水培條件下pH對大蒜生長趨勢的影響

朱惠敏 梁麗影

摘要[目的]研究水培大蒜在不同pH條件下的生長發(fā)育及SOD活性變化。[方法]土壤溶液的pH對植物的生長發(fā)育有重要的影響，試驗以不同梯度的pH水溶液水培大蒜，在不同生長階段對其SOD活性進(jìn)行測定。試驗采用丙酮沉淀法分離純化SOD沉淀，用NBT光還原法測定其活性。[結(jié)果]水培大蒜在pH為6.0時長勢最好。在pH 4.5～5.5的生長環(huán)境下，大蒜的SOD活性相對穩(wěn)定，但伴隨著逐漸生長，SOD活性呈現(xiàn)上升趨勢。酸性環(huán)境下，SOD活性相對較高。[結(jié)論]該研究可為大蒜的水培提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞水培大蒜；pH；SOD活性；NBT光還原法

中圖分類號S633.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號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.）屬百合科蔥屬，又稱蒜頭或胡蒜，被稱為“地里長出來的抗生素”，具有天然廣譜抗菌的特性[1-2]。它含有豐富的SOD，可以防治心血管疾病、抗病原體微生物以及抗腫瘤，長期食用可以起到抗病保健的作用。大蒜也因具有較高的保健功能和藥用價值成為近年來的研究熱點[3-4]。

無土栽培，是一種不用天然土壤而用基質(zhì)或僅育苗時用基質(zhì)，在定植以后用營養(yǎng)液進(jìn)行灌溉的栽培方法[5]。它種植效率相當(dāng)高，而且耗能低、無公害，是一項農(nóng)業(yè)高新技術(shù)，它改變了傳統(tǒng)的種植方式，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不再只依賴土壤，從而將農(nóng)業(yè)推向一個新的階段。無土栽培包括多種方式，其中主要有水培、霧培和基質(zhì)培3種類型。針對該試驗的對象，選取的栽培方式是水培，它可以穩(wěn)定地給植物供應(yīng)充足的營養(yǎng)，還可以很好地支撐和固定根部，更適合大蒜的生長[6]。

超氧化物歧化酶（SOD）是一種源于生物體的抗氧化抗衰老的活性物質(zhì)，能清除生物體在新陳代謝中產(chǎn)生的有害物質(zhì)[7]。SOD含有抗輻射、抗炎、抗病毒、延緩衰老等功能，在醫(yī)學(xué)研究、保健行業(yè)和化妝品行業(yè)等方面存在可觀的應(yīng)用價值和經(jīng)濟價值[8]。

試驗以肇慶市端州區(qū)市售大蒜為研究對象，通過探究水培大蒜在不同pH條件下的生長發(fā)育以及不同生長階段SOD活性的變化，為大蒜的水培技術(shù)提供一定的實踐經(jīng)驗。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1試驗材料。

肇慶市端州區(qū)市售大蒜。

1.1.2主要試劑。

0.05 mol/L磷酸緩沖液、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 核黃素溶液。

1.1.3主要儀器。

雙杰電子天平（江蘇常熟市雙杰電子天平有限公司），

高速冷凍離心機（上海安亭科學(xué)儀器廠），

數(shù)顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司），

紫外分光光度計（上海美普達(dá)儀器有限公司）。

1.2試驗方法

1.2.1材料處理。

挑取成熟飽滿、沒有病蟲害的大蒜，剝?nèi)∑渌獍暧糜谒?。將蒜瓣放入已清洗干凈的平板培養(yǎng)皿中，用橡皮筋固定蒜瓣位置，加入等量不同pH的水溶液，放在常溫下（26 ℃）培養(yǎng)。

1.2.2大蒜生長情況記錄。

每個pH梯度的培養(yǎng)皿中放置10顆蒜瓣，每24 h更換一次pH水溶液，記錄每個梯度的水培大蒜第1次生根時的根長，第1次長出嫩芽時的芽長，第1次長出嫩葉時的葉長。

1.2.3SOD粗酶液制備。

試驗采取磷酸緩沖液提取法提取SOD粗酶液，采取丙酮沉淀法提純SOD沉淀[9]。試驗基本流程為：破碎組織細(xì)胞→提取粗酶液→除雜蛋白→沉淀析出→沉淀分離，整個試驗的操作過程需在4 ℃條件下進(jìn)行。具體操作如下：稱取每個pH梯度的大蒜蒜瓣各3 g，置于研缽中研磨至蒜泥狀。研磨過程中逐漸加入9 mL磷酸緩沖液，將樣品提取液倒入50 mL離心管中，4 ℃、6 000 r/min離心15 min，棄沉淀，取上清液。加入1/4體積的氯仿-乙醇混合液，用玻璃棒攪拌15 min，4 ℃、6 000 r/min離心15 mim，棄沉淀，取粗酶液。往粗酶液中加入等體積預(yù)冷的丙酮，用玻璃棒攪拌15 min，再次于4 ℃、6 000 r/min離心15 min，棄上清液，得SOD沉淀。

1.2.4吸光值檢測。

將SOD沉淀用3 mL磷酸緩沖液溶解，得樣品提取液。用50支10 mL玻璃試管進(jìn)行活性測定。各管依照表1加樣順序和用量添加所需試劑，迅速將其混勻，將其中一支對照管置于暗處反應(yīng)，作為空白對照校正；另一支對照管則與其余48支樣品管一起置于4 000 lx日光燈下反應(yīng)15 min，然后立即避光停止反應(yīng)。將所有試管依次放入紫外可見分光光度計于560 nm處測定吸光度。

1.2.5SOD活性計算。

以對NBT光還原反應(yīng)的抑制達(dá)到50%定為一個SOD活性單位，用U表示：

SOD活性=（ODC-ODS）×V0.5×ODC×VS×t×m（1）

式中，ODC為光照對照管反應(yīng)混合液在560 nm處的吸光度；

ODS為SOD樣品管反應(yīng)混合液在560 nm處的吸光度；

V為SOD樣品提取液的總體積（mL）；

VS為測定時加入SOD樣品提取液的體積（mL）；

t為光照反應(yīng)時間（min）；

m為研磨所取大蒜樣品的質(zhì)量（g）。

2結(jié)果與分析

2.1大蒜在不同pH下的生長趨勢

該試驗中，水培大蒜的培養(yǎng)環(huán)境是在常溫26℃的培養(yǎng)室中，光照時間充裕，濕度適宜。通過及時記錄大蒜不同梯度下的生長趨勢，得到大蒜在長根、長芽和長葉階段的長勢平均值，如表2所示。

2.2不同pH對水培大蒜長根階段的影響

圖1所示為不同pH處理對水培大蒜根長的影響，圖2為大蒜長根階段受pH影響下的SOD活性變化。通過單因素方差分析，對應(yīng)的P值小于0.01，說明數(shù)據(jù)差異極度顯著。從圖1可以看出，pH 6.0～7.0和pH 8.0對應(yīng)的大蒜的根生長比較迅速，平均長度高于其余pH梯度的大蒜，其中，pH 7.5下生長的大蒜長勢有所下降，與前一梯度和后一梯度相比，根部的生長受到了抑制。從圖2可以看出，大蒜在長根階段時，其SOD活性受pH影響不大，規(guī)律不一。根據(jù)分析，大蒜長根時出現(xiàn)的上下波動的不規(guī)律現(xiàn)象可能是因為大蒜對不同pH的水培液的適應(yīng)期不同所致。

2.3不同pH對水培大蒜長芽階段的影響

圖3所示為不同pH對水培大蒜芽長的影響，圖4為大蒜長芽階段受pH影響下的SOD活性變化。通過單因素方差分析，0.012.4不同pH對水培大蒜長葉階段的影響

隨著水培大蒜不斷生長發(fā)育，蒜苗開始長出。由圖5可以看出，在這個階段，pH對大蒜生長影響較大，變化明顯。通過對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，其對應(yīng)的P<0.01，說明各處理組差異極度顯著。在pH 5.0～6.0的條件下，蒜苗的長勢明顯高于pH 7.0～8.0下生長的大蒜，尤其是pH為6.0時，水培大蒜蒜苗的長勢狀況是最好的；說明偏酸性的環(huán)境更利于蒜苗的生長，對應(yīng)的堿性環(huán)境則對大蒜蒜苗的生長不利。從圖6可以觀察到，大蒜在長葉階段時，偏酸性環(huán)境下生長的大蒜，其SOD活性值比在堿性環(huán)境下生長的大蒜要高一點，但總體變化不大，趨勢平穩(wěn)。

2.5不同pH條件下水培大蒜長勢與SOD活性的比較

試驗測定SOD活性所用的方法是NBT光還原法，該方法靈敏度較高。試驗中，每個梯度所取大蒜樣品的質(zhì)量均為3 g，測定時加入樣品提取液的體積均為0.3 mL，光照反應(yīng)時間均定為15 min[10]。計算所得數(shù)據(jù)取平均值得到SOD活性值，結(jié)果見表3。水培前對剛購買回來的大蒜進(jìn)行了原始數(shù)據(jù)測定，試驗設(shè)置了4組平行對照，測得其SOD酶活性分別為0.279 7、0.270 5、0.244 8、0.260 4 U/（min·g），平均值為0.263 85 U/（min·g）。

從以上分析可以看出，水培大蒜在不同的pH條件下，其長勢與SOD活性會受到一定影響。在pH 5.0～6.0條件下，大蒜生長速度相對較快，SOD活性在偏酸環(huán)境下總體相對較高，但兩者對應(yīng)的pH并不一致。其SOD活性在pH 4.5～5.5的生長環(huán)境下，大蒜的SOD活性相對穩(wěn)定；pH 6.0～8.0則變化較大，這可能與其生長過程中代謝活動強弱有關(guān)。其次，在不同的生長階段，其SOD的活性也不同，尤其到了發(fā)芽階段，其生長速度開始加快，SOD活性也開始明顯升高，總體呈現(xiàn)出上升的趨勢。

3結(jié)論與展望

大蒜對人體健康有很大的益處，它可以降低“三高”患者的血脂、血壓和血糖，還具有溶解血栓的能力。大蒜現(xiàn)在已經(jīng)成為每個家庭必不可少的佐料，長期食用對生物機體有很多好處[11]。該試驗以市售大蒜為原料，經(jīng)過挑選、剝?nèi)　⒐潭ǖ炔襟E對其進(jìn)行水培，研究大蒜生長過程中受pH的影響和SOD活性的變化。通過觀察并記錄大蒜的生長情況，及時測定不同生長階段SOD的活性，了解其變化趨勢。

據(jù)以往學(xué)者試驗分析，大蒜的SOD活性隨生長過程呈上升的趨勢[12]。該試驗結(jié)果表明，水培大蒜在不同pH水溶液處理下，隨著不斷生長發(fā)育，其SOD活性總體呈逐漸升高趨勢，與上述研究相符。大蒜開始長根后，其SOD活性與pH之間并沒有出現(xiàn)等比例的變化情況。在發(fā)芽階段，pH 6.5時大蒜的SOD活性開始降低，其他梯度的大蒜SOD活性則開始升高。自發(fā)芽后，隨著大蒜不斷地生長，除pH 6.5對應(yīng)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環(huán)境下生長的大蒜，其SOD活性顯著上升，說明發(fā)芽后的大蒜中SOD含量比發(fā)芽前的大

蒜更高，這有利于大蒜SOD提取在工業(yè)和商業(yè)中的應(yīng)用。綜合說明偏酸性的環(huán)境確實更利于大蒜的生長，為大蒜的水培技術(shù)提供理論依據(jù)。而且，從試驗所得數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)對比來看，剛購買的大蒜的SOD活性相對較低，但經(jīng)過一段時間的水培后，SOD活性開始升高，說明水培大蒜的栽培方式效率高。但如果要和傳統(tǒng)土培的方式相比較，兩者哪個更好更合適，這還有待進(jìn)一步試驗探究。

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