磷、硫、硼營養對烤煙油分及其相關合成酶活性的影響

冷璐　陸引罡

摘要：磷、硫、硼營養對煙葉油分含量起重要作用，通過田問試驗研究煙葉油分合成過程中相關的6一磷酸葡萄糖脫氫酶、磷脂酸磷酸酯酶和異檸檬酸裂解酶的活性，以及其與油分含量的相關性，從而探究磷、硫、硼營養對提高油分的實際效果。結果表明，當磷、硫、硼施用量分別為150、75、3kg/hm²時，烤煙生長處于現蕾期時各種酶的活性最強，6-磷酸葡萄糖脫氫酶、磷脂酸磷酸酯酶和異檸檬酸裂解酶的活性與煙葉油分的含量呈正相關，酶的活性增強，有助于油分的合成，油分含量增加。

關鍵詞：烤煙；磷、硫、硼營養；6-磷酸葡萄糖脫氫酶；磷脂酸磷酸酯酶；異檸檬酸裂解酶

中圖分類號：S572.06 文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2015）05-0101-03

煙葉油分含量是衡量煙葉外觀質量和內在品質的重要指標。閆克玉等研究指出，不同油分的煙葉石油醚提取物含量差異達到極顯著水平，油分越多，石油醚提取物含量越高，油分越少，其含量越低。所以也有學者直接把烤煙油分直接認為是石油醚提取物。

磷能增強碳水化合物的合成和運輸，促進氮代謝和脂肪合成，增強煙株抗旱抗寒能力，促進葉片成熟，提高煙葉品質。硫是胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸的組成成分，是植物蛋白質、多種酶和生理活性物質的重要組成元素，在很大程度上決定著農產品的內在品質，并影響著植物的生長發育。煙葉的油脂是從糖轉化而來的，在糖轉化進程中，硼能促進光合產物的運轉，促進體內糖的運輸，硼參與煙株體內糖代謝、酚代謝以及在細胞壁、細胞膜結構和功能中具有重要的作用，所以對烤煙品質形成有著重要的影響。施用硼肥能促進烤煙的生長發育和干物質的積累、改善煙株植物學性狀，特別是對株高、有效葉片數和最大葉長寬能有明顯的提高。本試驗通過研究烤煙油分合成過程中相關的6-磷酸葡萄糖脫氫酶、磷脂酸磷酸酯酶和異檸檬酸裂解酶的活性，從而了解烤煙適宜的磷、硫、硼肥施用量。

1.材料與方法

1.1試驗材料

供試品種：試驗用烤煙品種為南江三號，由貴州省煙草公司貴陽市分公司自主培育，于2008年通過貴州省農作物品種審定委員會審定。

供試肥料：煙草專用基肥N：P：K=10：10：26；專用追肥N：P：K=13：O：26。硫肥為生石膏（CaSO4·2H2O，含硫18.6%），硼肥為硼砂（含硼20%）。

供試土壤：按中國土壤分類標準為黃壤土類黃泥土。土壤養分狀況：堿解氮106mg/kg，速效磷7.78mg/kg，速效鉀54.03mg/kg，pH值為6.59，有機質3.34g/kg，土壤肥力中等。

1.2試驗地點

貴州省煙草公司貴陽市分公司開陽縣龍崗試驗基地，海拔1125m。

1.3試驗設計

試驗設磷、硫、硼3個因素4個水平14個處理（表1），每處理設3次重復，采用隨機區組設計，每個小區面積為43m。，共需試驗地面積約0.18hm²。其余管理均同常規生產技術。

烤煙育苗時間為2013年35月，移栽時間為2013年5月10日，移栽密度為16500株/hm²。移栽前施用煙草專用基肥750kg/hm²，移栽后25d施用專用追肥300kg/hm²。總施N量為93.75kg/hm²，總施P量為75kg/hm²，總施K量為280.5kg/hm²，N：P：K=1：0.8：2.99。

磷肥、硫肥在移栽時一次性施用。硼肥采用基施和噴施2種方式，基施量占總施B量的70%，噴施占30%，噴施濃度為0.2%，分別在2013年6月30日、7月15日、7月30日各噴1次。

1.4測定項目及方法

1.4.16-磷酸葡萄糖脫氫酶活性的測定參照施教耐等的紫外一可見分光光度法。

1.4.2磷脂酸磷酸酯酶活性的測定參照西北農業大學

1986年出版的《基礎生物化學實驗指導》的方法測定。

1.4.3異檸檬酸裂解酶活力的測定3.0mL反應液中含有0.2mol/L磷酸鉀緩沖液（pH值為7.5）1mL，O.03mol/L氯化鎂溶液0.5mL，0.01mol/LGSH0.5mL，0.05mol/L異檸檬酸鈉0.5mL，酶液0.5mL。30℃保溫40min后，取0.5mL反應液、0.2mL20%三氯乙酸和0.4mL1g/L二硝基苯肼的2mol/L鹽酸溶液。30qC保溫15nllil后加入15mL2.5mol/L氫氧化鈉溶液，離心去蛋白，清液在72型分光光度計上比色，測定乙醛酸的形成，酶活力用445nm處吸光度的增加來表不。

1.4.4石油醚提取物含量的測定采用YC/T176-2003的方法測定煙葉樣品石油醚提取物含量。

2.結果與分析

2.1與油分合成有關的酶活性及其與營養元素磷、硫、硼的關系

2.1.16-磷酸葡萄糖脫氫酶的活性與營養元素磷、硫、硼的關系研究烤煙不同生育時期下6-磷酸葡萄糖脫氫酶的活性見圖1。6-磷酸葡萄糖脫氫酶的活性隨著烤煙生長發育的推進逐漸增強，旺長期之前酶活性急劇增加，進入成熟期，其活性降低。這有可能是烤煙生長進入成熟期后，煙葉體內一系列生理生化代謝過程減弱，從而導致部分酶的活性降低。本試驗烤煙不同生育時期下6-磷酸葡萄糖脫氫酶的活性在Tll處理（磷、硫、硼量分別為150、75、3kg/hm²）下最強，T1處理下酶活性最低；當硫肥、硼肥施用量分別為75、3kg/hm²時，6-磷酸葡萄糖脫氫酶的活性隨著磷肥施用量的增加而增加，T11處理施用磷肥為150kg/hm℃²下其活性為0.526mg/min，比不施磷的T2處理下的活性0.362mg/min明顯增強；當磷肥、硼肥施用量分別為112.5、3kg/hm²時，6一磷酸葡萄糖脫氫酶的活性隨硫肥用量的變化為T42時，6一磷酸葡萄糖脫氫酶的活性變化為T8

2.1.2磷脂酸磷酸酯酶的活性與營養元素磷、硫、硼的關系

在烤煙不同的生育時期，磷脂酸磷酸酯酶活性的測定結果見圖2。隨著烤煙的生長發育，磷脂酸磷酸酯酶活性逐漸增強，在現蕾期增加幅度最大，活性也最強。以現蕾期為例，磷脂酸磷酸酯酶活性最大的處理為Tll、T7、T6，活性最低的處理為T1、T2、T4，其中T1為空白處理，不施磷、硫、硼肥，T2不施磷肥，T4不施硫肥，這在一定程度上表明缺少上述任一種營養元素均不利于磷脂酸磷酸酯酶活性的增強。

2.1.3異檸檬酸裂解酶的活性與營養元素磷、硫、硼的關系

由圖3可見，異檸檬酸裂解酶的活性隨著生育期的推進迅速增強；進入現蕾期，該酶活力增強趨勢變緩，現蕾期達到最大值；當烤煙生長漸趨成熟，該酶活性下降。磷、硫、硼肥施用量分別為150、75、3kg/hm²時異檸檬酸裂解酶活性最強。

2.2磷、硫、硼營養調控下有關酶的活性與油分合成的相關性

油分含量與6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性關系的回歸方程式為y=6.6784x+4.208l（x為6-磷酸葡萄糖脫氫酶的活性，r²=0.8822）（圖4）。6一磷酸葡萄糖脫氫酶的主要功能是為脂肪合成提供原動力NADPH，該酶活性越強，脂肪合成越強，油分積累增加，這與陳玉萍等的研究結果一致。

油分含量與磷脂酸磷酸酯酶活性關系的回歸方程為y=4.9467x+4.4074（x為磷脂酸磷酸酯酶的活性，r。=0.8863）（圖5）。磷脂酸磷酸酯酶的活性與油分含量呈正相關，該酶的活性越強，越有利于油分的合成。唐湘如等把磷脂酸磷酸酯酶活性高作為高油量育種的指標，正是由于該酶能促進脂肪的合成。

油分含量與異檸檬酸裂解酶活性關系的回歸方程為y=0.9986x+6.1335（x為異檸檬酸裂解酶的活性，r²=0.9929）（圖6）。異檸檬酸裂解酶的活性與油分含量呈正相關，異檸檬酸裂解酶的活性越強，油分含量越高。異檸檬酸裂解酶的活力增強，會導致乙醛酸在線粒體內積累，有利于脂肪的生物合成，這一試驗結果在陳玉萍等對甘藍型油菜油分的積累與某些生理變化關系的研究中早已指出，異檸檬酸裂解酶活性的增強有利于油分的積累。

3.結論與討論

6-磷酸葡萄糖脫氫酶是磷酸戊糖途徑中的一個關鍵酶，能夠為脂肪酸合成提供NADPH、ATP和前體，促進脂肪合成。施教耐等的研究表明油料作物種子形成過程中脂肪代謝與HMP（磷酸戊糖）循環呈正相關關系。6-磷酸葡萄糖脫氫酶是HMP循環的一個關鍵酶，該酶的功能主要為脂肪合成提供NADPH。試驗結果表明，6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性隨烤煙生長發育逐漸增強，在一定范圍，該酶的活性隨施用磷、硫、硼肥的增加而增強。隨著6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性增強，石油醚提取物增多，油分積累增加。

磷脂酸磷酸酯酶是三酰甘油生物合成過程的限速酶。唐湘如等研究指出，磷脂酸磷酸酯酶與種子含油量有密切關系。在三酰甘油合成的過程當中，脂肪合成受到眾多調控位點的控制。磷脂酸磷酸酯酶對三酯酰甘油形成具有調節作用，是3-磷酸甘油途徑的一種重要酶。試驗表明，本試驗在一定程度上表明缺少磷、硫、硼任一種營養元素均不利于磷脂酸磷酸酯酶活性的增強。磷脂酸磷酸酯酶的活性在T11處理（磷、硫、硼量分別為150、75、3kg/hm²）下最強，磷脂酸磷酸酯酶的活性與油分含量呈正相關，該酶的活性越強，越有利于油分的合成。

異檸檬酸裂解酶是乙醛酸循環中的一個關鍵酶，該酶活力的增強，將導致乙醛酸在線粒體內積累，而影響三羧酸循環，使其活力迅速下降而引起某些有機酸的積累（主要是檸檬酸和丙酮酸），從而提供充分的乙酰CoA作為合成脂肪酸的原料。試驗表明，異檸檬酸裂解酶的活性隨著烤煙生育期的推進迅速增強，至現蕾期增長緩慢達到最大值，烤煙成熟期該酶的活力逐漸下降，異檸檬酸裂解酶的活性與油分含量呈正相關，該酶的活性越強，油分含量越高。

煙葉油分相關合成酶的活性與磷、硫、硼營養的關系如下：隨著烤煙的生長發育，6-磷酸葡萄糖脫氫酶、磷脂酸磷酸酯酶、異檸檬酸裂解酶的活性均呈逐漸增強趨勢，當烤煙生長進入成熟期后，各種酶的活性降低。當磷、硫、硼施用量分別為150、75、3kg/hm²時，烤煙生長處于現蕾期時各種酶的活性最強，這與煙葉油分的含量呈正相關，結果表明，油分相關合成酶的活性增強，有助于油分的合成，油分含量增加。