李允 齊曼·尤努斯 努爾麥麥提·艾麥提，夏熱帕提·艾則孜

摘 要：為研究鉀離子對杜梨幼苗的影響，試驗以Hoagland營養(yǎng)液中的鉀離子濃度為基礎，設置0 K（0倍）、0.5 K（0.5倍）、1 K （CK）、1.5 K （1.5倍）、2 K （ 2倍） 、2.5 K （2.5倍） 、4 K （4倍）、6 K （6倍）等8個處理，60 d后分別測定其葉、莖和根的POD、SOD和CAT活性以及丙二醛含量。結果表明，隨著鉀濃度的提高，杜梨幼苗葉和莖中POD活性以及根中CAT活性均呈先降低后升高的趨勢，葉中POD活性，葉、莖和根中SOD活性，葉和莖中CAT活性，以及丙二醛含量呈下降-上升-下降的趨勢，不同器官中酶活性和丙二醛含量均以對照組相對較低，說明在高鉀濃度和低鉀濃度條件下，杜梨均會受到脅迫，因此，生產(chǎn)中鉀肥的使用應適度。

關鍵詞：杜梨；鉀；丙二醛；SOD；CAT；POD

中圖分類號：S661.2 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.06.001

Effect of Potassium Peroxide and Protective Enzymes of Membrane Lipid of Pyrus betulaefolia

LI Yun，Qiman Yunus，Nurmamati Ameti，Xiarepati Aizezi

（College of Forestry and Horticulture，Xinjiang Agricultural University，Urumqi，Xinjiang 830052，China）

Abstract： In order to study the effect of potassium ion on the seedling of Pyrus betulaefolia， the experiment was based on the concentration of potassium ion in Hoagland nutrient solution， 8 treatments were set up， including 0 K， 0.5 K ，1 K （CK）， 1.5 K ， 2 K ， 2.5 K， 4 K， 6 K ， the activity of POD， SOD， CAT， and the content of malonaldehyde in leaves， stems， and roots were determined after 60d. The results showed that with the increase of potassium concentration， the activity of POD in leaves and stems and the activity of CAT in roots decreased first and then increased， while the activity of POD in leaves， the activity of SOD in leaves， stems and roots， the CAT activity in leaves and stems， and the MDA content were "decrease-increase-decrease" trend. In different organs， the control （CK） had relatively lower enzymatic activity and MDA content than the other treatments， indicating that Pyrus betulaefolia was subjected to stress both in high potassium and low potassium. Thus， the potassium fertilizer should be reasonable application in the production.

Key words： pear； potassium； malondialdehyde； SOD； CAT； POD

庫爾勒香梨屬于白梨（Pyrus brestschneideri Rehd）[1]，原產(chǎn)于新疆庫爾勒地區(qū)，是庫爾勒地區(qū)及其周邊梨樹的主要栽培品種，以皮薄、味甜、汁多肉脆等一系列特點馳名中外，在我國梨的品種中具有很強的競爭力，為新疆庫爾勒及其周邊經(jīng)濟發(fā)展和人民增收作出了巨大的貢獻[2]。但是由于香梨存在粗皮果問題，大大降低了香梨的品質和商品率，同時也影響了果農(nóng)收益和庫爾勒香梨的市場競爭力。

鉀是植物生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素，以一價陽離子的形態(tài)存在于植物各組織中，可通過提高硝酸還原酶活性來促進植物中蛋白質的合成[3]，同時還可影響植物抗逆性、糖代謝、礦質營養(yǎng)元素運輸、葉片氣孔運動等生理功能指標[4]。第二次全國土壤普查結果顯示，我國土壤普遍缺鉀，處于一般性缺鉀（鉀含量50～70 mg·kg-1）和嚴重性缺鉀（鉀含量 <50 mg·kg-1）的土壤約占23%[5]。課題組前期研究表明，粗皮果的形成與果實中鈣含量的極度缺乏相關，粗皮果鈣含量的缺乏并不是由土壤鈣含量的豐缺造成的，但粗皮果園土壤中速效鉀含量顯著高于正常果園[6]。目前，鉀肥與產(chǎn)量及品質的關系的研究報道多集中在糧食、油料及經(jīng)濟作物上，如鉀肥的施用在許多作物上都產(chǎn)生了顯著的效果，如水稻、煙草等喜鉀作物，不僅提高了作物產(chǎn)量，更改善了品質。關于鉀在提高作物產(chǎn)量、改善產(chǎn)品品質方面的作用，近年來己有許多相關報道[7-8]，但有關鉀肥施用對杜梨生長和各生理指標的影響尚未見報道。

由于成年香梨樹體太大，較難進行精確試驗，杜梨作為香梨的砧木，直接為香梨從土壤中吸收營養(yǎng)[9]，且材料易獲得，因此我們把杜梨幼苗作為試驗材料，研究鉀處理對杜梨幼苗膜脂過氧化及其保護酶類的影響，旨在為提高肥料利用率并減少用量提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗于新疆農(nóng)業(yè)大學林學與園藝學院試驗田網(wǎng)室進行。于2015年12月播種，杜梨種子由庫爾勒香梨研究中心提供，第二年6月杜梨幼苗長至7～10 cm時，移栽至高30 cm直徑25 cm的塑料花盆，其栽培基質由珍珠巖和蛭石按1∶2比例配置而成。移栽初期用清水澆灌，再用遮陽網(wǎng)遮陽并用1/2倍Hoagland營養(yǎng)液澆灌14 d，所獲幼苗作為后續(xù)試驗材料。

1.2 試驗設計

1.2.1 試驗處理和樣品采集 2011年7月初對杜梨幼苗進行鉀處理，濃度梯度為0，50%，100%，150%，200%，250%，400%，600%×Hoagland標準鉀離子濃度，其中鉀離子過量營養(yǎng)液中加入的鉀為KHCO3，其他元素均與Hoagland完全營養(yǎng)液相同，各處理簡寫為0 K，0.5 K，1.5 K，2.0 K，2.5 K，4.0 K，6.0 K，以Hoagland營養(yǎng)液即1.0 K為對照（CK）。每個處理設置6～10個重復，處理后杜梨置于陽光充足的戶外網(wǎng)室培養(yǎng)60 d，期間每隔3～5 d用相應的營養(yǎng)液澆灌杜梨幼苗，至營養(yǎng)液從盆底滲出為止。營養(yǎng)液每次澆灌前用pH檢測儀檢測培養(yǎng)液pH值，用少量1%鹽酸或1%NaOH調整pH值在5.8～6.0之間。

60 d培養(yǎng)期結束，采集杜梨鮮樣，按照根、莖、葉分開，置于液氮中，用于測定丙二醛（Malondialdehyde，MDA）、超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）、過氧化物酶（Peroxidase，POD）等生理指標。

1.2.2 丙二醛的提取與測定方法 提取：稱取0.1 g樣品（根、莖、葉）放入冰浴的研缽中，加入少量石英砂和0.05 mol·L-1（pH值7.8）的磷酸緩沖液3 mL研磨至勻漿，倒入7 mL離心管，4 000 r·min-1下離心15 min，上清液為丙二醛提取液。

測定：取上清液2 mL，加0.67%TBA溶液2 mL，混合后在沸水中煮30 min，冷卻后再次離心，分別測定上清液在450，532，600 nm處的吸光度。

1.2.3 粗酶液的提取 參照樊仙等[10]的方法并加以改進，稱取植物材料0.5 g，加入2 mL的pH值 5.0的磷酸-檸檬酸緩沖液，在0～4 ℃冰浴中迅速研磨，倒入10 mL離心管，再用2 mL緩沖液沖洗研缽2次，倒入離心管，在4 ℃下8 000 r·min-1離心20 min，取上清液4 ℃下保存。

（1）過氧化物酶（POD）活性的測定。用愈創(chuàng)木酚法測定，取酶上清液 0.5 mL 至 15 mL 具塞試管中，加入 0.18%雙氧水 0.5 mL搖勻后再加入磷酸緩沖液2.9 mL，搖勻，最后加入 0.1%愈創(chuàng)木酚0.5 mL，立即計時并震蕩，反應2 min，以不加 H2O2的空白調零，在 470 nm 下測定吸光度，每分鐘測一次，共測5次，帶入公式計算 POD 活性。

（2）超氧化物歧化酶酶（SOD）活性的測定。取上述酶液0.1 mL于試管中；然后加入pH值7.8磷酸緩沖液1.5 mL，130 μmol·L-1甲硫氨酸溶液0.3 mL，100 μmol·L-1 EDTA-Na 20.3 mL，加蒸餾水0.5 mL，20 μmol·L-1核黃素溶液0.3 mL，最后再加入750 μmol·L-1氮藍四唑0.3 mL。振蕩試管使其搖勻，于4 000 lx熒光燈下顯色反應，照光結束后，將酶液倒入比色杯在分光光度計560 nm處測吸光度值。

（3）過氧化氫酶（CAT）活性的測定。取粗酶液0.2 mL，加入磷酸緩沖液2 mL，蒸餾水1 mL，最后加入0.18%雙氧水，立即倒入石英比色皿中在240 nm處測每一分鐘的吸光度，共測5次。以加雙氧水的煮死酶液為空白對照，每分鐘吸光值變化0.01定義為1個酶活力單位。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用 Microsoft Office Excel 2007軟件對數(shù)據(jù)進行整理和作圖，采用SPSS.19.0分析軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 杜梨葉、莖、根POD活性

POD為抗氧化物酶，是植物體內清除活性氧的重要酶類之一，可清除細胞內氧化物防止細胞受損。由圖1可知，隨著鉀濃度的提高，杜梨葉和莖中POD的活性表現(xiàn)為先降低再升高的趨勢，均于6K處理時最大，活性分別為792 μg·g-1和215 μg·g-1，且分別于CK和2K處理時達到最低，活性分別為162 μg·g-1和158 μg·g-1；而杜梨根中POD活性表現(xiàn)為降低-升高-降低的趨勢，分別于4K和CK達到最高和最低值，活性分別為367 μg·g-1和59 μg·g-1。就杜梨不同器官而言，葉中的POD活性顯著高于根與莖，應該是由于葉綠體是植物體內活性氧產(chǎn)生的重要部位，尤其在PSI系統(tǒng)中，因此，為了防止植物葉片受到傷害，植物葉片產(chǎn)生了大量的POD。

2.2 杜梨葉、莖、根SOD活性

由圖2可知，隨著鉀濃度的提高，杜梨SOD活性在葉、莖、根中呈現(xiàn)出降低-升高-降低的趨勢，三者均于CK達到最低，活性分別為534，503， 325 U·mg-1·h-1，分別于2.5 K、2 K和2.5 K處理達到最大值，活性分別為764，608，757 U·mg-1·h-1，說明鉀過量或者缺鉀都會誘導杜梨細胞內活性氧增加，誘導抗養(yǎng)化酶SOD活性上升。

2.3 杜梨葉、莖、根CAT活性

由圖3可知，隨著鉀濃度的提高，杜梨CAT活性在葉和莖中表現(xiàn)為降低-升高-降低的趨勢，分別于4K和2K處理達到最大值，活性分別為340，269 μg·g-1，且分別于0.5K和CK達到最小值，活性分別為137 μg·g-1和67 μg·g-1；而根中CAT活性表現(xiàn)為先降低后逐漸升高的趨勢，分別于CK和6 K達到最小值和最大值，活性分別為43 μg·g-1和212 μg·g-1。

2.4 杜梨葉、莖、根丙二醛含量

植物器官受到脅迫往往會發(fā)生膜脂過氧化，而丙二醛是膜脂過氧化的產(chǎn)物，丙二醛含量高，說明植物細胞膜過氧化程度高，細胞膜受到傷害嚴重。由圖4可知，隨著鉀濃度的提高，丙二醛含量在根、莖、葉中均表現(xiàn)為降低-升高-降低的趨勢，三者均于CK達到最小值，含量為1.8，6.9，26 μmol·g-1，分別于4 K、2 K和2.5 K處理達到最大值，含量分別為18.6，16.4，86.6 μmol·g-1。就杜梨不同器官而言，葉中的丙二醛含量顯著高于莖和根。由此可見，鉀離子高低濃度處理，杜梨丙二醛含量均高于CK，說明鉀離子缺乏和過量均會造成一定的脅迫。

3 結論和討論

POD、SOD和CAT 是細胞抵御活性氧損傷的保護系統(tǒng)中重要的組成成分。丙二醛（MDA） 是膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，用于衡量膜脂過氧化的一個公認指標，植物一旦受到逆境脅迫，會加劇膜脂過氧化作用，丙二醛含量增加[11]。隨著鉀濃度的增高，除杜梨葉和莖中POD以及根中CAT活性呈先降低后升高的趨勢，葉中POD活性，根、莖、葉中SOD活性，莖和葉中CAT活性，以及丙二醛含量均表現(xiàn)出下降-上升-下降的趨勢，不同器官中酶活性和丙二醛含量均以對照組相對較低，可能是低鉀或高鉀均會對杜梨造成一定的脅迫，而杜梨產(chǎn)生相應的保護機制來減輕植物受到的傷害。葉中的POD活性遠遠高于根和莖，這是由于葉綠體是植物體內活性氧產(chǎn)生的重要部位，尤其在PSI系統(tǒng)中，因此，為了防止植物葉片受到傷害植物葉片產(chǎn)生了大量的POD。

本試驗結果證明，鉀離子缺乏或過量均會使杜梨多項指標受到影響，雖然杜梨會通過自身的生理變化來進行調節(jié)，但仍然使杜梨受到傷害。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上施用鉀肥一定要把握適度的原則，過猶不及。

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