硼酸對蘿卜幼苗糖代謝的影響

王鳳華，李光遠，賈亞莉，蔣 燕，王少先，陳雙臣

（河南科技大學林學院，河南 洛陽 471000）

硼是植物生長發育必需的微量元素，也是細胞壁結構和穩定性所必需的元素［1］。缺硼會引起植物細胞壁結構異常［2］、機械強度降低、細胞延伸能力下降、細胞壁硬化［3］。硼在植物體內參與糖的運輸，植物缺硼時碳水化合物運輸受阻、糖滲漏程度增加［4］。有研究表明，硼可促進或抑制某些酶的活性并參與植物體內的糖代謝。例如，硼砂浸種提高了馬鈴薯幼苗葉片的蔗糖含量、還原糖含量、蔗糖轉化酶活性和蔗糖磷酸合成酶活性［5］。葉片噴施硼有效地促進了西瓜蔗糖的合成與積累，導致酸性轉化酶活性下降、中性轉化酶活性增加［6］。汪開拓等［7］報道硼處理可顯著抑制楊梅果實貯藏期間酸性轉化酶活性，降低蔗糖含量和淀粉含量。張衛華等［8］發現，對黃瓜幼苗葉片施用硼后，可溶性糖含量先上升后降低，淀粉酶活性也呈現出先升高后降低的趨勢。四季豆可溶性總糖含量也受硼酸濃度的影響［9］。本研究早期發現蘿卜成花過程中，葉片的可溶性糖含量與硼酸濃度密切相關［10］，進一步研究表明硼酸引起了蘿卜雌蕊部位蔗糖代謝相關基因的表達［11］。為進一步研究硼酸對蘿卜糖分代謝的影響，本研究選用蘿卜幼苗為試材，采用不同濃度的硼酸對葉片進行噴施處理，測定不同處理對蘿卜糖類含量及相關酶活性的影響，為探究硼酸在蘿卜糖分代謝中的作用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 供試材料

“白玉春”蘿卜。挑選飽滿的蘿卜種子，采用70%酒精消毒1 min，然后用清水漂洗干凈后用于播種。本試驗采用穴盤育苗，基質為草炭∶蛭石=3∶1，每穴播種3 粒種子，蓋土1 cm。溫度控制為（20+2）℃、12 h/12 h（晝/夜），光照強度2 000 lux。適時間苗，每穴留一株。

1.2 試驗處理

1.2.1 待蘿卜幼苗長至三葉一心期，對蘿卜葉片噴施不同濃度的硼酸溶液（0%、0.2%、0.4%、0.6%），連續噴施3 d。噴施結束后，于處理的第2、4、6、8、10 d 取葉片測定可溶性總糖含量，篩選可溶性總糖含量變化最大的硼酸處理濃度，用于下一步試驗（1.2.2）。

1.2.2 育苗同1.1。待蘿卜幼苗長至三葉一心期，對蘿卜葉片噴施0.6%硼酸溶液（0%為對照），連續噴施3 d。噴施結束后，于處理的第2、4、6、8 d 取葉片測定蔗糖、果糖、葡萄糖以及淀粉的含量，同時測定α-淀粉酶、β-淀粉酶、中性轉化酶和酸性轉化酶的酶活性。

1.3 生理指標測定方法

可溶性總糖、蔗糖、果糖的含量采用蒽酮法測定［12］，葡萄糖含量采用比色法測定［12］，淀粉含量采用碘顯色法測定［12］，淀粉酶活性的測定采用3，5-二硝基水楊酸法［12］。中性轉化酶和酸性轉化酶的提取和測定參照王永章等［13］的方法。

1.4 數據處理

采用Excel 2010作圖，SPSS 23.0進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 硼酸對蘿卜葉片可溶性糖含量的影響

由圖1 可以看出，硼酸處理組的可溶性糖含量始終高于對照組。處理第4 d，各組的可溶性總糖含量均達到最大值，0.6%硼酸處理組含量最高，為12.04 mg/100 g，分別比其它組高12.21%（0.4%硼酸）、21.59%（0.2%硼酸）、29.90%（對照）。至第10 d 時各組之間差異不再顯著。綜上，噴施硼酸可以在一定程度上提高蘿卜幼苗葉片中的可溶性糖含量，本試驗中以0.6%硼酸處理的效果較好。

圖1 硼酸處理對蘿卜幼苗葉片可溶性糖含量的影響

2.2 硼酸對蘿卜葉片蔗糖含量的影響

由圖2 可以看出，噴施硼酸后對照組和0.6%硼酸處理組的蔗糖含量均先增加后降低。除了在第2 d 時處理組的蔗糖含量低于對照組外，其余各階段處理組的蔗糖含量均顯著高于對照組，在處理第4、6、8 d 時，0.6%硼酸處理下的蔗糖含量分別高出對照31.50%、52.49%、27.40%。總的看來，0.6%硼酸處理增加了蘿卜葉片中的蔗糖含量。

圖2 0．6%硼酸處理對蘿卜葉片蔗糖含量的影響

2.3 硼酸對蘿卜葉片葡萄糖含量的影響

由圖3 可以看出，隨著時間的推移，無論是對照還是0.6%硼酸處理組的葡萄糖含量均逐漸升高。在前4 d，硼酸處理的效果并不顯著，從第6 d 開始，硼酸處理組的葡萄糖含量顯著高于對照，在第6、8 d 時處理組分別高出對照11.48%和12.80%。說明0.6%的硼酸處理在一定程度上提高了葡萄糖含量，且時間越長效果越顯著。

圖3 0．6%硼酸處理對蘿卜葉片葡萄糖含量的影響

2.4 硼酸對蘿卜葉片果糖含量的影響

由圖4 可以看出，0.6%硼酸處理組和對照組的果糖含量均隨著時間進程逐漸上升，在第2、4、6 d 時，0.6%硼酸處理組的果糖含量均顯著高于對照組，分別高出17.31%、33.14%、25.34%。至第8 d，處理組和對照組之間差異不再顯著。說明0.6%硼酸處理在一定時間內可以提高蘿卜葉片中的果糖含量。

圖4 0．6%硼酸處理對蘿卜葉片果糖含量的影響

2.5 硼酸對蘿卜葉片淀粉含量的影響

由圖5 可以看出，整個處理時間內0.6%硼酸處理組與對照組之間的淀粉含量沒有顯著差異，說明0.6%硼酸處理并不影響蘿卜葉片的淀粉含量。

圖5 0．6%硼酸處理對蘿卜葉片淀粉含量的影響

2.6 硼酸對蘿卜葉片中性轉化酶活性的影響

由圖6 可以看出，兩組的中性轉化酶活性僅在第6 d 時存在顯著差異，此時0.6%硼酸處理組的酶活性是對照組的3.04 倍。據此認為，0.6%硼酸處理可在一定時間內提高蘿卜葉片中性轉化酶活性（第6 d）。

圖6 0．6%硼酸處理對蘿卜葉片中性轉化酶活性的影響

2.7 硼酸對蘿卜葉片酸性轉化酶活性的影響

由圖7 可以看出，0.6%硼酸處理組和對照組的酸性轉化酶活性均隨時間推移呈現逐漸上升的趨勢，從第4 d 開始兩組活性出現差異，在第4、6 d 時，處理組酸性轉化酶活性分別為87.41、91.33 mg/（100 gFW·h），對照組則為26.31、74.63 mg/（100 gFW·h），前者為后者的3.32 和1.22 倍；至第8 d 兩者之間差異不再顯著。綜合考慮，認為0.6%硼酸對蘿卜葉片中酸性轉化酶活性有一定的促進作用。

圖7 0．6%硼酸處理對蘿卜葉片酸性轉化酶活性的影響

2.8 硼酸對蘿卜葉片淀粉酶活性的影響

由圖8 可以看出，無論是0.6%硼酸處理組還是對照組，其α-淀粉酶活性都隨時間推移而升高，且0.6%硼酸處理下的α-淀粉酶活性始終低于對照組，兩者均在第8 d 時達到最大值，在第2、4、6、8 d 時，處理組的α-淀粉酶活性分別為對照組的74.11%、35.51%、68.50%、71.03%。說明0.6%硼酸對蘿卜葉片中的α-淀粉酶活性有一定的抑制作用。

圖8 0．6%硼酸處理對蘿卜葉片α-淀粉酶活性的影響

由圖9 可以看出，在前6 d，0.6%硼酸處理組的β-淀粉酶活性始終高于對照組，在處理第2、4、6 d 時，處理組的β-淀粉酶活性分別為22.34、15.15、31.04 mg/（100 gFW·min），而對照組為5.04、3.84、9.36 mg/（100 gFW·min），前者分別為后者的4.43、3.95、3.32 倍。在處理第8 d，對照組與0.6%硼酸處理組之間差異已經不顯著。綜上可知，0.6%硼酸處理對蘿卜葉片中的β-淀粉酶活性有一定促進作用。

圖9 0．6%硼酸處理對蘿卜葉片β-淀粉酶活性的影響

3 結論與討論

糖既是植物光合作用產物，也是呼吸作用底物，糖代謝是整個生物代謝的中心，連通蛋白質、脂類、核酸及次生物質等代謝［14］。硼參與糖類的合成與運輸已經被眾多研究證實。Kar 等［15］、Awasthi 等［16］研究表明葉面噴施硼顯著提高了菠蘿、番石榴等果實的總糖含量，降低了還原糖和非還原糖的含量。葉面硼刺激了西瓜、甜菜等植物蔗糖的積累［6，17］，增加了甜櫻桃果實的糖含量［18］。增加硼的施用頻率顯著增加了橄欖葉片可溶性糖含量［19］。在蘋果果實生長初期和迅速生長期，硼能增加果實可溶性糖和淀粉含量［20］。雖然硼能促進可溶性糖的積累，但有研究表明其積累的糖的種類有差別。枇杷中，硼過多導致莖皮和葉片總糖含量上升，更多的非轉移糖（果糖和葡糖糖）積累，但是轉移糖含量（蔗糖、山梨醇、甘露醇）卻差異不大［21］。而本研究結果顯示0.6%硼酸處理在一定程度上提高蘿卜幼苗葉片可溶性總糖含量（圖1），對其蔗糖、葡萄糖、果糖含量均起促進作用（圖2、3、4）。牛義等［22］認為糖在植物體內運輸的主要方式是對蔗糖的運輸，而尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）是蔗糖合成的前體，UDPG 的合成需要硼，所以硼對蔗糖的合成與運輸至關重要。蔗糖是植物體的主要能源物質，也是基因表達的重要調節物質。蔗糖轉化酶在高等植物蔗糖代謝中起著關鍵作用，催化蔗糖水解為果糖和葡萄糖，參與植物細胞的分化生長、器官建成、糖分運輸等。李立梅等［6］研究證明硼是通過調節蔗糖代謝酶，如酸性轉化酶、中性轉化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸化酶等促進西瓜蔗糖的合成［6］。馬光恕等［23］的結果也表明適量噴施硼砂提高了馬鈴薯塊莖蔗糖轉化酶和蔗糖合成酶活性，促進了馬鈴薯塊莖中的蔗糖、還原糖的合成。本研究結果也顯示硼酸處理下蘿卜的中性轉化酶和酸性轉化酶活性都有所提高（圖6、7），這與李立梅等［6］、馬光恕等［23］結果基本一致。雖然在不同的器官和不同的發育時期，硼對植物體內糖類的影響效果可能不一樣，有的增加，有的減少，但是可以確定的是硼與植物體內糖代謝密切相關，Riaz 等［24］認為硼影響糖的運輸主要原因是影響了篩管上胼胝質的沉積，這也是本研究下一步探討的問題之一。