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氮肥对不同烤烟品种碳氮代谢关键酶活性的影响
【来源/作者】葛国锋 【更新日期】2014-5-27 8:57:29

关于氮肥、品种与烤烟碳氮代谢关键酶的研究已见诸多报道, 赵宪凤等认为, 缺氮处理严重影响了烟叶氮代谢强度,同时也使得烤烟的碳代谢强度降低,碳固定和碳积累过程减弱,严重地阻碍了烟株正常的生理代谢,碳水化合物积累减少。 许晨曦等研究认为,随氮素水平的提高同一品种烟草的硝酸还原酶、蔗糖转化酶、淀粉酶活
性均提高,不同烟草品种在某些相同施氮水平下的碳氮代谢酶活性有显著差异。 目前,虽有大量文章报道了氮肥及品种对烤烟生长发育及内含物质的影响,但研究氮肥、品种对烤烟碳氮代谢动态平衡影响的报道较少。 鉴于此,本实验研究了氮肥对不同烤烟品种碳氮代谢关键酶活性的动态变化的影响,以期为不同烤烟品种氮肥的合理施用、提高烟叶产量和品质提供理论依据。

1 试验设计

试验设计为两因素(品种×氮)两水平(根据当地施肥经验及土壤养分测定,设置不施氮和各品种最佳施氮量两个氮肥水平),试验处理为H0:红大不施氮;H1:红大施氮60kg/hm2;K0∶K326不施氮;K1∶K326施氮90kg/hm2。每个处理设置3次重复,随机区组排列。氮肥底肥比例为 30%,其他 70%在移栽后35d之前分三次追肥完成。烟株在移栽后59d打顶,红大留叶数16~20片,K326留叶数20~24片,移栽后115d采收结束,按当地优质烟生产技术标准管理。

2 取样和分析测定方法

移栽后40d选择长势一致的烟株,根据不同品种叶数,红大自下而上选择第14片叶挂牌,K326自下而上选择第18片叶挂牌。 分别在移栽后50d、60d、70d、80d、95d及105d(定位叶片采烤前一天)取定位叶片测定烟叶中的碳氮代谢关键酶活性。

2 结果与分析

2.1 氮肥对不同烤烟品种氮代谢关键酶的影响

2.1.1氮肥对不同烤烟品种NR活性的影响

NR是烟株氮代谢的关键酶和限速酶,也是氮代谢水平的直接反映。可以看出,各处理的NR活性在60d后随着烟株的生长发育逐
渐降低,说明NR主要在烟株前期起作用,使烟株可以充分的吸收利用氮素,随着烟株的生长发育,逐渐进入氮代谢旺盛阶段, 氮素需求量减小,NR活性也逐渐降低。

不同品种烟叶的 NR 活性变化也有一定差异,H0、H1 两处理的NR活性在移栽后50d达到最大,而K0、K1则在移栽后 60d达到最大,表明K326进入氮代谢旺盛时期要晚于红大;移栽后60d、70d的NR活性表现为K0>H0、K1>H1,且差异均显著。说明同一施氮水平下,K326的氮代谢和前期对氮素的吸收利用作用要强于红大。移栽后50~70d期间NR活性表现为K1>K0、H >H0,且差异显著,说明在前期相同烤烟品种的施氮处理与不施氮处理相比,可以还原更多的 NO-3,氮代谢更旺盛。

2.1.2 氮肥对不同烤烟品种GS活性的影响

GS在高等植物的各个发育阶段氨的同化及氮素的利用中起着重要的作用,GS和谷氨酸合酶(GOGAT)构成的循环反应是高等植物氨同化的主要途径,GS 催化无机氮转变成有机氮的第一步反应。可以看出各处理GS活性均在60d达到最大,然后随着生育期的推进逐渐降低,结合NR活性表明前期是氮代谢的旺盛时期, 烟
株在这段时期需氮量较大。移栽50d和70d后GS活性表现为 H1>H0,K1>K0,且差异显著,结合同时期NR活性差异表明施氮可促进烟株的氮代谢;移栽80d和95d后GS活性表现为 H0>K0,H1>K1,且差异显著,表明在后期红大对氮素的再利用作用要强于K326。

2.1.3 氮肥对不同烤烟品种GDH活性的影响

GDH作为一个适应性酶,被细胞内碳氮平衡调节,同时GDH 活性也与叶龄相关。在逆境以及碳骨架受限制时,GDH催化的谷氨酸脱氨作用保证为三羧酸循环提供充足碳骨架,是碳氮代谢转化过程中的一个关键酶。移栽后60d,各处理GDH活性均达到最大,而后随着生育期推进降低,表明各处理烟叶在60d开始进入碳代谢旺盛时期,开始需求大量碳骨架。

2.1.4 氮肥对不同烤烟品种SPS活性的影响

SPS控制烟叶内蔗糖合成,其活性高低代表叶片光合产物转化为蔗糖的能力,SPS在碳素代谢中起着重要作用,在糖和淀粉分配比例中起重要作用,是碳源向可逆碳水化合物分配的关键酶。可以看出各处理的SPS活性变化趋势基本一致,均呈现先升高后降低的趋势,除K0的SPS活性在80d达到最大外,其他三处理均在70 d达到最大,表明在碳代谢过程中,烟叶内光合产物大量转化为蔗糖的时期在70~80d之间。

试验结果表明,移栽后50d和60d的SPS活性大小表现为 H1 >H0,K1 >K0,且差异显著,说明与同一烤烟品种的不施氮处理相比,施氮处理在前期有更多的光合产物向蔗糖转化,这是由于氮素对烟株的光合作用有着重要影响,不施氮会使烟株光合作用受到抑制,其光合产物也相应的减少。同时在这一时期K1>H1, H1>H0,且差异显著,说明同一施氮水平的K326在前期较红大生成更多的蔗糖,碳源更多的向蔗糖等可逆碳水化合物分配。

本研究结果表明,在烟株生长发育前期,施氮处理烟株SPS活性显著高于不施氮处理烟株,在后期,施氮处理烟株SS活性高于不施氮处理烟株,且差异显著,这说明不施氮处理烟株碳代谢产物量少于施氮处理烟株,碳代谢强度更低,印证了前人的研究结果。 同时本研究结果还表明,不施氮处理烟株的GDH活性显著低于施氮处
理烟株,这是由于氮代谢强度的差异导致氮代谢向碳代谢转化的过程中,不施氮处理烟株进入碳代谢的氮代谢产物量要少于施氮烟株。 所以在烟叶生产过程中,一定要确保烟株所需氮素,使其碳氮代谢过程有序进行,保障烟叶品质。本研究结果表明,K326和红大对氮素的吸收利用也有很大差异,在生长发育前期,相同施氮水平下,K326的NR、GS 活性显著高于红大,而在生长发育后期,相同施氮水平下,红大的GS活性则显著高于 K326,这说明K326在前期对氮素的吸收利用要强于红大,而在后期红大对氮素的再利用作用却比K326强。

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【关键词】氮肥;红花大金元;K326;碳氮代谢;酶活性;奥科官网 

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