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氮素对茶树叶片品质成分影响机理研究

杨亦扬  
【摘要】:茶树是我国一种重要的经济作物,其叶片中含有丰富的代谢产物,容易受到环境和栽培措施的影响。氮(N)对茶树生长及品质成分有重要的影响。茶树生长需要适宜的施N量,从而在保证最大经济效益的同时,避免过量施N对环境造成的危害和对茶叶品质的降低。同时,茶树对不同形态的N具有不同的吸收特性,而对于其原初机制及调控机理缺少研究报道。本文主要研究结果如下: 1.茶树叶片品质成分浸提方法比较及应用 本文比较了不同浸提剂(甲醇、乙醇和高氯酸)和不同研磨方法(球磨机和研钵研磨),优化出一种针对茶树鲜叶浸提的快速前处理方法(70%乙醇,球磨机研磨5分钟)。该方法可以较好的浸提茶树鲜叶中的茶多酚和氨基酸。同时比较了不同前处理叶片对茶叶品质成分浸提效果的影响,并应用于茶树不同叶位品质成分差异比较。 2.基于代谢谱分析氮素水平和光照对茶树叶片品质成分影响 设立不同施N水平与光/暗处理的交互试验,探讨基于1H-NMR的茶树叶片代谢组学是否可以有效的区分不同处理的样本。1H-NMR分析结果表明,光/暗处理对茶树代谢组影响较大,两个处理样本可以显著分离,其中,差异较大的组分为茶氨酸(Thea)、葡萄糖(Gluc)和蔗糖(Suc)。不同施N水平下茶树新梢二叶代谢组没有显著差异。而定量分析结果表明,施N水平和光/暗处理对儿茶素组分均有显著影响。 3.氮素水平对茶树叶片氮素营养及SPAD值影响 测定叶片N含量是诊断茶树N素状况的一项重要方法。本文通过盆栽结合大田试验,对施N水平影响茶树产量及茶树叶片N素水平进行了研究,同时,研究了叶绿素仪(SPAD)在茶树N素营养快速诊断上的适用性。结果表明,茶树新梢产量,全N含量和游离氨基酸总量与施N水平呈线性加平台的关系。SPAD值、叶绿素含量及全N含量三者之间呈显著线性正相关,SPAD值随着N素水平增加同样表现为线性加平台的趋势。结果表明SPAD可以作为快速诊断方法用于指导茶树施N,尤其是缺N茶树的推荐施肥。本文还探讨了测定位点、叶位、天气状况、田间原位或离体测定方式、表面清洗以及样本量等因素对SPAD测试精度的影响。 4.茶树对不同形态氮源吸收代谢差异机制研究 对于主要的两种无机N源铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(N03--N),茶树偏好NH4+-N。本文利用15N标记营养液培养的茶苗,通过测定其吸收15N量计算吸收动力学参数,来比较茶树对不同N源吸收系统的差异。同时,运用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析15N进入主要氨基酸组分的丰度,从而了解不同形态N源同化途径的差异机制。结果表明,’5NH4+-N培养的茶苗吸收的15N量显著高于‘5N03--N培养的茶苗。其吸收动力学曲线表明茶树吸收不同N源均存在高、低两个亲和吸收系统。计算得到的动力学参数最大吸收速度(Vmax)值15NH4+-N为54.5nmol/g DW/min,高于15NO3--N39.3(nmol/g DW/min),两种N源的表观米氏常数(Km)值分别为0.06mmol/L和0.16mmol/L。15NH4+-N培养的茶苗同化15N的量远远高于15N03--N培养的茶苗,尤其是谷氨酰胺(Gln)的量。Gln、谷氨酸(Glu)、Thea、丝氨酸(Ser)和天冬氨酸(Asp)是茶树N同化的主要游离氨基酸组分。15NH4+-N培养的茶苗合成Thea比15N03--N培养的茶苗快。茶树直接吸收的NH4+和N03同化生成的NH4+均通过谷氨酰胺合成酶-谷氨酸合酶(GC-GOGAT)途径同化为氨基酸。综上所述,相较于同化转运途径,茶树偏铵特性主要原因在于吸收系统的差异。Thea合成与茶树偏铵特性相关性不大。不同N素水平和不同N源的预培养抑制了茶树NH4+-N和N03--N的吸收,对于N同化过程也有影响。通过在吸收液中加入Thea和抑制剂进行分析,结果表明,茶树吸收N03--N不仅受茶树体内Thea的影响,还受N03-离子本身的影响,而茶树根系对NH4+的吸收主要受其体内NH4+或N03-两种离子本身的影响,不受Thea的影响。


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