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氮素营养对菠菜(Spinacia oleracea L.)累积草酸的调控作用及机理研究

张英鹏  
【摘要】:许多蔬菜作物如菠菜、苋菜等易积累高量的草酸,长期摄入这些富含草酸的蔬菜不仅会降低钙、镁和其它微量元素的有效性,易引起人体的矿质元素缺乏症;而且增加了人体患泌尿系结石如肾结石等疾病的风险性。蔬菜作物对草酸的积累除了受其本身的生物学特性如蔬菜种类、品种等影响外,还受到许多环境条件和农艺栽培措施的影响,其中氮素营养对蔬菜的草酸积累有显著的影响。国外关于氮素营养对蔬菜草酸含量的影响已有少量的报道,国内却少见报道,而且关于氮素营养对蔬菜体内不同形态的草酸含量的影响及其机理尚不清楚。本研究以易积累高量草酸的菠菜为材料,通过溶液培养和土壤培养等试验研究供氮水平、氮素形态、收获前不同供氮方式以及氮肥配施硝化抑制剂等条件下对菠菜体内不同形态草酸含量的影响及其生理生化机理,旨在为生产低草酸积累的高产优质菠菜的氮素营养管理提供科学依据。论文取得的主要结果如下: (1)溶液培养试验结果表明,随着供氮水平由4mmol/L提高到8mmol/L,菠菜生物量显著增加,而继续提高供氮水平对菠菜生长没有显著影响。叶柄是硝酸盐积累的主要器官,在供氮水平由4mmol/L提高到8mmol/L时硝酸盐含量变化较小,然后随着供氮水平的提高而增加,而叶片硝酸盐含量随着氮浓度的提高而增加。叶片是草酸积累的主要器官,叶片可溶态草酸随供氮浓度的提高而显著上升,但在8mmol/L时略有下降;叶片草酸总量和叶柄可溶态草酸和草酸总量均随供氮水平的提高而升高,高于12mmol/L时则呈下降趋势。由此可见,营养液中供应适当的氮素水平可以有效地控制菠菜体内的硝酸盐和草酸含量,综合考虑菠菜的生物量、硝酸盐和草酸含量等因素,8mmol/L N是营养液中比较适宜的氮素供应水平。 (2)菠菜叶片膜脂过氧化产物MDA的含量随供氮浓度由4mmol/L增加到8mmol/L时显著降低;再提高供氮水平,MDA含量则显著增加。而叶片抗氧化酶SOD和POD的活性随供氮水平由4mmol/L提高到8mmol/L时明显增加,再提高供氮水平,酶活性则显著下降。而CAT活性则随供氨水平的增加而明显下降。叶片游离脯氨酸含量随着供氮水平的提高而增加。表明在适当的供氮水平(8mmol/L)下菠菜遭受氧化胁迫的程度较小。 (3)随着溶液培养中供氮水平的提高,菠菜叶片草酸含量和氧化乙醛酸的氧化酶活性先显著提高后明显降低,而氧化乙醇酸的氧化酶活性则先显著提高后保持不变。而低氮条件下叶片抗坏血酸含量随着供氮水平的提高先显著增加,然后显著下降。草酸氧化酶的活性则随着供氮水平的提高呈缓慢下降趋势。相关分析结果表明,叶片草酸含量与氧化乙醇酸和乙醛酸的氧化酶活性均呈极显著正相关,而且乙醇酸氧化酶活性抑制剂αHPMS和氯化胆碱均在显著降低乙醇酸氧化酶活性的同时显著降低叶片的草酸含量,表明乙醇酸氧化途径是菠菜叶片草酸合


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