光碳核肥對(duì)鹽脅迫下水培黃瓜多酚及保護(hù)酶活性的影響

耿楊陽(yáng) 鄭雅迪 張凱浩

|摘要|本文以黃瓜品種‘新泰密刺為供試材料，研究不同稀釋比例的光碳核肥對(duì)鹽脅迫下水培黃瓜多酚、葉綠素及抗氧化酶活性的影響。結(jié)果表明：噴施光碳核肥能顯著提高葉片的CAT活性、SOD活性、葉綠素含量、氮平衡指數(shù)、光合色素，降低POD活性、MDA含量、類黃酮含量及花青素含量積累水平，從而使鹽脅迫對(duì)植株造成的氧化傷害被有效緩解;光碳核肥稀釋比例對(duì)水培黃瓜鹽脅迫的緩解效應(yīng)也不同，其中1：100的光碳核肥稀釋比例是本試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的最佳比例。

鹽脅迫條件下，植物生長(zhǎng)減緩甚至死亡、光合作用受到抑制、產(chǎn)量下降甚至可能導(dǎo)致絕產(chǎn)[1]。鹽脅迫是一種滲透脅迫，作物根系吸水時(shí)常受到影響從而影響植物氣孔正常開閉。王素平等[2]的研究表明，在短期鹽脅迫下，黃瓜植株可以通過增強(qiáng)根系吸收能力來(lái)補(bǔ)償根系吸收面積的減小，通過降低葉片蒸騰速率來(lái)減少水分流失，一定程度上緩解水分失衡，提高植物的耐鹽性。蔣景龍等[3]研究表明外源H2O2通過增強(qiáng)黃瓜的抗氧化能力來(lái)降低鹽脅迫引起的氧化脅迫，同時(shí)調(diào)控相關(guān)蛋白質(zhì)的表達(dá)，從而緩解NaCl脅迫造成的傷害。

光碳核肥又稱CO2捕集劑，是由南陽(yáng)東侖生物光碳科技有限公司研發(fā)的“含氨基酸水溶肥”，這款葉面肥中含有氨基酸、微藻、酵母糖、吸附劑等。通過把空氣中的CO2富集在植物莖葉的周圍供作物吸收，同時(shí)通過葉片給植物提供養(yǎng)分，從而提高光合速率，抑制光呼吸，加快葉綠素的生成，促進(jìn)作物生長(zhǎng)和干物質(zhì)積累[4]。李瑞民等人[5]的研究表明，施用光碳核肥后，辣椒的生長(zhǎng)特性明顯增強(qiáng)。試驗(yàn)研究表明，光碳核肥應(yīng)用于番茄、辣椒、水稻和煙草，可以加快葉綠素的生成、強(qiáng)化光合作用，有節(jié)肥節(jié)藥、減少病蟲害、增產(chǎn)增收的效果，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益[4-7]。

黃瓜是中國(guó)設(shè)施種植面積最大的蔬菜作物之一，也是深受連作障礙和土壤鹽堿化危害的作物之一。尋找經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、適用性強(qiáng)的方法減輕生產(chǎn)中的各種不利因素及其復(fù)合傷害，是一項(xiàng)極其必要和緊迫的任務(wù)[8]。試驗(yàn)以新疆常見品種‘新泰密刺為供試材料，用不同濃度的光碳核肥來(lái)處理鹽脅迫下的水培黃瓜，通過生理指標(biāo)測(cè)試來(lái)探索光碳核肥緩解鹽脅迫的效果，并篩選出試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的最適濃度。

材料與方法

試驗(yàn)材料

種子購(gòu)自山東省新泰市祥云種業(yè)有限公司，品種為‘新泰密刺，光碳核肥購(gòu)自南陽(yáng)東侖生物光碳科技有限公司，內(nèi)含氨基酸10%，微藻20%，酵母糖10%。吸附劑5%，活化劑1%，膠體劑1%，吸水劑2%，絡(luò)合劑1%， 純凈水60%。海綿完全吸收營(yíng)養(yǎng)液后，將黃瓜種子水平放置在海綿塊1 cm的位置，再將海綿塊放置在育苗盤中。盤里添加營(yíng)養(yǎng)液，營(yíng)養(yǎng)液的深度為1.5 cm（營(yíng)養(yǎng)液剛好接觸到海綿塊）。最后將育苗盤放入人工氣候室中，其溫度白天控制在25℃，晚上控制在15℃。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇3葉1心期長(zhǎng)勢(shì)一致的健壯黃瓜幼苗，定植在山崎配方營(yíng)養(yǎng)液的水培管道中緩苗，營(yíng)養(yǎng)液7天換1次[9]。定植7天后開始鹽脅迫處理，10天后開始進(jìn)行光碳核肥葉面噴施處理，NaCl濃度60 mmol/L，TA、TB、TC、TD、TE葉面噴施光碳核肥的稀釋比例分別為1：100、1：200、1：300、1：400、1：500。每隔5天噴施1次光碳核肥，在19：00～20：00進(jìn)行，將葉片正反面都均勻噴施，以葉面產(chǎn)生水膜為宜，對(duì)照組噴施相同量的蒸餾水[1]。光碳核肥處理第2次隔天測(cè)定綠素含量、氮平衡指數(shù)、類黃酮含量及花青素含量，光碳核肥處理第6次的兩天后測(cè)定CAT活性、POD活性、SOD活性、MDA含量、葉綠素a含量，葉綠素b含量以及類胡蘿卜素含量。

試驗(yàn)方法

光碳核肥處理第2次隔天，選從上至下第3片完全功能葉，用DUALEX SCIENTIFIC+TM型植物多酚-葉綠素測(cè)量計(jì)于10：00，每個(gè)處理選5株黃瓜進(jìn)行測(cè)量，之后每隔7天測(cè)1次，共測(cè)定4次。在光碳核肥處理第6次的兩天后10：00，選5株進(jìn)行采樣。取樣品植株的第3～8片（從上到下）完全展開的成熟葉。葉綠素含量、抗氧化酶活性及MDA含量通過常規(guī)紫外-可見分光比色法測(cè)定[10-11]。黃瓜葉片葉綠素含量測(cè)定采用95%乙醇提取法;CAT活性的測(cè)定采用紫外線吸收法;POD活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚氧化法;SOD活性的測(cè)定采用NBT光化還原法，葉綠體色素的定量測(cè)定[10]。

數(shù)據(jù)處理及分析

采用DPS軟件Duncan多重比較法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Microsoft Excel 2007軟件作圖。

結(jié)果與分析

鹽脅迫下光碳核肥對(duì)水培黃瓜葉片光合色素含量的影響

由表1可以看出，鹽脅迫下黃瓜葉片噴施不同濃度光碳核肥對(duì)葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、葉綠素（a+b）含量的影響，差異達(dá)極顯著水平。用1：200濃度的光碳核肥處理的黃瓜葉片其葉綠素a、葉綠素b、葉綠素（a+b）含量、類胡蘿卜素含量較對(duì)照分別提高了34.7%、39.0%、42.7%、36.1%。

鹽脅迫下光碳核肥對(duì)水培黃瓜葉片保護(hù)酶活性的影響

如圖1所示，噴施光碳核肥能夠改變鹽脅迫下葉片CAT活性，其中處理TA、TB、TC的CAT活性較CK分別增加了0.3%、17.5%、33.2%;而TD、TE的CAT活性較CK則分別減少了0.1%和5.8%。結(jié)果表明，鹽脅迫下施用一定濃度的光碳核肥有助于提高黃瓜葉片CAT活性，TC處理的光核碳肥濃度對(duì)CAT活性提升效果最為顯著。

如圖2所示，噴施光碳核肥能夠改變鹽脅迫下葉片SOD活性;其中處理TA、TB、TC、TD、TE的SOD活性較CK提高了34.8%、20.1%、17.1%、9.3%和17%。結(jié)果表明，鹽脅迫下施用一定濃度的光碳核肥有助于提高葉片中的SOD活性，TA處理的光核碳肥濃度對(duì)SOD活性提高效果最為顯著。

如圖3所示，噴施光碳核肥能夠改變鹽脅迫下葉片POD活性，其中處理TA、TB、TC、TD、TE的POD活性較CK降低了6.1%、34.8%、22.4%、28.4% 和34.4%。結(jié)果表明，鹽脅迫下施用一定濃度的光碳核肥有助于降低黃瓜葉片POD活性，TB處理的光核碳肥濃度對(duì)POD活性降低效果最為顯著。

鹽脅迫下光碳核肥對(duì)水培黃瓜MDA含量的影響

如圖4所示，噴施光碳核肥能夠改變鹽脅迫下葉片MDA含量，其中處理TA、TB、TC、TD、TE的MDA含量較CK降低了5.5%、55.8%、16.6%、14.1%、7.8%。結(jié)果表明，鹽脅迫下施用一定濃度的光碳核肥有助于降低黃瓜葉片MDA含量，TB處理的光核碳肥濃度對(duì)MDA含量降低效果最為顯著。

鹽脅迫下光碳核肥對(duì)水培黃瓜葉綠素含量、氮平衡指數(shù)、類黃酮含量及花青素含量的影響

氮平衡指數(shù)（NBl）是葉綠素（Chl）和類黃酮（Flav）的比值：植物生長(zhǎng)健康時(shí)，合成葉綠素較多，產(chǎn)生的類黃酮較少。花青素（Anth）能夠提供植物的生長(zhǎng)狀況及對(duì)脅迫響應(yīng)的有效信息[15]。

如圖5、圖6所示，與CK相比，噴施一定濃度光碳核肥可顯著提高鹽脅迫植株的葉綠素含量、氮平衡指數(shù)，其中處理TA較CK達(dá)到最高增幅分別64.0%、84.0%。如圖7所示，與CK相比，噴施一定濃度光碳核肥可顯著降低鹽脅迫植株的類黃酮含量，且處理TB使葉片類黃酮含量達(dá)到最高降幅12.2%。如圖8所示，與CK相比，噴施光碳核肥可顯著降低鹽脅迫植株的花青素含量，且處理TA使葉片花青素含量達(dá)到最高降幅36.1%。

綜上所述，噴施光碳核肥可以有效提高葉綠素含量、氮平衡指數(shù)，降低花青素含量、類黃酮含量，其中處理TA是試驗(yàn)處理中減輕鹽脅迫對(duì)黃瓜植株造成的損傷的最適濃度。

相關(guān)性分析

從表2相關(guān)系數(shù)表可以看出葉綠素含量與氮平衡指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，說明葉綠素含量越高，氮平衡指數(shù)越高;類黃酮含量與葉綠素含量、氮平衡指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明類黃酮含量越高，葉綠素含量、氮平衡指數(shù)越低;花青素含量與葉綠素含量、氮平衡指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明花青素含量越高，葉綠素含量、氮平衡指數(shù)越低;花青素含量與類黃酮含量呈極顯著正相關(guān)，說明花青素含量越高，類黃酮含量越高。

從表2偏相關(guān)系數(shù)表可以看出葉綠素含量與氮平衡指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，說明葉綠素含量越高，氮平衡指數(shù)越高。

討論與結(jié)論

宿秀麗[16]等人研究表明利用光碳核肥對(duì)種薯進(jìn)行拌種并于全生育期對(duì)葉面進(jìn)行噴施處理，可增強(qiáng)植株生長(zhǎng)力，補(bǔ)充后期塊莖膨大所需養(yǎng)分，顯著提高馬鈴薯產(chǎn)量。本研究結(jié)果與該研究結(jié)果相似，與對(duì)照組相比噴施光碳核肥的植株普遍生長(zhǎng)力增強(qiáng)。石玉[1]等人的研究也表明噴施光碳核肥可以改善鹽脅迫對(duì)黃瓜幼苗的不良影響，提高凈光合速率（Pn）和葉片相對(duì)含水量，減小MDA和相對(duì)電解質(zhì)滲透率的積累水平，從而緩解鹽脅迫對(duì)黃瓜造成的氧化傷害。本研究結(jié)果與該研究結(jié)果相似，MDA的積累水平與前人MDA研究結(jié)果變化趨勢(shì)相似，前人研究結(jié)果中光碳核肥最適濃度為1：150，與本試驗(yàn)的最適濃度十分相似。鹽脅迫下，外源光碳核肥的具體有效成分的進(jìn)一步探究，以及如何加強(qiáng)或啟動(dòng)某些與抗鹽脅迫相關(guān)信號(hào)的傳導(dǎo)方法、機(jī)理還需繼續(xù)深入研究。

外源光碳核肥處理有效緩解了鹽脅迫對(duì)水培黃瓜葉片中葉綠素含量抑制作用，其葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b、及類胡蘿卜素均顯著增加，處理中影響光合色素的最適濃度為1：200。光碳核肥處理有效緩解了鹽脅迫對(duì)水培黃瓜葉片中抗氧化酶活性的不良影響，其中CAT活性、SOD活性顯著升高，POD活性、MDA含量顯著降低，處理中，影響CAT活性的最適濃度均為1：300，影響SOD活性的最適濃度均為1：100，而影響POD活性、MDA含量的最適濃度為1：200。光碳核肥處理也有效緩解了鹽脅迫對(duì)水培黃瓜葉片中多酚葉綠素的不良影響，其中葉綠素含量、氮平衡指數(shù)顯著增高，花青素含量顯著下降，類黃酮含量也有一定降低，且光碳核肥濃度與黃瓜的葉綠素含量、氮平衡指數(shù)、花青素含量均有顯著的相關(guān)性，處理中，影響多酚、葉綠素含量的最適濃度為1：100。

綜上所述，噴施光碳核肥能顯著提高葉片的CAT活性、SOD活性、葉綠素含量、氮平衡指數(shù)、光合色素含量，降低POD活性、MDA含量、類黃酮含量及花青素含量，從而緩解鹽脅迫對(duì)植株造成的氧化傷害;不同稀釋比例光碳核肥對(duì)黃瓜鹽脅迫的緩解效應(yīng)不同，其中噴施1：100的光碳核肥是本試驗(yàn)設(shè)計(jì)中對(duì)鹽脅迫下黃瓜的緩解效應(yīng)最佳的比例。

參考文獻(xiàn)

[1] 石玉，潘媛媛，張毅，等.光碳核肥對(duì)鹽脅迫下黃瓜幼苗生長(zhǎng)抑制的緩解效應(yīng)[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2017，26（5）：752-758.

[2] 王素平，郭世榮，李璟，等.鹽脅迫對(duì)黃瓜幼苗根系生長(zhǎng)和水分利用的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17（10）：1883-1888.

[3] 蔣景龍，沉季雪，李麗.外源H2O2對(duì)鹽脅迫下黃瓜幼苗氧化脅迫及抗氧化系統(tǒng)的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2019，28（6）：998-1007.

[4] 王世華，郎義，張義會(huì).光碳核肥在番茄栽培中的應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2013，12（9）：79.

[5] 李瑞民.光碳核肥在辣椒上的示范效果初報(bào)[J].中國(guó)果菜，2018，38（3）：30-32.

[6] 梁方，黃志強(qiáng)，龔志敏，等.光碳核肥對(duì)超級(jí)雜交水稻新組合Y兩優(yōu)900產(chǎn)量的影響[J].雜交水稻，2018，33（4）：52-54.

[7] 劉領(lǐng)，李冬，申洪濤，等.摘除不適用葉與噴施光碳核肥對(duì)烤煙上部葉生理代謝及品質(zhì)的影響[J].煙草科技，2019，52（2）：25-32.

[8] 宋士清.化學(xué)物質(zhì)對(duì)溫室黃瓜幼苗鹽脅迫、灰霉病逆境的誘抗作用及其機(jī)理研究[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

[9] 任瑞珍.黃瓜營(yíng)養(yǎng)液育苗關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[10] 陳詩(shī)，王瑞苓，鄭元.西南林學(xué)大學(xué)《植物生理學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探[J].教育教學(xué)論壇，2018（20）：112-113.

[11] BAILLY C， BENAMAR A， CORBINEAU F， et al.Changes in malondialdehyde content and in superoxide dismutase， catalase and glutathione reductase activities in sunflower seeds as related to deterioration during accelerated aging[J].Physiol Plant，1996，97（1）：104-110.

[12] 楊節(jié).茶樹中過氧化氫酶的初步研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2014.

[13] 夏民旋，王維，袁瑞，等.超氧化物歧化酶與植物抗逆性[J].分子植物育種，2015，13（11）：2633-2646.

[14] 李雪凝，董守坤，劉麗君，等.干旱脅迫對(duì)春大豆超氧化物歧化酶活性和丙二醛含量的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2016，32（15）：93-97.

[15] 由明明.基于高光譜參數(shù)的冬油菜理化參量估算模型研究[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2018.

[16] 宿秀麗，張杰，溫海霞.光碳核肥對(duì)馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016， 55（1）：37-38.

*項(xiàng)目支持：塔里木大學(xué)“大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃”項(xiàng)目“光碳核肥對(duì)黃瓜幼苗鹽脅迫損傷的緩解效應(yīng)及機(jī)理研究”（2018073）。

作者簡(jiǎn)介： 耿楊陽(yáng)，女，新疆烏魯木齊人，研究方向：設(shè)施農(nóng)業(yè)。

**通信作者：軒正英（1979-），女，遼寧朝陽(yáng)人，副教授，研究方向：南疆特色蔬菜種質(zhì)資源。

[引用信息]耿楊陽(yáng)，鄭雅迪，張凱浩，等.光碳核肥對(duì)鹽脅迫下水培黃瓜多酚及保護(hù)酶活性的影響[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2020，40（07）：68-72.