供氮水平對不同基因型菠菜生物量和抗氧化活性的影響

劉曉霞，吳東濤，陶云彬，王軍君，朱偉鋒，陳一定*

（1.浙江省農業技術推廣中心，浙江杭州 310020；2.麗水市農業局土肥植保站，浙江麗水 323000；3.蘭溪市農業局土壤肥料工作站，浙江蘭溪 321100；4.浙江浙農愛普貿易有限公司，浙江杭州 310052）

供氮水平對不同基因型菠菜生物量和抗氧化活性的影響

劉曉霞1，吳東濤2，陶云彬3，王軍君4，朱偉鋒1，陳一定1*

（1.浙江省農業技術推廣中心，浙江杭州 310020；2.麗水市農業局土肥植保站，浙江麗水 323000；3.蘭溪市農業局土壤肥料工作站，浙江蘭溪 321100；4.浙江浙農愛普貿易有限公司，浙江杭州 310052）

采用水培試驗研究了供氮水平對不同基因型菠菜（全能、好運先鋒）生物量、抗氧化物質含量和抗氧化能力的影響。結果表明，不同基因型菠菜地上部生物量隨著供氮水平的提高呈先升高后降低的趨勢，供給8或14 mmol·L-1硝態氮時，菠菜地上部生物量達到最高值；供給較高濃度的硝態氮（20 mmol·L-1）時，全能菠菜地上部生物量顯著高于好運先鋒；供氮水平由2 mmol·L-1提高到14 mmol·L-1時，供試的2個菠菜基因型還原型抗壞血酸和總酚含量達到最高值，繼續提高供氮水平，還原型抗壞血酸和總酚含量顯著下降。不同基因型菠菜總抗氧化活性（FRAP值）和自由基清除率（DPPH）均隨著供氮水平的提高顯著降低，基因型間FRAP值無顯著差異，但供給2 mmol·L-1硝態氮時，全能菠菜DPPH顯著高于好運先鋒。由此可見，供氮濃度為8 mmol·L-1時，可基本滿足不同菠菜基因型生長的需要，在保持較高生物量的同時，具有較高的抗氧化物質含量和抗氧化能力。

菠菜；總酚；抗氧化；基因型；氮素

蔬菜是人們日常生活中不可或缺的重要食物，富含維生素、氨基酸、纖維素和礦物質等多種有益物質，對于改善人體營養水平、增進人體健康具有重要作用［1-2］。此外，蔬菜中富含的多酚、類黃酮等生物活性物質可有效預防癌癥、心血管等慢性疾病［3-4］；因此，提高蔬菜中生物活性物質含量是增進人體健康的有效途徑［5］。

蔬菜抗氧化能力不僅與其遺傳特性，如種類、品種、生育期以及組織、器官等因素有關［6］，同時還受到養分供應等環境因素的影響［7-8］。氮素營養是影響蔬菜抗氧化能力的重要因素。Stewart等［9］發現，擬南芥總酚累積與氮素有效性密切相關；Sánchez等［10］發現大豆作物體內抗氧化物質的含量隨著供氮水平的提高而顯著增加；但Bénard等［11］和Kovácˇik等［12］的研究認為，低氮有利于番茄、洋甘菊酚類物質的積累。由此可見，關于氮素營養對蔬菜體內抗氧化物質含量的影響雖有一些報道，但是結果并不一致，而且關于不同蔬菜品種抗氧化能力對營養液氮素水平的響應情況尚不清楚。為此，本研究以不同基因型菠菜為試驗材料，研究供氮水平對其生物量和抗氧化物質含量的影響。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試菠菜基因型分別為全能和超阪急·好運先鋒（簡稱好運先鋒）。

1.2 試驗設計

試驗設置4個供氮水平：N2（2 mmol·L-1硝態氮）、N8（8 mmol·L-1硝態氮）、N14（14 mmol· L-1硝態氮）、N20（20 mmol·L-1硝態氮）。每處理重復3次。菠菜幼苗長至4葉1心時，移植至20 L培養箱中，每箱定植20株。以Hoagland營養液為基礎營養液配方，微量元素按Arnon配方。2 mmol·L-1氮水平的Hoagland營養液供應7 d后，以不同氮水平的Hoagland營養液進行培養。試驗過程保持連續通氣，晝夜溫度分別為20/15℃。

1.3 測定方法

還原型抗壞血酸（AsA）含量參照孫園園等［13］的方法測定。取0.5 g鮮樣，以5 m L預冷的偏磷酸溶液研磨，后于4℃下10 000 g離心15 m in。取上清液0.2 m L，加入0.2 m L NaH2PO4和0.2 m L H2O。室溫下放置30 s，依次加入0.4 m L 10%TCA、0.4 m L 44%磷酸、0.4 m L二聯吡啶、0.2 m L FeCl3，37℃水浴1 h，于525 nm波長下測定吸光度。

多酚含量采用Folin-Ciocalteu法測定［14］。取鮮樣0.3 g，加入3 m L 80%的甲醇，冰浴研磨，于4℃下12 000 g離心15 min。取0.3 m L上清液，加入1.7 m L去離子水，加0.5 m L已稀釋2倍的福林酚試液，加1.5 m L 26.7%Na2CO3溶液，加6 m L去離子水后測定760 nm波長下的吸光度。以沒食子酸作標準曲線。

自由基清除率參照Tadolini等［14］的方法測定。取0.5 g鮮樣，加入3 m L無水乙醇，冰浴研磨，于4 000 g離心10 min。取上清液0.5 m L，加入2.5 m L DPPH，搖勻，于30℃水浴30 m in，于517 nm波長下測定吸光度Aj。取0.5 m L上清液與2.5 m L無水乙醇混合后于同樣波長測定吸光度Ai。將0.5 m L無水乙醇與2.5 m L DPPH溶液混合后于同樣波長測定吸光度A0。DPPH自由基清除率=［1-（Aj-Ai）/A0］×100%。

總抗氧化活性（ferric reducing antioxidant power，FRAP）按Benzie等［15］的方法測定。取0.1 m L提取液（提取方法同DPPH自由基清除率），加入2.9 m L（Fe3+-三吡啶三吖嗪）工作液［由100 m L醋酸緩沖液+10 m L TPTZ（2，4，6-反式2-吡啶基三嗪）+10 m L FeCl3·6H2O組成］。混勻，于37℃反應10 m in，在593 nm下測定吸光度。以1.0 mmol·L-1FeSO4為標準，FRAP值以達到相同吸光度所需的FeSO4的毫摩爾數表示。

1.4 數據分析

數據統計分析采用DPS 2000軟件，對有顯著差異的處理采用Duncan’s新復極差法進行多重比較，利用Origin 9.0軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 供氮水平對不同基因型菠菜地上部生物量的影響

由圖1可見，不同基因型菠菜地上部生物量（鮮重）隨著供氮水平的提高呈現先升高后降低的趨勢，供給8或14 mmol·L-1的硝態氮時，菠菜的生物量最大，且顯著高于供給2和20 mmol· L-1的硝態氮。供給2、8和14 mmol·L-1的硝態氮時，兩個基因型菠菜地上部生物量無顯著差異，但供給較高氮濃度（20 mmol·L-1）時，全能菠菜地上部生物量顯著高于好運先鋒。

圖1 供氮水平對不同基因型菠菜地上部生物量（鮮重）的影響

2.2 供氮水平對不同基因型菠菜還原型抗壞血酸含量的影響

抗壞血酸又稱VC，廣泛存在于新鮮果蔬中，能夠緩和多種疾病的氧化應激，保護機體免受內源性氧自由基的損傷。抗壞血酸包括還原型抗壞血酸和脫氫型抗壞血酸，新鮮蔬菜中的抗壞血酸主要以還原型抗壞血酸形式存在［16-20］。由圖2可見，不同基因型菠菜葉片還原型抗壞血酸的含量隨著供氮水平的提高呈現先升高后降低的趨勢，供氮水平為14 mmol·L-1時，菠菜葉片還原型抗壞血酸含量達到最高值，繼續提高供氮水平，還原型抗壞血酸含量顯著降低。菠菜還原型抗壞血酸的含量存在顯著的基因型差異，好運先鋒葉片還原型抗壞血酸含量顯著高于全能。

圖2 供氮水平對不同菠菜基因型葉片還原型抗壞血酸含量（鮮重）的影響

2.3 供氮水平對不同基因型菠菜總酚含量的影響

酚類化合物是植物體內最豐富的次生代謝產物，具有抗氧化、殺菌、清除自由基、消炎等功能。由圖3可知，不同基因型菠菜葉片總酚含量隨著供氮水平的提高呈現低-高-低的變化趨勢，總酚含量在供氮水平為14 mmol·L-1時達到最高值。兩種基因型菠菜總酚含量在供給8 mmol·L-1硝態氮時差異顯著，其他供氮水平下基因型間總酚含量無顯著差異。

圖3 供氮水平對不同菠菜基因型葉片總酚含量（鮮重）的影響

2.4 供氮水平對不同基因型菠菜總抗氧化能力的影響

蔬菜體內抗氧化物質繁多，常用總抗氧化活性FRAP值和自由基清除率DPPH來評價其總抗氧化能力［15］。由圖4可知，不同基因型菠菜葉片FRAP值和DPPH自由基清除率均隨著供氮水平的提高而降低，供氮水平為20 mmol·L-1時，FRAP值和DPPH自由基清除率降至最低。基因型間FRAP值無顯著差異，但供給2 mmol·L-1硝態氮時，全能菠菜自由基清除率DPPH顯著高于好運先鋒菜。

圖4 供氮水平對不同菠菜基因型總抗氧化活性（鮮重）和自由基清除率的影響

3 討論

蔬菜富含多種與人體健康密切相關的抗氧化物質，此類物質可緩和多種疾病的氧化應激，保護機體免受內源性氧自由基的損傷［17-18］。研究發現，膳食中蔬菜攝入量與慢性病降低速率呈正相關［19］，這是由蔬菜中富含的VC、總酚等抗氧化物質以及一些抗氧化酶所產生的抗氧化效應引起的［20］。因此，通過一定的農藝措施調控蔬菜抗氧化物質含量、提升抗氧化能力具有重要意義。本研究結果顯示，菠菜還原型抗壞血酸和總酚含量均隨著供氮水平的提高呈現先升高后降低的趨勢。雖然菠菜葉片FRAP值和DPPH自由基清除率均隨著供氮水平的提高而逐漸下降，但8 mmol·L-1的供氮水平下仍能維持較高的抗氧化活性。

氮素是作物生長發育過程中必需的大量元素之一，作為作物的主要增產因子，氮肥在農業生產中發揮了重要的作用，其對作物產量的貢獻率高達40%～50%［9］。本研究結果顯示，不同菠菜基因型生物量均隨著供氮水平的提高先升高后降低。可見，過高、過低濃度的氮素供應均不利于菠菜的生長發育，綜合考慮經濟投入，8 mmol·L-1為有利于菠菜生物量積累的適宜供氮水平。

綜上所述，不同基因型菠菜在供給8 mmol· L-1硝態氮時，生物量、還原型抗壞血酸和總酚含量均達較高水平，且能維持較高的抗氧化能力，因此，8 mmol·L-1硝態氮是菠菜水培條件下較為適宜的供氮濃度。

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（責任編輯：高 峻）

S147.2；S636.1

A

0528-9017（2017）01-0074-04

文獻著錄格式：劉曉霞，吳東濤，陶云彬，等.供氮水平對不同基因型菠菜生物量和抗氧化活性的影響［J］.浙江農業科學，2017，58（1）：74-77.

10.16178/j.issn.0528-9017.20170124

2016-09-14

浙江省亞熱帶土壤與植物營養重點研究實驗室開放基金；2016年浙江省“三農六方”科技協作項目

劉曉霞（1986-），女，山東膠州人，博士，農藝師，從事土肥技術推廣工作，E-mail：10914048@zju.edu.cn。

陳一定（1964-），女，浙江慈溪人，推廣研究員，從事土肥技術推廣工作，E-mail：148101952@qq.com。