水培条件下pH对大蒜生长趋势的影响

2017-06-11朱惠敏梁丽影

安徽农业科学 2017年26期

朱惠敏梁丽影

摘要[目的]研究水培大蒜在不同pH条件下的生长发育及SOD活性变化。[方法]土壤溶液的pH对植物的生长发育有重要的影响，试验以不同梯度的pH水溶液水培大蒜，在不同生长阶段对其SOD活性进行测定。试验采用丙酮沉淀法分离纯化SOD沉淀，用NBT光还原法测定其活性。[结果]水培大蒜在pH为6.0时长势最好。在pH 4.5～5.5的生长环境下，大蒜的SOD活性相对稳定，但伴随着逐渐生长，SOD活性呈现上升趋势。酸性环境下，SOD活性相对较高。[结论]该研究可为大蒜的水培提供指导。

关键词水培大蒜；pH；SOD活性；NBT光还原法

中图分类号S633.4文献标识码A文章编号0517-6611（2017）26-0052-03

Effects of pH on Growth Trend of Hydroponic Garlic

ZHU Huimin，LIANG Liying

（Life Sciences College of Zhaoqing University，Zhaoqing， Guangdong 526000）

Abstract[Objective]Growth and development and SOD activity changes of hydroponic garlic were studied under different pH.[Method]Hydroponics was adopted to study the effect of different gradient of pH aqueous solution on growth and development of plants.The SOD activity was measured at different growth stages. The SOD precipitation was separated and purified by using acetone precipitation， the activity was determined by NBT photo reduction method. [Result] The best growth condition of hydroponic garlic was observed when the pH was 6.0. Under the growth environment of pH 4.5-5.5， the SOD activity of garlic was relatively stable.With the gradual growth of germination， the SOD activity had rising tendency.SOD activity of garlic was relatively high in acid environment.[Conclusion]The research can give guidance for hydrophonic culturing garlic.

Key wordsHydroponic garlic；pH；SOD activity；NBT photo reduction method

大蒜（Allium sativum L.）屬百合科葱属，又称蒜头或胡蒜，被称为“地里长出来的抗生素”，具有天然广谱抗菌的特性[1-2]。它含有丰富的SOD，可以防治心血管疾病、抗病原体微生物以及抗肿瘤，长期食用可以起到抗病保健的作用。大蒜也因具有较高的保健功能和药用价值成为近年来的研究热点[3-4]。

无土栽培，是一种不用天然土壤而用基质或仅育苗时用基质，在定植以后用营养液进行灌溉的栽培方法[5]。它种植效率相当高，而且耗能低、无公害，是一项农业高新技术，它改变了传统的种植方式，让农业生产不再只依赖土壤，从而将农业推向一个新的阶段。无土栽培包括多种方式，其中主要有水培、雾培和基质培3种类型。针对该试验的对象，选取的栽培方式是水培，它可以稳定地给植物供应充足的营养，还可以很好地支撑和固定根部，更适合大蒜的生长[6]。

超氧化物歧化酶（SOD）是一种源于生物体的抗氧化抗衰老的活性物质，能清除生物体在新陈代谢中产生的有害物质[7]。SOD含有抗辐射、抗炎、抗病毒、延缓衰老等功能，在医学研究、保健行业和化妆品行业等方面存在可观的应用价值和经济价值[8]。

试验以肇庆市端州区市售大蒜为研究对象，通过探究水培大蒜在不同pH条件下的生长发育以及不同生长阶段SOD活性的变化，为大蒜的水培技术提供一定的实践经验。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1试验材料。

肇庆市端州区市售大蒜。

1.1.2主要试剂。

0.05 mol/L磷酸缓冲液、氯仿-乙醇混合液、130 mmol/L MET溶液、750 μmol/L NBT溶液、100 μmol/L Na2-EDTA溶液、20 μmol/L 核黄素溶液。

1.1.3主要仪器。

双杰电子天平（江苏常熟市雙杰电子天平有限公司），

高速冷冻离心机（上海安亭科学仪器厂），

数显恒温水浴锅（国华电器有限公司），

紫外分光光度计（上海美普达仪器有限公司）。

1.2试验方法

1.2.1材料处理。

挑取成熟饱满、没有病虫害的大蒜，剥取其蒜瓣用于水培。将蒜瓣放入已清洗干净的平板培养皿中，用橡皮筋固定蒜瓣位置，加入等量不同pH的水溶液，放在常温下（26 ℃）培养。

1.2.2大蒜生长情况记录。

每个pH梯度的培养皿中放置10颗蒜瓣，每24 h更换一次pH水溶液，记录每个梯度的水培大蒜第1次生根时的根长，第1次长出嫩芽时的芽长，第1次长出嫩叶时的叶长。

1.2.3SOD粗酶液制备。

试验采取磷酸缓冲液提取法提取SOD粗酶液，采取丙酮沉淀法提纯SOD沉淀[9]。试验基本流程为：破碎组织细胞→提取粗酶液→除杂蛋白→沉淀析出→沉淀分离，整个试验的操作过程需在4 ℃条件下进行。具体操作如下：稱取每个pH梯度的大蒜蒜瓣各3 g，置于研钵中研磨至蒜泥状。研磨过程中逐渐加入9 mL磷酸缓冲液，将样品提取液倒入50 mL离心管中，4 ℃、6 000 r/min离心15 min，弃沉淀，取上清液。加入1/4体积的氯仿-乙醇混合液，用玻璃棒搅拌15 min，4 ℃、6 000 r/min离心15 mim，弃沉淀，取粗酶液。往粗酶液中加入等体积预冷的丙酮，用玻璃棒搅拌15 min，再次于4 ℃、6 000 r/min离心15 min，弃上清液，得SOD沉淀。

1.2.4吸光值检测。

将SOD沉淀用3 mL磷酸缓冲液溶解，得样品提取液。用50支10 mL玻璃试管进行活性测定。各管依照表1加样顺序和用量添加所需试剂，迅速将其混匀，将其中一支对照管置于暗处反应，作为空白对照校正；另一支对照管则与其余48支样品管一起置于4 000 lx日光灯下反应15 min，然后立即避光停止反应。将所有试管依次放入紫外可见分光光度计于560 nm处测定吸光度。

1.2.5SOD活性计算。

以对NBT光还原反应的抑制达到50%定为一个SOD活性单位，用U表示：

SOD活性=（ODC-ODS）×V0.5×ODC×VS×t×m（1）

式中，ODC为光照对照管反应混合液在560 nm处的吸光度；

ODS为SOD样品管反应混合液在560 nm处的吸光度；

V为SOD样品提取液的总体积（mL）；

VS为测定时加入SOD样品提取液的体积（mL）；

t为光照反应时间（min）；

m为研磨所取大蒜样品的质量（g）。

2结果与分析

2.1大蒜在不同pH下的生长趋势

该试验中，水培大蒜的培养环境是在常温26℃的培养室中，光照时间充裕，湿度适宜。通过及时记录大蒜不同梯度下的生长趋势，得到大蒜在长根、长芽和长叶阶段的长势平均值，如表2所示。

2.2不同pH对水培大蒜长根阶段的影响

图1所示为不同pH处理对水培大蒜根长的影响，图2为大蒜长根阶段受pH影响下的SOD活性变化。通过单因素方差分析，对应的P值小于0.01，说明数据差异极度显著。从图1可以看出，pH 6.0～7.0和pH 8.0对应的大蒜的根生长比较迅速，平均长度高于其余pH梯度的大蒜，其中，pH 7.5下生长的大蒜长势有所下降，与前一梯度和后一梯度相比，根部的生长受到了抑制。从图2可以看出，大蒜在长根阶段时，其SOD活性受pH影响不大，规律不一。根据分析，大蒜长根时出现的上下波动的不规律现象可能是因为大蒜对不同pH的水培液的适应期不同所致。

2.3不同pH对水培大蒜长芽阶段的影响

图3所示为不同pH对水培大蒜芽长的影响，图4为大蒜长芽阶段受pH影响下的SOD活性变化。通过单因素方差分析，0.012.4不同pH对水培大蒜长叶阶段的影响

随着水培大蒜不断生长发育，蒜苗开始长出。由图5可以看出，在这个阶段，pH对大蒜生长影响较大，变化明显。通过对相关数据进行单因素方差分析，其对应的P<0.01，说明各处理组差异极度显著。在pH 5.0～6.0的条件下，蒜苗的长势明显高于pH 7.0～8.0下生长的大蒜，尤其是pH为6.0时，水培大蒜蒜苗的长势状况是最好的；说明偏酸性的环境更利于蒜苗的生长，对应的碱性环境则对大蒜蒜苗的生长不利。从图6可以观察到，大蒜在长叶阶段时，偏酸性环境下生长的大蒜，其SOD活性值比在碱性环境下生长的大蒜要高一点，但总体变化不大，趋势平稳。

2.5不同pH条件下水培大蒜长势与SOD活性的比较

试验测定SOD活性所用的方法是NBT光还原法，该方法灵敏度较高。试验中，每个梯度所取大蒜样品的质量均为3 g，测定时加入样品提取液的体积均为0.3 mL，光照反应时间均定为15 min[10]。计算所得数据取平均值得到SOD活性值，结果见表3。水培前对刚购买回来的大蒜进行了原始数据测定，试验设置了4组平行对照，测得其SOD酶活性分别为0.279 7、0.270 5、0.244 8、0.260 4 U/（min·g），平均值为0.263 85 U/（min·g）。

從以上分析可以看出，水培大蒜在不同的pH条件下，其长势与SOD活性会受到一定影响。在pH 5.0～6.0条件下，大蒜生长速度相对较快，SOD活性在偏酸环境下总体相对较高，但两者对应的pH并不一致。其SOD活性在pH 4.5～5.5的生长环境下，大蒜的SOD活性相对稳定；pH 6.0～8.0则变化较大，这可能与其生长过程中代谢活动强弱有关。其次，在不同的生长阶段，其SOD的活性也不同，尤其到了发芽阶段，其生长速度开始加快，SOD活性也开始明显升高，总体呈现出上升的趋势。

3结论与展望

大蒜对人体健康有很大的益处，它可以降低“三高”患者的血脂、血压和血糖，还具有溶解血栓的能力。大蒜现在已经成为每个家庭必不可少的佐料，长期食用对生物机体有很多好处[11]。该试验以市售大蒜为原料，经过挑选、剥取、固定等步骤对其进行水培，研究大蒜生长过程中受pH的影响和SOD活性的变化。通过观察并记录大蒜的生长情况，及时测定不同生长阶段SOD的活性，了解其变化趋势。

据以往学者试验分析，大蒜的SOD活性随生长过程呈上升的趋势[12]。该试验结果表明，水培大蒜在不同pH水溶液处理下，随着不断生长发育，其SOD活性总体呈逐渐升高趋势，与上述研究相符。大蒜开始长根后，其SOD活性与pH之间并没有出现等比例的变化情况。在发芽阶段，pH 6.5时大蒜的SOD活性开始降低，其他梯度的大蒜SOD活性則开始升高。自发芽后，随着大蒜不断地生长，除pH 6.5对应的SOD活性下降外，其他各pH梯度下大蒜的SOD活性均有所上升，尤其是在pH 4.5～6.0环境下生长的大蒜，其SOD活性显著上升，说明发芽后的大蒜中SOD含量比发芽前的大

蒜更高，这有利于大蒜SOD提取在工业和商业中的应用。综合说明偏酸性的环境确实更利于大蒜的生长，为大蒜的水培技术提供理论依据。而且，从试验所得数据和原始数据对比来看，刚购买的大蒜的SOD活性相对较低，但经过一段时间的水培后，SOD活性开始升高，说明水培大蒜的栽培方式效率高。但如果要和传统土培的方式相比较，两者哪个更好更合适，这还有待进一步试验探究。

参考文献

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