不同离子浓度对水培黄瓜幼苗酶活性以及黄瓜长势的影响

赵春梅，随英利

（哈尔滨市农业科学院，黑龙江哈尔滨，150029）

黄瓜（Cucumis sativus L.），葫芦科，黄瓜属。黄瓜中含有的葫芦素C、葫芦素B、葫芦素E等，具有提高人体免疫、抗衰老等功效。无土栽培（soilless culture）是新发展起来的一种栽培技术。营养液配方中必需元素的配比、营养液的浓度，决定水培生产的成功与否。超氧化物歧化酶 （SOD）、过氧化物酶（POD）是植物生长发育及抵御有害胁迫的重要生理指标。通过对这些抗氧化酶活性的分析可以了解植物基本的生长状态，判断栽培环境是否有利于植物正常生长发育。钙离子对植物的生长分化、开花结果有重要的影响，在无水栽培中Ca2+能够提高过量Fe2+胁迫下水稻体内SOD和POD保护酶的活性，并且降低了脂质过氧化作用[1]。镁离子是植物生长所需的中量营养元素，是叶绿素的主要成分，直接影响光合作用。除此，镁还影响植物对其他矿质养分的吸收和积累。在水培烟草中Mg2+浓度高于40 mg/L时，烟草植株中的氮、磷、钾等元素含量下降[2]。大量元素如果缺乏的话将直接影响植物的生长发育。目前，有关黄瓜水培营养液配方已经有一些文献报道，但是有关Ca2+和Mg2+对黄瓜幼苗生长及有关保护酶活性影响的研究和报道则较少[3，4]。本试验以黄瓜为材料 ，研究不同营养液对苗生长和SOD、POD活性的影响、对花期主要农艺性状以及果实品质的影响来确定适合黄瓜水培的钙离子和镁离子浓度。

1 仪器与试剂

1.1 仪器与试剂

仪器：分光光度计，离心机，水浴锅，烧杯，试管，移液枪，荧光灯等。

试剂：硝酸钙、硝酸钾、硫酸镁和过磷酸钙都为国产分析纯。磷酸缓冲液，2%H2O2，0.05 mol/L愈创木酚，130 mmol/L Met溶液，20μmol/L 核黄素 ，100μmol/L EDTA-Na2液 ，750 μmol/L NBT溶液。

1.2 试验材料与方法

黄瓜种子为哈尔滨农业科学院提供。黄瓜种子直播于育苗盘基质中，苗长至一叶一心时移栽到含有不同浓度营养液中进行处理（表1和表2），每个处理3株，重复6次。处理一周后采样进行酶活性测定。

1.3 POD和SOD测定方法

1.3.1 POD活性的测定采用愈创木酚法酶液的提取按李合生等的方法称取[5]，0.5g样品，放入研钵中，加入适量的磷酸缓冲液研磨至匀浆，将匀浆在3 000r/min下离心10min，取上清液保存于5ml容量瓶中。沉淀用1ml磷酸缓冲液再提取两次，上清液并入容量瓶中，定容至刻度，低温下保存备用。

表1 营养池内不同Ca2+营养液的配方

表2 营养池内不同Mg2+营养液的配方

1.3.2 SOD活性的测定采用NBT法 酶液的提取按李合生等的方法称取[5]。取一定部位的植物叶片（去叶脉）0.5 g于预冷的研钵中，加1ml预冷的磷酸缓冲液在冰浴上研磨成浆，加缓冲液使终体积为5ml。取2ml于1000r/min下离心20min，上清液为 SOD粗提液。

1.4 可溶性糖、可溶性蛋白和维生素C测定方法

黄瓜可溶性糖含量苯酚法测定可溶性糖的含量[5]。取2 g黄瓜样品匀浆，匀浆液分别放入3支试管，加入10 ml蒸馏水，塑料膜封口，于沸水中提取30 min，将提取液过滤入50 ml容量瓶定容。取0.5 ml样品加入1.5 ml蒸馏水，加入苯酚、浓硫酸溶液，显色后测定吸光度。

可溶性蛋白含量采用紫外吸收法，具体方法参照李合生等[5]。称取2g黄瓜样品，用10ml磷酸缓冲液匀浆，10000 r/min离心10min，取上清液，将上清液用磷酸缓冲液稀释后，用紫外分光光度计分别在280nm和260nm波长下读取吸光度。

维生素C采用2，6-二氯酚靛酚滴[5]。称取20g黄瓜样品加入30ml 2%草酸匀浆，将匀浆液倒至100ml容量瓶，加入10ml 30%硫酸锌，再加入10ml 15%亚铁氰化钾，然后用1%草酸定容。取4ml提取液加入2ml染料和5ml二甲苯按照标准曲线测定吸光度。

2 结果与分析

图1 不同Ca2+的SOD活性

图2 不同 Mg2+的SOD活性

图3 不同Ca2+的POD活性

2.1 不同营养液浓度对黄瓜幼苗叶内 SOD活性的影响

SOD是细胞内防御系统的关键酶，在与叶片保护酶系统相互协调下，将体内自由基有效地清除，它活性的高低标志着植物细胞自身抗衰老能力的强弱。

图1结果表明：随营养液中Ca2+浓度的增加SOD活性反而呈明显下降趋势。到1.8 g/L时，其活性降低了13.9%。到2.7 g/L时，降低了16.6%。到浓度继续增大时，SOD活性呈继续下降趋势，但变化幅度较小。抗氧化酶保护系统受到严重的破坏，此时的叶片出现脱水萎蔫特征。图2结果表明：随营养液中Mg2+浓度的增加SOD活性先增加后降低，1g/L时达到最大值，为154 U/g，不管是低浓度还是高浓度Mg2+处理，均有利于黄瓜幼苗叶片中SOD活性的提高，维持活性氧产生与清除之间的动态平衡。从而提高细胞内的清氧能力，保证细胞的正常生长发育，促进水黄瓜幼苗的生长发育。

2.2 不同营养液浓度对黄瓜幼苗叶内 POD活性的影响

POD可分解细胞内的脂质过氧化物，减少细胞内过氧化物的积累，同样对于维持叶片的正常生理功能具有重要作用。图3结果表明随营养液中Ca2+浓度的增加POD活性呈现下降趋势，在0.9 g/L时其活性为77U到1.8g/L时，其活性为52.5 U/g；2.7g/L时，为44U/g。到浓度继续增大时，POD活性呈继续下降趋势，且降低幅度较大。图4结果表明：随营养液中Mg2+浓度的增加SOD活性先增加后降低，到1g/L时达到最大值。随着Mg2+浓度的增加，黄瓜幼苗的POD活性均呈下降趋势，这说明在高浓度Mg2+下，黄瓜体内活性氧的能力下降，膜及酶系统遭到不同程度的破坏。

表3 Ca2+和Mg2+处理黄瓜品质比较

2.3 不同营养液浓度对黄瓜品质的影响

从表3可以看出，不同Ca2+和 Mg2+对黄瓜皮颜色影响较大，Mg2+浓度的增加能够让瓜皮颜色增深。不论Ca2+还是Mg2+处理黄瓜的硬度和光泽度没有显著不同，但是过多的Mg2+处理黄瓜会略有苦味。在Ca2+浓度为1.8 g/L时，可溶性糖、可溶性蛋白以及维生素C的含量都是最高的。Mg2+对可溶性糖、可溶性蛋白和维生素C含量的影响几乎都是随Mg2+浓度的升高而降低的。

3 结论与讨论

本文通过对酶相对活性的比较可以看出，营养液中一些离子浓度过大，会致使黄瓜幼苗的SOD和POD活性变化。Ca2+浓度在1.8 g/L水平对植物生长有利，而Mg2+浓度对于黄瓜SOD和POD的影响不一致，因此要选择中间的离子浓度即1 g/L会更有利于植物发育。通过对黄瓜品质的影响发现 Ca2+浓度在1.8 g/L时，黄瓜的品质都有显著的提高，高浓度的 Mg2+使得黄瓜的口感变差。

本研究对Ca2+和Mg2+对黄瓜水培苗两种主要抗氧化酶、果实品质的初步探讨，筛选出适合黄瓜水培的Ca2+和Mg2+浓度，其实提高黄瓜高产量及品质是十分复杂的过程，黄瓜生长需要的营养元素很多，各种离子在植物体内相互作用、相互影响，或者促进或者抑制等，今后对多种元素对植物生长发育的综合影响也是研究的重点。

图4 不同Mg2+的POD活性