高硼脅迫對紐荷爾臍橙幼苗微量元素吸收與分配的影響

胡 萍，陳玉花，周高峰，姚鋒先，管 冠，鐘八蓮，劉桂東

（贛南師范大學生命科學學院，國家臍橙工程技術(shù)研究中心，江西 贛州 341000）

硼（B）是植物正常生長發(fā)育必需的微量元素之一［1］，在細胞壁組成、細胞膜穩(wěn)定、碳水化合物代謝以及植物激素代謝等方面均起著重要作用［2-5］。柑橘中存在缺硼和硼毒害現(xiàn)象，其中缺硼可以通過施用硼肥進行矯正［6］，但是由于硼缺乏與硼毒害之間的范圍很窄，因此不合理地施用硼肥很容易造成硼毒害現(xiàn)象的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)硼過量會嚴重影響柑橘的產(chǎn)量和品質(zhì)［7］。目前，對于高硼的研究主要集中在植物形態(tài)學、解剖學、光合作用、抗氧化系統(tǒng)等問題上［8-11］，但高硼脅迫對柑橘體內(nèi)微量元素吸收與分配的影響研究較少。因而本試驗以紐荷爾臍橙幼苗作為試驗材料，研究了臍橙在高硼脅迫下對微量元素的反應差異，以期為臍橙的硼肥營養(yǎng)生理和生產(chǎn)中科學施用微量元素提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

從贛州市贛縣江口鎮(zhèn)無病毒苗圃基地選取長勢一致的一年生紐荷爾臍橙（Citrus sinensis Osbeck‘Newhall’）幼苗為試材，砧木為枳橙［C sinensis（L.）Osb.×Poncirus trifoliate（L.）Raf.］。 本 試 驗中所選取的幼苗砧木莖粗為6～8 mm，有兩次抽梢，上部抽梢葉片定義為上部葉（8～11片），下部抽梢葉片定義為下部葉（8～11片）。移植時將全部幼苗從基質(zhì)中移出，用自來水除去根和葉片上的土塊、雜質(zhì)等，再用一級水將幼苗沖洗干凈，移入盛有4 L營養(yǎng)液的黑色塑料桶中培養(yǎng)，每桶中種1株幼苗。在開始處理之前，幼苗上部葉和下部葉的硼含量分別為（23.7±2.7）和（18.6±1.6）mg/kg。

1.2 試驗設計和管理

采用營養(yǎng)液培養(yǎng)的方法，營養(yǎng)液配方參考Hoagland 和 Arnon 配方［12］，再經(jīng)過適當?shù)恼{(diào)整，基礎營養(yǎng)液的組成為：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， 所用試劑均為分析純。試驗設適量硼（20 μ mol/L，MB）、高硼（200 μ mol/L，HB）2個處理，硼以硼酸的形式加入，每個處理5個重復，每個重復1株幼苗。幼苗用1/2完全營養(yǎng)液培養(yǎng)2周后用全量營養(yǎng)液進行培養(yǎng)，營養(yǎng)液每5 d更換1次，每隔2 h通氣15 min。試驗在贛南師范大學玻璃溫室自然光照條件下進行，保持室內(nèi)溫度25～32℃，濕度45%～80%。

1.3 樣品采集與處理

培養(yǎng)50 d后收樣，將植株分為根、砧木莖、上部接穗莖、下部接穗莖、上部葉、下部葉6個部分，將全部樣品用一級水沖洗干凈，并用吸水紙擦干，放入烘箱中75℃烘干至恒重。用精度為0.01 g的電子天平測定其干物質(zhì)重量，再將樣品用研缽磨碎后，過0.45 mm篩，放入干凈的離心管中保存。

1.4 微量元素的測定

稱取磨碎的樣品根0.3 g、莖0.2 g、葉0.2 g，放在瓷坩堝中，在電爐中預先炭化，炭化后再轉(zhuǎn)入馬弗爐中高溫緩緩升溫至500℃下干灰化5 h，待冷卻用10 mL 5% HNO3溶解，用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS，Agilent 7900，USA）測定微量元素B、Mn、Fe、Cu、Zn、Mo的含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析

硼積累量（μ g/株）=硼含量（mg/kg）×干物重（g）各部位微量元素分配率（%）=各部位微量元素積累量/總積累量×100

試驗數(shù)據(jù)采用軟件SAS 9.1.3進行統(tǒng)計分析，同一部位適硼和高硼處理之間干物重、元素含量以及元素積累量的比較用獨立樣本t檢驗，顯著水平為P＜0.05，使用Excel 2010 進行圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 高硼脅迫對紐荷爾臍橙幼苗干物重的影響

從表1可以看出，與適硼相比，高硼脅迫下紐荷爾臍橙幼苗根部干物重顯著下降，其他部位干物重無明顯變化。

表1 適硼和高硼條件下紐荷爾臍橙各部位干物重

2.2 高硼脅迫對紐荷爾臍橙幼苗微量元素吸收的影響

2.2.1 高硼脅迫對紐荷爾臍橙幼苗硼吸收的影響

由表2可知，高硼脅迫下各部位B含量均顯著高于適硼處理，根、砧木莖、下部接穗莖、上部接穗莖、下部葉、上部葉分別增加了53.2%、36.4%、23.8%、28.6%、284.2%、250.1%。并且與對照相比，高硼脅迫下各部位B積累量顯著增加。其中，上部葉增加 256.7%；下部葉增加313.5%；上部接穗莖增加21.0%；下部接穗莖增加27.2%；砧木莖增加33.2%，根部增加24.1%。

表2 適硼和高硼條件下紐荷爾臍橙各部位硼含量和硼積累量

2.2.2 高硼脅迫對紐荷爾臍橙幼苗錳吸收的影響

從表3可以看出，以適硼為對照，各部位Mn含量在高硼脅迫下均顯著下降。高硼脅迫使根、砧木莖、下部接穗莖、上部接穗莖、下部葉、上部葉分別降低了21.40%、22.75%、21.35%、31.86%、20.53%、43.07%。同時除下部葉外，其他各部位Mn積累量也顯著降低，上部葉、上部接穗莖、下部接穗莖、砧木莖、根部分別降低了41.14%、35.21%、25.30%、25.13%、34.49%，此結(jié)果表明，臍橙苗Mn含量的變化對高硼脅迫很敏感，顯著抑制了各部位Mn的含量和積累量。

表3 適硼和高硼條件下紐荷爾臍橙各部位錳含量和錳積累量

2.2.3 高硼脅迫對紐荷爾臍橙幼苗鐵吸收的影響

由表4可知高硼脅迫與適硼相比，根中Fe含量和積累量分別降低了17.66%、31.17%，但在莖和葉中Fe含量和積累量均無顯著變化。

表4 適硼和高硼條件下紐荷爾臍橙各部位鐵含量和鐵積累量

2.2.4 高硼脅迫對紐荷爾臍橙幼苗銅吸收的影響

由表5可知，以適硼為對照，高硼處理使下部葉Cu含量和積累量顯著下降，分別降低了24.44%、16.35%，但是其他部位Cu含量和積累量沒有明顯差異，并且整株Cu積累量有下降趨勢。

表5 適硼和高硼條件下紐荷爾臍橙各部位銅含量和銅積累量

2.2.5 高硼脅迫對紐荷爾臍橙幼苗鋅吸收的影響

表6顯示，以適量硼為對照，高硼脅迫下Zn含量在上部接穗莖和砧木莖中顯著下降，但其他部位沒有顯著差異。并且高硼脅迫使上部接穗莖Zn積累量顯著下降了13.17%，其他各部位沒有顯著差異。

表6 適硼和高硼條件下紐荷爾臍橙各部位鋅含量和鋅積累量

2.2.6 高硼脅迫對紐荷爾臍橙幼苗鉬吸收的影響

如表7所示，與適量硼相比，高硼脅迫使根部、砧木莖Mo含量增加了22.86%、48.48%，下部接穗莖、下部葉降低了18.13%、20.12%，并且高硼脅迫使上部葉的Mo積累量增加了19.51%，其他部位Mo積累量沒有明顯變化。

表7 適硼和高硼條件下紐荷爾臍橙各部位鉬含量和鉬積累量

2.3 高硼脅迫對紐荷爾臍橙幼苗微量元素分配的影響

由圖1可知，紐荷爾臍橙中的B和Cu元素主要分配在葉片中，而Mn、Fe、Zn、Mo元素大多積累在根部。與適硼相比，高硼脅迫下葉片B分配率顯著升高，根和莖中B分配率顯著降低；根中Fe、Zn元素分配率有下降趨勢，其他部位Fe元素分配率有上升趨勢，Zn元素在上部葉中分配率也有上升趨勢，但均未達到顯著差異。高硼條件下紐荷爾臍橙幼苗各部位中的Mn、Cu、Mo元素分配率均無明顯變化。

圖1 適硼和高硼條件下紐荷爾臍橙各部位微量元素分配率

3 討論

在本試驗中，與適硼相比，高硼脅迫下紐荷爾臍橙幼苗根干物重顯著下降，說明臍橙對硼毒害反應最敏感的部位是根系，這與方益華［13］的研究結(jié)果一致。但是地上部分干物重卻沒有明顯變化，臍橙為木本植物，需在長期的養(yǎng)分脅迫條件下，地上部分才會表現(xiàn)出可見癥狀［14-15］，而本試驗的培養(yǎng)時間相對較短（培養(yǎng)50 d），尚沒有出現(xiàn)明顯的可見癥狀。

本試驗中葉片是臍橙各組織中B含量最高的部位。高硼脅迫下葉片中的B含量和積累量大幅度增加，其中葉片B含量增加了2～3倍，根和莖也增加了20%左右，這和盧曉佩［16］的研究結(jié)果相似，并且葉片中B分配率也由61.21%變?yōu)?2.76%，同時由于根干重占整個植株的比例最大，所以根的分配率大于莖，這與Sheng等［17］在紐荷爾臍橙和朋娜臍橙上的研究結(jié)論一致。

本試驗結(jié)果表明，紐荷爾臍橙幼苗中的Mn、Fe、Zn、Mo元素主要在根部大量積累，唐鐸騰等［18］在雌雄青楊以及季海寶［19］在雷竹上也發(fā)現(xiàn)了類似規(guī)律，說明這種現(xiàn)象存在于不同種類植物中。高硼脅迫下臍橙各部位Mn含量和積累量顯著降低，說明硼毒害嚴重影響了紐荷爾臍橙幼苗對Mn的吸收與轉(zhuǎn)運。此結(jié)果與報道的棉花研究結(jié)果一致，即隨著硼濃度的升高，棉花各部位Mn含量均顯著下降［20］。臍橙中Fe元素主要分配在根部，與Mn相似，高硼脅迫使臍橙根部Fe含量、積累量以及分配率顯著降低。郭金耀等［21］研究發(fā)現(xiàn)，適量的硼和銅可以促進鹽藻細胞的生長，過高或過低的硼濃度都會抑制細胞的生長。本試驗結(jié)果表明高硼脅迫顯著降低了下部葉Cu含量和積累量，但無論適硼還是高硼條件下，下部葉中的Cu含量都屬于較高水平，可能是苗圃育苗期間長期大量使用波爾多液等含銅農(nóng)藥使得銅在下部葉中過多積累［22］。本試驗高硼脅迫使臍橙上部接穗莖Zn含量和積累量顯著下降，且根中的Zn分配率也顯著降低，這與Hosseini等［23］發(fā)現(xiàn)玉米中高B與Zn相互拮抗的結(jié)論一致。目前多數(shù)研究表明，硼和鉬在植物體內(nèi)呈現(xiàn)相互促進的作用［24］，本試驗結(jié)論與之一致，高硼脅迫增加了臍橙根部和砧木莖Mo含量，且上部葉Mo的積累量顯著增加。

4 結(jié)論

高硼條件下紐荷爾臍橙幼苗根部的干物重下降，地上部干物重沒有顯著變化。臍橙各部位B含量和積累量均顯著增加，B在葉片中的分配率也顯著提高。

高硼脅迫對紐荷爾臍橙幼苗不同部位微量元素的影響具有顯著差異。Mn、Fe、Zn、Mo主要在臍橙根部富集，高硼脅迫使各部位中的Mn含量顯著下降，根部Fe含量和積累量也顯著降低，但各部位中Mn、Cu、Mo的分配率無明顯變化；高硼脅迫顯著降低了下部葉Cu含量，也使上部接穗莖Zn含量和積累量顯著下降，并且根部和砧木莖Mo含量顯著增加。