KCl对烤烟光合作用、碳氮代谢主要酶活性的影响

　　摘要采用单因素随机区组试验，研究不同氯化钾浓度对烤烟光合作用、碳氮代谢主要酶活性的影响。结果表明：2～4 mmol/L氯化钾处理促进烟叶的光合作用，其蔗糖磷酸合成酶（SPS）、蔗糖合成酶（SS）、蔗糖转化酶（INV）、α-淀粉酶、β-淀粉酶的活性利于烟叶的碳代谢；而2 mmol/L氯化钾处理浓度可有效提高烟叶的硝酸还原酶（NR）和中性蛋白酶活力，有利于烟叶氮代谢的进行。
　　关键词烤烟；氯化钾；光合作用；氮代谢；碳代谢
　　中图分类号 S572 文献标识码 A
　　氯是叶绿体的组成成分，同时还是光合反应的辅酶成分，在光合作用中，氯参与水的光解反应。氯离子是生物化学稳定性最强的阴离子，进入植物体内，可维持细胞的膨胀压，提高细胞内的渗透势和水势，从而延长或加强光合作用[1-4]，进而促进碳水化合物的合成[5-8]。植物体内的某些酶类必需有Cl-的存在和参与才可能具有酶活性[9-12]。氯在氮素代谢过程中有重要作用，氯化物能促进天冬酰胺和谷氨酸的合成。在缺氯条件下，植物细胞的增殖速度降低，叶面积减少，生长量明显下降（约60%）。以往人们了解较多的是原生质体上的H+-ATP酶，H+-ATP酶受K+的激活。而在液泡膜上也存在有H+-ATP酶，与原生质体上的H+-ATP酶不同，这种酶不受一价阳离子的影响，而专靠氯化物激活。适量的氯可改善烟草的整体生理机能，有利于碳水化合物和含氮物质的合成和积累，提高烟叶的产量和品质[13-14]。
　　钾是植物生长的必需营养元素，也是所有有机体必需的唯一的一价阳离子，它的某些生理功能是其它一价阳离子无法替代的[15]。另一方面钾可促进烟草的光合、同化产物的合成与运输，特别是对于糖的运输和碳水化合物的合成与分解有促进作用[16]。对酶的活化作用是钾最重要的生理功能，有许多酶的功能或者完全依赖于K+，或者受K+激活[17-20]。烟草是喜钾作物，在一定范围内，随钾含量的增加烟叶的品质持续增加，在烟草生产中钾肥具有重要作用[21-23]。
　　前人的研究多集中于增施钾肥对烟叶品质的影响和氯元素对植物生长的影响方面，而烟草对钾元素和氯元素的吸收是必不可少的，所以研究氯化钾对烟草生长发育的共同作用及使用氯化钾的合理范围是必要的。
　　鉴于此，本研究主要探讨不同氯化钾浓度对烤烟光合作用、碳氮代谢主要酶活性的影响，了解氯化钾调控烤烟生长发育的生理机制，为合理施用氯化钾肥料、改善烟株营养状况、提高烟叶的品质提供理论依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 材料
　　供试烤烟品种为K326。试验于2010年3～7月在南平烟科分所试验基地育苗棚内进行，采用水培漂浮育苗方法，待烟苗长到7叶1心时，选取生长一致的幼苗移栽至10 L塑料桶内，内置定植网，烟苗植于网上。所用营养液配方为Hoagland营养液，每隔7 d更换1次营养液。设0、0.5、2、4、8、32 mmol/L共6个氯化钾浓度处理，每个处理烟苗30株。等烟苗长至团棵期时，取样用于测定各生理生化指标。
　　1.2 方法
　　采用CI-301型便携式CO2气体分析仪测定烟叶胞间CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度、净光合速率等光合参数；采用饱和脉冲调制式叶绿素荧光分析仪测定F0、Fm、Fv、Fv/F0、Fv/Fm等叶绿素荧光参数；参照刘伦沛[19]的方法测定ATP酶活性；采用邓云龙等[20]的方法测定SPS活性；参照张智猛等[24]的方法测定SS活性； INV活性参照刘国顺等[25]的方法测定；α-淀粉酶、β-淀粉酶活性参照何俊瑜等[26]的方法测定；参照邹琦[28]的方法测定NR活性；采用屠波等[30]的方法测定中性蛋白酶的活性。
　　1.3 数据处理
　　采用EXCEL 2003和DPS 7.05对试验数据进行LSD差异显著性检验。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同氯化钾浓度对烤烟光合作用的影响
　　2.1.1 不同氯化钾浓度对烤烟光合参数的影响由表1可知，随着氯化钾浓度的提高，烟叶的胞间CO2浓度和烟叶的气孔导度呈现先升高，在4 mmol/L浓度处理下达最高值，然后下降的总体趋势。经方差分析，结果显示4 mmol/L与2 mmol/L浓度处理无显著差异，与其余浓度处理的差异达极显著水平；各氯化钾浓度处理胞间CO2浓度均极显著高于0 mmol/L浓度处理。
　　烟叶的蒸腾速率呈现先升高，在2 mmol/L浓度处理下达最高值，然后下降的总体趋势；2 mmol/L与0.5 mmol/L浓度处理无显著差异，与其余浓度处理的差异达极显著水平。烟叶的净光合速率呈现先升高，在2 mmol/L浓度处理下达最高值，然后下降的总体趋势；2 mmol/L与其余浓度处理的差异达极显著水平。
　　2.1.2 不同氯化钾浓度对烤烟叶绿素荧光参数的影响 F0：初始荧光，也称基础荧光，是光系统Ⅱ（PSⅡ）反应中心处于完全开放时的荧光产量。由表2可知，随着氯化钾浓度的提高，烟叶的F0呈现先升高，在2 mmol/L浓度处理下达最高值，然后下降的总体趋势。经方差分析，结果显示2 mmol/L与0.5 mmol/L浓度处理无显著差异，与其余浓度处理的差异达显著水平。
　　Fm：最大荧光产量是PSⅡ反应中心处于完全关闭时的荧光产量。可反映通过PSⅡ的电子传递情况。随着氯化钾浓度的提高，烟叶的Fm呈现先升高，在0.5 mmol/L浓度处理下达最高值，然后下降的总体趋势。经方差分析，结果显示0.5 mmol/L与2、8 mmol/L浓度处理无显著差异，与其余浓度处理的差异达极显著水平。
　　Fv=Fm-F0：为可变荧光，反映了QA的还原情况。随着氯化钾浓度的提高，烟叶的Fv呈现先升高，在0.5 mmol/L浓度处理下达最高值，然后下降的总体趋势。经方差分析，结果显示0.5 mmol/L与2、8 mmol/L浓度处理无显著差异，与其余浓度处理的差异达极显著水平。