光照強度對煙苗葉綠素含量、硝酸還原酶活性及根系活力的影響

趙文濤，周冀衡，邱 堯，李 強，楊 未

（1． 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院，湖南 長沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128）

光是影響植物生長的重要因子之一。煙草是喜光作物，需要較強的光照條件才能生長旺盛，日光充足而不強烈對煙葉質(zhì)量較為有利[1]。光照強度對植物苗期生長發(fā)育有很大的影響。有關(guān)光照強度對其他糧食或蔬菜作物幼苗的影響研究已有很多[2-3]，但在煙草上的研究報道卻比較少。劉國順等[4]研究了不同生育期光照強度對烤煙生長和品質(zhì)的影響。鄭明等[5]研究了光照強度對烤煙煙苗生長和代謝物含量的影響。

葉綠素是植物進行光合作用的重要物質(zhì)，其含量的多少對光合速率的大小有直接影響。葉綠素作為光合色素中重要的色素，是反映植物葉片生理狀況的一個重要指標(biāo)[6]。硝酸還原酶是NO3-同化過程中的第一個關(guān)鍵酶，也是限速酶，其活性可反映植株營養(yǎng)狀況和氮代謝水平[7]。根系是吸收養(yǎng)分和水分的重要器官，其數(shù)量和活性直接影響著地上部分的生長發(fā)育及形態(tài)建成[8-9]。因此，此三者可以作為衡量煙苗素質(zhì)的重要指標(biāo)。試驗采用不同的光照強度作為處理，研究了其對烤煙煙苗素質(zhì)的影響，以期為烤煙苗期光照條件的選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試烤煙煙苗品種為K326。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2012年3-5月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草科學(xué)與健康重點實驗室進行。煙苗在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草基地溫室育成，6 葉期時移入直徑15 cm、高10 cm 的假植袋中。假植袋內(nèi)裝有等量石英砂，每天早晚用Hoagland 全素培養(yǎng)液澆灌至底部有營養(yǎng)液滲出，在正常光照條件下培養(yǎng)10 d 后開始處理，以利于還苗。以自然光照為對照（CK、100%光照），采用遮陽網(wǎng)遮光以減少處理組透射光線，處理A、處理B 的光照強度分別為自然光照強度的42%、15%。每個處理60 株，3 次重復(fù)。分別于處理后9、15、18 d 進行取樣，每個測定項目用5 株煙苗，選取自上而下第2 葉位葉片進行檢測。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 葉綠素含量測定 采集新鮮葉片、剪碎、混勻，稱取0.10 g 左右，浸于無水乙醇和丙酮1∶1 混合液10 mL 中，置于暗處35℃恒溫提取至葉片呈白色，測定提取液在645、663 nm 處的吸光度，然后以Lichtenthaler 法計算不同處理葉片葉綠素（a+b）、葉綠素a 及葉綠素b 的含量[10]。

1.3.2 硝酸還原酶活性測定 于上午8∶00～10∶00采集新鮮葉片、剪碎、混勻，稱取3 份0.5 g 樣品分別放入錐形瓶中，其中1 份為對照，另外2 份用于硝酸還原酶活性的測定。對照浸于5 mL 蒸餾水與5 mL pH 值7.5 磷酸緩沖液混合液中，另外2 份浸于5 mL 0.2 mmol/L 硝酸鉀溶液與5 mL pH 值7.5的磷酸緩沖液混合液中，用注射器抽真空，使葉片可沉于瓶底。置于35℃恒溫暗中反應(yīng)30 min，立即加30%三氯乙酸1mL，并搖勻終止酶反應(yīng)，分別取以上樣品提取液2 mL 放入試管中，加4 mL 磺胺試劑和4 mL α-萘胺試劑充分搖勻，在黑暗中30℃保溫顯色30 min；于540 nm 波長下比色，測定吸光度[11]。

1.3.3 根系活力測定 采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法。采集根系，洗凈，吸干水分，剪取根尖0.5 g，浸于5 mL 0.4% TTC 溶液與5 mL pH 值7.0 的磷酸緩沖液混合液中，37℃恒溫暗中反應(yīng)3 h，立即加入2 mL 1 mol/L 硫酸終止反應(yīng)。取出根系，吸干表面液體，加少量乙酸乙酯和石英砂研磨提取TTF，用乙酸乙酯定容至10 mL。空白對照于反應(yīng)前加硫酸，其他操作同處理組。在485 nm 處測量各根系樣品TTF 提取液的吸光度[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS19.0 進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光照強度對煙苗葉綠素含量的影響

從表1 中可以看出，從第一次取樣到最后一次取樣，隨著光照強度降低，與對照相比，各處理葉片葉綠素（a+b）含量都有所減少，第9 天時，處理A、B分別減少0.12、0.39 mg/g，第18 天時，處理A、B 分別減少0.32、0.53 mg/g。葉綠素a 和葉綠素b 含量均呈減少趨勢。3 次取樣檢測時，各處理之間葉片葉綠素（a+b）及葉綠素a 含量均存在顯著差異（P＜0.05）。第9 天取樣時，處理B 葉綠素b 含量顯著低于CK和處理A；第15 天取樣時，處理B 和處理A 葉綠素b 含量顯著低于CK；第18 天取樣時，處理B 葉綠素b 含量顯著低于處理A，處理A 顯著低于對照。葉綠素a/b 均沒有顯著增大，呈現(xiàn)平穩(wěn)或減小趨勢。所以光照不足會嚴(yán)重影響葉綠素合成規(guī)律及含量，不利于煙苗的光合作用。

表1 不同光照強度對煙苗葉綠素含量的影響 （mg/g）

2.2 不同光照強度對煙苗硝酸還原酶活性的影響

從表2 中可以看出，3 種不同光照條件下的煙苗硝酸還原酶活性均隨時間增加而增強，但是活性差別很大。3 次取樣不同處理均存在顯著差異（P＜0.05）。對照煙苗硝酸還原酶活性最高，且升高較快，至第18 天取樣時其活性達到2.25 μg/（g·h），分別為處理A 和處理B 的1.96 倍和5.11 倍。處理B的硝酸還原酶活性一直處于低水平，嚴(yán)重制約硝態(tài)氮的還原。

表2 不同光照強度對煙苗硝酸還原酶活性的影響 μg（/g·h）

2.3 不同光照強度對煙苗根系活力的影響

從表3 中可以看出，3 次取樣時各處理間根系活力均以對照最高，且與其他兩個處理存在顯著差異。與第9 天相比，第18 天時各處理煙苗的根系活力都有所增加，但是增幅不同，處理CK、A、B 的增幅分別為22.68%、19.43%和12.00%，可能是地上部分干物質(zhì)積累影響根系生長發(fā)育所致。

表3 不同光照強度對煙苗根系活力的影響 μg（/g·h）

3 結(jié)論與討論

光作為光合作用的能量來源，是植物生長的必要條件。煙苗生長環(huán)境的光照強度影響煙苗的生理指標(biāo)和農(nóng)藝性狀。試驗中，隨光照強度減弱，葉綠素含量、硝酸還原酶活性和根系活力三項生理指標(biāo)均顯著降低。光照是葉綠素合成的必要條件之一，而葉綠素是綠色植物主要的光合色素，與植物生長發(fā)育密切相關(guān)。硝酸還原酶是植物利用硝態(tài)氮的關(guān)鍵酶，其活性與利用硝態(tài)氮的能力密切相關(guān)，光照條件可影響其活性[7]。另有研究表明，葉綠素含量受氮素水平制約[13]，因此硝酸還原酶活性也在一定程度上影響葉綠素含量。當(dāng)?shù)厣喜糠稚L發(fā)育不良時，根系生長也會因缺乏有機物而受影響，根系活力受限制，吸收能力下降，反過來影響地上部分水分和養(yǎng)分的供應(yīng)。所以，三項生理指標(biāo)是相輔相成的關(guān)系，直接或間接受光照條件影響，進而決定煙苗的素質(zhì)。

隨著現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展，大棚和日光溫室育苗已成為現(xiàn)代煙草育苗的主要方式，但是所采用的透光材料都會不同程度地削弱光照強度，加之溫室表面會堆積一些灰塵、使用防蟲網(wǎng)等因素，有的溫室削光率高達30%以上[14]。另外，我國南方部分地區(qū)在煙草育苗期間經(jīng)常會遭遇連陰天氣，這也不利于煙草的苗期生長。吳云平等[15]采用弱光延長光照時間處理煙苗，結(jié)果表明煙苗光合生產(chǎn)能力增加，煙苗的素質(zhì)全面提高。楊春雷等報道[16]，在白肋煙苗期進行夜間人工光照處理，可促進煙苗生長發(fā)育，提高煙葉質(zhì)量。因此，除采取選用透光性好的材料、及時清理灰塵等措施外，也可以嘗試人工增加光照強度、延長光照時間方法，以縮短育苗時間和提高煙苗質(zhì)量。

[1]洪其琨.煙草栽培[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1983.

[2]關(guān)義新，林 葆，凌碧瑩.光、氮及其互作對玉米幼苗葉片光合和碳、氮代謝的影響[J].作物學(xué)報，2000，26（6）：806-812.

[3]甄 偉，張福墁.弱光對黃瓜功能葉片光合特性及超微結(jié)構(gòu)的影響[J].園藝學(xué)報，2000，27（4）：290-292.

[4]劉國順，楊興有，葉協(xié)鋒，等.不同生育期弱光脅迫對烤煙生長和品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2006，22（7）：285-291.

[5]鄭 明，周冀衡，黃 勇.光照強度對烤煙煙苗生長和代謝產(chǎn)物含量的影響[J].作物研究，2009，23（3）：181-183.

[6]姜冷若.不同濃度氯化鈉脅迫對番茄種子發(fā)芽特性的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，（5）：41-42.

[7]劉 麗，甘志軍，王憲澤.植物氮代謝硝酸還原酶水平調(diào)控機制的研究進展[J].西北植物學(xué)報，2004，24（7）：1355-1361.

[8]李迪秦，段春奇，秦建權(quán)，等.施N對超級雜交稻中后期根系活力和產(chǎn)量的影響[J].作物研究，2009，23（2）：71-73.

[9]MatsudaH,MoriS,FujiiH,etal.PhotosyntheticrateandrootactivityofriceplantwithreferencetoapplicationrateoftopdressedN[J].JapaneseJournal of Soil Science and Plant Nutrition, 2001, 72（5）: 667-672.

[10]許大全.葉綠素含量的測定及其應(yīng)用中的幾個問題[J].植物生理學(xué)通訊，2009，45（9）：896-898.

[11]趙世杰，劉華山，董新純.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，1998.

[12]高俊鳳.植物生理學(xué)實驗技術(shù)[M].西安：世界圖書出版公司，2000.

[13]張秋英，李發(fā)東，劉孟雨.冬小麥葉片葉綠素含量及光合速率變化規(guī)律的研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2005，13（3）：95-98.

[14]孫占文，秦慶逵，代春英.光照強度對烤煙煙苗生長和部分生理指標(biāo)及品質(zhì)的影響[J].云南農(nóng)業(yè)，2012（3）：29-30.

[15]吳云平，朱 信，王 瑞，等.利用弱光延長光照時間對溫室煙苗光合作用與生長的影響[J].中國煙草學(xué)報，2011，17（5）：59-63.

[16]楊春雷，魏 嵬，楊久紅，等.苗期人工光照處理在白肋煙生產(chǎn)上的應(yīng)用研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（30）：13234-13236.