不同離子濃度對(duì)水培黃瓜幼苗酶活性以及黃瓜長(zhǎng)勢(shì)的影響

趙春梅，隨英利

（哈爾濱市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，黑龍江哈爾濱，150029）

黃瓜（Cucumis sativus L.），葫蘆科，黃瓜屬。黃瓜中含有的葫蘆素C、葫蘆素B、葫蘆素E等，具有提高人體免疫、抗衰老等功效。無土栽培（soilless culture）是新發(fā)展起來的一種栽培技術(shù)。營(yíng)養(yǎng)液配方中必需元素的配比、營(yíng)養(yǎng)液的濃度，決定水培生產(chǎn)的成功與否。超氧化物歧化酶 （SOD）、過氧化物酶（POD）是植物生長(zhǎng)發(fā)育及抵御有害脅迫的重要生理指標(biāo)。通過對(duì)這些抗氧化酶活性的分析可以了解植物基本的生長(zhǎng)狀態(tài)，判斷栽培環(huán)境是否有利于植物正常生長(zhǎng)發(fā)育。鈣離子對(duì)植物的生長(zhǎng)分化、開花結(jié)果有重要的影響，在無水栽培中Ca2+能夠提高過量Fe2+脅迫下水稻體內(nèi)SOD和POD保護(hù)酶的活性，并且降低了脂質(zhì)過氧化作用[1]。鎂離子是植物生長(zhǎng)所需的中量營(yíng)養(yǎng)元素，是葉綠素的主要成分，直接影響光合作用。除此，鎂還影響植物對(duì)其他礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收和積累。在水培煙草中Mg2+濃度高于40 mg/L時(shí)，煙草植株中的氮、磷、鉀等元素含量下降[2]。大量元素如果缺乏的話將直接影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育。目前，有關(guān)黃瓜水培營(yíng)養(yǎng)液配方已經(jīng)有一些文獻(xiàn)報(bào)道，但是有關(guān)Ca2+和Mg2+對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)及有關(guān)保護(hù)酶活性影響的研究和報(bào)道則較少[3，4]。本試驗(yàn)以黃瓜為材料 ，研究不同營(yíng)養(yǎng)液對(duì)苗生長(zhǎng)和SOD、POD活性的影響、對(duì)花期主要農(nóng)藝性狀以及果實(shí)品質(zhì)的影響來確定適合黃瓜水培的鈣離子和鎂離子濃度。

1 儀器與試劑

1.1 儀器與試劑

儀器：分光光度計(jì)，離心機(jī)，水浴鍋，燒杯，試管，移液槍，熒光燈等。

試劑：硝酸鈣、硝酸鉀、硫酸鎂和過磷酸鈣都為國(guó)產(chǎn)分析純。磷酸緩沖液，2%H2O2，0.05 mol/L愈創(chuàng)木酚，130 mmol/L Met溶液，20μmol/L 核黃素 ，100μmol/L EDTA-Na2液 ，750 μmol/L NBT溶液。

1.2 試驗(yàn)材料與方法

黃瓜種子為哈爾濱農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。黃瓜種子直播于育苗盤基質(zhì)中，苗長(zhǎng)至一葉一心時(shí)移栽到含有不同濃度營(yíng)養(yǎng)液中進(jìn)行處理（表1和表2），每個(gè)處理3株，重復(fù)6次。處理一周后采樣進(jìn)行酶活性測(cè)定。

1.3 POD和SOD測(cè)定方法

1.3.1 POD活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法酶液的提取按李合生等的方法稱取[5]，0.5g樣品，放入研缽中，加入適量的磷酸緩沖液研磨至勻漿，將勻漿在3 000r/min下離心10min，取上清液保存于5ml容量瓶中。沉淀用1ml磷酸緩沖液再提取兩次，上清液并入容量瓶中，定容至刻度，低溫下保存?zhèn)溆谩?/p>

表1 營(yíng)養(yǎng)池內(nèi)不同Ca2+營(yíng)養(yǎng)液的配方

表2 營(yíng)養(yǎng)池內(nèi)不同Mg2+營(yíng)養(yǎng)液的配方

1.3.2 SOD活性的測(cè)定采用NBT法 酶液的提取按李合生等的方法稱取[5]。取一定部位的植物葉片（去葉脈）0.5 g于預(yù)冷的研缽中，加1ml預(yù)冷的磷酸緩沖液在冰浴上研磨成漿，加緩沖液使終體積為5ml。取2ml于1000r/min下離心20min，上清液為 SOD粗提液。

1.4 可溶性糖、可溶性蛋白和維生素C測(cè)定方法

黃瓜可溶性糖含量苯酚法測(cè)定可溶性糖的含量[5]。取2 g黃瓜樣品勻漿，勻漿液分別放入3支試管，加入10 ml蒸餾水，塑料膜封口，于沸水中提取30 min，將提取液過濾入50 ml容量瓶定容。取0.5 ml樣品加入1.5 ml蒸餾水，加入苯酚、濃硫酸溶液，顯色后測(cè)定吸光度。

可溶性蛋白含量采用紫外吸收法，具體方法參照李合生等[5]。稱取2g黃瓜樣品，用10ml磷酸緩沖液勻漿，10000 r/min離心10min，取上清液，將上清液用磷酸緩沖液稀釋后，用紫外分光光度計(jì)分別在280nm和260nm波長(zhǎng)下讀取吸光度。

維生素C采用2，6-二氯酚靛酚滴[5]。稱取20g黃瓜樣品加入30ml 2%草酸勻漿，將勻漿液倒至100ml容量瓶，加入10ml 30%硫酸鋅，再加入10ml 15%亞鐵氰化鉀，然后用1%草酸定容。取4ml提取液加入2ml染料和5ml二甲苯按照標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定吸光度。

2 結(jié)果與分析

圖1 不同Ca2+的SOD活性

圖2 不同 Mg2+的SOD活性

圖3 不同Ca2+的POD活性

2.1 不同營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)黃瓜幼苗葉內(nèi) SOD活性的影響

SOD是細(xì)胞內(nèi)防御系統(tǒng)的關(guān)鍵酶，在與葉片保護(hù)酶系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)下，將體內(nèi)自由基有效地清除，它活性的高低標(biāo)志著植物細(xì)胞自身抗衰老能力的強(qiáng)弱。

圖1結(jié)果表明：隨營(yíng)養(yǎng)液中Ca2+濃度的增加SOD活性反而呈明顯下降趨勢(shì)。到1.8 g/L時(shí)，其活性降低了13.9%。到2.7 g/L時(shí)，降低了16.6%。到濃度繼續(xù)增大時(shí)，SOD活性呈繼續(xù)下降趨勢(shì)，但變化幅度較小。抗氧化酶保護(hù)系統(tǒng)受到嚴(yán)重的破壞，此時(shí)的葉片出現(xiàn)脫水萎蔫特征。圖2結(jié)果表明：隨營(yíng)養(yǎng)液中Mg2+濃度的增加SOD活性先增加后降低，1g/L時(shí)達(dá)到最大值，為154 U/g，不管是低濃度還是高濃度Mg2+處理，均有利于黃瓜幼苗葉片中SOD活性的提高，維持活性氧產(chǎn)生與清除之間的動(dòng)態(tài)平衡。從而提高細(xì)胞內(nèi)的清氧能力，保證細(xì)胞的正常生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)水黃瓜幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育。

2.2 不同營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)黃瓜幼苗葉內(nèi) POD活性的影響

POD可分解細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)過氧化物，減少細(xì)胞內(nèi)過氧化物的積累，同樣對(duì)于維持葉片的正常生理功能具有重要作用。圖3結(jié)果表明隨營(yíng)養(yǎng)液中Ca2+濃度的增加POD活性呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在0.9 g/L時(shí)其活性為77U到1.8g/L時(shí)，其活性為52.5 U/g；2.7g/L時(shí)，為44U/g。到濃度繼續(xù)增大時(shí)，POD活性呈繼續(xù)下降趨勢(shì)，且降低幅度較大。圖4結(jié)果表明：隨營(yíng)養(yǎng)液中Mg2+濃度的增加SOD活性先增加后降低，到1g/L時(shí)達(dá)到最大值。隨著Mg2+濃度的增加，黃瓜幼苗的POD活性均呈下降趨勢(shì)，這說明在高濃度Mg2+下，黃瓜體內(nèi)活性氧的能力下降，膜及酶系統(tǒng)遭到不同程度的破壞。

表3 Ca2+和Mg2+處理黃瓜品質(zhì)比較

2.3 不同營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)黃瓜品質(zhì)的影響

從表3可以看出，不同Ca2+和 Mg2+對(duì)黃瓜皮顏色影響較大，Mg2+濃度的增加能夠讓瓜皮顏色增深。不論Ca2+還是Mg2+處理黃瓜的硬度和光澤度沒有顯著不同，但是過多的Mg2+處理黃瓜會(huì)略有苦味。在Ca2+濃度為1.8 g/L時(shí)，可溶性糖、可溶性蛋白以及維生素C的含量都是最高的。Mg2+對(duì)可溶性糖、可溶性蛋白和維生素C含量的影響幾乎都是隨Mg2+濃度的升高而降低的。

3 結(jié)論與討論

本文通過對(duì)酶相對(duì)活性的比較可以看出，營(yíng)養(yǎng)液中一些離子濃度過大，會(huì)致使黃瓜幼苗的SOD和POD活性變化。Ca2+濃度在1.8 g/L水平對(duì)植物生長(zhǎng)有利，而Mg2+濃度對(duì)于黃瓜SOD和POD的影響不一致，因此要選擇中間的離子濃度即1 g/L會(huì)更有利于植物發(fā)育。通過對(duì)黃瓜品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn) Ca2+濃度在1.8 g/L時(shí)，黃瓜的品質(zhì)都有顯著的提高，高濃度的 Mg2+使得黃瓜的口感變差。

本研究對(duì)Ca2+和Mg2+對(duì)黃瓜水培苗兩種主要抗氧化酶、果實(shí)品質(zhì)的初步探討，篩選出適合黃瓜水培的Ca2+和Mg2+濃度，其實(shí)提高黃瓜高產(chǎn)量及品質(zhì)是十分復(fù)雜的過程，黃瓜生長(zhǎng)需要的營(yíng)養(yǎng)元素很多，各種離子在植物體內(nèi)相互作用、相互影響，或者促進(jìn)或者抑制等，今后對(duì)多種元素對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的綜合影響也是研究的重點(diǎn)。

圖4 不同Mg2+的POD活性