高硼胁迫对纽荷尔脐橙幼苗微量元素吸收与分配的影响

胡 萍，陈玉花，周高峰，姚锋先，管 冠，钟八莲，刘桂东

（赣南师范大学生命科学学院，国家脐橙工程技术研究中心，江西 赣州 341000）

硼（B）是植物正常生长发育必需的微量元素之一［1］，在细胞壁组成、细胞膜稳定、碳水化合物代谢以及植物激素代谢等方面均起着重要作用［2-5］。柑橘中存在缺硼和硼毒害现象，其中缺硼可以通过施用硼肥进行矫正［6］，但是由于硼缺乏与硼毒害之间的范围很窄，因此不合理地施用硼肥很容易造成硼毒害现象的发生。研究发现硼过量会严重影响柑橘的产量和品质［7］。目前，对于高硼的研究主要集中在植物形态学、解剖学、光合作用、抗氧化系统等问题上［8-11］，但高硼胁迫对柑橘体内微量元素吸收与分配的影响研究较少。因而本试验以纽荷尔脐橙幼苗作为试验材料，研究了脐橙在高硼胁迫下对微量元素的反应差异，以期为脐橙的硼肥营养生理和生产中科学施用微量元素提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

从赣州市赣县江口镇无病毒苗圃基地选取长势一致的一年生纽荷尔脐橙（Citrus sinensis Osbeck‘Newhall’）幼苗为试材，砧木为枳橙［C sinensis（L.）Osb.×Poncirus trifoliate（L.）Raf.］。 本 试 验中所选取的幼苗砧木茎粗为6～8 mm，有两次抽梢，上部抽梢叶片定义为上部叶（8～11片），下部抽梢叶片定义为下部叶（8～11片）。移植时将全部幼苗从基质中移出，用自来水除去根和叶片上的土块、杂质等，再用一级水将幼苗冲洗干净，移入盛有4 L营养液的黑色塑料桶中培养，每桶中种1株幼苗。在开始处理之前，幼苗上部叶和下部叶的硼含量分别为（23.7±2.7）和（18.6±1.6）mg/kg。

1.2 试验设计和管理

采用营养液培养的方法，营养液配方参考Hoagland 和 Arnon 配方［12］，再经过适当的调整，基础营养液的组成为：3 mmol/L KNO3，2 mmol/L Ca（NO3）2，1 mmol/L MgSO4，0.5 mmol/L NH4H2PO4，9 μmol/L MnCl2，1.6 μmol/L ZnSO4，0.3 μmol/L CuSO4，0.1 μ mol/L Na2MoO4，50 μ mol/L Fe-EDTA， 所用试剂均为分析纯。试验设适量硼（20 μ mol/L，MB）、高硼（200 μ mol/L，HB）2个处理，硼以硼酸的形式加入，每个处理5个重复，每个重复1株幼苗。幼苗用1/2完全营养液培养2周后用全量营养液进行培养，营养液每5 d更换1次，每隔2 h通气15 min。试验在赣南师范大学玻璃温室自然光照条件下进行，保持室内温度25～32℃，湿度45%～80%。

1.3 样品采集与处理

培养50 d后收样，将植株分为根、砧木茎、上部接穗茎、下部接穗茎、上部叶、下部叶6个部分，将全部样品用一级水冲洗干净，并用吸水纸擦干，放入烘箱中75℃烘干至恒重。用精度为0.01 g的电子天平测定其干物质重量，再将样品用研钵磨碎后，过0.45 mm筛，放入干净的离心管中保存。

1.4 微量元素的测定

称取磨碎的样品根0.3 g、茎0.2 g、叶0.2 g，放在瓷坩埚中，在电炉中预先炭化，炭化后再转入马弗炉中高温缓缓升温至500℃下干灰化5 h，待冷却用10 mL 5% HNO3溶解，用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，Agilent 7900，USA）测定微量元素B、Mn、Fe、Cu、Zn、Mo的含量。

1.5 数据处理及统计分析

硼积累量（μ g/株）=硼含量（mg/kg）×干物重（g）各部位微量元素分配率（%）=各部位微量元素积累量/总积累量×100

试验数据采用软件SAS 9.1.3进行统计分析，同一部位适硼和高硼处理之间干物重、元素含量以及元素积累量的比较用独立样本t检验，显著水平为P＜0.05，使用Excel 2010 进行图表制作。

2 结果与分析

2.1 高硼胁迫对纽荷尔脐橙幼苗干物重的影响

从表1可以看出，与适硼相比，高硼胁迫下纽荷尔脐橙幼苗根部干物重显著下降，其他部位干物重无明显变化。

表1 适硼和高硼条件下纽荷尔脐橙各部位干物重

2.2 高硼胁迫对纽荷尔脐橙幼苗微量元素吸收的影响

2.2.1 高硼胁迫对纽荷尔脐橙幼苗硼吸收的影响

由表2可知，高硼胁迫下各部位B含量均显著高于适硼处理，根、砧木茎、下部接穗茎、上部接穗茎、下部叶、上部叶分别增加了53.2%、36.4%、23.8%、28.6%、284.2%、250.1%。并且与对照相比，高硼胁迫下各部位B积累量显著增加。其中，上部叶增加 256.7%；下部叶增加313.5%；上部接穗茎增加21.0%；下部接穗茎增加27.2%；砧木茎增加33.2%，根部增加24.1%。

表2 适硼和高硼条件下纽荷尔脐橙各部位硼含量和硼积累量

2.2.2 高硼胁迫对纽荷尔脐橙幼苗锰吸收的影响

从表3可以看出，以适硼为对照，各部位Mn含量在高硼胁迫下均显著下降。高硼胁迫使根、砧木茎、下部接穗茎、上部接穗茎、下部叶、上部叶分别降低了21.40%、22.75%、21.35%、31.86%、20.53%、43.07%。同时除下部叶外，其他各部位Mn积累量也显著降低，上部叶、上部接穗茎、下部接穗茎、砧木茎、根部分别降低了41.14%、35.21%、25.30%、25.13%、34.49%，此结果表明，脐橙苗Mn含量的变化对高硼胁迫很敏感，显著抑制了各部位Mn的含量和积累量。

表3 适硼和高硼条件下纽荷尔脐橙各部位锰含量和锰积累量

2.2.3 高硼胁迫对纽荷尔脐橙幼苗铁吸收的影响

由表4可知高硼胁迫与适硼相比，根中Fe含量和积累量分别降低了17.66%、31.17%，但在茎和叶中Fe含量和积累量均无显著变化。

表4 适硼和高硼条件下纽荷尔脐橙各部位铁含量和铁积累量

2.2.4 高硼胁迫对纽荷尔脐橙幼苗铜吸收的影响

由表5可知，以适硼为对照，高硼处理使下部叶Cu含量和积累量显著下降，分别降低了24.44%、16.35%，但是其他部位Cu含量和积累量没有明显差异，并且整株Cu积累量有下降趋势。

表5 适硼和高硼条件下纽荷尔脐橙各部位铜含量和铜积累量

2.2.5 高硼胁迫对纽荷尔脐橙幼苗锌吸收的影响

表6显示，以适量硼为对照，高硼胁迫下Zn含量在上部接穗茎和砧木茎中显著下降，但其他部位没有显著差异。并且高硼胁迫使上部接穗茎Zn积累量显著下降了13.17%，其他各部位没有显著差异。

表6 适硼和高硼条件下纽荷尔脐橙各部位锌含量和锌积累量

2.2.6 高硼胁迫对纽荷尔脐橙幼苗钼吸收的影响

如表7所示，与适量硼相比，高硼胁迫使根部、砧木茎Mo含量增加了22.86%、48.48%，下部接穗茎、下部叶降低了18.13%、20.12%，并且高硼胁迫使上部叶的Mo积累量增加了19.51%，其他部位Mo积累量没有明显变化。

表7 适硼和高硼条件下纽荷尔脐橙各部位钼含量和钼积累量

2.3 高硼胁迫对纽荷尔脐橙幼苗微量元素分配的影响

由图1可知，纽荷尔脐橙中的B和Cu元素主要分配在叶片中，而Mn、Fe、Zn、Mo元素大多积累在根部。与适硼相比，高硼胁迫下叶片B分配率显著升高，根和茎中B分配率显著降低；根中Fe、Zn元素分配率有下降趋势，其他部位Fe元素分配率有上升趋势，Zn元素在上部叶中分配率也有上升趋势，但均未达到显著差异。高硼条件下纽荷尔脐橙幼苗各部位中的Mn、Cu、Mo元素分配率均无明显变化。

图1 适硼和高硼条件下纽荷尔脐橙各部位微量元素分配率

3 讨论

在本试验中，与适硼相比，高硼胁迫下纽荷尔脐橙幼苗根干物重显著下降，说明脐橙对硼毒害反应最敏感的部位是根系，这与方益华［13］的研究结果一致。但是地上部分干物重却没有明显变化，脐橙为木本植物，需在长期的养分胁迫条件下，地上部分才会表现出可见症状［14-15］，而本试验的培养时间相对较短（培养50 d），尚没有出现明显的可见症状。

本试验中叶片是脐橙各组织中B含量最高的部位。高硼胁迫下叶片中的B含量和积累量大幅度增加，其中叶片B含量增加了2～3倍，根和茎也增加了20%左右，这和卢晓佩［16］的研究结果相似，并且叶片中B分配率也由61.21%变为82.76%，同时由于根干重占整个植株的比例最大，所以根的分配率大于茎，这与Sheng等［17］在纽荷尔脐橙和朋娜脐橙上的研究结论一致。

本试验结果表明，纽荷尔脐橙幼苗中的Mn、Fe、Zn、Mo元素主要在根部大量积累，唐铎腾等［18］在雌雄青杨以及季海宝［19］在雷竹上也发现了类似规律，说明这种现象存在于不同种类植物中。高硼胁迫下脐橙各部位Mn含量和积累量显著降低，说明硼毒害严重影响了纽荷尔脐橙幼苗对Mn的吸收与转运。此结果与报道的棉花研究结果一致，即随着硼浓度的升高，棉花各部位Mn含量均显著下降［20］。脐橙中Fe元素主要分配在根部，与Mn相似，高硼胁迫使脐橙根部Fe含量、积累量以及分配率显著降低。郭金耀等［21］研究发现，适量的硼和铜可以促进盐藻细胞的生长，过高或过低的硼浓度都会抑制细胞的生长。本试验结果表明高硼胁迫显著降低了下部叶Cu含量和积累量，但无论适硼还是高硼条件下，下部叶中的Cu含量都属于较高水平，可能是苗圃育苗期间长期大量使用波尔多液等含铜农药使得铜在下部叶中过多积累［22］。本试验高硼胁迫使脐橙上部接穗茎Zn含量和积累量显著下降，且根中的Zn分配率也显著降低，这与Hosseini等［23］发现玉米中高B与Zn相互拮抗的结论一致。目前多数研究表明，硼和钼在植物体内呈现相互促进的作用［24］，本试验结论与之一致，高硼胁迫增加了脐橙根部和砧木茎Mo含量，且上部叶Mo的积累量显著增加。

4 结论

高硼条件下纽荷尔脐橙幼苗根部的干物重下降，地上部干物重没有显著变化。脐橙各部位B含量和积累量均显著增加，B在叶片中的分配率也显著提高。

高硼胁迫对纽荷尔脐橙幼苗不同部位微量元素的影响具有显著差异。Mn、Fe、Zn、Mo主要在脐橙根部富集，高硼胁迫使各部位中的Mn含量显著下降，根部Fe含量和积累量也显著降低，但各部位中Mn、Cu、Mo的分配率无明显变化；高硼胁迫显著降低了下部叶Cu含量，也使上部接穗茎Zn含量和积累量显著下降，并且根部和砧木茎Mo含量显著增加。