光碳核肥对盐胁迫下水培黄瓜多酚及保护酶活性的影响

耿杨阳 郑雅迪 张凯浩

|摘要|本文以黄瓜品种‘新泰密刺为供试材料，研究不同稀释比例的光碳核肥对盐胁迫下水培黄瓜多酚、叶绿素及抗氧化酶活性的影响。结果表明：喷施光碳核肥能显著提高叶片的CAT活性、SOD活性、叶绿素含量、氮平衡指数、光合色素，降低POD活性、MDA含量、类黄酮含量及花青素含量积累水平，从而使盐胁迫对植株造成的氧化伤害被有效缓解;光碳核肥稀释比例对水培黄瓜盐胁迫的缓解效应也不同，其中1：100的光碳核肥稀释比例是本试验设计中的最佳比例。

盐胁迫条件下，植物生长减缓甚至死亡、光合作用受到抑制、产量下降甚至可能导致绝产[1]。盐胁迫是一种渗透胁迫，作物根系吸水时常受到影响从而影响植物气孔正常开闭。王素平等[2]的研究表明，在短期盐胁迫下，黄瓜植株可以通过增强根系吸收能力来补偿根系吸收面积的减小，通过降低叶片蒸腾速率来减少水分流失，一定程度上缓解水分失衡，提高植物的耐盐性。蒋景龙等[3]研究表明外源H2O2通过增强黄瓜的抗氧化能力来降低盐胁迫引起的氧化胁迫，同时调控相关蛋白质的表达，从而缓解NaCl胁迫造成的伤害。

光碳核肥又称CO2捕集剂，是由南阳东仑生物光碳科技有限公司研发的“含氨基酸水溶肥”，这款叶面肥中含有氨基酸、微藻、酵母糖、吸附剂等。通过把空气中的CO2富集在植物茎叶的周围供作物吸收，同时通过叶片给植物提供养分，从而提高光合速率，抑制光呼吸，加快叶绿素的生成，促进作物生长和干物质积累[4]。李瑞民等人[5]的研究表明，施用光碳核肥后，辣椒的生长特性明显增强。试验研究表明，光碳核肥应用于番茄、辣椒、水稻和烟草，可以加快叶绿素的生成、强化光合作用，有节肥节药、减少病虫害、增产增收的效果，具有较好的经济效益[4-7]。

黄瓜是中国设施种植面积最大的蔬菜作物之一，也是深受连作障碍和土壤盐碱化危害的作物之一。寻找经济、环保、适用性强的方法减轻生产中的各种不利因素及其复合伤害，是一项极其必要和紧迫的任务[8]。试验以新疆常见品种‘新泰密刺为供试材料，用不同浓度的光碳核肥来处理盐胁迫下的水培黄瓜，通过生理指标测试来探索光碳核肥缓解盐胁迫的效果，并筛选出试验设计中的最适浓度。

材料与方法

试验材料

种子购自山东省新泰市祥云种业有限公司，品种为‘新泰密刺，光碳核肥购自南阳东仑生物光碳科技有限公司，内含氨基酸10%，微藻20%，酵母糖10%。吸附剂5%，活化剂1%，胶体剂1%，吸水剂2%，络合剂1%， 纯净水60%。海绵完全吸收营养液后，将黄瓜种子水平放置在海绵块1 cm的位置，再将海绵块放置在育苗盘中。盘里添加营养液，营养液的深度为1.5 cm（营养液刚好接触到海绵块）。最后将育苗盘放入人工气候室中，其温度白天控制在25℃，晚上控制在15℃。

试验设计

选择3叶1心期长势一致的健壮黄瓜幼苗，定植在山崎配方营养液的水培管道中缓苗，营养液7天换1次[9]。定植7天后开始盐胁迫处理，10天后开始进行光碳核肥叶面喷施处理，NaCl浓度60 mmol/L，TA、TB、TC、TD、TE叶面喷施光碳核肥的稀释比例分别为1：100、1：200、1：300、1：400、1：500。每隔5天喷施1次光碳核肥，在19：00～20：00进行，将叶片正反面都均匀喷施，以叶面产生水膜为宜，对照组喷施相同量的蒸馏水[1]。光碳核肥处理第2次隔天测定绿素含量、氮平衡指数、类黄酮含量及花青素含量，光碳核肥处理第6次的兩天后测定CAT活性、POD活性、SOD活性、MDA含量、叶绿素a含量，叶绿素b含量以及类胡萝卜素含量。

试验方法

光碳核肥处理第2次隔天，选从上至下第3片完全功能叶，用DUALEX SCIENTIFIC+TM型植物多酚-叶绿素测量计于10：00，每个处理选5株黄瓜进行测量，之后每隔7天测1次，共测定4次。在光碳核肥处理第6次的两天后10：00，选5株进行采样。取样品植株的第3～8片（从上到下）完全展开的成熟叶。叶绿素含量、抗氧化酶活性及MDA含量通过常规紫外-可见分光比色法测定[10-11]。黄瓜叶片叶绿素含量测定采用95%乙醇提取法;CAT活性的测定采用紫外线吸收法;POD活性的测定采用愈创木酚氧化法;SOD活性的测定采用NBT光化还原法，叶绿体色素的定量测定[10]。

数据处理及分析

采用DPS软件Duncan多重比较法对试验数据进行统计分析，用Microsoft Excel 2007软件作图。

结果与分析

盐胁迫下光碳核肥对水培黄瓜叶片光合色素含量的影响

由表1可以看出，盐胁迫下黄瓜叶片喷施不同浓度光碳核肥对叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素（a+b）含量的影响，差异达极显著水平。用1：200浓度的光碳核肥处理的黄瓜叶片其叶绿素a、叶绿素b、叶绿素（a+b）含量、类胡萝卜素含量较对照分别提高了34.7%、39.0%、42.7%、36.1%。

盐胁迫下光碳核肥对水培黄瓜叶片保护酶活性的影响

如图1所示，喷施光碳核肥能够改变盐胁迫下叶片CAT活性，其中处理TA、TB、TC的CAT活性较CK分别增加了0.3%、17.5%、33.2%;而TD、TE的CAT活性较CK则分别减少了0.1%和5.8%。结果表明，盐胁迫下施用一定浓度的光碳核肥有助于提高黄瓜叶片CAT活性，TC处理的光核碳肥浓度对CAT活性提升效果最为显著。

如图2所示，喷施光碳核肥能够改变盐胁迫下叶片SOD活性;其中处理TA、TB、TC、TD、TE的SOD活性较CK提高了34.8%、20.1%、17.1%、9.3%和17%。结果表明，盐胁迫下施用一定浓度的光碳核肥有助于提高叶片中的SOD活性，TA处理的光核碳肥浓度对SOD活性提高效果最为显著。

如图3所示，喷施光碳核肥能够改变盐胁迫下叶片POD活性，其中处理TA、TB、TC、TD、TE的POD活性较CK降低了6.1%、34.8%、22.4%、28.4% 和34.4%。结果表明，盐胁迫下施用一定浓度的光碳核肥有助于降低黄瓜叶片POD活性，TB处理的光核碳肥浓度对POD活性降低效果最为显著。

盐胁迫下光碳核肥对水培黄瓜MDA含量的影响

如图4所示，喷施光碳核肥能够改变盐胁迫下叶片MDA含量，其中处理TA、TB、TC、TD、TE的MDA含量较CK降低了5.5%、55.8%、16.6%、14.1%、7.8%。结果表明，盐胁迫下施用一定浓度的光碳核肥有助于降低黄瓜叶片MDA含量，TB处理的光核碳肥浓度对MDA含量降低效果最为显著。

盐胁迫下光碳核肥对水培黄瓜叶绿素含量、氮平衡指数、类黄酮含量及花青素含量的影响

氮平衡指数（NBl）是叶绿素（Chl）和类黄酮（Flav）的比值：植物生长健康时，合成叶绿素较多，产生的类黄酮较少。花青素（Anth）能够提供植物的生长状况及对胁迫响应的有效信息[15]。

如图5、图6所示，与CK相比，喷施一定浓度光碳核肥可显著提高盐胁迫植株的叶绿素含量、氮平衡指数，其中处理TA较CK达到最高增幅分别64.0%、84.0%。如图7所示，与CK相比，喷施一定浓度光碳核肥可显著降低盐胁迫植株的类黄酮含量，且处理TB使叶片类黄酮含量达到最高降幅12.2%。如图8所示，与CK相比，喷施光碳核肥可显著降低盐胁迫植株的花青素含量，且处理TA使叶片花青素含量达到最高降幅36.1%。

综上所述，喷施光碳核肥可以有效提高叶绿素含量、氮平衡指数，降低花青素含量、类黄酮含量，其中处理TA是试验处理中减轻盐胁迫对黄瓜植株造成的损伤的最适浓度。

相关性分析

从表2相关系数表可以看出叶绿素含量与氮平衡指数呈极显著正相关，说明叶绿素含量越高，氮平衡指数越高;类黄酮含量与叶绿素含量、氮平衡指数呈极显著负相关，说明类黄酮含量越高，叶绿素含量、氮平衡指数越低;花青素含量与叶绿素含量、氮平衡指数呈极显著负相关，说明花青素含量越高，叶绿素含量、氮平衡指数越低;花青素含量与类黄酮含量呈极显著正相关，说明花青素含量越高，类黄酮含量越高。

从表2偏相关系数表可以看出叶绿素含量与氮平衡指数呈极显著正相关，说明叶绿素含量越高，氮平衡指数越高。

讨论与结论

宿秀丽[16]等人研究表明利用光碳核肥对种薯进行拌种并于全生育期对叶面进行喷施处理，可增强植株生长力，补充后期块茎膨大所需养分，显著提高马铃薯产量。本研究结果与该研究结果相似，与对照组相比喷施光碳核肥的植株普遍生长力增强。石玉[1]等人的研究也表明喷施光碳核肥可以改善盐胁迫对黄瓜幼苗的不良影响，提高净光合速率（Pn）和叶片相对含水量，减小MDA和相对电解质渗透率的积累水平，从而缓解盐胁迫对黄瓜造成的氧化伤害。本研究结果与该研究结果相似，MDA的积累水平与前人MDA研究结果变化趋势相似，前人研究结果中光碳核肥最适浓度为1：150，与本试验的最适浓度十分相似。盐胁迫下，外源光碳核肥的具体有效成分的进一步探究，以及如何加强或启动某些与抗盐胁迫相关信号的传导方法、机理还需继续深入研究。

外源光碳核肥处理有效缓解了盐胁迫对水培黄瓜叶片中叶绿素含量抑制作用，其叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b、及类胡萝卜素均显著增加，处理中影响光合色素的最适浓度为1：200。光碳核肥处理有效缓解了盐胁迫对水培黄瓜叶片中抗氧化酶活性的不良影响，其中CAT活性、SOD活性显著升高，POD活性、MDA含量显著降低，处理中，影响CAT活性的最适浓度均为1：300，影响SOD活性的最适浓度均为1：100，而影响POD活性、MDA含量的最适浓度为1：200。光碳核肥处理也有效缓解了盐胁迫对水培黄瓜叶片中多酚叶绿素的不良影响，其中叶绿素含量、氮平衡指数显著增高，花青素含量显著下降，类黄酮含量也有一定降低，且光碳核肥浓度与黄瓜的叶绿素含量、氮平衡指数、花青素含量均有显著的相关性，处理中，影响多酚、叶绿素含量的最适浓度为1：100。

综上所述，喷施光碳核肥能显著提高叶片的CAT活性、SOD活性、叶绿素含量、氮平衡指数、光合色素含量，降低POD活性、MDA含量、类黄酮含量及花青素含量，从而缓解盐胁迫对植株造成的氧化伤害;不同稀释比例光碳核肥对黄瓜盐胁迫的缓解效应不同，其中喷施1：100的光碳核肥是本试验设计中对盐胁迫下黄瓜的缓解效应最佳的比例。

参考文献

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*项目支持：塔里木大学“大学生创新训练计划”项目“光碳核肥对黄瓜幼苗盐胁迫损伤的缓解效应及机理研究”（2018073）。

作者简介： 耿杨阳，女，新疆乌鲁木齐人，研究方向：设施农业。

**通信作者：轩正英（1979-），女，辽宁朝阳人，副教授，研究方向：南疆特色蔬菜种质资源。

[引用信息]耿杨阳，郑雅迪，张凯浩，等.光碳核肥对盐胁迫下水培黄瓜多酚及保护酶活性的影响[J].农业工程技术，2020，40（07）：68-72.