小白菜硝酸盐含量与及氮代谢关键酶的相关性

2015-10-29迟荪琳徐卫红陈序根陈永勤谢文文熊仕娟王正银谢德体

食品科学 2015年23期

迟荪琳，杨　芸，徐卫红*，陈序根，陈永勤，谢文文，熊仕娟，王正银，谢德体

（西南大学资源环境学院，重庆　400715）

迟荪琳，杨芸，徐卫红*，陈序根，陈永勤，谢文文，熊仕娟，王正银，谢德体

（西南大学资源环境学院，重庆400715）

采用液体培养实验研究了不同与浓度比（分别为50∶50、75∶25和100∶0）对10 个品种小白菜（Brassica chinensis L.）的硝酸盐含量、光合系统参数及氮代谢关键酶活性的影响。结果表明，随着硝铵比的增加，小白菜总干质量逐渐增加（除品种天津小白菜和大头清江白菜的总干质量随硝铵比的增加先降低后升高，品种香港春秀甜白菜（236）和正旺达88的总干质量先升高后降低外），与c（NO3-）∶c（NH4+）为50∶50比较，增幅分别为12.66%～76.88%∶c（为75∶25）和17.98%～95.07%（c（NO3-）∶c（NH4+）为100∶0）；小白菜叶和根中的硝酸盐含量增加，而叶柄硝酸盐含量则表现出先增加后下降的趋势，小白菜硝酸盐的含量叶柄（3 882.62～5 448.81 mg/kg）＞叶（2 004.86～4 146.50 mg/kg）＞根（505.39～2 188.68 mg/kg）。小白菜叶片中硝酸盐含量与硝酸还原酶活性成显著负相关，而与亚硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性成显著正相关。小白菜叶片中硝酸盐的含量随着净光合速率（Pn）和胞间二氧化碳浓度（Ci）的增加而下降，随蒸腾速率（Tr）的增强而增加。

小白菜品种；硝酸盐；NO3-/NH4+；氮代谢关键酶；相关性

蔬菜含有丰富的维生素、矿物质和纤维素，并能够为人体提供多种必需氨基酸，成为人们日常生活中不可缺少的重要食品，但其极易富集硝酸盐，尤其是茎叶类蔬菜。人体摄入硝酸盐的72%～94%来自蔬菜［1］。大量早期研究表明，进入人体的在肠胃中经细菌的作用可还原为含量过高会引起人体血液缺氧中毒反应；还可与胺反应生成致癌性强的有机化合物——亚硝胺，诱发人体消化系统的癌变［2-3］。因此，硝酸盐和亚硝酸盐对人体健康的影响越来越受到广泛的关注。据调查，我国不少大城市，如上海、北京、重庆等，居民消费量较大的叶菜类蔬菜硝酸盐含量偏高，部分地区蔬菜中硝酸盐含量高达3 000 mg/kg，达到了严重污染［4］。

许多研究表明，造成蔬菜硝酸盐积累的重要原因之一是过量施用氮肥。氮肥的施用量与蔬菜体内硝酸盐积累成显著相关性，当施用达到一定量后蔬菜产量不再随施肥量的增加而增加，但蔬菜体内的硝酸盐含量则随施氮量的增加而迅速升高［5］。此外，氮肥的形态对蔬菜硝酸盐含量也有显著的影响，其中影响最大的是铵态氮和硝态氮的比例［6］。研究表明，在氮用量等同时，营养液中氮肥形态的不同可导致含量的差异［7］。除了环境等外部因子的影响，蔬菜种间、品种间硝酸盐积累差异主要由遗传因子控制所致，如硝酸盐转运蛋白、氮代谢关键酶等［8］。不同种类蔬菜硝酸盐含量差异很大，同种蔬菜的不同品种硝酸盐含量也有差异［9-10］，且积累量的变化范围大概是硝酸盐积累量较低品种的1.4～20.8 倍［11］。

小白菜（Brassica chinensis L.）又称小油菜、青菜、不结球白菜等，属十字花科芸薹属，原产于中国，已经有数千年的栽培历史。其种类和品种繁多，生长期短、适应性广、高产，可全年生产与供应，是我国最重要的叶类蔬菜之一。目前有关硝铵比）、光合系统参数及氮代谢酶与不同品种叶类蔬菜的硝酸盐含量相关性的研究报道较少，且报道不一致［12］。因此，本研究采用液体培养实验，系统探讨了不同硝铵比、光合系统参数及氮代谢酶与小白菜硝酸盐含量的相关性，以期为蔬菜生产中品种的合理选择以及肥料的科学管理提供理论依据。

1　材料与方法

1.1材料

供试作物为小白菜（Brassica chinensis L.），品种为天津小白菜、香港春秀甜白菜（236）、揭研5号小白菜、新春甜白菜、大头清江白菜、正旺达88、泰国四季小白菜、阳冠青白菜、香港特选奶白菜和揭农四号春白菜10 个品种。

1.2仪器与设备

UV765CRT紫外-可见分光光度计上海精科仪器有限公司；Li-6400便携式光合系统测定仪美国LI-COR公司。

1.3实验方法

液体培养实验于2013年12月20日—2014年3月26日在西南大学资源环境学院玻璃温室内进行。实验共设3 个（KNO3）（（NH4）2SO4）处理，浓度比分别为50∶50、75∶25和100∶0，营养液氮水平为16 mmol/L。其他大量元素和微量元素按霍格兰营养液配方配制，营养液pH值调至5.8～6.0。营养液以二氰铵作为硝化抑制剂，浓度为7 μmol/L［13］。

将供试小白菜种子经过75%酒精消毒、洗净后于25 ℃浸种一昼夜，在砂盘上育苗，3 片真叶时移栽至30 L的水槽（内装有不同硝铵比的营养液）中培养。每个水槽种植10 个品种，每个品种移栽6 株。第一周采用1/2浓度的霍格兰营养液培养，第二周开始采用全浓度营养液培养，利用充气泵充氧，每5 d换一次营养液。实验重复3 次，随机排列。培养8 周后收获。收获时用去离子水把根系洗净、擦干，在105 ℃杀青15 min后，在70 ℃条件下烘至恒质量。

1.4测定项目和方法

硝酸盐含量采用GB/T 5009.33—2010《食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》方法测定；硝酸还原酶（nitrate reductase，NR）活力测定采用活体法［14］；亚硝酸还原酶（nitrite reductase，NiR）活力测定参照Ozawa等［15］的方法；谷氨酰胺合成酶（glutamine，GS）活力参照邹奇［16］方法测定；谷氨酸合成酶（glutamate synthase，GOGAT）活力和谷氨酸脱氢酶（glutamate dehydrogenase，GDH）活力参照叶利庭等［17］方法测定；在晴朗天气的上午9—11点，测定各植株小白菜第二片完全展开的叶片净光合速率（net photosynthetic rate，Pn）、气孔导度（stomatal conductance，Gs）、胞间二氧化碳浓度（intercellular CO2concentration，Ci）和蒸腾速率（transpiration，Tr），重复3 次。

1.5数据处理

采用Excel 2003和SPSS 18.0统计软件进行方差分析和多重比较。

2　结果与分析

2.1生物量（总干质量）

由表1可知，硝铵比对小白菜生长发育的影响在品种间存在差异。除天津小白菜、香港春秀甜白菜（236）、大头清江白菜、正旺达88品种外，小白菜总干质量随着c∶c的增加而增加，与c∶c为50∶50比较，c∶c为75∶25和100∶0时的总干质量增加的幅度分别为12.66%～76.88%和17.98%～95.07%，且阳冠青白菜在各c∶c处理下的总干质量达显著差异。天津小白菜和大头清江白菜的总干质量随硝铵比的增加先降低后升高，c∶c为75∶25的处理白菜总干质量较c）∶c）为50∶50的处理分别下降了18.48%和1.33%，c∶c）为100∶0的处理白菜总干质量较c为50∶50的处理分别增加了53.25%和6.42%。香港春秀甜白菜（236）和正旺达88的总干质量在硝铵比为75∶25时达最大。

小白菜不同器官的干质量随硝铵比的不同也存在一定差异。新春甜白菜、泰国四季小白菜、阳冠青白菜的叶片、叶柄和根的干质量都随c的增加而增加，但增幅不同，与c为50∶50相比，当c为100∶0时的增幅分别为37.87%、48.25%和15.51%（叶片）；141.11%、55.61%和39.91%（叶柄）；90.38%、110.15%和22.33%（根）。其他品种各器官干质量的变化趋势有所不同，如大头清江白菜叶片干质量随c的增加先增加后降低，叶柄干质量先降低后升高，而根的干质量随着c（的增加呈降低趋势。

2.2硝酸盐含量

由表2可知，小白菜叶、叶柄和根中的硝酸盐含量受品种、硝铵比的影响，且差异达到极显著水平。在c为50∶50、75∶25、100∶0处理时，各品种小白菜叶片硝酸盐的含量范围分别为2 004.86～3 489.28 mg/kg（c为50∶50）、2 008.10～4 103.60 mg/kg为75∶25）、2 819.10～4 146.50 mg/kg∶c为100∶0），叶柄硝酸盐的含量范围分别为3 882.62～5 193.85 mg/kg（c∶c为50∶50）、4 438.69～5 365.14 mg/kg（c∶c（NH4+）为75∶25）、3 893.38～5 448.81 mg/kg（c∶c）为100∶0），根硝酸盐的含量范围分别为505.39～1 434.34 mg/kg（c∶c为50∶50）、743.7～1 716.71 mg/kg（c∶c为75∶25）、878.18～2 188.68 mg/kg（c∶c为100∶0），即小白菜植株中硝酸盐含量为叶柄＞叶＞根。除天津小白菜和泰国四季小白菜，各供试小白菜叶片中硝酸盐含量随硝铵比的增加而增大，但不同品种的增加幅度不同，与c∶c为50∶50处理相比，c∶c为75∶25处理下各小白菜叶片硝酸盐含量增幅为1.0%～65.7%，c∶c为100∶0处理下的叶片硝酸盐含量增幅为7.9%～78.0%，显著高于c（为50∶50处理下的硝酸盐含量。香港春秀甜白菜（236）、揭研5号小白菜、泰国四季小白菜、阳冠青白菜和香港特选奶白菜5 个品种的小白菜叶柄硝酸盐含量均随着硝铵比的增加呈先增加后下降趋势，且泰国四季小白菜和阳冠青白菜各处理条件下的硝酸盐含量差异达到显著水平，但就总体而言，c（）∶c（）为50∶50处理下的叶柄硝态氮含量最低，c（）∶c（）为75∶25和100∶0处理下的叶柄硝态氮含量较50∶50增加的幅度分别为3.0%～20.4%、0.3%～17.1%。除天津小白菜、新春甜白菜和大头清江白菜，各品种小白菜根中硝酸盐含量随硝铵比的增加而增大，与c（）∶c（）为50∶50相比，c（）∶c（）为75∶25和100∶0处理下根中硝酸盐含量的增幅分为9.8%～85.6%、59%～197%。

表1　不同硝铵比对小白菜生物量（干质量）的影响Table 1　Effects of differentratios on biomass of bok choy

品种　c（NO3-）∶c（NH4+）生物量/（g/盆）　品种　c（NO3-）∶c（NH4+）生物量/（g/盆）叶叶柄　根　总干质量　叶　叶柄　根　总干质量天津小白菜50∶50　215.07±7.95b286.93±7.61a30.68±6.46a532.68±22.02b正旺达88 50∶50　236.59±14.76b371.50±17.24ab32.90±16.39a640.99±18.87b75∶25　163.51±5.59c251.26±11.87b34.83±15.77a449.60±1.68b　75∶25　305.81±13.79a393.91±12.25a29.57±4.94a729.29±30.97a100∶00　360.77±6.77a291.77±12.43a36.45±9.60a688.99±28.81a　100∶00　255.95±12.39b341.35±4.37b31.29±8.70a628.59±25.46b香港春秀甜白菜（236）50∶50　211.53±3.07b368.04±15.85a49.48±8.36a629.05±21.14a泰国四季小白菜50∶50　89.45±14.74b145.90±6.32b25.03±8.57a260.38±29.63b75∶25　242.43±4.98a380.80±15.47a41.62±8.40a664.85±2.09a　75∶25　205.54±10.07a223.19±12.50a31.82±9.21a460.55±31.78a100∶00　196.33±13.65b381.38±13.90a42.15±7.76a619.86±19.78a　100∶00　215.67±15.16a227.03±15.40a35.02±7.72a477.72±38.28a揭研5号小白菜50∶50　42.44±5.47a63.45±12.84a12.45±4.37a118.34±13.94a阳冠青白菜50∶50　67.80±13.68b128.72±13.21c22.30±5.36a218.82±32.24c75∶25　42.60±5.44a76.10±19.90a14.62±6.24a133.32±8.22a　75∶25　105.03±22.64ab213.84±20.90b25.76±10.11a344.63±8.37b100∶00　48.77±9.76a74.62±11.87a16.23±3.21a139.62±5.32a　100∶00　129.08±3.92a270.50±13.35a27.28±11.50a426.86±28.77a新春甜白菜50∶50　149.25±10.10b226.39±10.93b41.79±7.42a417.43±13.60b香港特选奶白菜50∶50　44.51±8.70b75.49±10.32a13.42±6.18a133.42±25.20a75∶25　163.79±5.88b264.6±25.10b46.30±15.85a474.69±15.13b　75∶25　64.97±8.23ab100.96±22.09a25.82±4.26a191.75±34.58a100∶00　205.77±8.64a335.62±19.29a48.27±15.61a589.66±26.26a　100∶00　75.60±8.17a　97.71±8.44a　27.09±9.93a200.40±26.54a大头清江白菜50∶50　134.63±15.22a264.72±21.27a40.18±15.91a439.53±9.86ab揭农四号春白菜50∶50　138.04±16.70b216.84±10.44a31.98±10.78b386.86±37.92a75∶25　145.51±19.29a257.03±13.21a31.23±15.27a433.77±9.19b　75∶25　171.14±5.56ab256.31±20.76a65.81±9.55a493.26±35.86a100∶00　141.84±24.76a288.59±19.02a31.17±2.12a461.60±3.62a　100∶00　214.70±16.48a218.63±12.28a65.25±7.17a498.58±35.92a

表2　不同硝铵比对小白菜硝酸盐含量的影响Table 2　Effect ofratio on nitrate content of bok choy

品种　c（NO3-）∶c（NH4+）硝酸盐含量/（mg/kg）　品种　c（NO3-）∶c（NH4+）硝酸盐含量/（mg/kg）叶叶柄　根叶叶柄　根天津小白菜50∶50　2 993.12±380.03a5 019.83±137.36a1 348.61±10.97a正旺达88 50∶50　2 669.37±25.18b4 765.68±93.86a1 190.61±1.15b75∶25　2 008.10±211.76b4 555.24±13.73b1 211.66±35.49b　75∶25　2 938.89±1.15b4 726.03±44.64b1 342.97±168.91b100∶0　2 819.10±51.51a4 826.39±5.72a1 142.17±22.41b　100∶0　3 735.33±223.21a4 922.71±32.05c1 694.05±37.77a香港春秀甜白菜（236）50∶50　2 696.08±67.54a4 141.65±46.93b1 020.88±46.88c泰国四季小白菜50∶50　3 269.93±48.07b4 572.24±72.11c737.18±96.86b75∶25　2 725.62±277.57a4 961.56±6.87a1 488.12±21.26b　75∶25　3 600.16±36.63a5 289.36±14.88a1 178.47±206.04b100∶0　2 909.75±220.91a4 848.24±105.30a1 882.82±3.49a　100∶0　3 477.95±158.75ab4 993.12±30.90b2 188.68±98.10a揭研5号小白菜50∶50　3 489.28±42.35b4 765.88±148.13a1 039.16±9.36b阳冠青白菜50∶50　2 004.86±104.16c4 118.17±0.00c　942.46±17.10b75∶25　3 552.41±120.19ab4 910.29±114.47a881.66±50.42c　75∶25　3 321.73±0.00b4 957.51±37.77a1 133.15±34.34b100∶0　3 948.48±343.65a4 909.24±99.96a1 614.73±26.33a　100∶0　3 568.60±24.03a4 722.79±51.51b2 049.37±169.41a新春甜白菜50∶50　2 431.41±41.20b4 412.79±86.99c876.28±26.02c香港特选奶白菜50∶50　2 597.33±44.64b3 882.62±51.86b　505.39±7.03b75∶25　2 602.99±2.28b4 752.73±18.31b1 624.61±78.91a　75∶25　2 802.92±28.62a4 438.69±16.02a734.70±51.52a100∶0　3 210.04±137.36a5 045.73±41.21a1 397.01±27.47b　100∶0　2 940.51±69.82a3 893.38±201.84b878.18±77.62a大头清江白菜50∶50　3 016.59±152.24b4 951.84±11.44a1 434.34±159.54a揭农四号春白菜50∶50　3 179.28±11.44b5 193.85±35.48a1 201.19±22.80c75∶25　3 252.13±96.15b4 665.32±36.63b1 716.71±19.46a　75∶25　4 103.60±135.07a5 365.14±141.22a1 319.31±50.37b100∶0　3 466.62±106.45a4 418.65±3.11c1 538.83±32.11a　100∶0　4 146.50±30.90a5 448.81±91.58a1 961.15±1.15a

同一硝铵比处理下的不同品种小白菜各器官中硝酸盐含量也表现出较大的差异。无论在何种硝铵比处理下，揭农四号春白菜的叶片和叶柄的硝酸盐含量较高，香港特选奶白菜叶片和叶柄中的硝酸盐含量较低。

表3　硝铵比对小白菜各部位硝酸盐含量的方差分析Table 3 Analysis of variance （ANOVA） for the nitrate contents of different parts of bok choy with NO /NH ratio

由表3可知，小白菜各器官硝酸盐含量受到品种、硝铵比的影响，且差异达到极显著水平（P＜0.01）。不同的硝铵比以及不同的品种对硝酸盐在小白菜叶、叶柄和根的积累有极显著影响。

2.3光合系统参数

由表4可知，小白菜品种和培养液中的硝铵比对叶片Pn、Ci、Tr和Gs产生了不同程度的影响。不同品种小白菜的Pn、Ci、Tr和Gs不同。硝铵比显著影响香港春秀甜白菜（236）、新春甜白菜和阳冠青白菜的Pn，Pn随硝铵比的增加而增加，且c（）∶c（）为100∶0时的Pn显著高于50∶50处理时的Pn，增加量分别为59.40%（香港春秀甜白菜（236））、37.09%（新春甜白菜）和57.50%（阳冠青白菜），而其他品种小白菜的叶片Pn并未受到硝铵比的显著影响。除香港特选奶白菜和揭农四号春白菜，硝铵比对其余各品种小白菜Tr没有产生显著的影响，而硝铵比对两个品种的影响则表现出明显的不同，随着硝铵比的增加，香港特选奶白菜的Tr呈下降趋势，揭农四号春白菜的Tr呈上升趋势，当c（）∶c（）由50∶50增至100∶0时，香港特选奶白菜的Tr下降了14.89%，揭农四号春白菜的Tr上升了29.79%。硝铵比对香港春秀甜白菜（236）、阳冠青白菜、新春甜白菜、香港特选奶白菜和揭农四号春白菜的Ci产生了显著影响，香港春秀甜白菜（236）和新春甜白菜的Ci随硝铵比的增加而降低，当c（）∶c（）增至100∶0时，香港春秀甜白菜（236）和新春甜白菜Ci分别下降了20.93%和49.18%，而新春甜白菜、香港特选奶白菜、揭农四号春白菜的Ci则随硝铵比的增加而呈先下降后上升趋势，当c（）∶c（）增至75∶25时，新春甜白菜、香港特选奶白菜、揭农四号春白菜的Ci分别下降了15.07%、11.07%和35.09%，就总体而言，c（）∶c（）为50∶50时的Ci显著大于c（）∶c（）为100∶0时。

表4　硝铵比对小白菜光合系统参数（Pn Ci Tr Gs）的影响Table 4 Effect of NO /NH ratio on Pn， Ci， Tr and Gs in ten varieties of bok choy

图1　净光合作用、胞间二氧化碳浓度、气孔导度、蒸腾速率与小白菜硝酸盐含量的相关性分析Fig.1　Correlation analysis between nitrate content and Pn， Ci， Gs or Tr in bok choy

由图1可知，净光合速率（Pn）、胞间二氧化碳浓度（Ci）与各品种小白菜叶片硝酸盐含量成显著负相关关系，相关系数分别为-0.558和-0.453，即随着Pn和Ci的增大，叶片中硝酸盐含量降低。蒸腾速率（Tr）与硝酸盐含量成显著正相关关系，相关系数为0.366，即叶片中硝酸盐含量随着蒸腾速率的增加而增加。总体而言，硝酸盐含量随气孔导度（Gs）增大而降低，但二者之间相关性没有达到显著水平，因此，此实验条件下，气孔导度对硝酸盐积累的影响较小。由此可知，光合作用对小白菜硝酸盐的积累有显著的影响，具体表现在净光合速率、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率上。

2.4氮代谢相关酶活性

表5　不同硝铵比处理对小白菜叶片NR、NiR、GS、GOGAT和GGDDHH活性的影响Table 5　ratio on the activities of NR， NiR， GS，GOGAT and GDH in bok choy leaves

品种　c（NO3-）∶c（NH4+）NR活力/（μg NO2-/（g·h））NiR活力/（μg NO2-/（g·h））GS活力/（A540nm/（mg pro·h））GOGAT活力/（μmol/（h·g））GDH活力/（μmol/（h·g））天津小白菜50∶50　3.70±0.77a　8.32±0.00c　0.02±0.00b　5.56±0.88a　18.25±1.45a75∶25　3.52±0.98a　16.35±1.49b　0.04±0.01a　4.38±0.50a　8.22±0.90b100∶0　3.05±1.41a　22.63±0.24a　0.02±0.00b　4.52±0.33a　7.52±0.85b香港春秀甜白菜（236）50∶50　2.41±1.17a　17.77±0.91a　0.02±0.01a　7.51±3.82a　5.40±1.24a75∶25　2.13±0.32a　28.7±6.55a　0.02±0.00a　2.91±2.05a　3.80±1.66a100∶0　2.06±0.48a　25.12±1.22a　0.02±0.00a　4.44±1.35a　3.74±1.74a揭研5号小白菜50∶50　1.28±0.03a　33.74±0.45a　0.03±0.00a　4.25±0.95b　8.18±1.43a75∶25　1.15±0.35a　37.28±2.24a　0.02±0.00a　8.21±1.78a　5.97±0.98a100∶0　1.44±0.27a　36.34±0.50a　0.04±0.01a　4.34±0.84b　5.21±0.77b新春甜白菜50∶50　3.04±0.29a　18.60±1.42a　0.02±0.00a　9.41±3.67a　6.52±0.76a75∶25　1.82±0.29b　21.96±2.09a　0.03±0.01a　3.65±1.65b　5.59±0.92a100∶0　0.99±0.07b　20.32±0.62a　0.03±0.01a　9.58±2.98a　7.56±1.66a大头清江白菜50∶50　1.91±0.10a　19.92±1.15a　0.02±0.00a　4.53±0.79a　6.29±0.89a75∶25　1.71±0.37a　25.38±1.72a　0.03±0.01a　2.99±0.94a　8.87±1.99a100∶0　0.68±0.03b　24.71±1.32a　0.03±0.01a　4.86±0.69a　4.92±1.98a正旺达88 50∶50　4.81±0.63a　21.45±0.39a　0.02±0.00a　2.38±0.85a　4.59±1.22b75∶25　0.85±0.02b　21.07±1.21a　0.02±0.00a　3.60±0.57a　15.24±2.31a100∶0　2.34±0.05b　27.48±3.22a　0.03±0.00a　2.40±1.03a　11.42±2.66a泰国四季小白菜50∶50　3.47±0.12a　6.94±5.58b　0.02±0.00a　4.45±1.33a　10.26±2.22a75∶25　2.71±0.27ab　21.40±0.49ab　0.03±0.01a　5.31±1.78a　9.45±1.80a100∶0　1.52±0.17b　27.26±3.69a　0.04±0.01a　2.73±2.59a　4.86±2.99a阳冠青白菜50∶50　1.54±0.36a　16.62±1.73b　0.01±0.00a　3.45±0.94a　13.62±2.21a75∶25　0.61±0.26a　21.09±0.18ab　0.03±0.03a　4.51±1.11a　5.79±1.33a100∶0　0.56±0.05a　26.19±2.88a　0.01±0.00a　5.99±1.39a　5.40±0.95a香港特选奶白菜50∶50　3.16±0.82a　15.31±1.55c　0.02±0.00b　4.18±0.55a　7.56±0.37a75∶25　2.67±0.43a　24.08±2.83b　0.01±0.00b　3.74±0.78a　7.72±0.44a100∶0　2.32±0.03a　33.45±0.49a　0.04±0.01a　3.53±0.92a　5.44±0.69a揭农四号春白菜50∶50　1.55±0.50a　14.69±2.36a　0.03±0.00a　6.34±0.19a　8.20±0.77a75∶25　1.21±0.18a　15.44±0.00a　0.03±0.01a　6.33±0.39a　9.84±0.82a100∶0　1.14±0.05a　25.70±4.67a　0.02±0.00a　4.78±0.88a　6.37±0.91a

由表5可知，不同的小白菜品种和外界硝铵比处理对叶片NR、NiR和GS活性产生了不同程度的影响。硝铵比对新春甜白菜、大头清江白菜、正旺达88、泰国四季小白菜叶片NR活性有显著的影响，具体表现在c（）∶c（）为50∶50时的NR活性显著高于c（）∶c（）为100∶0时的NR活性，c（）∶c（）为100∶0时的NR活性相较于50∶50处理时分别降低了67.43%、64.40%、51.35%和56.20%，而硝铵比对其他小白菜叶片NR活性的影响并不显著。总体而言，NR在c（）∶c（）为50∶50时的活性高于c（）∶c（）为100∶0时的活性。除香港春秀甜白菜（236）、揭研5号小白菜、新春甜白菜和大头清江白菜，各小白菜叶片NiR活性随着硝铵比的增加而增加，且天津小白菜、泰国四季小白菜、阳冠青白菜和香港特选奶白菜的NiR活性在c（）∶c（）为100∶0处理时显著高于50∶50处理时的活性，当c（）∶c（）由50∶50增至100∶0时，天津小白菜、泰国四季小白菜、阳冠青白菜和香港特选奶白菜的NiR活性分别增加了172.0%、292.8%、57.58%和118.4%。除天津小白菜和香港特选奶白菜外，硝铵比对各品种小白菜的GS活性没有显著影响。硝铵比对各品种小白菜GOGAT和GDH活性并没有产生显著影响。

图2　小白菜硝酸盐含量与叶片氮代谢酶活性相关性分析Fig.2　Correlation analysis of nitrate content and NR， NiR， GS，GOGAT or GDH activities in bok choy leaves

由图2可知，NR、NiR和GS活性对各品种小白菜叶片硝酸盐含量有显著影响。NR活性与硝酸盐含量成显著负相关关系，相关系数为-0.435，即随着NR活性的增加，小白菜硝酸盐含量降低；NiR活性与硝酸盐含量成显著正相关关系，相关系数为0.362，即小白菜硝酸盐含量随NiR活性的增加而增加；GS活性与硝酸盐含量成正相关关系，相关系数为0.479，且相关性达到极显著水平；而GOGAT和GDH活性与硝酸盐含量无显著相关关系。由此可见，在此实验条件下，NR、NiR和GS活性对小白菜硝酸盐含量的影响较大，而其他氮代谢酶对其影响较小，NR、NiR和GS活性是影响小白菜叶片硝酸盐积累的主要氮代谢酶。

3　讨论

3.1硝铵比对小白菜生物量的影响

关于硝态氮、铵态氮及不同硝铵比对叶类蔬菜产量的影响有不同的报道。有研究表明单施硝态氮对叶类蔬菜的生长最好。王健等［18］通过水培实验研究不同c（）∶c（）（100∶0、25∶75、50∶50和0∶100）对4 个菠菜品种地上部和根系生长的影响，结果表明在c（）∶c（）为100∶0时，各品种菠菜的生物量最大，而c（）∶c（）为0∶100时，各品种菠菜的生长明显受抑制。汪建飞等［19］通过水培实验，研究了等氮条件下5 种不同c（）∶c（）（100∶0、75∶25、50∶50、25∶75和0∶100）对菠菜生长的影响，结果表明，随着硝铵比的增加，菠菜地上部分鲜质量不断增加，c（）∶c（）为100∶0时，菠菜的鲜质量达最大值。赵建荣等［20］也得到类似的结果。也有研究结果表明，在供应同等氮的条件下，适当增加铵态氮能够增加叶菜类蔬菜的生物量。如陈巍等［21］通过水培实验研究不同c（）∶c（）（100∶0、50∶50和 0∶100）对12 个不结球小白菜生物量的影响，结果表明单株生物量除品种亮白叶1号和五月慢在全硝营养液中生物量较大外，其他10 个品种均在c（）∶c（）为50∶50的营养液中生物量较大。此外，王波等［22］采用不同硝铵配比的营养液（100∶0、 90∶10、75∶25和50∶50），对5 个生菜品种的生长发育进行研究，结果表明在c（）∶c（）为75∶25时5 个品种生菜的生物量达最高，此外，一些研究也得出相似的实验结果［23-24］。本实验条件下，除天津小白菜、香港春秀甜白菜（236）、大头清江白菜和正旺达88外，小白菜总生物量随着硝铵比的增加而增加，与王健［18］、汪健飞［19］和赵建荣［20］等报道类似。但本实验中不同品种小白菜“喜硝”程度不同，换言之对铵的耐受度不同使某些品种在适量增铵的条件下生物量高于单施硝态氮。该结果与陈巍［21］、王波［22］等报道一致。其原因可能是全硝态氮时会导致草酸等有害物质在蔬菜体内积累而影响蔬菜正常生长发育。

3.2硝铵比对小白菜硝酸盐累积的影响

本实验供试10 个品种小白菜体内硝酸盐含量表现为叶柄＞叶片＞根，这与Chen Wei［25］、罗金葵［23］等报道一致。原因可能是硝酸根离子进入植物根部后部分被同化成为氨基酸、蛋白质，但大部分硝酸根离子则通过蒸腾拉力以硝酸钾的形式经由木质部输送到植物的地上部，参与各种生理代谢［26］，而这一部分硝酸根离子主要分布在植物的茎、叶器官的薄壁细胞中，根系在介质中吸收的极易在木质部移动，可在导管中随蒸腾流上升，分别向茎、叶和贮存器官的细胞中迁移［27］。

蔬菜硝酸盐积累主要是由于硝态氮供应所致，有研究表明增加铵营养可以显著降低叶类蔬菜茎叶中硝酸盐的含量。艾邵英等［28］利用15N示踪技术研究了硝铵营养液对蔬菜体内硝酸盐积累的影响，结果表明，增加铵的比例有利于降低蔬菜中硝酸盐积累。王波等［22］研究了不同硝铵比营养液对5 个品种生菜硝酸盐积累的影响，结果表明随着铵态氮比例的增加，植株体内的硝酸盐含量也逐渐减少，所有品种硝酸盐的含量均是在c（）∶c（）为50∶50处理时为最低，在c（）∶c（）为100∶0处理时为最高。陈巍等［21］也认为适当地配施铵态氮较纯硝营养液能获得较低的硝酸盐积累。在本实验中，不同硝铵比浓度下的小白菜各器官的硝酸盐含量表现出不同，但就总体而言，随着硝铵比的增加，大部分小白菜叶片和根的硝酸盐含量随之增加，在c（）∶c（）为50∶50时，小白菜叶、叶柄和根中的硝酸盐含量最低，与前人研究结果是一致的［21-22］。其原因可能是铵能够高速进入细胞，导致细胞膜的强烈去极化，从而阻止阴离子与H+的协同运输，这或许是铵离子抑制硝酸盐吸收的最主要原因［29］。同时也可能受外部因素如光照、温度等的显著影响［30-33］。而本实验中大部分叶柄硝酸盐则表现出先增加后下降的趋势，即在c（）∶c（）为100∶0时高于75∶25时的具体原因，还有待进一步研究。

本实验中，不同品种小白菜硝酸盐积累表现出显著性的差异，小白菜各器官（叶片、叶柄和根）中硝酸盐的积累量都表现出明显的不同，叶中硝酸盐的最大值比最低值之比可高达2 倍，而叶柄相差最高达1.29 倍，而根的硝酸含量差异最大，无论在何种硝铵比处理下，最高值比最低值高出2 倍还多。由此可知，小白菜体内硝酸盐的积累在品种间存在差异。究其原因是蔬菜种间、品种间硝酸盐积累差异主要由遗传因子控制所致［8］。除此之外，品种间吸收硝酸根离子的速率不同是造成小白菜品种间硝酸盐积累差异的主要直接原因，同时也可能是代谢库内的硝酸根（nitrate content in nitrate maetabolic pool，MPS）/总硝酸盐含量联合对其硝酸盐积累起决定作用［34］。因此，在实际生产中，应筛选出低富集硝酸盐的品种来进行大规模的栽培。在本实验中，无论在何种硝铵比处理下，品种天津小白菜、香港春秀甜白菜（236）、香港特选奶白菜叶片硝酸盐含量均小于3 000 mg/kg，属于低富集硝酸盐品种，新春甜白菜和正旺达88在c（）∶c（）为100∶0时，硝酸盐含量大于3 000 mg/kg，阳冠青白菜只有在c（）∶c（）为50∶50时，叶片硝酸盐含量在3 000 mg/kg范围内，其余小白菜品种硝酸盐含量均超过国家标准（3 000 mg/kg），属于高富集硝酸盐品种，其中，揭农四号春白菜硝酸盐富集量最高。在3 种硝铵比处理下的各小白菜叶柄硝酸盐含量均高于3 000 mg/kg，硝酸盐积累量较高。可见小白菜极易富集硝酸盐，且其硝酸盐含量超标不容乐观。在蔬菜生产中，可通过品种选择和肥料的科学管理来有效降低叶类蔬菜中硝酸盐含量。

3.3光合作用对小白菜硝酸盐累积的影响

本实验还发现，光合作用对小白菜硝酸盐积累有显著影响，其中与Pn和Ci成显著的负相关关系，这可能是由于Pn高，作物的物质生产能力较强，可增加植物蛋白的量，促进硝酸还原酶的合成［27］，并且叶片能够为硝酸盐的同化提供能量和碳骨架。NR活力高，从而降低了小白菜硝酸盐的积累，而Ci则可以通过影响Pn来间接影响硝酸盐的积累。据刘忠等［35］报道，菠菜叶片的NR活力高于叶柄，而硝酸盐含量则是叶柄高于叶片。由于叶片是光合作用的主要器官，通过光合作用产生大量的黄素腺嘌呤二核苷酸（fl avin adenine dinucleotide，FADH）、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NADH）和还原态铁氧还蛋白，它们在和还原过程中起着电子传递体和提供还原力的作用，有利于加速和的还原作用。蒸腾作用与叶片硝酸盐含量成显著负相关关系，这可能是由于蒸腾作用加强，能产生强的蒸腾拉力，促进根系对的吸收及运输，从而增加了叶片中硝酸盐的含量。

3.4酶活性与小白菜硝酸盐积累的关系

本实验中，小白菜叶片硝酸盐积累与叶片中的NR活性有极显著的相关性，随着NR活性的增加，小白菜叶片中硝酸盐含量显著降低。NR活性作为植物氮代谢中一个重要的调节酶和限速酶，其生化、生理和分子生物学特性已得到了广泛研究［36］。吸收到植物体内的在导管中随蒸腾流的作用运输到茎叶和贮藏细胞中，进入细胞中在NR和NiR的作用下经过一系列代谢最终转化为氨［37］。由于NiR活性远高于NR，所以植物体内一般不会积累过多的亚硝酸盐，因此NR活性是硝酸盐还原的主要限速因子［12］。梁亮［38］指出经过运输进入到细胞内的液泡和原生质中，NR主要存在于原生质中，其中的可以迅速被还原，不易积累；而液泡中的NR活性低，硝酸盐主要起渗透调节作用难以被还原利，因而容易积累。硝酸盐和NR在细胞中分布的不一致性以及硝酸盐作为渗透调节物质的功能，可能是造成硝酸盐在蔬菜中积累的重要原因。

但关于NR对植株体内硝酸盐含量积累的影响，现有报道并不一致。黄建凤等［12］的实验证明，随着营养液中硝态氮的增加，菠菜和小白菜的硝酸盐含量与NR活性随之升高。但胡承孝等［39］的盆栽和田间微区实验却发现，小白菜、番茄的硝酸盐含量与NR活性成负相关。王利群等［40］的研究表明，叶菜类蔬菜体内NR的活性与硝酸盐的积累有很好的负相关性。由此可见，NR活性可作为小白菜体内硝酸盐积累的一项标志性指标，但不能仅通过NR活性来判断不同基因型小白菜硝酸盐积累能力的大小。在实际生产中应考虑选择低硝酸盐富集的品种，合理施用氮肥以及选择合适的季节等因素多方面考虑来降低硝酸盐的积累。在本实验条件下，影响叶片硝酸盐积累的另外两个重要的酶是NiR和GS，它与叶片中硝酸盐的积累成显著的正相关关系。但是国内关于NiR与GS对蔬菜体内硝酸盐积累的影响鲜有报道，因此，其作用机理还有待进一步的研究。

4　结论

随着硝铵比的增加，小白菜的生物量逐渐增加。小白菜硝酸盐含量叶柄＞叶＞根。随着硝铵比的增加，小白菜叶片和根中的硝酸盐含量逐渐增加；叶柄硝酸盐含量则表现出先增加后下降的趋势。小白菜叶片中硝酸盐含量与NR活性成显著的负相关关系，而与NiR活性成显著的正相关关系。光合作用显著影响小白菜叶片中硝酸盐含量，小白菜叶片中硝酸盐含量随Pn和Ci的增加而下降，而随Tr的增强而增加。

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CHI Sunlin， YANG Yun， XU Weihong*， CHEN Xugen， CHEN Yongqin， XIE Wenwen， XIONG Shijuan， WANG Zhengyin， XIE Deti
（College of Resources and Environmental Sciences， Southwest University， Chongqing400715， China）

Solution culture experiments were carried to explore the relationships between nitrate contents， parameters relevant to photosynthesis and key enzymes involved in nitrogen metabolism in ten bok choy varieties （Brassica chinensis L.）by setting0：50， 75：25 and 100：0. The results showed that six out of ten bok choy varieties investigated indicated an increase in total dry weight respectively by 12.66%-76.88% and 17.98%-95.07% atratio of 75：25 and 100：0 compared with that atratio of 50：50， though total dry weight of the Tianjin and Datouqingjiang varieties decreased firstly and then increased whereas the Xianggang Chunxiu Tianbaicai 236 and Zhengwangda 88 varieties exhibited an initial increase followed by a decrease with increasingio. Nitrate contents of leaves and roots of bok choy rose， while those of petiole increased initially and then decreased. Moreover， the decreasing order of nitrate content（3 882.62-5 448.81 mg/kg）＞ leaf （2 004.86-4 146.50 mg/kg）＞ root （505.39-2 188.68 mg/kg）. Increasiatio could result in an increase in nitrate contents of leaves and roots of most bok choy varieties and an initial increase and then decrease in petiole. Significantly negative correlation was observed between nitrate reductase （NR）and nitrate content in leaves of bok choy， while there was significantly positive correlation between nitrite reductase （NiR）and glutamine synthetase （GS）. Nitrate content of bok choy leaves decreased with an increase in net photosynthetic rate （Pn）and intercellular CO2concentration （Ci）， while enhancing along with an increase in transpiration （Tr）.

bok choy varieties； nitrateratio； key enzymes involved in nitrogen metabolism； correlation

S63；X56

1002-6630（2015）23-0070-08

10.7506/spkx1002-6630-201523014

2015-06-30

国家现代农业（大宗蔬菜）产业技术体系建设专项（Nycytx-35-gw16）；“十一五”国家科技支撑计划项目（2007BAD87B10）

迟荪琳（1991—），女，硕士研究生，主要从事土壤污染修复技术研究。E-mail：Chisunlin@163.com

徐卫红（1969—），女，教授，博士，主要从事植物营养与环境生态研究。E-mail：xuwei_hong@163.com