磷、硫、硼营养对烤烟油分及其相关合成酶活性的影响

冷璐　陆引罡

摘要：磷、硫、硼营养对烟叶油分含量起重要作用，通过田问试验研究烟叶油分合成过程中相关的6一磷酸葡萄糖脱氢酶、磷脂酸磷酸酯酶和异柠檬酸裂解酶的活性，以及其与油分含量的相关性，从而探究磷、硫、硼营养对提高油分的实际效果。结果表明，当磷、硫、硼施用量分别为150、75、3kg/hm²时，烤烟生长处于现蕾期时各种酶的活性最强，6-磷酸葡萄糖脱氢酶、磷脂酸磷酸酯酶和异柠檬酸裂解酶的活性与烟叶油分的含量呈正相关，酶的活性增强，有助于油分的合成，油分含量增加。

关键词：烤烟；磷、硫、硼营养；6-磷酸葡萄糖脱氢酶；磷脂酸磷酸酯酶；异柠檬酸裂解酶

中图分类号：S572.06 文献标志码：A 文章编号：1002-1302（2015）05-0101-03

烟叶油分含量是衡量烟叶外观质量和内在品质的重要指标。闫克玉等研究指出，不同油分的烟叶石油醚提取物含量差异达到极显著水平，油分越多，石油醚提取物含量越高，油分越少，其含量越低。所以也有学者直接把烤烟油分直接认为是石油醚提取物。

磷能增强碳水化合物的合成和运输，促进氮代谢和脂肪合成，增强烟株抗旱抗寒能力，促进叶片成熟，提高烟叶品质。硫是胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸的组成成分，是植物蛋白质、多种酶和生理活性物质的重要组成元素，在很大程度上决定着农产品的内在品质，并影响着植物的生长发育。烟叶的油脂是从糖转化而来的，在糖转化进程中，硼能促进光合产物的运转，促进体内糖的运输，硼参与烟株体内糖代谢、酚代谢以及在细胞壁、细胞膜结构和功能中具有重要的作用，所以对烤烟品质形成有着重要的影响。施用硼肥能促进烤烟的生长发育和干物质的积累、改善烟株植物学性状，特别是对株高、有效叶片数和最大叶长宽能有明显的提高。本试验通过研究烤烟油分合成过程中相关的6-磷酸葡萄糖脱氢酶、磷脂酸磷酸酯酶和异柠檬酸裂解酶的活性，从而了解烤烟适宜的磷、硫、硼肥施用量。

1.材料与方法

1.1试验材料

供试品种：试验用烤烟品种为南江三号，由贵州省烟草公司贵阳市分公司自主培育，于2008年通过贵州省农作物品种审定委员会审定。

供试肥料：烟草专用基肥N：P：K=10：10：26；专用追肥N：P：K=13：O：26。硫肥为生石膏（CaSO4·2H2O，含硫18.6%），硼肥为硼砂（含硼20%）。

供试土壤：按中国土壤分类标准为黄壤土类黄泥土。土壤养分状况：碱解氮106mg/kg，速效磷7.78mg/kg，速效钾54.03mg/kg，pH值为6.59，有机质3.34g/kg，土壤肥力中等。

1.2试验地点

贵州省烟草公司贵阳市分公司开阳县龙岗试验基地，海拔1125m。

1.3试验设计

试验设磷、硫、硼3个因素4个水平14个处理（表1），每处理设3次重复，采用随机区组设计，每个小区面积为43m。，共需试验地面积约0.18hm²。其余管理均同常规生产技术。

烤烟育苗时间为2013年35月，移栽时间为2013年5月10日，移栽密度为16500株/hm²。移栽前施用烟草专用基肥750kg/hm²，移栽后25d施用专用追肥300kg/hm²。总施N量为93.75kg/hm²，总施P量为75kg/hm²，总施K量为280.5kg/hm²，N：P：K=1：0.8：2.99。

磷肥、硫肥在移栽时一次性施用。硼肥采用基施和喷施2种方式，基施量占总施B量的70%，喷施占30%，喷施浓度为0.2%，分别在2013年6月30日、7月15日、7月30日各喷1次。

1.4测定项目及方法

1.4.16-磷酸葡萄糖脱氢酶活性的测定参照施教耐等的紫外一可见分光光度法。

1.4.2磷脂酸磷酸酯酶活性的测定参照西北农业大学

1986年出版的《基础生物化学实验指导》的方法测定。

1.4.3异柠檬酸裂解酶活力的测定3.0mL反应液中含有0.2mol/L磷酸钾缓冲液（pH值为7.5）1mL，O.03mol/L氯化镁溶液0.5mL，0.01mol/LGSH0.5mL，0.05mol/L异柠檬酸钠0.5mL，酶液0.5mL。30℃保温40min后，取0.5mL反应液、0.2mL20%三氯乙酸和0.4mL1g/L二硝基苯肼的2mol/L盐酸溶液。30qC保温15nllil后加入15mL2.5mol/L氢氧化钠溶液，离心去蛋白，清液在72型分光光度计上比色，测定乙醛酸的形成，酶活力用445nm处吸光度的增加来表不。

1.4.4石油醚提取物含量的测定采用YC/T176-2003的方法测定烟叶样品石油醚提取物含量。

2.结果与分析

2.1与油分合成有关的酶活性及其与营养元素磷、硫、硼的关系

2.1.16-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性与营养元素磷、硫、硼的关系研究烤烟不同生育时期下6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性见图1。6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性随着烤烟生长发育的推进逐渐增强，旺长期之前酶活性急剧增加，进入成熟期，其活性降低。这有可能是烤烟生长进入成熟期后，烟叶体内一系列生理生化代谢过程减弱，从而导致部分酶的活性降低。本试验烤烟不同生育时期下6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性在Tll处理（磷、硫、硼量分别为150、75、3kg/hm²）下最强，T1处理下酶活性最低；当硫肥、硼肥施用量分别为75、3kg/hm²时，6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性随着磷肥施用量的增加而增加，T11处理施用磷肥为150kg/hm℃²下其活性为0.526mg/min，比不施磷的T2处理下的活性0.362mg/min明显增强；当磷肥、硼肥施用量分别为112.5、3kg/hm²时，6一磷酸葡萄糖脱氢酶的活性随硫肥用量的变化为T42时，6一磷酸葡萄糖脱氢酶的活性变化为T8

2.1.2磷脂酸磷酸酯酶的活性与营养元素磷、硫、硼的关系

在烤烟不同的生育时期，磷脂酸磷酸酯酶活性的测定结果见图2。随着烤烟的生长发育，磷脂酸磷酸酯酶活性逐渐增强，在现蕾期增加幅度最大，活性也最强。以现蕾期为例，磷脂酸磷酸酯酶活性最大的处理为Tll、T7、T6，活性最低的处理为T1、T2、T4，其中T1为空白处理，不施磷、硫、硼肥，T2不施磷肥，T4不施硫肥，这在一定程度上表明缺少上述任一种营养元素均不利于磷脂酸磷酸酯酶活性的增强。

2.1.3异柠檬酸裂解酶的活性与营养元素磷、硫、硼的关系

由图3可见，异柠檬酸裂解酶的活性随着生育期的推进迅速增强；进入现蕾期，该酶活力增强趋势变缓，现蕾期达到最大值；当烤烟生长渐趋成熟，该酶活性下降。磷、硫、硼肥施用量分别为150、75、3kg/hm²时异柠檬酸裂解酶活性最强。

2.2磷、硫、硼营养调控下有关酶的活性与油分合成的相关性

油分含量与6-磷酸葡萄糖脱氢酶活性关系的回归方程式为y=6.6784x+4.208l（x为6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性，r²=0.8822）（图4）。6一磷酸葡萄糖脱氢酶的主要功能是为脂肪合成提供原动力NADPH，该酶活性越强，脂肪合成越强，油分积累增加，这与陈玉萍等的研究结果一致。

油分含量与磷脂酸磷酸酯酶活性关系的回归方程为y=4.9467x+4.4074（x为磷脂酸磷酸酯酶的活性，r。=0.8863）（图5）。磷脂酸磷酸酯酶的活性与油分含量呈正相关，该酶的活性越强，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为高油量育种的指标，正是由于该酶能促进脂肪的合成。

油分含量与异柠檬酸裂解酶活性关系的回归方程为y=0.9986x+6.1335（x为异柠檬酸裂解酶的活性，r²=0.9929）（图6）。异柠檬酸裂解酶的活性与油分含量呈正相关，异柠檬酸裂解酶的活性越强，油分含量越高。异柠檬酸裂解酶的活力增强，会导致乙醛酸在线粒体内积累，有利于脂肪的生物合成，这一试验结果在陈玉萍等对甘蓝型油菜油分的积累与某些生理变化关系的研究中早已指出，异柠檬酸裂解酶活性的增强有利于油分的积累。

3.结论与讨论

6-磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸戊糖途径中的一个关键酶，能够为脂肪酸合成提供NADPH、ATP和前体，促进脂肪合成。施教耐等的研究表明油料作物种子形成过程中脂肪代谢与HMP（磷酸戊糖）循环呈正相关关系。6-磷酸葡萄糖脱氢酶是HMP循环的一个关键酶，该酶的功能主要为脂肪合成提供NADPH。试验结果表明，6-磷酸葡萄糖脱氢酶活性随烤烟生长发育逐渐增强，在一定范围，该酶的活性随施用磷、硫、硼肥的增加而增强。随着6-磷酸葡萄糖脱氢酶活性增强，石油醚提取物增多，油分积累增加。

磷脂酸磷酸酯酶是三酰甘油生物合成过程的限速酶。唐湘如等研究指出，磷脂酸磷酸酯酶与种子含油量有密切关系。在三酰甘油合成的过程当中，脂肪合成受到众多调控位点的控制。磷脂酸磷酸酯酶对三酯酰甘油形成具有调节作用，是3-磷酸甘油途径的一种重要酶。试验表明，本试验在一定程度上表明缺少磷、硫、硼任一种营养元素均不利于磷脂酸磷酸酯酶活性的增强。磷脂酸磷酸酯酶的活性在T11处理（磷、硫、硼量分别为150、75、3kg/hm²）下最强，磷脂酸磷酸酯酶的活性与油分含量呈正相关，该酶的活性越强，越有利于油分的合成。

异柠檬酸裂解酶是乙醛酸循环中的一个关键酶，该酶活力的增强，将导致乙醛酸在线粒体内积累，而影响三羧酸循环，使其活力迅速下降而引起某些有机酸的积累（主要是柠檬酸和丙酮酸），从而提供充分的乙酰CoA作为合成脂肪酸的原料。试验表明，异柠檬酸裂解酶的活性随着烤烟生育期的推进迅速增强，至现蕾期增长缓慢达到最大值，烤烟成熟期该酶的活力逐渐下降，异柠檬酸裂解酶的活性与油分含量呈正相关，该酶的活性越强，油分含量越高。

烟叶油分相关合成酶的活性与磷、硫、硼营养的关系如下：随着烤烟的生长发育，6-磷酸葡萄糖脱氢酶、磷脂酸磷酸酯酶、异柠檬酸裂解酶的活性均呈逐渐增强趋势，当烤烟生长进入成熟期后，各种酶的活性降低。当磷、硫、硼施用量分别为150、75、3kg/hm²时，烤烟生长处于现蕾期时各种酶的活性最强，这与烟叶油分的含量呈正相关，结果表明，油分相关合成酶的活性增强，有助于油分的合成，油分含量增加。