陳永勤，馮 勃，徐衛(wèi)紅*，楊 蕓，遲蓀琳，陳序根，王正銀，謝德體（西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400715）

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小白菜硝酸鹽含量與光照度及氮代謝關(guān)鍵酶的相關(guān)性

陳永勤，馮 勃，徐衛(wèi)紅*，楊 蕓，遲蓀琳，陳序根，王正銀，謝德體
（西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400715）

摘 要：采用土培實(shí)驗(yàn)研究不同品種小白菜（低富集硝酸鹽小白菜品種“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”（JN4）、高富集硝酸鹽小白菜品種“香港特選奶白菜”（HKTX））硝酸鹽含量與光合系統(tǒng)參數(shù)及植物-土壤氮代謝關(guān)鍵酶的相關(guān)性。結(jié)果表明：隨著光照度的增加，小白菜生物量總體呈增加趨勢(shì)。與3 000 lx處理組相比較，光照度增加到6 000 lx和12 000 lx時(shí)，“HKTX”和“JN4”的地上部分干質(zhì)量增加了10.51%～28.09%。隨著光照度的增加，小白菜葉片硝酸鹽含量顯著降低。與3 000 lx處理組相比較，光照度增加到6 000 lx和12 000 lx時(shí)，“HKTX”和“JN4”的葉片硝酸鹽含量降低了22.27%～43.32%，葉柄硝酸鹽含量降低了8.21%～31.40%。兩個(gè)供試品種小白菜葉片硝酸鹽含量與凈光合速率（Pn）成極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為－0.686和－0.833（P＜0.01）；葉片硝酸還原酶活力與硝酸鹽含量成顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為－0.719和－0.696（P＜0.05）；葉片、葉柄硝酸鹽含量與土壤硝態(tài)氮含量成顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.692、0.726、0.676和0.796（P＜0.05）；土壤硝態(tài)氮含量與硝酸還原酶活性成極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為－0.826和－0.832（P＜0.01）。

關(guān)鍵詞：硝酸鹽含量；光照度；氮代謝關(guān)鍵酶；相關(guān)性；小白菜品種

引文格式：

陳永勤， 馮勃， 徐衛(wèi)紅， 等.小白菜硝酸鹽含量與光照度及氮代謝關(guān)鍵酶的相關(guān)性［J］.食品科學(xué)， 2016， 37（13）: 183-188.

CHEN Yongqin， FENG Bo， XU Weihong， et al.Relationship between nitrate contents of Chinese cabbage （Brassica chinensis L.） and light intensity or key enzymes of nitrogen metabolism［J］.Food Science， 2016， 37（13）: 183-188.（in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201613033. http://www.spkx.net.cn

蔬菜極易富集硝酸鹽，尤其是莖葉類蔬菜。人體攝入的硝酸鹽72%～94%來自蔬菜［1］。大量早期研究表明，進(jìn)入人體的NO在腸胃中經(jīng)細(xì)菌的作用可還原為NO，NO含量過高會(huì)引起人體血液缺氧中毒反應(yīng)；NO還可與胺反應(yīng)生成致癌性很強(qiáng)的有機(jī)化合物——亞硝胺，誘發(fā)人體消化系統(tǒng)的癌變［2-3］。

2008年在新鄉(xiāng)市調(diào)查27 個(gè)蔬菜樣品，有16 個(gè)樣品硝酸鹽含量超標(biāo)，占樣品總數(shù)的60%，其中果菜類樣品硝酸鹽含量超標(biāo)最嚴(yán)重，超標(biāo)率為89%［4］。2009年在武漢調(diào)查的81 個(gè)蔬菜樣品中，硝酸鹽含量達(dá)到輕度污染以上的占54.3%，其中葉菜類蔬菜硝酸鹽含量超標(biāo)最嚴(yán)重，豆類和瓜果類蔬菜硝酸鹽含量很少超標(biāo)［5］。2012年在蚌埠市調(diào)查的48 個(gè)蔬菜樣品中，有75%的蔬菜受到不同程度的污染，其中屬于嚴(yán)重污染以上不宜食用的蔬菜高達(dá)41.7%，根菜類蔬菜合格率最低，只為50%［6］。因此，硝酸鹽和亞硝酸鹽對(duì)人體健康的影響越來越受到廣泛的關(guān)注。許多研究表明，不同種類蔬菜硝酸鹽含量差異很大［6-8］。一般而言，蔬菜硝酸鹽含量以根菜類＞薯芋類＞綠葉菜類＞白菜類＞蔥蒜類＞豆類＞瓜類＞茄果類＞多年生類＞食用菌［9］。此外，同一種類不同品種的蔬菜硝酸鹽含量差異也很大。Olday等［10］曾報(bào)道，光滑葉型菠菜品種Hybrid424的硝酸鹽含量比皺葉型菠菜品種America低，當(dāng)外界硝態(tài)氮濃度高時(shí)更為明顯。陳振德等［11］對(duì)不同基因型大白菜硝酸鹽積累狀況進(jìn)行了調(diào)查研究，結(jié)果表明不同基因型大白菜硝酸鹽含量差別很大，其中，硝酸鹽含量最高的秋白菜品種比含量最低的品種高66.7%。另外，同一株蔬菜的不同組織器官內(nèi)的硝酸鹽含量也有很大的差異。一般情況下，植株花器官中的硝酸鹽含量最低，果實(shí)或籽粒、葉、根、葉柄或莖中的含量則依次增加［12］。但蔬菜組織器官內(nèi)的硝酸鹽含量差異同樣會(huì)受到各因素的影響，如蔬菜種類、栽培條件、外界環(huán)境因素等。

蔬菜種間、品種間硝酸鹽積累差異除了主要由遺傳因子如硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、氮代謝關(guān)鍵酶等控制外，外界環(huán)境因子也顯著影響蔬菜硝酸鹽含量。光照是影響植物硝酸鹽累積最重要的環(huán)境因子之一，光強(qiáng)、光質(zhì)、光照時(shí)間都顯著影響植物中硝酸鹽累積［13］。高祖民等［14］分別對(duì)小白菜、茼蒿、菠菜、萵苣4 種蔬菜進(jìn)行遮光處理，發(fā)現(xiàn)遮光處理能顯著加劇這4 種蔬菜的硝酸鹽累積，其中尤以小白菜更為明顯，在營(yíng)養(yǎng)液硝態(tài)氮（NO-N）濃度為4 mmol/L時(shí)，遮光處理生長(zhǎng)的小白菜硝酸鹽含量比不遮光處理的含量高出30多倍。王忠全等［15］對(duì)水培蕹菜實(shí)驗(yàn)也說明了硝酸鹽含量隨著光照強(qiáng)度的增加而下降。周秋月等［16］在不同強(qiáng)度的光照下培養(yǎng)生菜，發(fā)現(xiàn)其硝酸鹽積累量與光強(qiáng)成顯著負(fù)相關(guān)。

小白菜（Brassica chinensis L.）又稱小油菜、青菜、不結(jié)球白菜等，屬十字花科蕓薹屬，原產(chǎn)于中國(guó)，已經(jīng)有數(shù)千年的栽培歷史。其種類和品種繁多、生長(zhǎng)期短、適應(yīng)性廣、高產(chǎn)，可周年生產(chǎn)與供應(yīng)，是我國(guó)最重要的葉類蔬菜之一。目前有關(guān)小白菜硝酸鹽含量與光照強(qiáng)度及植物、土壤氮代謝關(guān)鍵酶相關(guān)性的研究報(bào)道較少。因此，本研究在前期水培實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇低富集硝酸鹽小白菜品種“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”（JN4）和高富集硝酸鹽小白菜品種“香港特選奶白菜”（HKTX），采用土培實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)探討不同品種小白菜硝酸鹽含量與光照度及與植物-土壤氮代謝關(guān)鍵酶的相關(guān)性，以期為蔬菜生產(chǎn)中的合理品種選擇和栽培過程中的科學(xué)管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與土壤

土培實(shí)驗(yàn)的供試材料為前期水培篩選實(shí)驗(yàn)中的小白菜（Brassica chinensis L.）品種，分別為低富集硝酸鹽小白菜品種“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”（JN4）和高富集硝酸鹽小白菜品種“香港特選奶白菜”（HKTX）。

供試土壤采自重慶市北碚區(qū)西南大學(xué)實(shí)驗(yàn)田，土壤的基本理化性質(zhì)為全氮含量0.63 g/kg、堿解氮含量81.86 mg/kg、有效磷含量21.97 mg/kg、速效鉀含量79.45 mg/kg、pH值為4.6、有機(jī)質(zhì)含量16.61 mg/kg、陽離子交換量7.93 cmol（+）/kg。

1.2 方法

1.2.1 土培實(shí)驗(yàn)

土培實(shí)驗(yàn)于2014年4月20日—2014年6月10日在西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)光照度共設(shè)3 個(gè)處理組，分別為3 000、6 000、12 000 lx。實(shí)驗(yàn)在3 個(gè)人工氣候培養(yǎng)箱中進(jìn)行，每個(gè)培養(yǎng)箱1 個(gè)處理組，每個(gè)培養(yǎng)箱中放2 個(gè)品種，每個(gè)品種3 個(gè)重復(fù)。實(shí)驗(yàn)采用約17 cm×25 cm左右的塑料桶，裝入過5 mm篩的3 kg土壤，每盆定植三葉一心白菜幼苗3 株。底肥為氮含量180 mg/kg、磷含量100 mg/kg、鉀含量150 mg/kg，氮、磷、鉀分別由硝酸銨、磷酸二氫鉀、硫酸鉀提供。培養(yǎng)8 周后收獲。收獲時(shí)用去離子水把根系洗凈、擦干，在105 ℃殺青15 min后，在70 ℃條件下烘至恒質(zhì)量。植株樣置于烘箱中，在105 ℃殺青15 min，60 ℃恒溫烘干。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

硝酸鹽含量采用GB/T 5009.33—2010《食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測(cè)定》中的方法測(cè)定。硝酸還原酶（nitrate reductase，NR）活力的測(cè)定采用活體法測(cè)定［17］。亞硝酸還原酶（nitrite reductase，NiR）活力的測(cè)定參照Ozawa等［18］的方法。谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase，GS）活力的測(cè)定參照鄒奇［19］的方法。谷氨酸合成酶（glutamate synthase，GOGAT）和谷氨酸脫氫酶（glutamate dehydrogenase，GDH）活力的測(cè)定參照葉利庭等［20］的方法。在晴朗天氣的上午9：00—11：00，用便攜式光合系統(tǒng)測(cè)定儀測(cè)定各植株小白菜第二片完全展開的葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間二氧化碳濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr），重復(fù)3 次。土壤硝態(tài)氮（NO-N）采用1 mol/L的KCl浸提，用紫外分光光度法測(cè)定NO-N在210、275 nm波長(zhǎng)處的吸光度［21］。土壤NR、NiR、脲酶活力的測(cè)定參照哈茲耶夫［22］的方法。

1.3 數(shù)據(jù)分析處理

采用Excel 2003和SPSS 18.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照度對(duì)小白菜生物量的影響

注：表中數(shù)據(jù)均以干質(zhì)量計(jì)；同列小寫字母不同表示差異顯著（P＜0.05）。下同。

由表1可知，光照對(duì)兩個(gè)白菜品種生物量有顯著的影響。隨著光照度的增加，小白菜生物量呈增加趨勢(shì)，6 000 lx和12 000 lx處理組小白菜的生物量顯著高于3 000 lx處理組的生物量，但光照度由6 000 lx增至12 000 lx時(shí)，兩個(gè)小白菜的生物量反而有下降的趨勢(shì)。與3 000 lx處理組相比較，光照度增加到6 000 lx時(shí)，“香港特選奶白菜”和“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”的地上部分干質(zhì)量分別增加了10.51%、28.09%；光照度增加到12 000 lx時(shí)，“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”的地上部分干質(zhì)量增加了13.57%。

2.2 光照度對(duì)小白菜硝酸鹽的影響

表 2 光照度對(duì)小白菜硝酸鹽含量的影響Table 2 Effect of light intensity on nitrate contentofChinese cabbage mg/kg光照度/lx葉片 葉柄“香港特選奶白菜”“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”“香港特選奶白菜”“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”3 000 1 920.04±146.63a1 779.85±96.19a2 405.22±69.13a2 340.32±71.13a6 000 1 492.42±27.33b1 418.07±48.28b2 204.05±22.80b2 148.65±14.96a12 000 1 216.22±92.20c1 008.78±60.81c1 868.33±94.35c1 605.43±97.21b

由表2可知，兩個(gè)供試小白菜品種葉片硝酸鹽含量在3 種光照度處理下，隨著光照度的增加，小白菜葉片硝酸鹽含量顯著降低。與 3 000 lx處理組相比較，光照度增加到6 000 lx時(shí)，“香港特選奶白菜”和“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”的葉片硝酸鹽含量分別降低了22.27%、20.33%，葉柄硝酸鹽含量分別降低了8.43%、8.21%；光照度增加到12 000 lx時(shí)，葉片硝酸鹽含量分別降低了36.66%、43.32%，葉柄硝酸鹽含量分別降低了22.32%、31.40%。無論在何種光照處理下，“香港特選奶白菜”品種葉片和葉柄中硝酸鹽含量始終大于“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”品種。由表3可知，光照對(duì)兩個(gè)供試品種小白菜的不同部位硝酸鹽含量的影響均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。

注：**.極顯著相關(guān)（P＜0.01）；*.顯著相關(guān)（P＜0.05）。下同。

2.3 光合系統(tǒng)參數(shù)與小白菜葉片硝酸鹽的相關(guān)性

表 4 不同光照度下小白菜的光合系統(tǒng)參數(shù)（Pn、Ci、Tr、Gs）Table 4Pn，Ci，Tr andGs atdifferentlight intensities光照度/lx Pn/（μmol/（m2·s）） Tr/（mmol/（m2·s）） Ci/（μmol/mol） Gs/（mmol/（m2·s））“香港特選奶白菜”“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”“香港特選奶白菜”“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”“香港特選奶白菜”“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”“香港特選奶白菜”“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”3 000 5.88±1.07c3.92±0.36c2.87±0.44a1.77±0.33a256.67±22.67b380.00±81.16a105.00±27.86a81.83±19.65a6 000 10.17±0.53b7.92±1.12b2.95±0.83a2.47±0.44a568.33±49.38a468.00±168.07a88.33±23.23a58.33±18.89a12 000 14.22±1.07a12.85±1.85a3.76±8.12b2.76±0.38a293.17±34.93b307.50±50.61a124.00±51.10a123.50±3.28a

由表4可知，增加光照度能顯著地提高小白菜葉片的凈光合速率（Pn），光照度增至6 000 lx和12 000 lx時(shí)，“香港特選奶白菜”和“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”品種的Pn相較于光照度為3 000 lx的處理組增加了72.96%、141.84%和102.04%、227.81%；光照度還對(duì)“香港特選奶白菜”品種Ci有顯著影響，在光照度為6 000 lx時(shí)Ci最大，相對(duì)于3 000 lx和12 000 lx處理組增加的幅度為121.42%和93.86%。對(duì)光合作用各指標(biāo)進(jìn)行多元相關(guān)性分析，結(jié)果如表5所示。Pn對(duì)“香港特選奶白菜”和“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”品種小白菜葉片硝酸鹽含量有顯著影響，即小白菜葉片硝酸鹽含量與Pn成極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為－0.686和－0.833（P＜0.01），其他光合作用因素對(duì)硝酸鹽含量無顯著影響。其中，各光合指標(biāo)中，蒸騰速率（Tr）與氣孔導(dǎo)度（Gs）關(guān)系最為密切，成顯著正相關(guān)。

表 5 蒸騰速率（Tr）、胞間二氧化碳濃度（Ci）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、凈光合速率（Pn）與小白菜硝酸鹽含量的多元相關(guān)分析（相關(guān)系數(shù)r）Table 5 Multiple comparison ofTr，Ci，Gs，Pn and nitrate contents（correlationcoefficient，r）品種 項(xiàng)目 Ci Tr Gs Pn 硝酸鹽含量“香港特選奶白菜”Ci 1 Tr －0.055 1 Gs －0.219 0.870** 1 Pn 0.053 0.074 0.360 1硝酸鹽含量 －0.270 0.416 0.067 －0.686** 1“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”Ci 1 Tr －0.222 1 Gs －0.197 0.844** 1 Pn －0.206 0.414 0.620 1硝酸鹽含量 0.156 －0.03 －0.404 －0.833** 1

2.4 葉片氮代謝相關(guān)酶與葉片硝酸鹽含量的相關(guān)性

由表6可知，光照對(duì)兩個(gè)品種小白菜葉片中NR活性有顯著的影響。隨著光照度的增加，NR活力增加。與3 000 lx處理組相比較，光照度增加到6 000 lx時(shí)，“香港特選奶白菜”和“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”NR活力分別增加了31.31%、7.69%；光照度增加到12 000 lx時(shí)，NR活力分別增加了89.53%、108.31%。由表7可知，在此實(shí)驗(yàn)條件下，與葉片硝酸鹽含量有顯著相關(guān)性的酶是NR，NR活力與“香港特選奶白菜”和“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”品種葉片硝酸鹽含量成顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為－0.719和－0.696（P＜0.05）。其他氮代謝相關(guān)酶與葉片硝酸鹽含量并無顯著相關(guān)性。

表 7 各氮代謝相關(guān)酶與小白菜葉片硝酸鹽含量的多元相關(guān)性分析Table 7 Multiplecomparisonof differentnitrogen metabolismenzymes and nitrate content （correlation coefficient，r）品種 項(xiàng)目 NR活力 NiR活力 GS活力 GOGAT活力GDH活力 硝酸鹽含量“香港特選奶白菜”NR活力 1 NiR活力 －0.362 1 GS活力 0.389 －0.846** 1 GOGAT活力 0.470 －0.163 0.302 1 GDH活力 －0.638 0.267 －0.410 0.143 1硝酸鹽含量 －0.719* 0.033 0.027 －0.561 0.023 1“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”NR活力 1 NiR活力 －0.620 1 GS活力 0.268 －0.881** 1 GOGAT活力 －0.510 0.458 －0.318 1 GDH活力 －0.191 0.285 －0.105 －0.074 1硝酸鹽含量 －0.696* 0.105 0.339 0.257 0.222 1

2.5 土壤硝態(tài)氮含量與小白菜硝酸鹽含量的相關(guān)性

表 8 光照對(duì)土壤硝態(tài)氮含量、NR、NiR和脲酶活性的影響Table 8 Effects of light intensity， temperature and airhumidity onNO3ˉ-N content， and nitrate reductase， nitrite reductase and ureaseactivitiesin soil光照度/lx土壤NO3－-N含量/ （mg/kg）土壤NR活力/ （μg NO3－/（g·d））土壤NiR活力/ （μg NO2－/（g·d））土壤脲酶活力/ （μg/（g·d））“香港特選奶白菜”“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”“香港特選奶白菜”“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”“香港特選奶白菜”“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”“香港特選奶白菜”“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”3 000265.78±31.50a234.75±2.22a1.71±0.22a1.50±0.11b407.43±28.26a501.33±150.86a45.25±3.13a44.34±11.55a6 000 221.43±33.82a225.10±27.98a1.90±0.30a1.93±0.26b374.57±193.15a427.99±192.98a47.42±6.96a51.67±8.03a12 000 176.06±8.82a148.20±9.89a2.16±0.15a2.91±0.21a593.45±52.01a501.33±150.86a49.09±4.48a37.73±9.09a

由表8可知，光照對(duì)土壤硝態(tài)氮含量產(chǎn)生了一定的影響，但各處理組間差異不顯著。隨著光照度的增加，小白菜土壤中的NO3－-N含量呈下降趨勢(shì)，而NR、NiR和脲酶活力總體呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。對(duì)土壤硝態(tài)氮含量和小白菜可食部分硝酸鹽含量做相關(guān)性分析，結(jié)果如表9所示，兩種供試小白菜葉片、葉柄硝酸鹽含量與土壤硝態(tài)氮含量成顯著正相關(guān)。

注：回歸方程中y表示小白菜硝酸鹽含量/（mg/kg），x表示土壤硝態(tài)氮含量/（mg/kg）。

注：GS活力以每小時(shí)每毫克蛋白質(zhì)樣品在540 nm波長(zhǎng)處的吸光度變化值表示。

2.6 土壤NR、NiR、脲酶活性與土壤硝態(tài)氮含量的相關(guān)性

高光照度能顯著提高“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”土壤NR活力（表8），“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”土壤NR活性較“香港特選奶白菜”對(duì)光照的反應(yīng)更加敏感。對(duì)土壤中NR、NiR和脲酶活性與土壤硝態(tài)氮含量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表10所示，能顯著影響土壤中硝態(tài)氮含量的酶是土壤NR，且土壤硝態(tài)氮含量與NR活性成極顯著負(fù)相關(guān)。而NiR活力和脲酶活力與兩種供試小白菜土壤硝態(tài)氮含量均無顯著相關(guān)性。

表 10 土壤NR、NiR、脲酶活性與土壤硝態(tài)氮含量的相關(guān)性Table 10 Correlations between nitratecontent andnitratereductase，nitrite reductase or urease activity in soil品種 變量 回歸方程 相關(guān)系數(shù)“香港特選奶白菜”土壤NO3－-N含量（y）-土壤NR活力（x） y=－115.34x+443.13 －0.826**土壤NO3－-N含量-土壤NiR活力 0.101土壤NO3－-N含量-土壤脲酶活力 －0.276“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”土壤NO3－-N含量（y）-土壤NR活力（x） y=－57.713x+325 －0.832**土壤NO3－-N含量-土壤NiR活力 －0.236土壤NO3－-N含量-土壤脲酶活力 0.232

3 討 論

光照是影響植物硝酸鹽累積最重要的環(huán)境因子之一，光照度、光質(zhì)、光照時(shí)間均顯著影響植物中硝酸鹽的累積［13］。本實(shí)驗(yàn)條件下，隨著光照度的增加，兩種供試小白菜葉片和葉柄硝酸鹽含量顯著降低，這與高祖民等［14］的研究結(jié)果一致。其原因可能是強(qiáng)光下植物具有較高的光合速率和呼吸速率，光合產(chǎn)物的生產(chǎn)能力較高，能為植物硝酸鹽代謝提供充足的能量、還原力和碳價(jià)，光合產(chǎn)物也能很快地分配到植物根系中，有利于維持根系活力，從而促進(jìn)對(duì)NO的吸收和利用，而在低光照度下，由于光合強(qiáng)度低，不能提供足夠的有機(jī)化合物和硝酸鹽還原所需的能量，硝態(tài)氮會(huì)在液泡中大量累積，替代碳水化合物和有機(jī)酸作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)維持正常的細(xì)胞滲透壓［23］。

本實(shí)驗(yàn)中，在各種光照度下，“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”品種的硝酸鹽含量總是低于“香港特選奶白菜”品種中硝酸鹽的含量。這與本課題組前期水培實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致［24］?？赡艿脑蚴峭僚鄬?shí)驗(yàn)下“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”品種生物量顯著高于“香港特選奶白菜”品種，葉面積也顯著大于“香港特選奶白菜”品種所致，由于“稀釋作用”導(dǎo)致“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”硝酸鹽含量低于“香港特選奶白菜”品種。其外，土培實(shí)驗(yàn)中的小白菜硝酸鹽含量明顯低于水培實(shí)驗(yàn)，原因可能是土培實(shí)驗(yàn)選用的氮肥為硝酸銨，而且土培實(shí)驗(yàn)根系吸收硝態(tài)氮更為復(fù)雜，對(duì)NO的吸收利用不如水培實(shí)驗(yàn)直接。因此，氮肥種類以及種植方式使得兩種供試小白菜硝酸鹽含量相比水培實(shí)驗(yàn)顯著降低，這提示在實(shí)際生產(chǎn)中也可以通過選擇氮肥種類和種植方式來降低蔬菜中硝酸鹽的含量。

本實(shí)驗(yàn)中，顯著影響兩種小白菜葉片硝酸鹽含量的光合因素是Pn，與葉片中硝酸鹽含量成顯著負(fù)相關(guān)，這與之前所做的水培實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論一致［24］。而其他光合指標(biāo)（Tr、Ci、Gs）則對(duì)硝酸鹽的積累沒有顯著的影響，此結(jié)果與朱為民［25］所得到的結(jié)果相同。其中，各光合指標(biāo)中，Tr與Gs關(guān)系最為密切，成極顯著正相關(guān)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是蒸騰速率增強(qiáng)能產(chǎn)生較強(qiáng)的蒸騰拉力，促進(jìn)根系對(duì)NO的吸收，但是NO進(jìn)入植株體內(nèi)后還受到各方面因素的影響，包括NR、同化能量等。由于光照的作用，使得其他光合指標(biāo)對(duì)硝酸鹽含量的影響不明顯。光照度對(duì)Pn的影響表現(xiàn)為隨著光照度的增加，Pn速率顯著增加。

本實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)葉片硝酸鹽含量影響最顯著的酶是NR。兩種供試小白菜葉片硝酸鹽含量受到NR活性的顯著影響，葉片硝酸鹽含量隨NR活性的增強(qiáng)而下降。在此實(shí)驗(yàn)條件下，影響葉片中硝酸鹽積累的氮代謝酶主要是NR。其他氮代謝相關(guān)酶的活性與小白菜葉片硝酸鹽含量無顯著相關(guān)性，但這并不代表其他酶對(duì)硝酸鹽含量積累無關(guān)，這些酶可能通過影響植株的氮代謝對(duì)硝酸鹽的積累產(chǎn)生一定的影響。但是由于本實(shí)驗(yàn)中小白菜受到各方面外界因素的影響，使得各種因素帶來的影響綜合化，從而使其他酶的影響相對(duì)較小。本實(shí)驗(yàn)條件下，隨著光照度增加，兩種小白菜葉片NR活性增強(qiáng)，且6 000 lx 和12 000 lx處理下小白菜的NR活性顯著高于3 000 lx處理組的活性。一般認(rèn)為光對(duì)NR活性的調(diào)控主要是通過兩種方式：一種是使NR去磷酸化，提高NR活性［26］；另一種是通過改變細(xì)胞膜對(duì)NO的透性，提高NO濃度，間接提高NR活性［27］。因此，提高光照度能夠增強(qiáng)NR活性，這也解釋了葉片硝酸鹽含量隨光照度增強(qiáng)而下降的原因。

本實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，土壤中的硝態(tài)氮含量與小白菜可食部分硝酸鹽含量成顯著正相關(guān)，該結(jié)果與姚春霞等［28］的報(bào)道相似。蔬菜中的NO主要是通過根系吸收土壤溶液中的NO-N，而土壤溶液中的NO-N除了少量由土壤有機(jī)質(zhì)礦化而來外，主要來自氮素肥料的施用，氮肥的施用是蔬菜NO-N污染的主要來源［28］。因此，合理施用氮肥是控制蔬菜中硝酸鹽積累的重要措施。

土壤酶是來源于微生物、動(dòng)植物的活體或者殘?bào)w的一類生物活性物質(zhì)，它們參與各種元素的生物循環(huán)、催化土壤中的生物化學(xué)反應(yīng)，在土壤生態(tài)系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的作用。土壤NR、NiR、脲酶是土壤-植物氮代謝的關(guān)鍵酶。土壤脲酶與尿素、銨態(tài)氮水解關(guān)系密切。土壤NR和NiR能酶促土壤硝態(tài)氮還原成氨。通過測(cè)定土壤NR和NiR活性大小可了解土壤氮素轉(zhuǎn)化中脫氮作用強(qiáng)度。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與土壤硝態(tài)氮密切相關(guān)的酶是NR，它與土壤硝態(tài)氮含量成極顯著負(fù)相關(guān)，土壤NR可以通過影響土壤硝態(tài)氮而間接影響小白菜硝酸鹽的積累。土壤NiR對(duì)土壤硝態(tài)氮的影響較小，無顯著相關(guān)性，這可能是由于土壤NR直接作用于NO，而土壤NiR作用于NO，因此土壤中的亞硝酸鹽含量較少。土壤脲酶與土壤硝態(tài)氮也無顯著相關(guān)性，該結(jié)果與鮑俊丹［29］報(bào)道土壤亞硝態(tài)氮濃度與土壤脲酶活性成顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）的結(jié)果不一致，其原因有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

光照度對(duì)小白菜葉片硝酸鹽含量有顯著影響。增加光照度能顯著降低小白菜可食部分硝酸鹽含量，且“香港特選奶白菜”品種相較于“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”品種對(duì)光照更加敏感。無論何種光照度處理，“揭農(nóng)四號(hào)春白菜”的硝酸鹽含量總是低于“香港特選奶白菜”。

Pn極顯著影響兩種小白菜葉片硝酸鹽的含量，與葉片中硝酸鹽含量成極顯著負(fù)相關(guān)，而其他光合指標(biāo)（Tr、Ci、Gs）則對(duì)硝酸鹽的積累沒有顯著影響。光照度對(duì)Pn的影響表現(xiàn)為隨著光照度的增加，Pn顯著增加。

小白菜葉片硝酸鹽含量受土壤NR活性的影響。小白菜葉片硝酸鹽含量隨NR活性的增強(qiáng)而降低。隨著光照度增加，兩種小白菜葉片NR活性增強(qiáng)。土壤中的硝態(tài)氮含量與小白菜可食部分硝酸鹽含量成顯著正相關(guān)。土壤中的硝態(tài)氮含量受到NR活性的極顯著影響，隨土壤NR活性的增強(qiáng)而下降。

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DOI:10.7506/spkx1002-6630-201613033 10.7506/spkx1002-6630-201613033. http://www.spkx.net.cn

中圖分類號(hào)：S63；X56

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-6630（2016）13-0183-06

收稿日期：2015-08-03

基金項(xiàng)目：國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（大宗蔬菜）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（Nycytx-35-gw16）；“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2007BAD87B10）

作者簡(jiǎn)介：陳永勤（1992—），女，碩士研究生，主要從事環(huán)境科學(xué)研究。E-mail：15023159641@163.com

*通信作者：徐衛(wèi)紅（1969—），女，教授，博士，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境生態(tài)研究。E-mail：xuwei_hong@163.com

Relationship between Nitrate Contents of Chinese Cabbage （Brassica chinensis L.） and Light Intensity or Key Enzymes of Nitrogen Metabolism

CHEN Yongqin， FENG Bo， XU Weihong*， YANG Yun， CHI Sunlin， CHEN Xugen， WANG Zhengyin， XIE Deti
（College of Resources and Environment， Southwest University， Chongqing 400715， China）

Abstract:Pot experiment was carried to explore the relationships of nitrate contents with photosynthetic system parameters in two Chinese cabbage varieties （Brassica chinensis L.） （the low-nitrate variety ‘JN4' and the high-nitrate variety ‘HKTX'）under different light intensities （3 000， 6 000 and 12 000 lx） as well as with the key enzymes of nitrogen metabolism in soil and plants.The results showed that the biomass of Chinese cabbage had an increasing trend with increasing light intensity.The dry weight of shoots of ‘HKTX' and ‘JN4' increased by 10.51%-28.09% under light intensities of 6 000 and 12 000 lx as compared with that under 3 000 lx.The nitrate contents in leaves of the two Chinese cabbage varieties decreased significantly with increasing light intensity.The nitrate contents in leaf blades and petioles of ‘HKTX' and ‘JN4' decreased respectively by 22.27%-43.32% and 8.21%-31.40% under 6 000 and 12 000 lx as compared with those under 3 000 lx.There were significantly negative correlations between nitrate content and either net photosynthetic rate （Pn） with correlation coefficients of-0.686 and-0.833 （P < 0.01） or nitrate reductase （NR） activity in leave blades with correlation coefficients of-0.719 and-0.696 （P < 0.05） for the varieties ‘HKTX' and ‘JN4'， respectively.Significantly positive correlations existed between the content of nitrate in either leaf blades or petioles and NO?-N level in soil with correlation coefficients of 0.692，0.726， 0.676 and 0.796 for ‘JN4' and ‘HKTX' （P < 0.05）， respectively.Moreover， significantly negative correlations were observed between soil NO?-N content and nitrate reductase activity with correlation coefficients of-0.826 and-0.832 （P < 0.01）， respectively.

Key words:nitrate content； light intensity； key enzymes of nitrogen metabolism； correlation； Chinese cabbage varieties