1. 引言
硼[B]是高等植物生长发育所必需的微量元素之一，主要以H3BO3的形式被植物所吸收 [1] 。硼对植物多种生理作用有影响作用，研究表明，缺硼胁迫会降低甜菜叶片光合色素含量，降低叶片光合作用能力 [2] ；硼可以提高植物的抗逆性，耿明建等 [3] 的研究结果表明，棉花叶片缺硼后抗氧化酶活性降低，导致膜脂过氧化，膜透性增加。烟草属于中等需硼作物 [4] ，缺硼会导致烟叶叶基部组织坏死，抗病能力下降。崔国明等 [5] 的研究表明，施硼可以提高烤烟光合强度和蒸腾速率；景延秋等 [6] 的研究表明，施硼对抗氧化酶活性有影响。但前人的研究都是对烤烟生长后期的影响，对于烤烟苗期的影响鲜有报道。钼可以抑制膜脂过氧化胁迫，它通过调控活性氧的代谢过程来影响作物的抗逆性，从而延缓叶片衰老。此外，有研究表明 [7] ，钼通过提高植株的过氧化物酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶等呼吸酶的活性，进而影响呼吸速率。微量元素能够促进烟草幼苗生长，研究表明，在烟草幼苗中加入适量的硼钼可以增强其抗氧化系统功能，如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(POD)和过氧化物酶(CAT)等的活性增加，从而减少自由基的积累，保护细胞膜和相关生物分子免受氧化损伤。此外，硼钼也可以促进烟草光合作用的进行，提高光能利用效率和光合产物的积累量，从而增加烟草的生长速度和产量。本文通过水培试验，分析硼元素对烤烟苗期光合特性和抗氧化系统的影响。
2. 材料与方法
2.1. 试验材料、药品和试剂
供试品种为云烟87；主要药品和试剂有：硝酸铵，磷酸二氢钾，硝酸钾，硝酸钙，氯化钙，硫酸镁，氯化锰，钼酸铵，硫酸锌，硫酸铜，硫酸铁–乙二胺四乙酸二钠螯合液，硼酸，均为国药集团化学试剂有限公司产品；抗氧化酶选用索莱宝试剂盒，所有操作均按照试剂盒说明书进行。
2.2. 试验方法
2.2.1. 水培实验
于2022年于宜宾市筠连县高坪烟站实验室进行室内水培试验。供试烟草品种为云烟87，选取生长基本一致的五叶一心壮苗，按株距30 cm移栽至水培箱中，并用定植篮和海绵固定烟叶根茎。移栽前使用75%乙醇对容器和所有工具进行消毒，使用去离子水将烟苗洗净，并将烟叶放置于去离子水中浸泡5 d进行预培养，提高烟苗成活率。光照时间为每天12 h，暗处理12 h。每隔三天更换一次营养液，实验持续时间为30天，实验共设置4个处理，CK为对照处理，T1为施用钼酸铵，T2为施用硼酸，T3为缺硼钼处理，每个处理设置3个重复。
2.2.2. 营养液配置
营养液配置参考Hoagland配方，培养液母液配置为：硝酸铵80.04 g/L，磷酸二氢钾156.01 g/L，硝酸钾202.22 g/L，硝酸钙118.07 g/L，氯化钙36.75 g/L，硫酸镁123.25 g/L，氯化锰1.781 g/L，硫酸锌2.3005 g/L，硫酸铜0.749 g/L，硫酸铁–乙二胺四乙酸二钠螯合液5.57 g/L，试验对照硼酸母液浓度为2.86 g/L，钼酸铵1.93 g/L，所有母液稀释1000倍使用，所有试剂为分析纯，所有操作使用去离子水。
2.2.3. 取样与检测
将加入营养液的时间设为0 d，分别在5 d、10 d、15 d、20 d、25 d、30 d时进行取样。取样烟叶快速放入液氮中速冻，于−80℃超低温冰箱中保存，用于烟苗叶片抗氧化酶活性的检测。使用光合测定仪在晴天9:00~11:00时段烟叶光合特性指标。
3. 结果与分析
3.1. 硼钼对烤烟苗期光合性能的影响
叶绿素是绿色植物进行光合作用的关键驱动因素 [8] ，含量的多少反映了烟株捕获光能的多少。由表1可知，所有处理初期烟叶叶绿素含量无显著差异，在10~15 d时，CK处理较施钼、施硼和缺硼 + 钼处理叶绿素含量显著上升，在30 d时，CK较施钼、施硼和缺硼 + 钼叶绿素含量分别提高26.74%、27.80%和37.27%。
Table 1. Effects of boron and molybdenum on photosynthetic parameters of flue-cured tobacco seedlings
表1. 硼钼对烤烟幼苗叶片叶片光合参数的影响
注：同行不同小写字母表示不同处理间差异在P < 0.05水平显著，下同。
净光合速率是植物光合作用能力强弱的直观体现指标，其值的大小直接决定植物光合能力的强弱 [9] 。由表1可知，在处理前期时，处理烟叶与正常施肥的对照组之间并无显著差异；但随着生育期的推后，从15 d开始，正常施肥的烟叶净光合速率持续增加，而三个处理的烟叶的净光合速率虽然有所增加，但增加的幅度很小，尤其是缺硼 + 钼的烟叶，增加的幅度最小；与CK处理相比，施钼、施硼和缺硼 + 钼处理烟叶的气孔导度和蒸腾速率均有所上升，于15~20 d差异显著；胞间CO2浓度整体呈下降趋势，但施钼、施硼和缺硼 + 钼处理相较于CK处理，胞间CO2浓度含量较高。
由结果可知，试验初期缺少硼、钼元素对烟株并无明显影响，可能是由于烟株本身还有硼、钼的残留，缺少硼、钼元素短时间内也不会影响烟叶的生长，但是难以满足烟株后期生长的需要。
3.2. 硼钼对烤烟苗期抗氧化系统的影响
3.2.1. 硼钼对烤烟苗期丙二醛(MDA)含量的影响
丙二醛(MDA)是膜脂过氧化反应的最终产物，其含量的高低反映了质膜被破坏的程度 [10] 。由图1可知，施钼、施硼和缺硼 + 钼处理MDA含量均显著高于施硼 + 钼处理，说明其膜脂过氧化程度较缺钼 + 硼处理而言较严重。
Figure 1. Effects of boron and molybdenum on malondialdehyde (MDA) content in flue-cured tobacco seedlings
图1. 硼钼对烤烟幼苗丙二醛(MDA)含量的影响
3.2.2. 硼钼对烤烟苗期抗氧化酶活性的影响
植物在正常情况下的酶促反应、叶绿体和线粒体的电子传递过程和一些低分子有机物的自动氧化反应，都会产生
和H2O2等活性氧物质，但它们很快能被植物体内的SOD、POD、CAT、APX等保护酶所清除。而在逆境胁迫下，这种活性氧的产生与清除之间的平衡会被破坏，植物的清除能力下降，活性氧量增加。
本试验结果表明：前期施钼、施硼和缺硼 + 钼处理SOD急剧增加，由图2可知，于10 d达到最大值后开始下降，至30 d时值小于施硼 + 钼，CAT与其余三种酶不同，由图3可知，三种处理的CAT值10 d内急剧增长，之后稳定增长，可能是由于胁迫条件下，前期产生了大量的H2O2和过氧自由基，由于CAT与H2O2亲和性较强，激发了CAT的活性，导致其产生这样的变化。由图4和图5可知，POD和APX活性的趋势与SOD基本一致。综上所述，施硼 + 钼处理四种抗氧化酶活性都稳定增长。
Figure 2. Effects of boron and molybdenum on superoxide dismutase (SOD) content in flue-cured tobacco seedlings
图2. 硼钼对烤烟幼苗超氧化物歧化酶(SOD)含量的影响
Figure 3. Effects of boron and molybdenum on catalase (CAT) content in flue-cured tobacco seedlings
图3. 硼钼对烤烟幼苗过氧化氢酶(CAT)含量的影响
Figure 4. Effects of boron and molybdenum on peroxidase (POD) content in flue-cured tobacco seedlings
图4. 硼钼对烤烟幼苗过氧化物酶(POD)含量的影响
Figure 5. Effects of boron and molybdenum on ascorbic acid peroxidase (APX) content in flue-cured tobacco seedlings
图5. 硼钼对烤烟幼苗抗坏血酸过氧化物酶(APX)含量的影响
试验前期，施硼处理四种抗氧化酶活性都大于施钼处理，于10~15 d后，施钼处理的抗氧化酶活性大于施硼处理，可能由于在烟株正常的生长中，钼元素合成含钼酶直接对烟株的各项生理活动产生影响，当施硼时产生的影响会在短时间内体现，而硼元素主要通过调节离子、代谢物和激素的运输，间接影响烟株的生理反应，因此对烟株的影响需要相对较长的时间才能体现出来。
4. 讨论
光合色素是植株进行光合作用的功能色素，直接影响植物光能吸收、传递及合成同化力(ATP、NADPH)的量 [11] 。Han等 [12] 的研究表明，缺硼直接作用影响柑橘叶片叶绿素功能，影响植物光合效率；而卢晓佩等 [13] 的研究表明，硼对叶片中叶绿素含量影响不大，但可以降低柑橘光合速率。钼作为植物必需的微量元素之一，对植物叶绿素含量、光合作用及可溶性糖影响也有不少报道。胡承孝等 [14] 的研究了黄棕壤钼对冬小麦叶绿素、可溶性糖的影响，结果表明，缺钼和低钼水平使小麦叶片叶绿素及植株可溶性糖含量下降，并可能导致植株抗寒力减弱。喻敏等 [15] [16] 进一步研究发现，缺钼影响δ-氨基酮戊酸(ALA)向尿卟啉原Ⅲ (UroⅢ)的转化，导致叶绿素合成受阻，同时缺钼时，细胞叶绿体数目减少、体积变小、叶绿体基粒数目少、堆叠层数少且发育不良。本试验结果表明，缺硼或缺钼会降低烟株叶绿素含量，降低烟株光合速率，与Han等的试验结果相同。
活性氧类物质(ROS)包括处于自由基状态的氧(如超氧阴离子
和羟自由基-OH)以及不属于自由基的过氧化氢等。Luna等 [17] 的研究表明，正常燕麦幼苗体内ROS处于清除和产生之间保持动态平衡的状态，但当受到逆境胁迫的条件下时会诱导ROS积累，打破代谢的平衡状态，降低燕麦幼苗的抗逆能力；Mehta等 [18] 的研究表明，当活性氧代谢的平衡状态被打破，植物会产生膜脂过氧化作用，会攻击自身蛋白质等生物大分子。丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的最终产物，某种程度上其含量可以反映植物膜脂过氧化的程度和植株被破坏的程度 [19] 。大量研究表明 [20] [21] [22] ，钼能提高过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶及抗坏血酸酶等防御酶系的活性，增加赤霉素、吲哚乙酸、叶片多胺和抗坏血酸的含量，降低多酚氧化酶的活性，减少脱落酸、丙二醛和脯氨酸的含量，降低质膜透性和自动氧化速率。本试验结果表明，缺硼会使MDA含量升高，破坏膜脂过氧化的平衡。缺硼时，POD、SOD和APX三种酶活性会先升高后降低，可能是因为烟株对逆境环境的响应；CAT活性会持续上升。
本试验结果表明，缺硼、缺钼条件会影响烤烟苗期光合色素含量降低，光合速率下降，破坏烟株膜脂过氧化的平衡，导致抗氧化系统紊乱。因此，合理施用硼肥和钼肥对烤烟正常生长有着重要的意义。
5. 结论
综合试验和研究表明，硼钼的适量配施可以促进烟草幼苗中抗氧化酶活性的提高，减少自由基的积累，保护细胞膜和相关生物分子免受氧化损伤。与此同时，硼钼的添加还能够增强烟草光合作用的进行，从而提高光能利用效率和光合产物的积累量，促进烟草幼苗的生长和发育。在烟草种植过程中，针对烟区植烟土壤硼钼元素的缺失，可以对其施用适量的硼钼，能有效地改善烟草幼苗的抗性能、增加其产量。
NOTES
*通讯作者。