烤烟打顶前后根系激素水平与物质代谢的关系初探
1112刘卫群 丁永乐 张联合 陈江华
(1 河南农业大学农学院 郑州 450002;2 中国烟叶生产购销公司,北京
100055)
Study on the Relationship Between Hormone Level in Root and Metabolism
of Substance in Tobacco Before and After Topping
LIU Wei-Qun1112,DING Yong-Le,ZHANG Lian-He,CHEN Jiang-Hua(1 College of Agronomy,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002;2 China
Tobacco Leaf Corporation,Beijing 100055)
烤烟在打顶前19~4d根尖中ABA含量增加,打顶前4d至打顶后12d下降,打
+顶后12~31d迅速上升。ABA抑制蔗糖酶和硝酸还原酶活性,ABA变化趋势与烟碱和K含量一致,与总氮和可溶性糖含量相反。IAA呈现与ABA效应相反的趋势。
烤烟 打顶 根系 激素 物质代谢
烤烟是一种以叶片为收获对象的经济作物。它与其它作物一样,生长到一定阶段就会由
营养生长转化为生殖生长,功能叶片制造的营养物质除部分供给自身代谢需要外,其余大量
运输到生殖器官。适时打顶能有效地阻止叶片内营养物质过度消耗,使叶片内含物充实,促
进根系的生长、发育。所以,打顶是烟叶生产的一项重要措施。打顶前后的物质代谢状况对
优质烟生产十分重要。本文研究烟草根尖中ABA和IAA含量变化动态,及其与地上部物质代
谢、烟株感知刺激伤害、根系化学信号和叶片生理生化过程的关系,以期为生产中通过化控
措施调节烟株体内碳氮代谢平衡,提高烟叶品质提供参考。
实验材料为普通烟草(Nicotiana tabacum)品种K326。实验设在河南农业大学农场(郑
州北郊毛庄)。盆栽土为中壤土,肥力中等,常规管理。挑选生长健壮、长势均匀一致的烟
株,在7月20日同一时间打顶。分别在打顶前19d、4d,打顶后12d、31d测定根尖中ABA和IAA含量,第12片叶(自下向上)的蔗糖酶和硝酸还原酶活性,以及烘干后烟叶中的总
氮、可溶性糖、烟碱和K+含量。
[1] IAA和ABA含量采用ELISA测定,称取0.5g新鲜烟草根尖,用液氮速冻后,转放在-60?的低温冰箱中保存。测定时取出加入3~5ml 80%的甲醇,在冰浴中研磨匀浆,转入10ml试管中,摇匀后置于4?下提取4h,以16000×g离心15min,取上清液,过C-18预处理小柱,收集液在45?下用氮气吹干后,用于激素测定。
[2] 蔗糖酶活性采用砷钼酸铵比色法测定:准确称取0.2g烟叶样品,加少量石英砂和5ml
-10.1mol?L、pH为5.6的柠檬酸-磷酸缓冲液研磨匀浆,以12000×g离心20min,取上清液,用等体积蒸馏水稀释。取2份稀释液置于试管中,其中1份置沸水浴10min,以纯化酶活性
-1作为对照;另一份加入3ml新鲜配制的20g?L的蔗糖溶液,于37?下保温1h后立即放入沸水中终止反应,冷却后分别吸取2ml置于10ml试管中,加入2ml碱性铜试剂,沸水加热
-1-1(FW)?h]=(葡萄糖含量值×稀释倍数)/[称样10min,冷却后加入2ml砷钼酸试剂,吸取1ml加入到50ml容量瓶中,定容至刻度,摇匀后重(g)×保温时间(h)]。
在波长620nm处测吸光值。活性[mg?g
+ 硝酸还原酶(NR)活性、总氮和可溶性糖含量参照文献3,烟碱含量、K含量参照文献4测定。
如图1所示,打顶前19d至打顶前4d,根尖中ABA含量显著增加,嗣后至打顶后12d,其含量迅速下降。这可能是生产中打顶促进根系生长的原因之一。打顶后12~31d,ABA含量迅速上升。IAA含量在打顶前19d至打顶前4d缓慢下降,至打顶后12d又上升,这对根系的发育是有利的。ABA/IAA变化趋势显示,打顶前19~4d显著上升,而后至打顶后12d比值最小,打顶后12~31d迅速上升。一般来说,ABA/IAA比值越小,根系生长发育越快。
打顶后出现一些新根,无疑与ABA/IAA变化有关。
由图2可知,打顶前19d至打顶前4d,蔗糖酶、NR活性呈下降趋势,此后至打顶后12d活性上升,而后迅速下降。这与ABA含量的变化趋势相反,而与IAA的变化一致。这似乎间
接
表
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明,ABA在一定程度上影响着蔗糖酶活性,从而有利于可溶性糖的积累和利用,这与ABA可以改变某些酶活性的说法是一致的[5]。
IAA促进细胞伸长生长,是与促进碳、氮代谢中的酶活性分不开的。其原因一方面是IAA促进蛋白质分子(主要是某些酶)的合成,另一方面,细胞生长需要较多构建新细胞的小分
子物质,而这些物质的合成都与碳氮代谢中的酶活性密切相关。
由图3可知,打顶前19~4d烟叶中氮含量下降,此后至打顶后12d氮含量上升,再后基本保持稳定。这种变化与ABA含量的变化趋势恰好相反,而与IAA含量的变化趋势一致。
从烟株个体来说,打顶前19d至打顶后31d,是氮代谢由强转弱,碳代谢由弱变强,烟株生
长由旺盛转向衰老的过程。在这一过程中氮含量总体是增加的,但打顶后12~31d,氮日积累量不断下降(图4),这一过程中ABA在总体上呈上升趋势。这也说明,ABA含量高低与氮积累趋势相反,而IAA则否。烟碱在打顶前19~4d略有下降,打顶前4d至打顶后31d
迅速上升。图4显示,打顶后12~31d的烟株体内氮基本都用于合成烟碱,而此时ABA/IAA比值也迅速升高。
可溶性糖含量从打顶前19d至打顶后12d一直呈上升趋势,打顶后12~31d趋于稳定或略有下降(图5)。这种变化趋势在打顶前与ABA一致而与IAA相反;打顶后则与ABA变化+含量在相反而与IAA一致。可见,ABA与烤烟叶片成熟过程中可溶性糖积累具有一致性。K打顶前19~4d呈上升趋势,随后迅速下降,打顶后12d趋于稳定,在整体上变化趋势与ABA
++一致而与IAA相反。K对植物体内物质运输起重要作用,可溶性糖与K浓度变化趋势显示,++K浓度降低与可溶性糖的积累有一定的相关性,K含量变化趋势与ABA含量总体变化趋势一
+[6][7]+致(图1、图6),说明ABA影响烟株的K吸收。Dijkshoom和BenZioni等证明K在植
+物根和地上部之间可以循环流动。不同供钾水平下的烤烟,在打顶后10d,体内有大量的K
[8]回流到根中,因此,烟叶中钾含量的多少取决于吸收和排出两个过程绝对量的多少。至于
ABA、IAA如何影响这个过程,尚待进一步研究。
1 何钟佩主编.农作物化学控制实验指导(第1版).北京;北京农业大学出版社,1993.60~68
2 汪沛洪主编,基础生物化学实验指导.西安:陕西科学技术出版社,1985.88~90 3 邹琦主编.植物生理生化实验指导(第1版).北京:中国农业出版社,1995.27~30,63~68,53~56
4 窦逢科,张景略.烟草品质与土壤肥料(第1版).郑州.河南科学技术出版社,1989.326~328,316~319
5 孟繁静,刘道宏,苏业瑜.植物生理生化.北京:中国农业出版社,1995.265,281 6 Dijkshoom W.Nitrate accumulation, nitrogen balance and cationanion ration during
the regrowth of perennial ryegrass.Neth J Agric Sci,1958,(6):211-221 7 Ben-zioni A,Vaadia Y,Lips SH.Nitrate uptake by nitrate reduction products of the
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8 郑宪滨,曹一平,张福锁等.不同供钾水平下烤烟体内钾的循环、累积和分配.植物营养
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