₂加富處理最有利于西瓜幼苗體內(nèi)可溶性物質含量積累，1200mg/L和1400mg/L兩者之間無顯著差異，但與其他3個處理比較差異顯著(表1)。原因可能是由于適量增施CO₂有利于碳代謝，促進了碳水化合物的合成，增加西瓜幼苗干物質積累 ，加快了葉片生長。同時增施CO₂氣肥可以提高植物葉片細胞間CO₂質量濃度，CO₂溶于水而降低溶液的pH值，釋放H⁺，細胞壁中H⁺濃度提高，能激活軟化細胞壁的酶類，解除細胞壁中多聚物的聯(lián)結，進而使細胞壁松弛，膨壓下降，促進細胞的吸水膨大，葉片增厚，葉面積增大，提高植物光合作用，有利于碳水化合物的合成。

2．2 CO₂加富對西瓜幼苗莖葉中幾種保護酶活性的影響

AsA-POD、SOD、POD、CAT是生物體內(nèi)幾種重要的保護酶，在一定的環(huán)境范圍內(nèi)，它們的含量或活性上升，有利于保持植物體內(nèi)自由基的產(chǎn)生和清除之問的平衡。從表2可以看出，CO₂加富處理提高了西瓜幼苗莖葉中AsA-POD、SOD、POD、CAT的活性，在1200mg/L時AsA-POD、SOD、CAT的含量達到最大值，繼續(xù)增加到1400mg/L幾種酶的含量反而降低。

4種CO₂加富處理下AsA-POD酶活性變化最明顯，比對照增幅達18.92％～73.78％；且增幅各處理依次為1200mg/L>1400mg/L>1000 rag/L>800 rag/L，4個CO₂加富處理間差異均達顯著水平。4種CO₂加富處理SOD含量均顯著高于對照，增幅達25.06％～88.95％，依次為1200mg>1400mg/L>1000mg/L>800mg/L；1200mg/L與1400mg/L兩者之間無顯著差異，但均顯著高于另外2個處理。CAT是植物體內(nèi)以H²O²為底物的酶，對H²O²分解有重要作用。4種處理CAT含量與對照差異不顯著，增幅為7.24％～20.43％；且處理間差異均不顯著。4種CO₂加富處理POD含量均顯著高于對照，增幅達27.45％～91.97％，依次為1400mg/L>1200mg/L>1000mg/L>800mg/L；1200mg/L與1400mg/L2個處理顯著高于另2個處理，但兩者之間無顯著差異，在1400mg/L時達到最大值。CO₂加富處理提高了幾種酶的含量，增強了幾種保護酶的活性，可能是由于CO₂是植物光合作用的底物，CO₂質量濃度的升高通過調節(jié)光合作用過程中的電子傳遞系統(tǒng)，形成更多的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)，促進碳同化，而NADPH合成的增加又促進了抗壞血酸谷胱甘肽循環(huán)，提高了相關保護酶的活性。

3 討論與結論

CO₂是蔬菜光合作用的主要原料，CO₂質量濃度增加促進作物的光合能力增強，延長了有效光合作用時間，增加了光合產(chǎn)物，有利于碳水化合物的合成。適宜的CO₂質量濃度提高了西瓜幼苗可溶性物質含量，增加了保護酶的活性，有利于西瓜幼苗的生長：質量濃度過高反而抑制了西瓜幼苗生理生化的的特性，可能導致植株氣孔關閉，尤其是較長時間高質量濃度CO₂處理會導致核酮糖－1.5二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性降低，引起光合速率下降，抑制植株生長。

本試驗結果表明，CO₂加富處理增加了西瓜幼苗可溶性物質含量，增強了保護酶活性。4種CO₂加富處理西瓜幼苗莖葉中有機酸、可溶性糖、維生素C、可溶性蛋白含量比對照分別增加了18.18％～97.40％、6.60％～41.08％、2.04％～16.16％、12.01％～22.05％，在1200mg/L時增加最明顯，1200mg/L和1400mg/L兩者之間無顯著差異。4種C0，加富處理AsA-POD、SOD、POD、CAT活性增強，含量分別增加，18.92％～73.78％、25.06％～88.95％、27.45％～91.97％、7.24％～20.43％，其中以AsA-POD酶活性變化最明顯；1200mg/LCO₂加富處理西瓜幼苗，有利于干物質積累，培育壯苗，提高植株抗病性。

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