廖林正 朱菲菲 劉奕清* 唐建民 陳澤雄

（1重慶文理學(xué)院花卉研究所，重慶市特色植物種苗工程技術(shù)研究中心，重慶402160；2西南大學(xué)園藝園林學(xué)院，重慶400716）

氮素對(duì)植物生理代謝和生長(zhǎng)發(fā)育有重要作用，其中有機(jī)氮甘氨酸（Glycine）是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的氨基酸，分子量小，是有機(jī)肥及土壤中主導(dǎo)氨基酸之一（Chapin et al.，1993；Nasholm et al.，1998；張青 等，2005；葛體達(dá) 等，2008）。在完全無菌水培條件下，番茄能直接吸收甘氨酸（葛體達(dá) 等，2009）。也有研究指出，水稻、胡蘿卜、大白菜、綠豆等能吸收土壤中的甘氨酸和可溶性有機(jī)氮（Matsumoto et al.，2000；Wu et al.，2005）。有關(guān)植物有機(jī)氮營(yíng)養(yǎng)生理生化機(jī)制方面亦有報(bào)道，水稻吸收的氨基酸可能在體內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)氨基作用而被同化或者是脫氨基后被同化（吳良?xì)g和陶勤南，2000）。研究發(fā)現(xiàn)以氨基酸及酰胺態(tài)氮形式進(jìn)入植物的有機(jī)氮容易被植物代謝轉(zhuǎn)化（Yamagata & Ae，1999）。

生姜（Zingiber officinaleRosc.）對(duì)氮素的需求量較大，氮肥用量直接影響到生姜的品質(zhì)、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益以及對(duì)環(huán)境的污染等問題。從前人研究來看，目前多集中在研究不同氮素形態(tài)對(duì)生姜生長(zhǎng)或是氮代謝的影響（Behura，2001；Majumdar et al.，2005；Mathai，2006），而有機(jī)氮甘氨酸濃度對(duì)生姜生長(zhǎng)及生理特性的影響研究卻鮮見報(bào)道。本試驗(yàn)以生姜組培苗為試材，研究甘氨酸濃度對(duì)其氮代謝的影響，以期闡述生姜組培繼代苗對(duì)有機(jī)氮的吸收機(jī)制，為生姜組培苗氮素調(diào)控以及有機(jī)氮在生姜組培苗生產(chǎn)上的應(yīng)用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2011年10月在重慶市特色植物種苗工程技術(shù)研究中心組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。以竹根姜專用培養(yǎng)基MG（專利ZL 201010042068.8）為基本培養(yǎng)基，以脫毒培養(yǎng)3代的生長(zhǎng)健壯、繼代培養(yǎng)20 d、株高4～5 cm的四川竹根姜組培芽團(tuán)（每芽團(tuán)有3～4芽）為試驗(yàn)材料。

1.2 方法

將生姜組培芽團(tuán)分別轉(zhuǎn)接于含不同甘氨酸濃度1.0、1.5、2.0（CK）、2.5、3.0 mg·L-1的MG培養(yǎng)基上進(jìn)行繼代培養(yǎng)，分別作為處理1、2、3（CK）、4、5，對(duì)照為MG培養(yǎng)基（正常甘氨酸水平2.0 mg·L-1），每個(gè)芽團(tuán)含3～4個(gè)芽。溫度25 ℃，光照1 400 lx，光周期為12 h。培養(yǎng)30 d后，測(cè)定其相關(guān)生理指標(biāo)。葉綠素含量采用丙酮提取法測(cè)定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定（郝建軍 等，2006）。谷氨酰胺合成酶（GS）的活性測(cè)定參照Miflin和Lea（1980）的方法。谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）活性測(cè)定參照吳良?xì)g等（1998）提出的植物轉(zhuǎn)氨酶活性比色法進(jìn)行。每隔7 d測(cè)定1次，3次重復(fù)。

應(yīng)用SPSS19. 0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，試驗(yàn)結(jié)果采用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘氨酸濃度對(duì)生姜組培苗葉綠素含量的影響

由表1可以看出，葉綠素含量隨著生姜組培苗的生長(zhǎng)逐漸增多。在培養(yǎng)30、44 d時(shí)，處理4和處理5的葉綠素含量顯著高于其他處理，處理5與處理4之間差異不顯著；在培養(yǎng)37 d時(shí)，處理3、處理4、處理5的葉綠素含量顯著高于處理1和處理2，處理5與處理3、處理4之間差異不顯著；葉綠素含量變化整體趨勢(shì)表現(xiàn)為隨著甘氨酸濃度的增加而上升。

表1 甘氨酸濃度對(duì)生姜組培苗葉綠素含量的影響

2.2 甘氨酸濃度對(duì)生姜組培苗可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

由表2可以看出，各處理的可溶性糖含量隨著生姜組培苗的生長(zhǎng)呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。30 d時(shí)，處理5的可溶性糖含量顯著高于其他處理，處理1、2、3、4間差異不顯著；在培養(yǎng)37、44 d后，各處理的可溶性糖含量差異顯著，且變化趨勢(shì)表現(xiàn)為隨著甘氨酸濃度的增加可溶性糖含量增加；處理5的可溶性糖含量在培養(yǎng)30、37、44 d時(shí)，比處理3（對(duì)照）分別高0.69、1.14、1.41倍?？扇苄缘鞍缀侩S生姜組培苗的生長(zhǎng)而上升；各處理可溶性蛋白含量變化趨勢(shì)與葉綠素含量和可溶性糖含量變化趨勢(shì)相反，即隨著甘氨酸濃度的增加而降低。

表2 甘氨酸濃度對(duì)生姜組培苗可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

2.3 甘氨酸濃度對(duì)生姜組培苗谷氨酰胺合成酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶活性的影響

由表3可看出，谷氨酰胺合成酶（GS）活性隨著生姜組培苗的生長(zhǎng)而減小，但隨著甘氨酸濃度的增加而升高。其中培養(yǎng)30、44 d時(shí)，處理2和處理3（對(duì)照）的GS活性差異不顯著，其他處理與處理3（對(duì)照）差異顯著；在培養(yǎng)37 d時(shí)，處理5和處理4的GS活性顯著高于處理1、2、3，但處理4和處理5之間差異不顯著，處理1、2之間差異不顯著。谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）活性隨著生姜組培苗的生長(zhǎng)呈增強(qiáng)趨勢(shì)；且與GS類似，GOT活性隨著甘氨酸濃度的增加而升高，且各處理之間均差異顯著。

表3 甘氨酸濃度對(duì)生姜組培苗谷氨酰胺合成酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶活性的影響

3 結(jié)論與討論

有機(jī)氮甘氨酸作為一種小分子氨基酸化合物，可被植物直接吸收和利用（王文穎和劉俊英，2009）。由于本試驗(yàn)是在無菌組培條件下進(jìn)行的，甘氨酸不會(huì)被微生物降解，因此可以認(rèn)為生姜組培苗在本試驗(yàn)無菌培養(yǎng)條件下只能直接吸收分子態(tài)氨基酸，而不是將甘氨酸轉(zhuǎn)化為礦質(zhì)態(tài)氮后才吸收。氨基酸進(jìn)入植物體后，可通過轉(zhuǎn)氨基、脫氨基作用及其他過程加以同化（陳勝勇 等，2010）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著甘氨酸濃度的增加，生姜組培苗體內(nèi)的可溶性糖含量和葉綠素含量增加，這與葛體達(dá)等（2008）的研究結(jié)果一致，說明生姜組培苗能利用有機(jī)氮甘氨酸作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)促進(jìn)其生長(zhǎng)。另外，植物在獲取有機(jī)氮的同時(shí)，也獲取了有機(jī)氮化合物中的碳和能量，因此在氮攝入量相等的情況下，植物的有機(jī)氮營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)比礦質(zhì)氮營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)更大，生長(zhǎng)更好。至于隨著甘氨酸濃度的增加，生姜組培苗可溶性蛋白含量降低，其機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

谷氨酰胺合成酶（GS）在高等植物氮代謝中起著重要作用，是氮代謝的關(guān)鍵酶（陳勝勇 等，2010），它在谷氨酸合成酶循環(huán)中催化谷氨酸與NH3縮合形成谷氨酰胺，參與植物含氮化合物的新陳代謝（黃冰艷 等，2010）。因此提高GS活性可以提高氮素的同化效率和轉(zhuǎn)移效率，從而提高氮素的利用效率（王小純 等，2010）。在本試驗(yàn)條件下，隨著無菌培養(yǎng)基中甘氨酸濃度的增加，生姜組培苗葉片的GS活性提高，說明甘氨酸能使生姜組培苗氮代謝運(yùn)轉(zhuǎn)加強(qiáng)，促進(jìn)氨基酸的合成和轉(zhuǎn)化，有利于生姜組培苗對(duì)有機(jī)氮甘氨酸的吸收和利用。

谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）也是高等植物氮同化的關(guān)鍵酶，在植物氮代謝中起著重要作用（王華靜，2006）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著甘氨酸濃度的增加，生姜組培苗的GOT活性提高。這或許是因?yàn)樵谕庠刺砑恿擞袡C(jī)氮甘氨酸后，促進(jìn)了生姜組培苗體內(nèi)氨基酸的合成，增加了組織中的氨基酸含量，而某些氨基酸（如谷氨酸）是GOT等轉(zhuǎn)氨酶的底物，從而使其活性增加。

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