不同施氮条件下嫁接对茄子生长和氮代谢相关酶活性的影响

周宝利 赵 莹 李兴宝 陈志霞 杜 亮 郑继东

（沈阳农业大学园艺学院，辽宁沈阳 110161）

不同施氮条件下嫁接对茄子生长和氮代谢相关酶活性的影响

周宝利 赵 莹 李兴宝 陈志霞 杜 亮 郑继东

（沈阳农业大学园艺学院，辽宁沈阳 110161）

以野生茄托鲁巴姆（Solanum torvum）为砧木，茄子（Solanummelongena）品种西安绿茄为接穗进行嫁接，测定6个不同氮素浓度（0、7.728、15.456、30.912、61.824、123.648kg·hm-2）及同一氮素浓度（30.912kg·hm-2）下不同生育期的嫁接茄和自根茄生长指标和氮代谢相关酶活性。结果表明，不同的氮素条件下，嫁接茄较自根茄株高、茎粗、生物量分别增加了9.17%～28.75%、10.90%～26.18%、36.00%～92.83%，施氮量为30.912kg·hm-2时嫁接茄和自根茄茎粗、生物量的差异达极显著水平；嫁接极显著地增加了茄子叶片硝酸还原酶活性；嫁接茄叶片硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性在施氮量为30.912kg·hm-2时达最高；随着施氮量的增加，嫁接茄和自根茄叶片谷氨酸脱氢酶活性总体呈下降趋势，且嫁接降低了叶片谷氨酸脱氢酶的活性。随着植株的生长，施氮条件下嫁接茄的株高、茎粗、生物量在蕾期后与自根茄差异达极显著水平；硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性随植株生长而增加，且嫁接茄显著高于自根茄。

茄子；嫁接；氮素水平；硝酸还原酶；谷氨酰胺合成酶；谷氨酸脱氢酶

近年来在设施园艺生产中，为了提高作物产量，尿素往往被大量甚至超量高频地施入农田，超出作物的吸收能力和土壤的固持能力，造成了资源的浪费和环境的污染。所以解决过量施肥、提高氮素利用率的问题是现代农业面临的一大课题。

作物对氮素的吸收利用转化与体内氮代谢相关酶活性密切相关。目前，关于不同的农艺措施对氮代谢的调节及氮代谢相关酶活性的研究主要集中在水稻、大豆、小麦、烟草、黄瓜、甜菜等作物上。李文华等（2009）研究表明，不同类型大豆品种叶片、茎秆、根部的谷氨酰胺合成酶活性动态变化趋势基本一致，在整个生育期内呈双峰曲线变化。郭战玲等（2008）研究表明，增加土壤氮素明显提高了小麦叶片硝酸还原酶活性且在一定程度呈显著正相关。顾明霞（2010）研究发现，在0～270kg·hm-2范围内，生长前期烟叶硝酸还原酶活性随着施钾量的增加而增加。尚庆茂等（2009）研究表明，水杨酸（SA）处理提高了水分胁迫黄瓜植株硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶的活性。张忠臣和金正勋（2010）研究发现，在0.36m×0.15m插秧密度条件下，优质品种五优稻1号A的谷氨酰胺合成酶活性表现较高。然而，关于茄子氮代谢的相关研究近些年鲜有报道（董玥 等，2009）。

嫁接作为茄子抗病增产的主要农艺措施，在生产中已经得到了普遍应用（周宝利和姜荷，2001），而嫁接对茄子氮代谢的调节作用尚未见报道。本试验是在周宝利等（2010）对连作条件下嫁接茄硝酸还原酶活性进行初步研究的基础上，进一步研究在不同施氮条件下嫁接对茄子叶片氮代谢相关酶活性的影响及其与生长的关系，明确嫁接对茄子肥害的缓解作用，综合评价嫁接对茄子氮素转化利用和氮代谢的调节效果，为利用嫁接技术提高菜田氮素转化效率、提高肥料利用率以及为嫁接茄子氮肥施用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2010年在沈阳农业大学蔬菜基地日光温室内进行。供试盆栽土壤:pH值为6.4，有机质含量11.4g·kg-1，全氮4263.3mg·kg-1，全磷（P2O5）228.3mg·kg-1，碱解 N99.1359mg·kg-1，速效磷20.4mg·kg-1，速效钾86.2mg·kg-1。砧木用托鲁巴姆（Solanum torvum），接穗为西安绿茄（Solanummelongena）。所有供试品种均由沈阳农业大学园艺学院提供。

1.2 试验设计

1.2.1 不同氮素水平试验2010年3月20日播种砧木，4月15日播种接穗，当砧木苗长至4～5片真叶时采用劈接法进行嫁接处理，嫁接苗成活后，将嫁接茄和自根茄定植于温室瓦盆中，每盆1株，每株施底肥（NH4）2HPO40.2g（0.756kg·hm-2），每个处理30株，采用随机区组设计，3次重复。共设6个浓度处理，分别为施氮（尿素）0、7.728、15.456、30.912、61.824、123.648kg·hm-2，待植株缓苗后各氮素水平分4次施加，5d施1次，于最后一次施氮后隔天取样。

1.2.2 同一氮素水平试验 在不同氮素水平试验的基础上筛选出茄子生长适宜的氮素水平（30.912kg·hm-2）作为同一氮素水平试验的主处理浓度。试验于2010年6月23日播种砧木，7月17日播种接穗，采用劈接法嫁接，嫁接苗成活后，用1.2.1的方法定植。试验设4个处理:嫁接茄施氮（30.912kg·hm-2）、嫁接茄不施氮（0kg·hm-2）、自根茄施氮（30.912kg·hm-2）、自根茄不施氮（0kg·hm-2），分别用JN、JM、ZN、ZM表示。尿素施加方法同1.2.1，在苗期、蕾期、花期、初果期取样，共4次。

1.3 测定指标和方法

生长指标测定:株高采用直尺测量茄子茎基部到茎尖生长点的长度；茎粗采用游标卡尺测量茄子子叶节上方约1mm处的直径；生物量采用分析天平测定茄子全株总鲜质量。

氮代谢相关酶测定:硝酸还原酶（NR）活性采用磺胺比色法测定，以每小时每克鲜质量产生的NO2

-毫克数表示（郝建军和刘延吉，2001）；谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸脱氢酶（GDH）活性参照Cren和Hirel（1999）的方法测定。

应用Microsoft Excel2003和DPS软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同氮素水平下嫁接对茄子植株生长状况和叶片氮代谢相关酶活性的影响

2.1.1 不同氮素水平下嫁接对茄子生长指标的影响 由表1可知，随着施氮量的增加，嫁接茄和自根茄株高、茎粗、生物量都表现为先升高后降低，施氮量为30.912kg·hm-2时最高，之后急速下降。各浓度处理中嫁接茄的各项生长指标都高于自根茄，施氮量为15.456kg·hm-2时嫁接茄与自根茄差异均达显著水平，施氮量为30.912kg·hm-2时茎粗和生物量的差异达极显著水平，株高差异达显著水平。嫁接茄较自根茄增幅分别为:株高9.17%～28.75%、茎粗10.90 %～26.18%、生物量36.00%～92.83%。

2.1.2 不同氮素水平下嫁接对茄子叶片氮代谢相关酶活性的影响 表2可以看出，嫁接茄和自根茄子叶片硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶活性都随着施氮量的增加而先升高后降低，同时各浓度处理中嫁接茄硝酸还原酶活性极显著高于自根茄，最高相差26.81%，且嫁接茄和自根茄活性最高的施氮量都为30.912kg·hm-2。自根茄氮素处理后谷氨酰胺合成酶活性范围为19.14～23.73 μmol·g-1·h-1，而嫁接茄谷氨酰胺合成酶活性比自根茄对照增加了28.40%～75.92%，嫁接茄和自根茄谷氨酰胺合成酶活性最高的施氮量也都为30.912kg·hm-2。而随着施氮量的增加，嫁接茄和自根茄叶片谷氨酸脱氢酶活性呈下降趋势，且嫁接降低了叶片谷氨酸脱氢酶活性，在施氮量为30.912kg·hm-2时略有上升，而后又缓慢下降。

表1 不同氮素水平下嫁接对茄子生长指标的影响

表2 不同氮素水平下嫁接对茄子叶片氮代谢相关酶活性的影响

2.2 同一施氮水平下嫁接对茄子植株生长和叶片氮代谢相关酶活性的影响

2.2.1 同一施氮水平下嫁接对茄子植株生长指标的影响 从表3可见，4个处理在整个生育期的株高、茎粗、生物量都随着植株的生长逐渐增大，同一生育期嫁接处理明显高于自根处理。苗期，施氮和未施氮条件下嫁接茄的茎粗、生物量极显著高于自根茄；蕾期，施氮条件下，嫁接茄的株高、茎粗、生物量都极显著高于自根茄；未施氮条件下，嫁接茄的株高显著高于自根茄，生物量极显著高于自根茄；花期和初果期施氮条件下的嫁接茄和自根茄差异与蕾期相同，都达到极显著水平，而未施氮条件下嫁接茄和自根茄花期的株高达极显著水平，初果期的株高、生物量都达极显著水平，其他指标差异不显著。

表3 同一氮素水平下嫁接对茄子生长指标的影响

2.2.2 同一施氮水平下嫁接对茄子叶片氮代谢相关酶活性的影响 由图1、2可以看出，随植株发育，各处理叶片硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性均呈上升趋势，总体上嫁接提高了茄子叶片硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶的活性，各时期两种酶活性均表现为嫁接处理＞自根处理。叶片硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性在苗期之前差别较小，蕾期之后差别逐渐增大，蕾期、花期硝酸还原酶活性 JN（嫁接茄施氮）与 ZN（自根茄施氮）差异显著，其他处理差异不显著。整个调查期内谷氨酰胺合成酶活性在施氮和未施氮两个条件下嫁接茄较自根茄上升幅度分别为26.36%～82.70%和21.75%～76.61%。

图1 同一氮素水平下嫁接对茄子叶片硝酸还原酶活性的影响

图2 同一氮素水平下嫁接对茄子叶片谷氨酰胺合成酶活性的影响

图3可知，与自根茄相比，嫁接显著降低了茄子叶片谷氨酸脱氢酶（GDH）的活性，4个时期谷氨酸脱氢酶活性的增幅虽不同但都表现为自根处理>嫁接处理，说明嫁接在一定程度上降低了茄子叶片谷氨酸脱氢酶的活性。除苗期自根茄与嫁接茄谷氨酸脱氢酶的活性差异不显著外，其他3个时期差异都达显著水平。施氮条件下自根茄与嫁接茄谷氨酸脱氢酶的活性相差最大为78.74%，未施氮条件下相差最大为177.3%。

3 结论与讨论

图3 同一氮素水平下嫁接对茄子叶片谷氨酸脱氢酶活性的影响

硝酸还原酶是氮代谢的一个重要调节酶和限速酶，它的活性及变化动态与作物生长发育特点及其对氮的需求相吻合，研究表明随着施氮量的增加，水稻、香料烟鲜叶硝酸还原酶活性增加（韩延 等，2003；李海波 等，2003；杨东 等，2008）。谷氨酰胺合成酶是将无机氮转化为有机氮的门户，是处于氮代谢中心的多功能酶，参与多种氮代谢的调节（黄勤妮 等，1995；蔡晓清 等，1996），其活性的高低可以反映氮素同化能力的强弱。于海彬等（1995）证明甜菜叶片中谷氨酰胺合成酶活性随施氮量增加而提高。在高等植物体内，谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶两条氮同化途径同时存在，但环境胁迫可能引起植物氮同化途径发生改变（林清华 等，2000；刘春玲 等，2003）。谷氨酸脱氢酶对 NH4+的米氏常数（Km值）至少比谷氨酰胺合成酶大两个数量级（Lea &miflin，1979），使它难与谷氨酰胺合成酶竞争进行NH4+的同化。

本试验中利用嫁接换根提高了茄子在不同氮素浓度下的生长势和生物量，各浓度处理中嫁接茄的各项生长指标都高于自根茄，表明嫁接可缓解过量施肥对植株的伤害，提高肥料利用率，施氮量为30.912kg·hm-2时嫁接极显著地提高了茄子的生物量；同一生育期各处理的株高、茎粗、生物量表现出明显的嫁接优势。在6个不同氮素浓度处理下，嫁接茄叶片硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性均高于自根茄，随着施氮量的增加先升高后降低，且嫁接茄和自根茄均以施氮量为30.912kg·hm-2的活性最高，说明嫁接使茄子能够更好地吸收转化土壤中的无机氮并且通过对这两个酶的调节而影响氮代谢；随着施氮量的增加，嫁接茄和自根茄叶片谷氨酸脱氢酶活性总体呈下降趋势，这可能是由于谷氨酰胺合成酶活性升高加速叶片对NH4+的同化，使叶片NH4

+含量降低，而谷氨酸脱氢酶的 Km值较高所致，与闫桂萍（1994）研究结果相一致。而随着生长发育，茄子叶片谷氨酸脱氢酶活性呈升高趋势，可能是因为谷氨酸脱氢酶在植物处于逆境及衰老过程中发挥其独特的解铵毒的生理作用（Srivastava & Singh，1987），而嫁接茄谷氨酸脱氢酶活性低于自根茄，说明嫁接对延缓植株衰老有积极作用，这与刘玉梅（2009）、张衍鹏（2004）报道相一致。嫁接茄谷氨酸脱氢酶活性的降低进一步说明了嫁接使茄子能够更好地进行氮素的吸收转化。

总之，与自根茄相比，嫁接茄表现出显著的生长优势和氮素转化能力，嫁接能够调节茄子体内氮素转化相关酶活性，加速氮素的同化进而提高氮肥利用率，并且在延缓衰老方面起积极作用，因此嫁接可以作为提高氮素利用率的农艺措施在生产上广泛应用。

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Effect ofgrafting on Eggplantgrowth and Activities of Nitrogenmetabolism Enzymes underdifferent Nitrogen Application Levels

ZHOU Bao-li，ZHAO Ying，LI Xing-bao，CHEN Zhi-xia，DU Liang，ZHENG Ji-dong
（College of Horticulture，Shenyang Agricultural University，Shenyang110161，Liaoning，China）

ThECommonlygrown eggplant（Solanummelongena L.）cultivar‘Xi’anlvqie’was used as scion. It wasgrafted with eggplant rootstock（Solanum torvum）.Growth and nitrogenmetabolism enzymes activity ofgrafted eggplants and self-rooted eggplants weredetermined under6different nitrogen concentration（0，7.728，15.456，30.912，61.824，123.648kg·hm-2）and thedifferentgrowth stages in same nitrogen concentration（30.912kg·hm-2）.The results showed that underdifferent nitrogen conditions，the plant height，stemdiameter，biomass ofgrafted eggplants were higher than self-rooted control by9.17%-28.75%，10.90%-26.18%，36.00%-92.83%，and when the nitrogen concentration was30.912kg·hm-2that thedifference was at very significant level.Grafting could increase the eggplant nitrate reductase（NR）activity.When the nitrogen concentration was30.912kg·hm-2theglutamine synthetase（GS）activity was the highest value，andgrafting could reduce the activity ofglutamatedehydrogenase（GDH），but thedifference was not significant.After flower budding stage，the plant height，stemdiameter and biomass ofgrafted eggplants was notably higher than that of self-rooted eggplants.NR andgS activities increase with the plantgrowth，and thegrafting eggplant is obviously higher than the self-rooted eggplant.

Eggplant；Graft；Nitrogen level；Nitrate reductase；Glutamine synthetase；Glutamatedehydrogenase

S641.1

A章编号:1000-6346（2011）20-0045-06

2011-05-28；接受日期:2011-08-05

沈阳市科技计划项目（F10-226-4-00）

周宝利，教授，博士生导师，专业方向:蔬菜栽培与生理生态，E-mail:zblaaa@163.com