噴施硼肥和磷肥對(duì)煙株酶活性的影響

景延秋，張豹林，袁秀秀，徐 敏，張?jiān)氯A，魯 平，劉劍君

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.中國(guó)煙草總公司河南省公司，河南 鄭州450002；3.河南中煙工業(yè)公司新鄭卷煙廠，河南 鄭州 450000；4.河南中煙工業(yè)公司技術(shù)中心，河南 鄭州 451150；5.河南省煙草公司鄭州市公司，河南 鄭州 450016）

噴施硼肥和磷肥對(duì)煙株酶活性的影響

景延秋1，張豹林1，袁秀秀1，徐 敏2，張?jiān)氯A3，魯 平4，劉劍君5

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.中國(guó)煙草總公司河南省公司，河南 鄭州450002；3.河南中煙工業(yè)公司新鄭卷煙廠，河南 鄭州 450000；4.河南中煙工業(yè)公司技術(shù)中心，河南 鄭州 451150；5.河南省煙草公司鄭州市公司，河南 鄭州 450016）

為了探究硼素和磷素對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中生理特性的影響，在烤煙生長(zhǎng)過(guò)程中噴施一定濃度的硼肥和磷肥，研究其對(duì)烤煙生長(zhǎng)過(guò)程不同時(shí)期一些重要酶如過(guò)氧化物酶（P O D）、超氧化物歧化酶（S O D）、過(guò)氧化氫酶（C AT）、苯丙氨酸解氨酶（P AL）、轉(zhuǎn)化酶（I N V）酶、硝酸還原酶（NR）酶和淀粉酶（W L）酶的活性的影響。結(jié)果表明，噴施磷肥和硼肥后煙株生長(zhǎng)過(guò)程中酶活性變化趨勢(shì)不受影響，當(dāng)單獨(dú)噴施磷肥時(shí)，可以提高成熟期S O D、C AT、P AL的活性；單獨(dú)噴施硼肥可以提高植物生長(zhǎng)前期C AT、I N V和W L的活性；當(dāng)硼肥和磷肥一起施用時(shí)，可以降低烤煙生長(zhǎng)后期S O D和NR的活性，提高生長(zhǎng)后期P O D的活性。一起噴施硼肥和磷肥時(shí)，煙株生長(zhǎng)過(guò)程中酶的活性適宜，既有益于煙株的生長(zhǎng)發(fā)育又有益于煙葉的正常成熟采收。

硼；磷；烤煙；生理特性；酶活性

微量元素硼是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必須營(yíng)養(yǎng)元素之一[1]。煙草是一種中等需硼作物，煙葉硼平均含量為25mg/kg，當(dāng)葉片含量低于5mg/kg時(shí)會(huì)出現(xiàn)缺乏癥，高于176mg/kg時(shí)會(huì)導(dǎo)致煙葉硼中毒[2]。研究表明，硼缺乏，會(huì)影響植物體內(nèi)的氮循環(huán)代謝，氮素的吸收利用，含氮化合物的合成與代謝也都會(huì)受到影響，并且會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)還原糖、淀粉等碳水化合物的積累，從而影響植物的產(chǎn)量和品質(zhì)[3-5]。酶是生物體新陳代謝的基礎(chǔ)，在植物生長(zhǎng)發(fā)育與成熟的過(guò)程中，一系列的生理生化反應(yīng)均是在酶的作用下進(jìn)行的，酶活性的高低直接影響煙株生長(zhǎng)發(fā)育和成熟。有研究表明，我國(guó)產(chǎn)煙區(qū)的土壤比較普遍缺硼[6-8]，近年來(lái)，硼在烤煙上的應(yīng)用研究也逐漸增加，但大部分都是研究對(duì)烤后煙葉產(chǎn)量，品質(zhì)的影響[9-11]，而通過(guò)噴施硼肥和磷肥對(duì)烤煙生長(zhǎng)不同時(shí)期一些主要酶的活性變化研究還未見文獻(xiàn)報(bào)道。試驗(yàn)在烤煙生長(zhǎng)過(guò)程中噴施硼肥和磷肥，測(cè)量不同時(shí)期不同處理下烤煙主要酶的活性變化，為調(diào)節(jié)不同時(shí)期酶的活性，以及提高煙葉內(nèi)含物質(zhì)和烤后煙葉質(zhì)量提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2013年在河南省漯河市舞陽(yáng)縣進(jìn)行，供試烤煙品種為中煙100。試驗(yàn)地?zé)熋缬?月底移栽，7月初打頂，供試土壤肥力中等，土壤pH值7.41，有機(jī)質(zhì)含量12.3 g/kg，速效氮含量50.27mg/kg，速效磷含量12.36mg/kg，速效鉀含量153.37mg/kg，土壤氯含量34.13mg/kg。田間管理按優(yōu)質(zhì)煙栽培技術(shù)進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)2種不同物質(zhì)（1%過(guò)磷酸鈣和0.2% Na2B4O·710H2O），4個(gè)處理，處理1：過(guò)磷酸鈣；處理2：過(guò)磷酸鈣+Na2B4O7·10H2O；處理3：Na2B4O7·10H2O；處理4，CK，噴施清水。在同一時(shí)期（團(tuán)棵期和打頂當(dāng)天），以不同物質(zhì)處理煙葉，來(lái)研究對(duì)煙葉生理特性的影響。每個(gè)處理3行，每行40株，每次噴施在當(dāng)天下午16:00時(shí)噴施，全株噴施，以葉面葉背濕露為度。從移栽后35 d開始，每隔7 d取一次鮮煙葉，用液氮保存，帶回實(shí)驗(yàn)室校放入超低能冰箱，用于植物生理特性的測(cè)量。

1.3 生理指標(biāo)檢測(cè)方法

苯丙氨酸解氨酶（PAL）、過(guò)氧化物酶（POD）、硝酸還原酶（NR）、轉(zhuǎn)化酶（INV）等酶活性的測(cè)定參考尹寶軍等[12]、李合生[13]、SekiwaJ等[14]、鄒琦[15]、何鐘佩[16]的方法進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施硼肥和磷肥對(duì)過(guò)氧化物酶（POD）活性的影響

過(guò)氧化物酶（POD）為煙葉的三大保護(hù)酶之一，其活性大小表示煙株的抗衰老能力大小。由圖1可以看出，在煙葉整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，POD活性呈現(xiàn)出先降低后增加再降低的趨勢(shì)；在旺長(zhǎng)期內(nèi)，同時(shí)噴施磷肥和硼肥有助于減緩POD活性的降低；而處理1和處理3的POD活性降低較快；在成熟期內(nèi)，同時(shí)噴施磷肥和硼肥（處理2）有助于提高POD活性，其次為噴施硼肥的處理（處理3）。

圖1 噴施硼肥和磷肥對(duì)POD活性的影響

2.2 噴施硼肥和磷肥對(duì)超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響

超氧化物歧化酶（SOD）是通過(guò)清除超氧化物陰離子來(lái)防止生物膜脂質(zhì)過(guò)氧化的一種保護(hù)酶，對(duì)植物有著防衰老、抗氧化的作用。由圖2可知，在煙葉的整個(gè)生育周期內(nèi)，SOD活性呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；在旺長(zhǎng)期內(nèi)，噴施過(guò)磷、同時(shí)噴施磷和硼對(duì)降低SOD活性有減緩作用；而到成熟期，處理2有助于SOD活性的降低，有利于煙葉的成熟落黃。因此處理2噴施效果較好。

圖2 噴施硼肥和磷肥對(duì)SOD活性的影響

2.3 噴施磷肥和硼肥對(duì)過(guò)氧化氫酶（CAT）活性的影響

過(guò)氧化氫酶（CAT）主要是通過(guò)催化H2O2分解來(lái)對(duì)植物進(jìn)行抗氧化保護(hù)，同時(shí)專一清除植物體內(nèi)·OH自由基[17]。由圖3可知，在煙葉整個(gè)生育周期內(nèi)，CAT活性呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)；在旺長(zhǎng)期內(nèi)，噴施硼肥處理（處理3）和同時(shí)噴施磷肥和硼肥（處理3）有助于提高CAT活性；在成熟期內(nèi)，處理2和處理3有助于降低CAT活性。

圖3 噴施磷肥和硼肥對(duì)CAT活性的影響

2.4 噴施磷肥和硼肥對(duì)苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性的影響

苯丙氨酸解氨酶（PAL）是植物苯丙烷類次生代謝途徑的關(guān)鍵酶和限速酶。由圖4可知，在煙葉整個(gè)生育期內(nèi)，PAL呈現(xiàn)出先降低后增加再降低的趨勢(shì)；在旺長(zhǎng)期內(nèi)，噴施肥料的3個(gè)處理烤煙PAL的增加均較快；而在成熟期，處理2和處理3對(duì)PAL活性的降低有緩沖作用。綜合考慮，處理2和處理3的噴施效果比較好。

2.5 噴施磷肥和硼肥對(duì)轉(zhuǎn)化酶（INV）活性的影響

圖4 噴施硼肥和磷肥對(duì)PAL活性的影響

轉(zhuǎn)化酶（INV）是植物組織生長(zhǎng)過(guò)程中一種十分重要的酶，是衡量植物細(xì)胞代謝與生長(zhǎng)強(qiáng)度、同化產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移與利用的重要指標(biāo)，其活性的高低反映了煙株對(duì)蔗糖的利用情況，是碳代謝的重要指標(biāo)，INV活性的高低以單位質(zhì)量樣品在一定時(shí)間內(nèi)蔗糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖的量來(lái)表示[18]。由圖5可知，在煙葉整個(gè)生育周期內(nèi)，INV活性呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)；在旺長(zhǎng)期內(nèi)，單獨(dú)噴施硼（處理3）對(duì)提高INV活性有較大作用，而單獨(dú)噴施磷（處理1）不利于提高INV的活性；在成熟期階段，處理2和處理3有助于減緩INV活性的降低。綜合考慮，處理2和處理3的噴施效果較好。

圖5 噴施硼肥和磷肥對(duì)INV活性的影響

2.6 噴施磷肥和硼肥對(duì)硝酸還原酶（NR）酶活性的影響

硝酸還原酶（NR）是煙株體內(nèi)氮循環(huán)過(guò)程中的關(guān)鍵酶，該酶的活性高低反映了煙株對(duì)氮素的吸收和利用能力的高低，其活性大小，對(duì)含氮化合物（氨基酸、蛋白質(zhì)）的代謝有重大影響。從表6中可知，NR活性在煙株的生長(zhǎng)過(guò)程中呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，在打頂期左右達(dá)到最大值；在旺長(zhǎng)期內(nèi)，處理2和處理3有助于提高NR活性；在成熟期內(nèi)，處理2和處理3有助于降低NR活性。

圖6 噴施硼肥和磷肥對(duì)NR活性的影響

2.7 噴施磷肥和硼肥對(duì)淀粉酶（WL）活性的影響

淀粉酶（WL）是煙株生長(zhǎng)過(guò)程中碳水化合物代謝的重要酶類。研究表明，淀粉酶在煙株生長(zhǎng)過(guò)程中活性變化呈現(xiàn)雙峰曲線，在植物葉片功能旺盛和成熟期會(huì)出現(xiàn)峰值[19]。由圖7可知，WL在整個(gè)生育周期內(nèi)變化趨勢(shì)整體一致，只是最大峰值不同，噴施磷肥（處理1）和同時(shí)噴施硼肥和磷肥（處理2）對(duì)提高WL活性作用較大。

圖7 噴施硼肥和磷肥對(duì)WL酶活性的影響

3 結(jié)論與討論

過(guò)氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）均是植物體內(nèi)的內(nèi)源保護(hù)酶，對(duì)植物的保護(hù)起著重要作用。在植物成熟過(guò)程中，POD、SOD和CAT活性的提高，有助于煙葉的失水和大分子物質(zhì)的降解，促進(jìn)煙葉的落黃，而且煙葉成熟過(guò)程中POD活性的提高，有助于葉綠素的降解[22-24]。試驗(yàn)結(jié)果表明，噴施磷肥和硼肥以后，POD活性在旺長(zhǎng)期和成熟期區(qū)別較大；SOD活性在成熟期以前差別不大，打頂后（70 d）酶活性降低，而且當(dāng)硼和磷一起噴施時(shí)酶活性下降快于其他處理；在煙株生長(zhǎng)前期噴施磷和硼CAT活性顯著提高，在50～60 d時(shí)，CAT活性達(dá)到最大，且噴施硼元素處理的最大活性高于其他處理，在成熟過(guò)程中，單獨(dú)噴施磷的活性降低速率小于其他處理。

苯丙氨酸解氨酶（PAL）、轉(zhuǎn)化酶（INV）、硝酸還原酶（NR）和淀粉酶（WL）均是植物體內(nèi)不同種類物質(zhì)的酶，其活性高低對(duì)物質(zhì)的合成、代謝與運(yùn)輸有重要的影響。INV活性的高低直接影響植物生長(zhǎng)過(guò)程中物質(zhì)的合成，噴施磷和硼后對(duì)煙株生長(zhǎng)過(guò)程中INV活性的變化趨勢(shì)沒(méi)有影響，均是先升高，在49～56 d過(guò)程中達(dá)到最大，且單獨(dú)噴施硼的最大活性高于其他處理，后期酶活性逐漸降低，到打頂以后不同處理INV活性幾乎無(wú)差別。

在煙株生長(zhǎng)過(guò)程中淀粉酶（WL）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性變化與其他酶活性變化有較大區(qū)別，均是先降低后升高再降低。噴施磷肥和硼肥在煙株生長(zhǎng)過(guò)程中PAL的活性降至最低值之前，各個(gè)處理酶活性變化不大，在酶活性升高的過(guò)程中噴施磷肥和硼肥處理后酶活性高于對(duì)照處理。而且在后期降解時(shí)，酶活性也高于對(duì)照處理。在煙株WL活性第二次增加時(shí)，噴施磷肥和硼肥的處理煙株酶活性高于對(duì)照處理，在成熟過(guò)程中對(duì)照處理的酶活性高于其他處理。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在植物生長(zhǎng)過(guò)程中噴施硼肥和磷肥對(duì)植株體內(nèi)酶活性的變化趨勢(shì)沒(méi)有影響，影響的是在這個(gè)過(guò)程中酶的活性大小，在煙株成熟期以前，噴施硼和磷能夠提高CAT、WL活性，促進(jìn)細(xì)胞對(duì)植物細(xì)胞的保護(hù)和物質(zhì)合成，而在后期噴施磷和硼處理，能降低NR和WL的活性，減少物質(zhì)的合成，促進(jìn)煙葉的成熟與變黃。

[1]Warington K. The effect of boric acid and borax on the broad bean and certain other plants [J]. Annals of Botony, 1923, 37（4）: 629-672.

[2]唐先干，韓 延，何寬信，等.江西紫色土有效硼含量及對(duì)烤煙硼元素分布特征的影響[J].中國(guó)土壤與肥料，2013，（1）：64-67.

[3]Dave I C，Kannan S. Influence of boron deficiency on micronutrients absorption by Phaseolus vulgaris and protein contents in cotyledons[J].Acta Physiologiae Plantrum. 1981,（3）: 27-36.

[4]Ruiz J M, Baghour M, Bretones G, et a1. Nitrogen metabolism in tobacco plants （Nicotiana tabacum L.）: Role of boron as a possible regulatory factor[J]. International Journal of Plant Science, 1998, 159: 121-126.

[5]韋建玉，王 軍，鄒 凱，等.硼對(duì)烤煙硼、鉀積累及碳氮代謝的影響[J].廣西農(nóng)業(yè)生物科學(xué)，2007，26（4）：317-321.

[6]李良勇，謝鵬飛，劉 峰，等.湖南瀏陽(yáng)煙區(qū)氣候土壤因素和煙葉質(zhì)量特點(diǎn)[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，32（5）：497-501.

[7]劉 泓，熊德中，張清明.福建三明煙區(qū)土壤肥力狀況的研究[J].土壤通報(bào)，2004，35（4）：426-429.

[8]陳江華，李志宏，劉建利.全國(guó)主要煙區(qū)土壤養(yǎng)分豐缺狀況評(píng)價(jià)[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2004，10（3）：14-18.

[9]張淑貞，盧朝軍，梁文旭，等.硼對(duì)烤煙生長(zhǎng)及煙葉、煙種產(chǎn)質(zhì)量影響的研究[J].作物研究，2007，（4）：442-447.

[10]張志華，向鵬華，方其春.硼對(duì)烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，（5）：62-66.

[11]松珍霞，高 明，王里奧，等.不同施硼量對(duì)烤煙品質(zhì)和產(chǎn)量的影響[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，30（6）：64-72.

[12]尹寶軍，高保昌.氨基酸混合物對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)影響的研究初報(bào)[J].中國(guó)煙草科學(xué)，1999，（4）：34-36.

[13]李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2000.

[14]Sekiwa J, Kamiuchi H, Hatanaka A. Lipoxygenase, hydroperoxide lyase and volatile C6-aldehyde formation from C18-fatty acids during development of phaseolusvulgaris L[J]. Plant Cell Physiology, 1982, 23（4）：631-638.

[15]鄒 琦.植物生理生化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)（第1版）[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1995.

[16]何鐘佩.作物化學(xué)控制試驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[17]宮長(zhǎng)榮，劉 霞，王衛(wèi)峰.密集烘烤溫濕度條件對(duì)烤煙生理生化特性和品質(zhì)的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，35（6）：77-88.

[18]許自成，張 婷，盧秀萍，等.打頂后施用生長(zhǎng)素（IAA）和鉀肥對(duì)烤煙碳氮代謝的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志，2007，26（4）：461-465.

[19]宮長(zhǎng)榮，袁洪濤，陳江華.烤煙烘烤過(guò)程中煙葉淀粉酶活性變化及色素降解規(guī)律的研究[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2002，8（2）：16-20.

[20]黃永成，宮長(zhǎng)榮，郭 瑞，等.烤煙中色素與香味物質(zhì)的關(guān)系研究進(jìn)展[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，（2）：5-9.

[21]周冀衡，王 勇，邵 巖，等.產(chǎn)煙國(guó)部分煙區(qū)烤煙質(zhì)體色素及主要揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量的比較[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，2（31）：128-132.

[22]王能如，徐增漢，尹永強(qiáng)，等.烤煙烘烤溫度與相關(guān)酶活性關(guān)系的研究進(jìn)展[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，19：14-16.

[23]王松峰，王愛(ài)華，畢慶文，等.烘烤過(guò)程中濕度條件對(duì)烤煙生理指標(biāo)及烤后質(zhì)量的影響[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2008，29（5）：52-56.

[24]王 行，凌壽軍，宋守曄，等.烘烤過(guò)程中溫濕度與煙葉淀粉含量及淀粉酶活性變化的關(guān)系[J].煙草科技，2004，（11）：33-35.

（責(zé)任編輯：盧紅玲）

Effects of Spraying Boron and Phosphorus on Physiological Characteristics of Tobacco

JING Yan-qiu1，ZHANG Bao-lin1，YUAN Xiu-xiu1，XUM in2，ZHANG Yue-hua3，LU Ping4，LIU Jian-jun5
（1.College of Tobacco Science,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,PRC;2.Henan Company,China National Tobacco Corporation,Zhengzhou 450002,PRC;3.Xinzheng Cigarette Factory,China Tobacco Henan Industrial Company,Zhengzhou 451150, PRC;4.Technology Center of China Tobacco Henan Industrial Company,Zhengzhou 450000,PRC;5.Zhengzhou Company,Henan Tobacco Corporation,Zhengzhou 450016,PRC）

In order to study the influence of boron（B）and phosphorus（P）on enzyme activity during the grow th and developmentof flue-cured tobacco,B and/or P fertilizer were sprayed in flue-cured tobacco grow th period.The important enzymes activities such as peroxidase（POD）,superoxide dismutase（SOD）,catalase（CAT）,phenylalanine ammonia lyase（PAL）,converting enzyme（INV）, nitrate reductase（NR）and amylase（WL）at different grow th stageswere tested.The results showed that the B and P fertilizer spraying didn’tchange trend of the tobacco activity changing during the grow th period of tobacco plant.Spraying P fertilizer increased superoxide dismutase,catalase,phenylalanine ammonia lyase activity at tobacco maturity stages;spraying the B fertilizer improved the catalase, invertase and amylase activity at the early grow th stage;and spraying the P and B fertilizer together reduced superoxide dismutase and nitrate reductase activity and improved the peroxidase activity at the late grow th stage.In conclusion,spraying the B and P fertilizer togethercould keep tobacco enzymeactivity at a proper levelwhichwasconducive to thegrow th andmaturity of tobacco plant.

boron;phosphorus;flue-cured tobacco;physiological characteristics;enzymeactivity

S572

A

1006-060X（2015）01-0070-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.01.024

2014-12-01

河南省煙草公司資助項(xiàng)目（H Y K JM2012039）

景延秋（1972-），女，河南南陽(yáng)市人，副教授，博士，研究方向?yàn)闊煵莼瘜W(xué)及品質(zhì)。

劉劍君