全 文 ：Vol131 , No15
pp1 608 - 611 　May , 2005作 　物 　学 　报ACTA A GRONOM ICA SIN ICA第 31 卷 第 5 期2005 年 5 月 　608～611 页
不同硼效率油菜品种细胞壁组分中硼的分配
杨玉华1 　喻　敏2 　杜昌文2 　吴礼树2 　王运华2 Ξ
(1 长江大学农学院 ,湖北荆州 434103 ;2 华中农业大学资源与环境学院农业部微量元素研究室 ,湖北武汉 430070)
摘 　要 : 应用不同硼效率甘蓝型油菜品种 ( B rassica napus) ,研究硼在细胞壁各组分中的分配规律。结果表明 ,细胞壁硼
主要结合在果胶中 ,根系细胞壁 80 %以上的硼、叶片细胞壁 95 %以上的硼结合在果胶中。叶片细胞壁果胶硼含量高于
根系细胞壁。品种间细胞壁各组分硼含量存在差异 ,低效品种苗期叶片中螯合剂可溶性果胶硼含量显著高于高效品种 ;
碱溶性果胶硼含量及花期叶片和根系细胞壁各组分硼含量均无显著差异。缺硼 1 周有降低果胶硼含量的趋势 (花期下
部叶除外) 。生育期对细胞壁各组分硼含量的影响无规律可寻。
关键词 : 油菜 ;硼效率 ;细胞壁组分 ;硼含量
中图分类号 : S565
Boron Distribution in Cell Wall Components in Rape Cultivars ( Brassica napus)
with Different Boron Use Eff iciency
YAN G Yu2Hua1 , YU Min2 ,DU Chang2Wen2 ,WU Li2Shu2 ,WAN G Yun2Hua2
(1 A gricult ural College of Yangzhi U niversity , Jingzhou 434103 , Hubei ; 2 College of Resources and Environment , Huazhong A gricult ural
U niversity , W uhan 430070 , Hubei , China)
Abstract :The boron distribution in cell wall components was studied in rape cultivars ( Brassica napus) with different boron use
efficiency1 The results showed that more than 80 percent boron in rape root wall , 95 percent boron in leaf wall were associated
with pectin1 Boron contents in hemicellulose and in cellulose were much lower than that in pectin1 The boron content of wall
pectin was much higher in leaf cell than that in root1 There was no significant difference to the boron content in root cell wall
components among cultivars1 But the boron content of chelated soluble pectin of leaf cell wall in seedling stage was significantly
lower in high boron use efficiency rape cultivar than that in low boron use inefficiency rape cultivar1 The boron content in pectin
(except that in the lower leaf in flowering stage) was reduced in boron deficiency culture for 7 days1
Key words :Rape ( B rassica napus) ;Boron efficiency ;Cell wall components ;Boron content
　　硼是高等植物必需的营养元素。硼在植物体内
的生理功能虽然还不完全清楚 ,但硼对细胞壁结构
的影响已被大量的研究结果所证实[ 1 ] 。不同植物 ,
甚至同一植物的不同品种耐低硼的能力有很大的差
异。研究植物硼效率的差异机理 ,有助于利用分子
生物学手段选育硼高效品种 ,解决栽培植物普遍缺
硼的问题。植物硼效率差异的机理十分复杂 ,不同
植物、不同品种及不同生育期硼效率差异的机理不
完全相同。根据已有的研究结果 ,硼效率差异的生
理生化基础主要有两个 :一是植物细胞壁的组成 ,其
果胶含量是决定植物需硼量的重要因素之一[ 2 ] ;二
是植物光合初产物的种类及运输形态 ,其中以山梨
醇、甘露醇、果糖等含顺式二元醇结构的单糖为主
时 ,硼的吸收和移动能力强 ,其耐低硼能力就强[ 3 ] 。
对大多数双子叶植物 ,细胞壁的组成可能是影响其
硼效率的主要因素[ 4 ,5 ] 。对甘蓝型油菜品种硼效率
差异机理的研究表明 ,品种间细胞壁组成及细胞壁
硼含量存在显著差异[ 6 ,7 ] 。本文进一步对细胞壁各
组分的硼含量进行分析 ,以期揭示油菜品种间硼效
率差异与细胞壁组成间的关系。
1 　材料和方法
111 　供试材料及培养方法
　　供试作物为王运华等筛选的甘蓝型油菜
( B rassica napus) 硼低效品种 95105 和硼高效品种
95090[ 7 ] 。种子经浸种、催芽后 ,播于双层纱网上 ,用
自来水培养至第 1 片真叶期 ,移栽于 7 L 塑料盆中。
盆外涂黑色油漆以防光线射入。每盆定植 25 株 ,3Ξ基金项目 : 国家自然科学基金资助课题 (39970421) 。
作者简介 : 杨玉华 (1963 - ) ,女 ,汉族 ,湖北枣阳人 ,博士 ,教授 ,主要从事植物营养研究。E2mail : Yang Yuhua139 @hotmail1com
Received(收稿日期) :2004201207 , Accepted(接受日期) :20042112241

次重复。选用 Hoagland 和 Arnon 混合培养液 ,根据
幼苗大小 ,培养液从 1Π4 浓度 (培养 7 d)依次换成 1Π2
浓度 (培养 7 d)和完全培养液 (处理前硼浓度保持为
01125 mgΠL) ,苗期每 7 d 更换 1 次培养液 ,薹期和
花期每 4～5 d 更换一次。用完全培养液培养至苗
期 (4 叶 1 心期) 和花期 (15 %植株开花) ,然后进行
供硼 ( + B ,B 015 mgΠL) 和缺硼 ( - B ,B 0 mgΠL ) 处
理 ,1 周后取样。分别取根系 (全部) 、上部叶 (苗期
从上至下 1～2 片叶、花期从上至下 1～3 片叶)和下
部叶 (苗期从下至上 1～2 片叶、花期从下至上 1～3
片叶) 。样品用蒸馏水冲洗干净 ,用吸水纸吸干表
面 ,立即放入液氮中冷冻 ,贮于 - 20 ℃冰柜用以提取
细胞壁。
112 　细胞壁及细胞壁各组分的提取
细胞壁的提取参照 Huber 和 Nevins(1979)的方
法[ 9 ] 。准确称取 80 g 鲜样于瓷研钵中 ,加少量预冷
的 10 mmolΠL 磷酸缓冲液 (p H 710) ,冰浴碾磨至细
胞全部破碎 (光学显微镜下检查) 。在布氏漏斗中抽
滤至干 ,用 2～3 L 预冷的碾磨缓冲液淋洗残渣 ,除
去水溶性物质 ,用预冷至 - 20 ℃的丙酮 1 L 淋洗除
去脂溶性物质 ,再用少量预冷的磷酸缓冲液淋洗 ,抽
干。最后用 10 倍体积 ( VΠW ) 的 LiCl (3 molΠL ,用
柠檬酸2磷酸缓冲液配制 ,p H 515) 于 4 ℃下浸泡 24
h ,除去蛋白质 ,残余物即为细胞壁。将细胞壁在 70
℃下烘干 ,用玛瑙研钵研碎。
准确称取 013 g 细胞壁样品于 50 mL 塑料离心
管中 ,先加 015 molΠL 咪唑溶液 (p H 710) 30 mL 在
25 ℃下振荡提取 24 h ,离心取上清液 ,再用提取液离
心洗提 2～3 次 ,合并上清液 ,将上清液在最大透过
分子量为 1 000 的透析袋中用二次水透析 ,55 ℃烘
干 ,称重算出螯合态果胶含量 (果胶 1) 。然后用 50
mmolΠL Na2 CO3 (内含 20 mmolΠL CD TA) 30 mL 提
取碱溶性果胶 (果胶 2) ,方法同果胶 1。再用 4 molΠ
L KOH 30 mL 提取半纤维素 ,离心后的上清液用 4
molΠL HCl 中和至 p H 510 左右 ,二次水中透析 ,
55 ℃烘干 ,称重。最后将残渣在 55 ℃下烘干 ,称重 ,
算出纤维素含量[ 10 ,11 ] 。
113 　硼的测定
果胶 1 和果胶 2 于 550 ℃干灰化 ,1 molΠL HCl
溶解后测硼。半纤维素和纤维素灰化后用 011 molΠ
L HCl 溶解后测硼。硼的测定用 ICP2AES 法。
2 　结果与分析
211 　硼在不同油菜品种根系细胞壁各组分中的分配
　　从表 1 看出 ,果胶硼含量远高于半纤维素和纤
维素的硼含量。因此 ,尽管果胶总量仅占根系细胞
壁的 25 %左右[ 6 ] ,但其硼含量却占根系细胞壁硼总
量的 80 %以上。正常供硼处理 ,两种果胶硼含量在
不同品种间和不同生育期差异不显著 ,但由于两种
形态果胶不同生育期在细胞壁中所占比例不同 ,它
们在根系总硼量中所占比重也不同 ,果胶 1 硼占总
硼量的 27 %～38 % ,果胶 2 占 45 %～59 %。半纤维
素硼含量占根系细胞壁总硼量的 6 %～15 %左右 ,
纤维素的硼含量最低 ,两品种均不超过 5 mgΠkg ,占
根系细胞壁硼总量的 5 %左右 ,高效品种纤维素和
半纤维素硼含量苗期显著高于低效品种 ,花期差异
不显著。
表 1 不同油菜品种根系细胞壁各组分的硼含量及占细胞壁硼总量的百分比
Table 1 Content of B in root cell wall components of rape cultivars ( mgΠkg) and their percentage of the total wall( %)
生育期
Growing
stage
品种及处理
Cultivar and
treatment
硼含量 Content of B
Pectin 1 Pectin 2 Hemicellulose Cellulose
(mgΠkg) ( %) (mgΠkg) ( %) (mgΠkg) ( %) (mgΠkg) ( %)
苗期 95090 , - B 79169 ±9140 bc 3815 80132 ±20199 b 6215 4176 ±1106 d 212 2135 ±0132 c 316
Seedling 95090 , + B 105144 ±7168 a 2717 93167 ±9168 ab 5813 7166 ±0193 bc 911 4106 ±0196 a 515
95105 , - B 86188 ±9188 abc 3612 82190 ±8113 b 5719 4128 ±1102 d 515 2121 ±1102 c 311
95105 , + B 98113 ±10151 ab 3312 91100 ±10163 ab 5318 4149 ±0195 d 611 2128 ±0178 c 518
花期 95090 , - B 75147 ±13169 c 3216 94193 ±12135 ab 5514 9173 ±0132 b 1012 5105 ±0169 a 512
Flowering 95090 , + B 85187 ±12133 abc 3311 108187 ±8165 a 4818 13161 ±0162 a 1412 2163 ±0132 bc 412
95105 , - B 86121 ±9160 abc 4115 98136 ±10121 ab 4617 5167 ±1151 cd 614 4196 ±1101 a 612
95105 , + B 96125 ±13141 abc 3811 109161 ±15132 a 4418 12161 ±3121 a 1318 3182 ±0159 ab 418
　　注 :表中的数据为均值±标准误差。a ,b ,c ,d 表示每一列数据的 Duncan’s 新复极差法多重比较结果 ,字母相同者表示差异未达 0105 水
平 ,下表同。
Notes : Figures in the table are the means ±standard error1 a , b , c , d indicate the results of Duncan’s multiple test of each column1 Means
followed by same letter are not significantly different at 0105 level1 The same in following tables1
　　缺硼处理 ,果胶硼含量有降低的趋势 ,但未达显 著水准 ,半纤维素硼含量显著降低 ,纤维素硼含量苗
906　第 5 期 杨玉华等 :不同硼效率油菜品种细胞壁组分中硼的分配 　　　

期降低 ,花期升高 ;缺硼使果胶硼占细胞壁硼总量之
比升高 ,半纤维素硼和苗期纤维素硼比例下降 ,说明
硼与果胶结合的稳定性可能大于硼与半纤维素和纤
维素的结合。
212 　硼在不同油菜品种上部叶细胞壁各组分中的
分配
　　表 2 表明 ,油菜上部叶片细胞壁果胶硼含量显
著高于半纤维素和纤维素 ,细胞壁中 95 %以上的硼
和果胶结合。正常供硼 ,上部叶细胞壁两种形态果
胶硼含量均高于根系果胶 ,这是叶片细胞壁硼含量
高于根系细胞壁硼含量的主要原因 ,且叶片果胶硼
占细胞壁总硼量之比高于根系 ,说明硼在叶片中结
合的专一性高于根系。
表 2 不同油菜品种上部叶细胞壁各组分的硼含量及占细胞壁硼总量的百分比
Table 2 Content of B in upper leaf cell wall components of rape cultivars ( mgΠkg) and their percentage of the total wall( %)
生育期
Growing
stage
品种及处理
Cultivar and
treatment
硼含量 Content of B
Pectin 1 Pectin 2 Hemicellulose Cellulose
(mgΠkg) ( %) (mgΠkg) ( %) (mgΠkg) ( %) (mgΠkg) ( %)
苗期 Seedling 95090 , - B 129161 ±21114 bc 7018 88182 ±15177 d 2715 3152 ±0132 d 115 1117 ±0123 c 019
95090 , + B 147175 ±11152 bc 6919 145112 ±25133 ab 2912 3168 ±0126 d 115 1115 ±0153 c 015
95105 , - B 108129 ±11123 c 4412 107121 ±27113 cd 5311 2154 ±0163 d 116 2192 ±0141 bc 117
95105 , + B 198161 ±8155 a 4214 118189 ±18173 bcd 5512 5111 ±2110 cd 212 1175 ±0184 c 018
花期 Flowering 95090 , - B 126156 ±23121 bc 7718 123124 ±7139 abc 2018 6128 ±2101 bc 211 4144 ±1138 ab 116
95090 , + B 135177 ±22158 bc 7415 145101 ±5123 ab 2017 10111 ±3121 a 219 6119 ±2171 a 212
95105 , - B 130112 ±16101 bc 4912 106100 ±10198 cd 4716 9181 ±2169 ab 310 6174 ±1196 a 215
95105 , + B 156143 ±12152 b 5411 152101 ±10110 a 4314 7165 ±2138 abc 218 5126 ±2138 a 211
　　正常供硼时 ,低效品种果胶 1 硼含量高于高效
品种 ,苗期达显著水准 ;果胶 2 硼含量品种间差异未
达显著水准。生育期对高效品种果胶硼含量影响较
小 ;对低效品种影响较大 ,果胶 1 硼含量苗期高于花
期 ,果胶 2 硼含量花期高于苗期。由于品种间叶片
细胞壁果胶组成的差异 ,高效品种以果胶 1 为主 ,低
效品种以果胶 2 为主[ 6 ] ,因此 ,果胶 1 硼占高效品种
细胞壁硼总量的 70 %～75 % ,占低效品种细胞壁硼
总量的 42 %～55 % ;果胶 2 硼占高效品种细胞壁硼
总量的 20 %～30 % ,占低效品种细胞壁硼总量的
43 %～55 %。纤维素和半纤维素的硼含量与根系中
的情况差异不大 ,均显著低于果胶硼含量 ,且随生育
进程而显著增加。品种间差异不显著。半纤维素和
纤维素的硼含量分别占细胞壁总硼量的 3 %和
215 %以下。
缺硼使两品种果胶 1 和果胶 2 硼含量有降低的
趋势 ,其中 ,高效品种苗期果胶 2、低效品种苗期果
胶 1 和花期果胶 2 下降幅度均达显著水准。缺硼对
纤维素和半纤维素硼含量的影响不显著。
213 　硼在不同油菜品种下部叶细胞壁各组分中的
分配
　　表 3 表明 ,正常供硼时 ,两品种果胶 1 硼含量苗
期下部叶与上部叶片差异不大 ,花期高于上部叶。
低效品种苗期果胶 1 硼含量仍显著高于高效品种 ,
花期两品种差异不显著。
表 3 不同油菜品种下部叶细胞壁各组分中的硼含量及占细胞壁硼总量的百分比
Table 3 Content of B in lower leaf cell wall components of rape cultivars( mgΠkg) and their percentage of the total wall( %)
生育期
Growing
stage
品种及处理
Cultivar and
treatment
硼含量 Content of B
Pectin 1 Pectin 2 Hemicellulose Cellulose
(mgΠkg) ( %) (mgΠkg) ( %) (mgΠkg) ( %) (mgΠkg) ( %)
苗期 Seedling 95090 , - B 99196 ±3128 b 3318 122101 ±10131 a 6215 4161 ±1102 a 215 3132 ±0168 bcd 118
95090 , + B 138123 ±11125 b 3118 144155 ±14153 a 6419 6104 ±2101 a 216 2146 ±0198 d 110
95105 , - B 114107 ±19181 b 3410 136159 ±16114 a 6112 5157 ±0197 a 315 2164 ±1111 cd 115
95105 , + B 195139 ±11108 a 3812 150133 ±6103 a 5817 6131 ±2100 a 213 3164 ±1102 bcd 114
花期 Flowering 95090 , - B 217129 ±30195 a 3718 132121 ±17102 a 5914 5187 ±2121 a 117 4192 ±0197 a 116
95090 , + B 193102 ±35193 a 3716 142163 ±33121 a 5914 5103 ±3131 a 115 3157 ±0169 bcd 113
95105 , - B 213153 ±23185 a 3912 129132 ±9159 a 5811 3198 ±1103 a 112 4124 ±1102 ab 117
95105 , + B 206117 ±34184 a 3518 149132 ±31155 a 6211 4131 ±2135 a 112 3189 ±0197 bc 114
016 　　　　作 　　物 　　学 　　报 第 31 卷 　

　　下部叶果胶 2 硼含量与上部叶片相差不大 (苗
期低效品种有所升高) ,在不同的品种和生育期间也
较稳定 ,均低于果胶 1 ,在 150 mgΠkg 左右。两种形
态果胶硼含量共占下部叶细胞壁硼总量的 95 %以
上。说明在油菜所有器官中 ,果胶是细胞壁硼的主
要结合位点 ,且在叶片中的专一性高于根系。同时
由于果胶 2 是下部叶片细胞壁果胶的主要形态 ,因
此与其结合的硼量占下部叶细胞壁硼总量的 58 %～
65 % ,是下部叶片中硼的主要结合位点。
纤维素和半纤维素的硼含量及其所占比例依然
低于 5 % ,品种和生育期间差异不显著。
除苗期果胶 1 硼含量缺硼时显著降低外 ,缺硼对
两品种下部叶片细胞壁各组分硼含量的影响不显著。
3 　讨论
311 　果胶是油菜细胞壁硼的主要结合位点
　　Loomis 等 (1992) 首次提出硼在细胞壁中的作
用可能是硼与细胞壁果胶形成硼酸盐2酯键 ,在 p H
等因子的作用下 ,酯键快速解离和形成以控制细胞
的生长速度 ,维持细胞壁的正常结构[ 12 ] 。1993 年 ,
Matoh 等成功地从小萝卜根中分离出硼2鼠李半乳
糖醛酸聚糖 Ⅱ(B2R G2Ⅱ) 复合物[ 13 ] ,后证明 B2R G2
Ⅱ在植物体中广泛存在 ,可能是大多数双子叶植物
硼的惟一结合位点 ,细胞壁中 R G2Ⅱ含量决定植物
的需硼量[ 5 ,14 ,15 ] 。本试验的结果表明 ,不管缺硼与
否 ,油菜细胞壁中绝大部分的硼 (根系中 80 %以上、
叶片中 95 %以上的细胞壁硼)和果胶结合。
本试验发现 ,油菜不同品种、不同器官或同一器
官不同生育期细胞壁果胶与硼的结合能力不同。根
系果胶的硼含量显著低于叶片果胶 ,螯合剂可溶性
果胶与碱溶性果胶的硼含量也不同 ,低效品种苗期
叶片螯合剂可溶性果胶硼含量高于高效品种 ,说明
油菜不同品种、不同器官或同一器官不同生育期细
胞壁果胶的成分存在差异。
312 　不同硼效率油菜品种细胞壁各组分硼含量的
差异
　　本试验正常供硼条件下 ,不同硼效率油菜品种
间细胞壁各组分硼含量的差异主要表现为 ,低效品
种苗期叶片细胞壁螯合剂可溶性果胶硼含量显著高
于高效品种 ,碱溶性果胶硼含量无显著差异 ,说明对
于相同提取剂提取的细胞壁果胶 ,油菜品种不同其
结合硼的能力也不同。本文作者前期的研究结果表
明 ,不同硼效率油菜品种细胞壁的组成也有差异 ,主
要表现在上部叶细胞壁果胶组成上 ,低效品种细胞
壁螯合剂可溶性果胶含量显著低于高效品种 ,碱溶
性果胶含量高于高效品种[ 6 ] 。由此看出 ,不同油菜
品种新生叶片细胞壁果胶结构及成分的差异导致品
种间细胞壁硼含量的差异 ,使低效品种需更多的硼构
建其细胞壁[5 ] ,因此 ,在低硼条件下易出现缺硼症状。
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116　第 5 期 杨玉华等 :不同硼效率油菜品种细胞壁组分中硼的分配