【word】 二氧化氮对樟树幼苗硝酸还原酶活力和氮元素积累的影响

【word】 二氧化氮对樟树幼苗硝酸还原酶活力和氮元素积累的影响 二氧化氮对樟树幼苗硝酸还原酶活力和氮 元素积累的影响 第3O卷第4期 2010年7月 浙江林 JOUR.0FZHEJIANG 业科技 FOR.SCI.&TECH VOI30NO.4 Ju1..20l0 文章编号:1001.3776(2010)04.0070—02 二氧化氮对樟树幼苗巾”r’M月t凹m-芟A.i还原酶活力和氮元素积累的影响 滕士元,陈卓梅2,杜国坚2 (1吴江市苗阚集团公司,江苏吴江215200;2浙江省林业科学研究院,浙江杭州310023) 摘要:采用开顶式人工熏气装置,对1年生樟树幼苗进行了为期2个月不同体积分数NO2(0.1,O.5和4.0L几) 熏气试验,研究其对幼苗叶片硝酸还原酶活力(NR)和氮元素积累的影响.结果明:在整个熏气过程中,0.1 和O.5L/I|NO2均增强了樟树幼苗叶片的NR活力,其中0.5L/LNO2 处理的NR活力为各处理中最强,且显着 强于对照,4.0L/IJNO2则抑制了NR活力;3种处理均不同程度提高了 樟树幼苗叶片N元素的积累,其中0.1和 O.5L/IJNO2均使樟树幼苗叶片N元素含量显着提高,4.0L,LNO2的 影响则凶熏气时段而不同. 关键词:二氧化氮;樟树;熏气;硝酸还原酶;氮 中图分类号:$792.23文献标识码:A EffectsofNO2ontheActivityofNitrateReductaseandNAccumulationof CinnamomumcamphoraSeedlings TENGShi.yuan,CHENZhuo.mei,DUGuo:jian (,.WujiangNurseryGroupofJiangsu,Wujiang215200,China,”2Zh~iangForestryAcademy,Hangzhou310023,China) Abstract:A2-monthfumigationexperimentwasconductedwithopentopfieldchambertostudythedifferentconcentration(01,O.5and4”L) NO2ontheactivityofnitratereductase(NR)andNcontentof1-yearCinnamomumcamphoraseedlings.TheresultshowedthatfumigationwithO5 and0lBL/LNO2enhancedtheactivitiesofNR,whilethatwith40UL/LNO2wasinadverse.05and0.1BL/LNO2significantlypromotedtheN accumulationinleavesoftheseedlings,whiletheeffect’of4OUL几 NO2variedwithtime Keywords:NO2;Cinnamomumcamphora;nitratereductase;N 随着全球机动车数量的不断增多,城市二氧化氮(NO)污染问题日益突出.植物对于一定浓度的大气污 染物不仅具有抵抗能力,而且还具有吸收同化能力.Morikawa等【1]研究了2l7种天然植物同化NO2的情况,发 现不同植物同化能力的差异达600多倍,可筛选”嗜NO植物”.硝酸还原酶(NR)是植物氮(N)代谢中一 个重要的调节酶和限速酶l2】.前人已开展了关于植物暴露于NO:的生长量,叶绿素含量,N含量及与N代谢相 关的酶活性,但多在作物间开展,极少针对园林绿化植物开展.樟树(Cinnamomumcamphora)是我国亚热带 常绿阔叶林的重要树种,是珍贵用材树种,芳香油类树种及重要园林绿化树种.本文的主要目的是研究在NO: 影响下樟树幼苗N元素积累和NR活力,对于淖价樟树对NO2的吸收能力具有参考价值. 1材料与方法 1.1供试材料 植物材料采用1年生樟树幼苗.樟树种子于2007年3月20日播于沙床.5月,当苗木出土且长出两片真 收稿日期:2O1O.O5一l5;修回日期:20lO.O6.19 作者简介:滕士元(I954…),男,江苏吴江人,高级师,从事林业种苗科研与管理工作 4期滕士元,等:二氧化氮对樟树幼苗硝酸还原酶活力和氮元素积累 的影响7l 叶时移至容器内,每个容器内1株.容器基质配比为蛭石:泥炭:珍珠岩=4.5:4.5:1(质量比).大棚栽培, 及时浇水. 1I2开顶式熏气装置 开顶式熏气装置采用开顶式自动监控气体体积分数熏气装置,由送风系统,熏气罩和监控系统组成.送气 系统采用罐装气体和电磁阀,轴流风机相连,由电磁阀控制气体的停送,由轴流风机将供试气体送入气室.熏 气罩用有机玻璃制成,六面柱体,横截面对角线长1.16121,高1.85m,顶部敞开,略有收曰,在距离底部O.30m 处设置栅板.受试气体首先进入气室栅板下的底部空间,再从栅板上均匀分布的1200多个直径为12mm的孔 眼自下而上通过气室,使气室内试验气体体积分数均匀,上,中,下,左,右各点位气体体积分数差异不超过 5%.监测系统中,有害气体体积分数监测采用在线式监测仪(传感器为瑞士生产,精确度为0.O1L几)将信号 传输到计算机,由计算机根据现实体积分数与目标值的差异发出指令控制电磁阀的开关,将熏气室试验气体体 积分数控制在目标值,波动幅度不超过5%,数据采集密度1次/s. 1.3试验 试验共设置了3种体积分数NO2熏气处理,分别为0.1,0.5和 4.0L/L(处理1,处理2,处理3),同时 以空气为对照(简称ck).每个处理设置2个重复,每个重复放置生长基本相同的苗木80株.当苗木已基本 生长整齐,且长出8片以上真叶,第3片以下真叶已完全成熟时开始熏气,熏气时间为2007年7月12日至9 月l113的8:00—17:00,晚上停止熏气.每15d测定1次N素含量及NR活力,每个指标重复测定8株,至 熏气结束时止.熏气开始前(7月11日)对对照的上述各指标进行测定. 1.4N含量测定 取顶叶以下第3片起没有明显伤害症状的叶片,去除叶柄和叶脉,洗净,70?烘干至恒重,粉碎后过8O目 筛,采用H2SO4一H2O2法消煮,奈氏比色法测定全N含量【3]. 1.5NtR活力测定 采用活体法测定[4]. 1.6数据分析 所有数据均采用SPSS统计软件进行分析处理.各处理间差异显着性分析采用单因素方差分析(one.way ANOVA).方差显着的置信区间为P<0.05. 2结果与分析 2.1N02对樟树幼苗叶片N含量的影响 从图l可以看出,随着熏气时间的推移,处理1, 处理2和对照樟树幼苗叶片N含量呈总体上升的变化趋 势,各处理的最大值分别为23.5,25.1和21.1g/kg;处 理3则呈升一降一升的变化趋势,在熏气第30d达到峰 值(21.8g&g).至熏气结束时,处理1,处理2,处理 3和对照N元素含量分别比熏气前提高了23.50%, 34.97%,20.77%和12.02%. 从各体积分数NO对樟树幼苗叶片N含量的影响来 看,处理1和处理2在熏气过程中始终显着高于对照,而 处理3在熏气第15d和45d与对照差异不显着,其它熏 气时段也显着高于对照.至熏气结束时,3种处理N元素 含量依次为22.6,25.2和22.1g&g,分别比对照提高了 10.24%,20.48%和7.80%.可见,为期60d各体积分数 ? ? 咖 加 Z 0I5304560处理时间/d r--qck处理112223处理2一处理3 图l不同体积分数NO2对樟树幼苗叶片 N元素含量的影响 FigurelEffectofdifferentconcentrationN02ontheNcontents inleavesofCcamphoraseedlings 注:+表示与对照问差异显着(P<O05),下同. 加m0 72浙江林业科技30卷 NO均不同程度提高了樟树幼苗叶片N元素的积累. 2.2NO2对樟树幼苗叶片NR活力的影响 从图2可以看出,各处理樟树幼苗叶片的NR活力随 熏气时间的推移呈逐步上升的变化趋势,至熏气结束时3 种处理和对照分别上升至19.3599,20.579l,18.0471 和17.6598g/(g-h).在熏气第15天时,对照较熏 气前出现明显下降,降幅达52.83%. 在整个熏气过程中,处理2樟树幼苗叶片的NR活 力始终为各处理中最强,且显着强于对照(第30天未 达显着水平);处理1在熏气第15天时显着高于对照, 而处理3在熏气第45天时显着低于对照,其它熏气时 段则与对照差异不显着(图2).可见,处理2和处理 l中的NO2增强了NR活力,而处理3中的NO2抑制了 N-R活力 3结论与讨论 25 — 2O ? 7 ? 15 bo 10 NR活力随提供的NO一浓度增加而增强,这已在欧洲赤松(Pinussylvestris),欧洲桤木(Alnus cremastogyne),杉木(Cunninghamialanceolata)和一些果树上得到证实J.本研究中,处理1和处理2中 的NO2均增强了NR活力,处理3中的NO2抑制了NR活力,即NR与NO3-供应量之间的正相关只存在于一 定剂量范围内,当NO.N供应量超过一定范围时反而引起NR活力的下降.秦天才等[6]通过对小白菜的研究 认为,当镉超过一定浓度后,促进植株抗坏血酸分解,游离脯氨酸积累,从而抑制NR活力.本研究中,在 处理3NO2影响下,樟树幼苗叶片抗氧化系统活性总体下降,膜脂过氧化产物MDA含量增加[,NR活 力降低可能与NO引发的氧化伤害有关. NO通过植物叶片气孔进入叶片后快速溶于细胞间的水相形成NO,一,NO3被NR还原为NO一,进一步被 亚硝酸还原酶(NiR)还原成NH4,用于氨基酸和蛋白质合成f2】.据Sabaratnam等究,为期5d,每天7h 的0.2和0.3L/IJNO2均使大豆叶片N含量明显高于对照,0.5L/LNO2使叶片N含量比熏气前提高了41%. 本研究中,在整个熏气过程中,处理1和处理2中的NO:均使樟树幼苗叶片N元素含量显着提高,这可能与 NR活力提高有关.处理3中的NO亦在熏气结束时使N元素含量显着提高,这种与NR活力相反的变化趋势 可能是因为外界较高浓度的NO2使NO3一.N在叶片过度积累所致. 参考文献: [1】MorikawaH,HigakiA,NohnoM,etalMorethana600一foldvari~ioninnitrogendioxideassimilmionamong217plantataxa[J]Plant,C ellEnvir, l998(21):180—190 【2】李豪器大豆叶片硝酸还原酶活力的研究【J]植物生理学通讯,1986(4):3O一32 【3】南京农学院土壤农化分析fM】北京:农业出版社,198036—204 【4】张志良,瞿伟菁植物生理学实验指导fM】北京:高等教育出版丰十,200341. [5】周国璋,苏梦云.树木硝酸还原酶的研究概况与应用前景林业科学研究,1990,3(6):601—607 [6】秦天才,吴玉树,王焕校镉,铅及其相互作用对小白菜生理生化特性的影响生态,1994,14(1):46—50 [7】ChenZhuo—mei,ChenYing—XU,DuGuo-jianEffectsof60一 dayNO2lhmigationongrowth,oxidativestressandantioxidativeresponseinCinna— momumcamphoraseedlings[J]JZhejiangUnivSciB20l01I(3):190一l99 【8】 SabaramamS,GupatG,MulchiC.Effectsofni~ogendioxideonleafchlorophyllandnitrogencontentofsoybean[J]EnvirPol1988(51):l13—120