我国南方地区由于雨水的淋洗,硼(B)和钙(Ca)的缺乏都比较严重,两者均是植物必需的营养元素,对维持细胞壁的正常功能和结构发挥着十分重要的作用。近年来,有关B与Ca之间的关系研究已取得了一系列成果,但有关B和Ca之间相互作用对枳壳砧木,尤其是对枳壳砧木细胞壁影响的差异尚未见报道,外源L-纳米天冬氨酸钙(Ca(L-asp)-NPs)作为一种补钙剂广泛运用在医药行业,但能否作为一种肥料补充剂运用在植物生产尚未可知。本研究以枳壳砧木为试验材料,系统研究了B、Ca缺乏及外源Ca(L-asp)-NPs对枳壳砧木根系生长、元素含量、代谢物组成、细胞壁生长状况、果胶等指标的影响,以揭示B、Ca缺乏及外源Ca(L-asp)-NPs对枳壳砧木生长影响的潜在机制,为研究我国南方枳壳砧木的生长提供理论基础。研究结果如下:(1)-B+Ca和+B-Ca处理使粗根的根长增加,根系表面积和根体积减小。因子分析结果表明,中根的比例可能是枳壳砧木吸收B和Ca的主要根型。而且,-B+Ca和+B-Ca处理严重阻碍了枳壳砧木根系的正常生长,导致其生物量降低,同时促进了Ca和B的吸收和向地上部的运输,最终导致枳壳砧木代谢发生变化。(2)缺B和缺Ca会导致植物生物量降低和抑制根系生长。缺Ca显著降低根、茎、叶鲜重,分别降低47%、50%和62%,而缺B只降低根鲜重。主成分分析和皮尔逊相关性分析表明,缺B、缺Ca处理与对照相比,根系参数间存在显著差异。透射电镜观察结果表明,缺Ca能够减少细胞壁厚度,而缺B增加了细胞壁厚度,结合X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、免疫组化分析(JIM5和JIM7)等技术,表明上述变化可能是由于果胶的甲基酯化度和细胞壁糖蛋白不同所致。综上所述,缺B可促进低甲酯化果胶的形成,增加细胞壁厚度,进而影响根系的形态发育;缺Ca条件下,高甲酯化果胶的形成,增加细胞壁的降解从而抑制根伸长和根分枝的形成。(3)不同浓度的Ca(L-asp)-NPs会对缺Ca下枳壳砧木的生长产生显著影响,随着浓度的增加,总根长、根体积、根表面积呈现显著下降的趋势,但是总的生物量在80 mg/L处理时积累最高,随着处理浓度的增加,根、茎、叶及螯合态果胶中含Ca量逐渐上升,根细胞壁中积累了大量的Ca(L-asp)-NPs颗粒,与对照相比,螯合态和碱溶态果胶含量下降,320 mg/L处理的水溶态果胶含量下降,同时改变了果胶的甲酯化程度。实验表明,80 mg/L的Ca(L-asp)-NPs处理的枳壳砧木长势最好,过高或者过低都会产生不利影响,不利影响产生的原因是改变了根系中不同形态果胶的分配和果胶的甲酯化程度。因此,缺B和缺Ca抑制枳壳砧木生长的不同是由对根系构型的改变以及细胞壁果胶甲酯化程度改变的不同而引起的,除此之外,80 mg/L Ca(L-asp)-NPs处理能够显著促进枳壳砧木的生长,对其生长最有利。