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1、第27卷 第4期作 物 学 报Vol . 27, No. 4 2001年7月ACTA A GRONOM ICA SI N ICAJuly, 2001施氮对花生叶片多胺代谢及衰老的调控作用王晓云1 李向东2 邹 琦, 1(1山东农业大学,生命科学学院;2山东农业大学 农学系,山东泰安271018)提 要 以大田条件下两个花生品种为材料,研究了施氮后对叶片多胺含量、乙烯释放速率及其它一些生理生化指标的影响。结果表明:叶片多胺含量与衰老状况有关,随叶片衰老多胺含量下降;施氮提高了叶片内源多胺含量,降低了乙烯释放速率,延缓了叶绿素、蛋白质的降解,提高了活性氧清除酶类的活性,降低了膜脂过氧化程度。施氮延
2、缓衰老的机制可能与施氮后调节了生理活性物质多胺有关。关键词 花生;氮肥;多胺;衰老RegulationEffectsofNitrogenApplicationonthePolyam i ne M etabolism and Senescence of PeanutLeavesWAN G Xiao2Yun L IXiang2Dong ZOU Q i3 3(College of L if e Sciences,Shandong A gricultural U niversity271018,China)Abstract N itrogen fertilizer was applied on two
3、 popular peanut varieties to study the regula2 tion effectsof nitrogen on the polyam inemetabolism, ethylene release rate and other physiological and biochem ical criteria changes in peanut leaves .The results indicated that endogenous polyam ineswere related to the senescence of the leaves . N itro
4、gen application could raise the levels of endogenous polyam ines, decrease the ethylene release rate, delay decomposition of chlorophyll and soluble protein, and elevate the activities of enzymes that could clear active oxygen.It was suggested that the mechanism of delayed senescence by nitrogen app
5、lication m ight be related to polyam inemetabolism.Key words Polyam ines; N itrogen fertilizer; Peanut leaves; Senescence自70年代以来人们注意到多胺具有延缓叶片衰老的作用13,在多胺生物合成中,腐胺(Put)以精氨酸或鸟氨酸为底物脱羧形成,亚精胺(Spd)和精胺(Spm)的合成以蛋氨酸为底物,形成腺苷蛋氨酸(SAM), SAM的脱羧产物dSAM直接连续地向Put提供氨丙基形成Spd和Spm。同时SAM也是乙烯合成的前体物质, SAM在ACC合酶催化下形成氨基环丙烷 羧酸(A
6、CC), ACC在ACC氧化酶的催化下形成乙烯4。多胺和乙烯对衰老起相反作用,施 氮对多胺、乙烯代谢以及衰老有何影响,这方面的研究未见报道,为此本文通过大田追施氮 肥试验,研究氮素对多胺、乙烯代谢及一些衰老指标的影响,探索多胺延缓衰老的机制。 通信联系人。Corresponding author 收稿日期: 2000203224,接受日期: 2000209222 Received on: 2000203224, Accepted on: 2000209222国家重点基础研究发展规划项目(G1998010100)资助 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Dis
7、c Co., Ltd. All rights reserved.1 材料与方法1. 1 供试材料与处理 选用2个花生品种,鲁花11和辐8707。5月初播种于山东农业大 学实习农场,密度为14墩?m2,试验地土壤为壤土, 020 cm土壤有机质1. 2% ,全氮0. 085% ,碱解氮110g?g,速效磷30. 2g?g,速效钾80g?g。基肥施用量为15000 kg?hm2有机肥, 750 kg?hm2过磷酸钙, 150 kg?hm2K2SO4。处理于始花前(6月25日)进行追肥, 300kg?hm2尿素,以不追肥为对照,小区面积20 m2,随机区组排列, 3次重复。1. 2 取样方法 于7月
8、中旬(花针期)选择生长一致植株主茎,选取10d叶龄的倒3叶进 行标记,随着叶龄增加,每10d左右,采标记叶片一次,每次采30株共120片叶。1. 3 测试项目 多胺参照Hagege5薄层2分析法略做修改。取样品冰冻1h,研成粉末,加5%高氯酸提取,取0. 4 mL上清液加入0. 4 mL丹磺酰氯丙酮液和0. 3 mL饱和N a2CO3,置 于60恒温水浴中15m in,加苯抽提随后进行薄层层析,展开剂为氯仿:三乙胺(100?20, v?v),展层后在紫外灯下画出荧光斑点,用乙酸乙酯提取,用荧光光度计测定,激发波长337nm ,发射波长495 nm。标准多胺及丹磺酰氯均为Fluka产品。A rn
9、on6法测定叶绿素含量,Low ry7法测定可溶性蛋白质含量,丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢 酶(CA T)、过氧化物酶(POD)等的活性参照李柏林和梅慧生7方法测定,蛋白酶活性按Kar8法测定。ACC(12氨基环丙烷212羧酶)含量和乙烯释放速率参照陈益民9方法用气相色 谱法测定。2 结果与分析2. 1 施氮对产量的影响 施氮明显延缓了叶片衰老,并提高了产量。鲁花11的对照产量 为5370 kg?hm2,施氮处理为6229 kg?hm2,增产16%。辐8707的对照产量为4920 kg?hm2,施氮处理产量为5345 kg?hm2,增产18. 8%。2. 2 施氮对
10、叶片多胺含量的影响 从鲁花11和辐8707两个花生品种叶片中检测出3种 多胺(表1):精胺(Spm)、亚精胺(Spd)和腐胺(Put)。Spm和Spd含量,总的来看,幼嫩叶和 功能叶含量较高,而衰老叶含量较低。施氮有提高Spm和Spd含量的趋势,施氮后鲁花11的Spm含量在叶龄3070d内显著高于对照,辐8707在叶龄30d、40d和50d时显著高于对照。 施氮也提高了Spd含量,叶龄50d(辐8707)、60d(鲁花11)时的测试结果均显著高于对照。3种多胺中Put含量最高,叶片Put含量的变化,从叶片展开到叶龄30d, Put随叶龄增 加而增加, 30d后随叶龄增加而减少,即从幼嫩叶到成熟
11、叶再到衰老叶, Put含量先上升后下 降。施氮处理后除鲁花11在叶龄10d和辐8707在叶龄70d时无显著差异外,施氮处理的Put含量显著高于对照,叶龄2050d内提高幅度为13. 7%74. 9%。由于3种多胺中Put含量 最高,比Spm和Spd高出一个数量级,所以多胺总量的变化趋势与Put的变化趋势相似。2. 3 氮肥对叶片叶绿素、可溶性蛋白质含量的影响 叶绿素及可溶性蛋白质含量是反映 叶片功能及衰老的可靠指标。通过检测同一叶位叶片叶绿素含量的动态变化发现,叶绿素含 量的变化呈单峰曲线(图1, A)。从叶片展开到叶龄30d左右,叶绿素含量为上升期,达到峰值后叶绿素含量下降。叶绿素分解是叶片
12、衰老的特征之一,施氮提高了两品种花生叶片整个 生育阶段特别是衰老阶段的叶绿素含量。可溶性蛋白质含量的变化与叶绿素含量的变化相似 (图1, B),叶龄30d时可溶性蛋白质含量达峰值,后随叶片衰老逐渐下降,施氮也明显提高3444期 王晓云等:施氮对花生叶片多胺代谢及衰老的调控作用 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.了叶片整个生长发育阶段的蛋白质含量。衰老阶段叶绿素、蛋白质含量的明显提高有利于维 持叶片的功能。辐8707叶绿素、蛋白质的变化情况与鲁花11相似。表1 施氮对花生叶片Spm、Spd
13、、Put含量及多胺总量的影响(nmolg- 1FW)Table 1 Effects of nitrogen application on contents of polyam i nes i n peanut leaves品种Variety处理Treatment叶龄 leaf age(d)10203040506070Spm鲁花11CK45. 0848. 9268. 4261. 4252. 2848. 3945. 18 Luhua 11N appl .50. 7650. 8379. 343103. 7372. 06365. 52357. 083 辐8707CK45. 9146. 6255. 99
14、50. 0850. 6645. 0830. 74 Fu8707N appl .53. 0349. 1169. 81365. 86351. 6149. 32330. 98Spd鲁花11CK66. 2873. 0757. 4748. 3642. 8341. 3239. 91 Luhua 11N appl .83. 73390. 74373. 16374. 13361. 45347. 13343. 33 辐8707CK56. 2359. 8547. 2840. 1340. 8639. 1538. 60 Fu8707N appl .67. 51371. 94378. 26367. 54369. 173
15、40. 8746. 67Put鲁花11CK296. 1655. 2859. 6654. 7376. 5326. 8203. 7 Luhua 11N appl .300. 010163968. 43945. 43619. 53376. 13320. 43 辐8707CK246. 2635. 7668. 7525. 0407. 4319. 7181. 8 Fu8707N appl .612. 0310943987. 63943. 03508. 23463. 03202. 7PA s鲁花11CK407. 5777. 2985. 5764. 5471. 6416. 5288. 8 Luhua 11N
16、appl .430. 6115831121311233753. 03488. 83420. 83 辐8707CK348. 3742. 2772. 0615. 2498. 9403. 9251. 1 Fu8707N appl .732. 53121531136310763629. 03553. 23280. 4注:3 为5%显著水平。下同。 Note:3Significant at 5% level .The same as below.图1 施氮对鲁花11叶片叶绿素含量(A)、蛋白质含量(B)的影响Fig. 1 Effect of nitrogen application on the content chlorophyll(A)and solubleprotein(B)in peanut leaves of Luhua 112. 4 施氮对蛋白酶活性的影响 蛋白酶为水解酶,叶片衰老过程中催化蛋白质水解为氨基酸,它的活性强弱也是反映衰老的一个
