澳洲堅(jiān)果花芽分化期碳水化合物含量的變化動態(tài)

曾 輝 ，杜麗清 ，鄒明宏 ，陸超忠 ，羅煉芳 ，張漢周

（1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 南亞熱帶作物研究所，廣東 湛江 524091；2.農(nóng)業(yè)部熱帶果樹生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 湛江 524091）

澳洲堅(jiān)果Macadamia integrifolia的花期較長，花量大，但坐果率較低?；ㄑ糠只|(zhì)量是影響坐果率的因素之一，營養(yǎng)是花芽分化及花器官形成與生長的物質(zhì)基礎(chǔ)，其中碳水化合物對花芽的形成尤為重要。已有很多報(bào)道指出，碳水化合物的積累與花芽分化密切相關(guān)[1-3]。目前，國內(nèi)外有關(guān)澳洲堅(jiān)果花芽分化方面的研究主要涉及其開花授粉特性、花粉活力、柱頭可授性、溫度對花期的影響、花芽分化期間內(nèi)源激素的變化及赤霉素對成花的影響等方面[4-10]，而少見有關(guān)于與澳洲堅(jiān)果花芽分化密切相關(guān)的碳素營養(yǎng)變化動態(tài)的研究報(bào)道。為此，文中以澳洲堅(jiān)果品種Own choice為試料，通過測定花芽分化期間碳水化合物的含量，探討了澳洲堅(jiān)果花芽分化期間葉片和枝條中碳水化合物含量的變化規(guī)律，以期為生產(chǎn)中通過人工調(diào)控來提高澳洲堅(jiān)果花芽分化的質(zhì)量提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣東省湛江市南亞熱帶作物研究所澳洲堅(jiān)果園，地處21°9′ N，110°15′ E，海拔20 m。試驗(yàn)地為平地，土壤為磚紅壤。

1.2 試驗(yàn)材料及處理方式

隨機(jī)選取生長良好、樹體大小基本一致的5年生Own Choice澳洲堅(jiān)果樹為試驗(yàn)材料，試驗(yàn)植株為嫁接樹，砧木采用澳洲堅(jiān)果的品種Hinde（H2）的實(shí)生苗。試驗(yàn)共設(shè)置3個處理，每個處理各選5株樹：處理①即赤霉素處理，2005年10月1日和10月10日2次對植株進(jìn)行赤霉素（濃度為40 mg·L-1）噴霧處理；處理②即環(huán)割處理，2005年10月1日對植株的主枝（每株選2個直徑為2.5～3.0 cm的主枝）進(jìn)行螺旋環(huán)割處理，環(huán)割一圈，寬度為4～5 mm，深度到木質(zhì)部；處理③即不做任何處理，用作對照。試驗(yàn)期間，對試驗(yàn)植株每周澆水1 次，如遇降雨則暫緩澆灌。

1.3 物候期的觀測

在2005年9月至2006年3月和2006年9月至2007年3月這兩個時間段內(nèi)，每隔7 d觀察記記錄植株的物候變化情況，包括秋梢萌動期、展葉期、轉(zhuǎn)綠期、秋梢老熟期、花穗開始伸長（花穗長達(dá)5 mm）和開花時間等。每節(jié)花穗數(shù)量的統(tǒng)計(jì)方法是：在每株樹的北面和南面隨機(jī)各選一個粗度約為3 cm的大枝，隨機(jī)調(diào)查其上短枝（長10～15 cm）的節(jié)數(shù)及其著生的花穗數(shù)量。每個處理調(diào)查3株樹。觀察各處理花芽出現(xiàn)的時間、花穗開始伸長時間及盛花期，并對成花狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.4 取樣方法

2005年9月1日至2006年1月21日，每隔20 d取樣1次。取樣器官為短枝及第二輪生長的葉片，樣品用塑料袋密封后放入冰壺中速凍，帶回實(shí)驗(yàn)室洗凈，將枝條、葉片樣品分成2份，一份存放于－80 ℃的冰箱中以待用，用于果糖、葡萄糖和蔗糖的測定；另一份樣品用牛皮紙信封裝好，立即放到105 ℃的烘箱中殺青15 min，然后在65 ℃下烘干，粉碎后過80目篩，然后將樣品密封置于－20 ℃的冰箱中保存，用于測定可溶性總糖和淀粉的含量。

1.5 可溶性糖的測定

可溶性糖的提?。翰捎煤娓蓸悠罚?0%的乙醇在80 ℃下水浴提取，用苯酚顯色法測定[11]。于721分光光度計(jì)485 nm下比色測定吸光值（OD值）。

1.6 淀粉的提取及測定

樣品的提取與測定：提取可溶性糖的殘?jiān)迫?0 mL的容量瓶中，加入20 mL熱蒸餾水中，放入沸水浴中煮沸15 min，再加入52%高氯酸3 mL提取15 min，冷卻后，搖勻,并用蒸餾水定容，加入0.5 g高嶺土，搖勻。加入5 mL溶液到離心管中，2 500 r·min-1離心6 min，取其上清液1 mL，再加1 mL蒸餾水，加9%苯酚溶液1 mL，搖勻至無絮狀物，從液面正上方在15～20 s內(nèi)加入5 mL 濃硫酸，搖勻。在室溫下放置30 min，在485 nm下比色測定吸光值(OD值)，計(jì)算淀粉含量。

1.7 果糖、葡萄糖、蔗糖含量的測定

文中實(shí)驗(yàn)參照（有所改進(jìn)） Ben-Bassat 等人[12]、高娃等人[13]、唐根源等人[14]的提取及測定方法進(jìn)行，具體步驟如下：稱取1 g樣品，加入4 mL純水冰浴研磨，在80 ℃下水浴提取10 min后，將提取液于10 000 r·min-1轉(zhuǎn)速下離心10 min，再加入4 mL純水于殘?jiān)?，攪拌后再?0 000 r·min-1轉(zhuǎn)速下離心10 min，合并上清液，定容至10 mL，取1 mL過0.22 μm的微孔濾膜后上機(jī)測定。

色譜條件：采用美國Perkin Elmer公司的高效液相色譜儀系統(tǒng)設(shè)備（Series 200）進(jìn)行測定。其工作條件為：選用Phenomenex NH2柱（5 μm， 4.6 mm ×250 mm）；流動相為乙腈∶水為70∶30（V/V）；流速為1.0 mL·min-1；柱溫為35 ℃；進(jìn)樣量20 μL；檢測器采用示差檢測器（RID）；糖標(biāo)樣為美國SIGMA公司產(chǎn)品；所用試劑均為色譜純。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對枝梢生長的影響

對照處理：9月至10月中旬植株枝梢處于穩(wěn)定期，10月下旬秋梢開始萌動，11月上旬至11月下旬為展葉期，11月下旬至12月中旬為轉(zhuǎn)綠期，12月下旬到1月下旬秋梢老熟穩(wěn)定。

赤霉素處理：9月枝梢處于穩(wěn)定期，10月中旬枝梢開始萌動，陸續(xù)抽生秋梢，10月下旬開始展葉，11月下旬進(jìn)入轉(zhuǎn)綠期，12月下旬至1月下旬枝梢老熟穩(wěn)定。

環(huán)割處理：其物候期與對照處理的基本相同，只是新梢的抽生量稍少。

試驗(yàn)結(jié)果表明：外源赤霉素處理能促進(jìn)植株的營養(yǎng)生長，該處理后的植株新梢可提早萌發(fā)，而環(huán)割處理對植株的營養(yǎng)生長略有抑制作用，表現(xiàn)為新梢量減少。

2.2 赤霉素處理對花期及成花量的影響

從2005年9月至2006年3月和從2006年9月至2007年3月這兩個時間段內(nèi)，對3個處理植株的成花情況進(jìn)行了觀察，結(jié)果如表1所示。由表1可知，用赤霉素處理的植株其花芽出現(xiàn)的時間、花穗開始伸長的時間及盛花期均明顯遲于對照植株，2005～2006年分別推遲了20、16、5 d；2006～2007年則分別推遲了22、17、7 d[9]。而環(huán)割處理植株的花期與對照處理的基本一致，但環(huán)割處理的植株其花穗伸長狀態(tài)及盛花情況比對照的植株更整齊。

表1 2005～2007年各處理植株的花期Table 1 Flower stages of plants under different treatments from 2005 to 2007

對供試植株的成花情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2所示。在2005～2006年間和2006～2007年間，赤霉素處理的植株上每節(jié)花穗的數(shù)量分別為1.45和1.52穗[9]，環(huán)割處理的植株上每節(jié)花穗的數(shù)量分別為2.65和2.61穗；而對照植株的每節(jié)花穗數(shù)量則分別為2.60和2.55穗。表2表明，外源赤霉素處理明顯推遲了植株的花期，顯著降低了每節(jié)位花穗數(shù)，此結(jié)果證明了赤霉素不利于澳洲堅(jiān)果花芽的分化；環(huán)割處理植株的花期與對照處理的基本相同，每節(jié)位的花穗數(shù)量略有增加，但差異不顯著。

2.3 葉片和枝條中碳水化合物含量的變化

2.3.1 可溶性糖含量的變化

花芽分化期間澳洲堅(jiān)果樹葉片、枝條中可溶性糖含量的變化情況如圖1所示。

由圖1可知，不同處理后植株葉片中可溶性糖含量的變化動態(tài)各不相同：對照植株從9月上旬開始呈上升趨勢，10月中旬出現(xiàn)一個小的峰值（達(dá)8.23%）后下降，11月上旬以后再次上升，于12月中旬達(dá)到最大值（9.2%），此后再次下降；赤霉素處理的植株從9月上旬逐漸上升，12月中旬達(dá)到最大值（8.74%），此后緩慢下降；環(huán)割處理植株其含量變化的趨勢與赤霉素處理的相似，其峰值（達(dá)9.32%）出現(xiàn)的時間提前到11月下旬，此后呈下降趨勢，1月下旬略有回升。

表2 2005～2007年各處理植株的成花量?Table 2 Raceme number in plants under different treatments from 2005 to 2007

圖1 花芽分化期間各種處理的葉片和枝條中可溶性糖含量的變化Fig.1 Changes of soluble sugar contents in leaves and shoots under different treatments during flower bud differentiation period

從圖1中可以看出，3種處理方式下枝條中可溶性糖含量的變化趨勢基本相同，9月上旬都保持在2.00%～2.50%之間；對照植株11月上旬達(dá)到最大值（5.03%），然后呈下降趨勢；赤霉素處理植株的峰值出現(xiàn)的時間推遲到11月下旬，且峰值（4.72%）較低，9月下旬至11月下旬，其枝條中可溶性糖的含量明顯低于對照；環(huán)割處理植株與對照的變化曲線相似，但9月下旬至11月上旬，其枝條中可溶性糖的含量明顯高于對照。

2.3.2 淀粉含量的變化

花芽分化期間澳洲堅(jiān)果樹葉片、枝條中可溶性糖含量的變化情況如圖2所示。

圖2 花芽分化期間各處理葉片和枝條中淀粉含量的變化Fig.2 Changes of starch contents in leaves and shoots under different treatments during flower bud differentiation period

各處理植株葉片中淀粉含量的變化曲線相同，從9月上旬的6%逐步下降到4%，赤霉素處理的含量略低于對照，而環(huán)割處理的含量則略高于對照。

各處理植株枝條中淀粉含量的變化曲線相同，赤霉素處理的含量與對照基本相同，而環(huán)割處理的含量則大于對照；環(huán)割處理植株中淀粉含量在10月中旬后較高。

從器官的分布來看，葉片中可溶性糖含量高于枝條，為5.5%～9.2%，而枝條為2%～5%；淀粉含量則以枝條為高，枝條為6.5%～12.5%，而葉片中的含量則為4%～6%。

由圖1和圖2可知，在10月上、中旬，枝條、葉片中可溶性糖的含量急劇上升，且以環(huán)割處理后的植株糖含量上升的幅度最大，其次是對照植株，赤霉素處理植株上升的幅度稍??；葉片與枝條中淀粉的含量則呈下降趨勢。

結(jié)合物候期觀察來分析，從10月上旬開始，各處理的植株新梢陸續(xù)開始萌動，葉片與枝條中可溶性糖含量增加，淀粉含量則下降。

11月下旬到12月中旬，葉片進(jìn)入轉(zhuǎn)色期的澳洲堅(jiān)果可溶性糖含量均下降，隨著葉片和枝梢的老化，各處理植株器官中淀粉的含量略有上升。

2.3.3 果糖、葡萄糖和蔗糖含量的變化

2.3.3.1 果糖含量的變化

花芽分化期間澳洲堅(jiān)果樹葉片、枝條中果糖含量的變化情況如圖3所示。

由圖3可知，對照處理植株葉片中果糖含量的變化情況是先下降，然后迅速上升，11月下旬達(dá)到最大值，然后迅速下降，12月中旬后又有所回升。環(huán)割處理植株葉片中果糖含量的變化情況與對照的基本相同，而赤霉素處理植株葉片中的果糖含量，9月下旬就開始回升，9月上旬至下旬，其含量與對照的相同，9月下旬至11月上旬，其含量高于對照，之后其含量又低于對照。

各處理植株枝條中果糖含量的變化趨勢與葉片略有不同。對照處理植株枝條中果糖含量，9月上中旬急劇上升，從9月上旬的400～500 μg·g-1上升到700～750 μg·g-1，11月上旬各處理均降到最低值（90～300 μg·g-1），11月下旬迅速上升，達(dá)到500～700 μg·g-1，此后迅速下降到9月上旬的水平。與對照比較，赤霉素處理植株枝條中果糖含量較高，環(huán)割處理植株枝條中果糖含量除了11月上旬略高外，其它時期與對照無明顯差異。

2.3.3.2 葡萄糖含量的變化

花芽分化期間澳洲堅(jiān)果樹葉片、枝條中葡萄糖含量的變化情況如圖4所示。

由圖4可知，9月上旬至9月下旬，各處理植株枝條及葉片中葡萄糖含量變化不大，枝條一般保持在700 μg·g-1左右，而葉片在900～1 300μg·g-1之間，11月下旬均達(dá)到最大值，枝條在1 300～1 600 μg·g-1之間，葉片在1 800～2 300μg·g-1之間，此后各處理枝條與葉片中葡萄糖含量略有下降。與對照相比，赤霉素處理植株葉片中葡萄糖含量無明顯差異，枝條中葡萄糖含量在10月中旬明顯較低，而在11月下旬則較高，其它時期無明顯差異；環(huán)割處理植株葉片中葡萄糖含量在10月上旬到12月上旬略高，枝條中葡萄糖含量在11月中旬以后較低，其它時期無明顯差異。

圖3 花芽分化期間各處理葉片和枝條中果糖含量的變化情況Fig.3 Changes of fructose contents in leaves and shoots under different treatments during flower bud differentiation period

圖4 花芽分化期間各處理葉片和枝條中葡萄糖含量的變化情況Fig.4 Changes of glucose contents in leaves and shoots under different treatments during flower bud differentiation period

2.3.3.3 蔗糖含量的變化

花芽分化期間澳洲堅(jiān)果樹葉片、枝條中蔗糖含量的變化情況如圖5所示。

圖5 花芽分化期間各處理葉片和枝條中蔗糖含量的變化情況Fig.5 Changes of sucrose contents in leaves and shoots under different treatments during flower bud differentiation period

9月上旬到下旬，各處理各器官蔗糖含量變化不大，葉片一般保持在600 μg·g-1左右，枝條在200 μg·g-1左右，11月下旬枝條和葉片中蔗糖含量達(dá)到最大值，葉片在800～1 100 μg·g-1之間，枝條在500～650 μg·g-1之間，此后又有一定幅度的下降。與對照比較，赤霉素處理植株枝條中蔗糖較低（11月下旬略高），而葉片中蔗糖較高（9月上中旬略低），環(huán)割處理植株與對照無明顯差異。

從圖4和圖5可知，從10月上旬至11月下旬，經(jīng)各種處理后澳洲堅(jiān)果樹的枝條和葉片中葡萄糖和蔗糖的含量呈明顯上升趨勢，此后則稍有回落。

綜上所述，花芽分化期間澳洲堅(jiān)果的枝條和葉片中有較高濃度的可溶性糖含量和較低濃度的淀粉含量，可溶性糖中又以葡萄糖和蔗糖含量較高。

3 討 論

3.1 梢期對花芽分化的影響

澳洲堅(jiān)果的花期較長，花期長短與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件有關(guān)。在夏威夷，花期長達(dá)14周以上[7]，在廣東湛江則花期比較集中，一般為2～4周，而在云南德宏地區(qū)的花期稍長，全年都有花出現(xiàn)，但主要集中在3月至4月。澳洲堅(jiān)果的成花枝一般是樹冠內(nèi)膛1.5～3年生的短枝，花芽在葉腋處或葉片脫落處形成。從表1可以看出，2006年經(jīng)赤霉素處理的植株花穗開始伸長及盛花期分別比對照晚16 d和5 d。從物候觀察的結(jié)果可知，經(jīng)赤霉素噴布處理的植株在10月中旬秋梢開始萌動，而經(jīng)環(huán)割處理的植株和對照植株在10月下旬才開始萌動。結(jié)果表明，秋梢萌動早，花穗開始伸長及盛花期晚。這可能是由于秋梢萌動導(dǎo)致樹體內(nèi)GA3、IAA等含量升高，進(jìn)而使花芽分化受到抑制的緣故。

3.2 碳水化合物對花芽分化的影響

營養(yǎng)生長和營養(yǎng)物質(zhì)的積累是花芽分化的物質(zhì)基礎(chǔ)，花芽的分化和發(fā)育是一個形態(tài)建成過程，需要大量的營養(yǎng)物質(zhì)來供應(yīng)完成，碳水化合物對花芽的形成有非常重要的作用[1]。淀粉的積累對成花有利[3]，對花芽形成的質(zhì)量起重要作用[2]。梁芳等人[15]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在花芽分化過程中，芽中的可溶性總糖、蔗糖和淀粉含量迅速增加，表明高含量的碳水化合物有利于菊花花芽分化。陳厚彬等人[16]發(fā)現(xiàn)，花發(fā)端前，荔枝高成花率樹的淀粉含量以小枝最高，形成從小枝到末端秋梢和葉片的下降梯度，而低成花率樹則沒有這種梯度。李靜等人[17]芍藥花芽分化主要靠可溶性糖提供營養(yǎng)物質(zhì),在可溶性糖濃度降低到一定水平之后,淀粉水解以供花芽分化過程中對營養(yǎng)物質(zhì)的需求。營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)是否充足，決定花芽分化質(zhì)量的優(yōu)劣[2]。葉片中可溶性糖的積累有利于草莓、奈李的花芽分化[18-19]。楊義標(biāo)等人[20]報(bào)道，勒杜鵑花芽分化過程中可溶性糖含量先升后降。吳月燕等人[21]研究了葡萄葉片中碳水化合物的變化對花芽分化的影響，結(jié)果表明，花芽分化進(jìn)度與可溶性糖、蔗糖含量呈極顯著正相關(guān)，與果糖含量呈顯著正相關(guān)，葉片中的淀粉積累有利于花芽分化，葉片的淀粉含量與花芽分化呈顯著正相關(guān)。郭金麗等人[3]報(bào)道，蘋果梨花芽生理分化期，成花短枝和葉片中淀粉積累快，形態(tài)分化期，成花短枝中淀粉大量積累。成花誘導(dǎo)并不一定要求很高的碳水化合物水平，而是強(qiáng)調(diào)其“可利用性”。

文中的試驗(yàn)結(jié)果表明，在澳洲堅(jiān)果花芽分化期間，枝條與葉片中可溶性糖含量持續(xù)上升，并處于一個較高的水平，且花芽萌動早的對照和環(huán)割處理比花芽萌動遲的赤霉素處理要高，表明可溶性糖的積累有利于澳洲堅(jiān)果花芽分化，這與前人的研究相一致。在可溶性糖中，以葡萄糖和蔗糖濃度較高。本試驗(yàn)中，在花芽誘導(dǎo)后期枝條和葉片中淀粉含量均有所下降，表明枝條及葉片中可能存在淀粉向可溶性糖轉(zhuǎn)化的過程，這一過程可能有助于增加樹體中碳水化合物的可利用程度，促進(jìn)澳洲堅(jiān)果的花芽分化。

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