喷施硼肥和磷肥对烟株酶活性的影响

景延秋，张豹林，袁秀秀，徐 敏，张月华，鲁 平，刘剑君

（1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州 450002；2.中国烟草总公司河南省公司，河南 郑州450002；3.河南中烟工业公司新郑卷烟厂，河南 郑州 450000；4.河南中烟工业公司技术中心，河南 郑州 451150；5.河南省烟草公司郑州市公司，河南 郑州 450016）

喷施硼肥和磷肥对烟株酶活性的影响

景延秋1，张豹林1，袁秀秀1，徐 敏2，张月华3，鲁 平4，刘剑君5

（1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州 450002；2.中国烟草总公司河南省公司，河南 郑州450002；3.河南中烟工业公司新郑卷烟厂，河南 郑州 450000；4.河南中烟工业公司技术中心，河南 郑州 451150；5.河南省烟草公司郑州市公司，河南 郑州 450016）

为了探究硼素和磷素对烤烟生长发育过程中生理特性的影响，在烤烟生长过程中喷施一定浓度的硼肥和磷肥，研究其对烤烟生长过程不同时期一些重要酶如过氧化物酶（P O D）、超氧化物歧化酶（S O D）、过氧化氢酶（C AT）、苯丙氨酸解氨酶（P AL）、转化酶（I N V）酶、硝酸还原酶（NR）酶和淀粉酶（W L）酶的活性的影响。结果表明，喷施磷肥和硼肥后烟株生长过程中酶活性变化趋势不受影响，当单独喷施磷肥时，可以提高成熟期S O D、C AT、P AL的活性；单独喷施硼肥可以提高植物生长前期C AT、I N V和W L的活性；当硼肥和磷肥一起施用时，可以降低烤烟生长后期S O D和NR的活性，提高生长后期P O D的活性。一起喷施硼肥和磷肥时，烟株生长过程中酶的活性适宜，既有益于烟株的生长发育又有益于烟叶的正常成熟采收。

硼；磷；烤烟；生理特性；酶活性

微量元素硼是植物生长发育的必须营养元素之一[1]。烟草是一种中等需硼作物，烟叶硼平均含量为25mg/kg，当叶片含量低于5mg/kg时会出现缺乏症，高于176mg/kg时会导致烟叶硼中毒[2]。研究表明，硼缺乏，会影响植物体内的氮循环代谢，氮素的吸收利用，含氮化合物的合成与代谢也都会受到影响，并且会导致植物体内还原糖、淀粉等碳水化合物的积累，从而影响植物的产量和品质[3-5]。酶是生物体新陈代谢的基础，在植物生长发育与成熟的过程中，一系列的生理生化反应均是在酶的作用下进行的，酶活性的高低直接影响烟株生长发育和成熟。有研究表明，我国产烟区的土壤比较普遍缺硼[6-8]，近年来，硼在烤烟上的应用研究也逐渐增加，但大部分都是研究对烤后烟叶产量，品质的影响[9-11]，而通过喷施硼肥和磷肥对烤烟生长不同时期一些主要酶的活性变化研究还未见文献报道。试验在烤烟生长过程中喷施硼肥和磷肥，测量不同时期不同处理下烤烟主要酶的活性变化，为调节不同时期酶的活性，以及提高烟叶内含物质和烤后烟叶质量提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2013年在河南省漯河市舞阳县进行，供试烤烟品种为中烟100。试验地烟苗于4月底移栽，7月初打顶，供试土壤肥力中等，土壤pH值7.41，有机质含量12.3 g/kg，速效氮含量50.27mg/kg，速效磷含量12.36mg/kg，速效钾含量153.37mg/kg，土壤氯含量34.13mg/kg。田间管理按优质烟栽培技术进行。

1.2 试验设计

试验设2种不同物质（1%过磷酸钙和0.2% Na2B4O·710H2O），4个处理，处理1：过磷酸钙；处理2：过磷酸钙+Na2B4O7·10H2O；处理3：Na2B4O7·10H2O；处理4，CK，喷施清水。在同一时期（团棵期和打顶当天），以不同物质处理烟叶，来研究对烟叶生理特性的影响。每个处理3行，每行40株，每次喷施在当天下午16:00时喷施，全株喷施，以叶面叶背湿露为度。从移栽后35 d开始，每隔7 d取一次鲜烟叶，用液氮保存，带回实验室校放入超低能冰箱，用于植物生理特性的测量。

1.3 生理指标检测方法

苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化物酶（POD）、硝酸还原酶（NR）、转化酶（INV）等酶活性的测定参考尹宝军等[12]、李合生[13]、SekiwaJ等[14]、邹琦[15]、何钟佩[16]的方法进行。

2 结果与分析

2.1 喷施硼肥和磷肥对过氧化物酶（POD）活性的影响

过氧化物酶（POD）为烟叶的三大保护酶之一，其活性大小表示烟株的抗衰老能力大小。由图1可以看出，在烟叶整个生长过程中，POD活性呈现出先降低后增加再降低的趋势；在旺长期内，同时喷施磷肥和硼肥有助于减缓POD活性的降低；而处理1和处理3的POD活性降低较快；在成熟期内，同时喷施磷肥和硼肥（处理2）有助于提高POD活性，其次为喷施硼肥的处理（处理3）。

图1 喷施硼肥和磷肥对POD活性的影响

2.2 喷施硼肥和磷肥对超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响

超氧化物歧化酶（SOD）是通过清除超氧化物阴离子来防止生物膜脂质过氧化的一种保护酶，对植物有着防衰老、抗氧化的作用。由图2可知，在烟叶的整个生育周期内，SOD活性呈现下降趋势；在旺长期内，喷施过磷、同时喷施磷和硼对降低SOD活性有减缓作用；而到成熟期，处理2有助于SOD活性的降低，有利于烟叶的成熟落黄。因此处理2喷施效果较好。

图2 喷施硼肥和磷肥对SOD活性的影响

2.3 喷施磷肥和硼肥对过氧化氢酶（CAT）活性的影响

过氧化氢酶（CAT）主要是通过催化H2O2分解来对植物进行抗氧化保护，同时专一清除植物体内·OH自由基[17]。由图3可知，在烟叶整个生育周期内，CAT活性呈现出先增加后降低的趋势；在旺长期内，喷施硼肥处理（处理3）和同时喷施磷肥和硼肥（处理3）有助于提高CAT活性；在成熟期内，处理2和处理3有助于降低CAT活性。

图3 喷施磷肥和硼肥对CAT活性的影响

2.4 喷施磷肥和硼肥对苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性的影响

苯丙氨酸解氨酶（PAL）是植物苯丙烷类次生代谢途径的关键酶和限速酶。由图4可知，在烟叶整个生育期内，PAL呈现出先降低后增加再降低的趋势；在旺长期内，喷施肥料的3个处理烤烟PAL的增加均较快；而在成熟期，处理2和处理3对PAL活性的降低有缓冲作用。综合考虑，处理2和处理3的喷施效果比较好。

2.5 喷施磷肥和硼肥对转化酶（INV）活性的影响

图4 喷施硼肥和磷肥对PAL活性的影响

转化酶（INV）是植物组织生长过程中一种十分重要的酶，是衡量植物细胞代谢与生长强度、同化产物的转移与利用的重要指标，其活性的高低反映了烟株对蔗糖的利用情况，是碳代谢的重要指标，INV活性的高低以单位质量样品在一定时间内蔗糖转化为葡萄糖的量来表示[18]。由图5可知，在烟叶整个生育周期内，INV活性呈现出先增加后降低的趋势；在旺长期内，单独喷施硼（处理3）对提高INV活性有较大作用，而单独喷施磷（处理1）不利于提高INV的活性；在成熟期阶段，处理2和处理3有助于减缓INV活性的降低。综合考虑，处理2和处理3的喷施效果较好。

图5 喷施硼肥和磷肥对INV活性的影响

2.6 喷施磷肥和硼肥对硝酸还原酶（NR）酶活性的影响

硝酸还原酶（NR）是烟株体内氮循环过程中的关键酶，该酶的活性高低反映了烟株对氮素的吸收和利用能力的高低，其活性大小，对含氮化合物（氨基酸、蛋白质）的代谢有重大影响。从表6中可知，NR活性在烟株的生长过程中呈现出先增加后降低的趋势，在打顶期左右达到最大值；在旺长期内，处理2和处理3有助于提高NR活性；在成熟期内，处理2和处理3有助于降低NR活性。

图6 喷施硼肥和磷肥对NR活性的影响

2.7 喷施磷肥和硼肥对淀粉酶（WL）活性的影响

淀粉酶（WL）是烟株生长过程中碳水化合物代谢的重要酶类。研究表明，淀粉酶在烟株生长过程中活性变化呈现双峰曲线，在植物叶片功能旺盛和成熟期会出现峰值[19]。由图7可知，WL在整个生育周期内变化趋势整体一致，只是最大峰值不同，喷施磷肥（处理1）和同时喷施硼肥和磷肥（处理2）对提高WL活性作用较大。

图7 喷施硼肥和磷肥对WL酶活性的影响

3 结论与讨论

过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）均是植物体内的内源保护酶，对植物的保护起着重要作用。在植物成熟过程中，POD、SOD和CAT活性的提高，有助于烟叶的失水和大分子物质的降解，促进烟叶的落黄，而且烟叶成熟过程中POD活性的提高，有助于叶绿素的降解[22-24]。试验结果表明，喷施磷肥和硼肥以后，POD活性在旺长期和成熟期区别较大；SOD活性在成熟期以前差别不大，打顶后（70 d）酶活性降低，而且当硼和磷一起喷施时酶活性下降快于其他处理；在烟株生长前期喷施磷和硼CAT活性显著提高，在50～60 d时，CAT活性达到最大，且喷施硼元素处理的最大活性高于其他处理，在成熟过程中，单独喷施磷的活性降低速率小于其他处理。

苯丙氨酸解氨酶（PAL）、转化酶（INV）、硝酸还原酶（NR）和淀粉酶（WL）均是植物体内不同种类物质的酶，其活性高低对物质的合成、代谢与运输有重要的影响。INV活性的高低直接影响植物生长过程中物质的合成，喷施磷和硼后对烟株生长过程中INV活性的变化趋势没有影响，均是先升高，在49～56 d过程中达到最大，且单独喷施硼的最大活性高于其他处理，后期酶活性逐渐降低，到打顶以后不同处理INV活性几乎无差别。

在烟株生长过程中淀粉酶（WL）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性变化与其他酶活性变化有较大区别，均是先降低后升高再降低。喷施磷肥和硼肥在烟株生长过程中PAL的活性降至最低值之前，各个处理酶活性变化不大，在酶活性升高的过程中喷施磷肥和硼肥处理后酶活性高于对照处理。而且在后期降解时，酶活性也高于对照处理。在烟株WL活性第二次增加时，喷施磷肥和硼肥的处理烟株酶活性高于对照处理，在成熟过程中对照处理的酶活性高于其他处理。

试验结果表明，在植物生长过程中喷施硼肥和磷肥对植株体内酶活性的变化趋势没有影响，影响的是在这个过程中酶的活性大小，在烟株成熟期以前，喷施硼和磷能够提高CAT、WL活性，促进细胞对植物细胞的保护和物质合成，而在后期喷施磷和硼处理，能降低NR和WL的活性，减少物质的合成，促进烟叶的成熟与变黄。

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（责任编辑：卢红玲）

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

河南省烟草公司资助项目（H Y K JM2012039）

景延秋（1972-），女，河南南阳市人，副教授，博士，研究方向为烟草化学及品质。

刘剑君