梨資源葉片和果實中礦質(zhì)元素含量差異及其相關性

段瑩瑩，喬 鑫，李六林，田彩芳，宋宇琴

（山西農(nóng)業(yè)大學園藝學院，山西太谷030801）

礦質(zhì)營養(yǎng)是果樹生長發(fā)育、產(chǎn)量形成和品質(zhì)提高的物質(zhì)基礎，對果樹生理代謝和生長結(jié)果起著極其重要的作用[1]。加強果樹礦質(zhì)營養(yǎng)的研究，可為營養(yǎng)診斷、合理施肥和培育果樹新品種提供理論依據(jù)。目前，對果樹礦質(zhì)元素的研究主要集中在葉片、果實和土壤礦質(zhì)元素季節(jié)變化規(guī)律及其相關性方面，其中有關葉片和果實內(nèi)礦質(zhì)元素的變化在龍眼[2]、枇杷[3]等中已有報道。陳艷秋等[4]對蘋果梨果實礦質(zhì)元素含量進行研究，結(jié)果表明，果實和葉片中K，Zn，Mg呈正相關，Ca，Mn，F(xiàn)e呈負相關。Buwalda等[5]研究表明，果實中K，P，Cu的含量高于葉片，葉片中Ca，Mn的含量高于果實。林敏娟等[6]研究表明，鴨梨葉片和果實中K含量間顯著正相關，Ca含量間顯著負相關；黃金梨葉片和果實中Mg含量間顯著負相關。目前的研究只側(cè)重于個別主栽品種或某個栽培品種，對不同品種間葉片和果實礦質(zhì)元素含量差異的研究較少，而且葉片和果實間礦質(zhì)元素相關性分析結(jié)果存在一定的分歧。同時，由于氣候變化和集約化、套袋等栽培技術的應用，導致出現(xiàn)許多生理病害，特別是由于缺乏某些元素導致的果實生理病害，如套袋后果實鈣素失調(diào)引起的“雞爪病”[7]和果實缺鈣引起的黑心病[8-9]等更加明顯。生產(chǎn)上通過根外施肥的方式來防治生理病害，但是受土壤等外界因素的影響，效果不明顯。許多研究表明，決定植物礦質(zhì)元素含量多少的主要因子是遺傳性[10]，因此，擬通過遺傳育種改變樹體遺傳物質(zhì)的手段來改良缺素引起的生理病害。

本試驗分析了梨樹30個品種葉片和果實中Ca，K，Mg，Mn，F(xiàn)e和Zn的含量，進行了品種間和種間比較及葉片與果實間相關性分析，旨在篩選出含礦質(zhì)元素較高的品種，探明葉片和果實中礦質(zhì)元素的相關性，為培育抗病品種和雜交苗的早期篩選提供理論依據(jù)，同時也為梨樹合理施肥、產(chǎn)量提高、品質(zhì)改善提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗在山西省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所梨樹資源圃進行，梨園地處華北高原，年均氣溫9.6℃左右，1月平均氣溫-7℃，7月平均氣溫23℃，最高氣溫36℃，最低為-26℃，年降雨量450 mm，霜凍期為10月上旬至次年4月中旬，無霜期160 d左右。供試梨樹株行距2 m×4 m，樹勢健壯，土壤肥沃，管理水平高。

1.2 試驗材料

以30個梨品種（表1）為試材。

表1 供試梨品種（系）

1.3 試驗方法

葉片于2011年7月中下旬取樣。采摘樹冠外圍陽面枝條中部葉片，按常規(guī)方法進行洗刷、烘干、粉碎后備用。果實于7月至9月下旬采樣，每棵樹采摘果實6～7個，烘干、粉碎后備用。

1.4 測定項目及方法

用原子吸收法測定葉片和果實中礦質(zhì)元素Ca，K，Mg，Mn，F(xiàn)e，Zn的含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SAS8.0對試驗數(shù)據(jù)進行相關性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同梨品種及其種間葉片礦質(zhì)元素含量分析

2.1.1 不同梨品種間葉片礦質(zhì)元素含量分析 由表2可知，不同梨品種葉片間各礦質(zhì)元素含量存在明顯差異。其中，3種大量元素中，Ca含量最高，平均達17.249 mg/g，含量最高的是中香，最低的是晉蜜梨；Mg元素含量最低，平均值僅為2.959 mg/g，各品種間含量變幅不大；K元素的變異系數(shù)最大，變幅范圍為6.711～15.951 mg/g，含量最高的是玉酥，最低的是八月酥。3種微量元素中，F(xiàn)e元素的平均含量最高，變異系數(shù)最小，其中，八月酥含量最大，玉露香含量最??；Zn元素含量最少，Mn元素含量最大值是最小值的3.16倍，變異系數(shù)最大，法梨含量最高，達100.065 mg/kg。6種元素的變異系數(shù)均較大，表明梨樹各品種間主要礦質(zhì)元素含量變異范圍較廣，有利于從中選出礦質(zhì)元素含量較高的品種。

表2 不同梨品種的葉片礦質(zhì)元素含量分析

相關分析表明，葉片中6種礦質(zhì)元素間存在一定的相互關系，其中，Ca與Mn，K與Mg呈顯著正相關；Ca與Zn呈極顯著正相關，K與Fe呈極顯著負相關，Ca與K，K與Mn，K與Zn，F(xiàn)e與Mg呈負相關，但未達到顯著水平。

2.1.2 不同梨種間葉片礦質(zhì)元素含量分析 從表3可以看出，4種梨種間葉片中Ca，Mg，F(xiàn)e，Zn，Mn元素含量差異均不顯著，西洋梨和雜交梨的K元素含量差異顯著，雜交種梨中的K含量顯著高于西洋梨；雜交種梨葉片中的Ca，Mg含量均比其他3種梨高，特別是Ca含量，其平均可達19.065 mg/g，說明種間雜交有利于提高樹體的礦質(zhì)營養(yǎng)水平；白梨葉片中Fe和Zn含量分別最高，但Fe，Zn含量在各種間差異不大；葉片中Mn含量西洋梨最高，比砂梨高20 mg/kg。

表3 不同梨種間葉片礦質(zhì)元素分析

2.2 不同梨品種及其種間果實礦質(zhì)元素含量分析

2.2.1 不同梨品種間果實礦質(zhì)元素含量分析 由表4可知，不同品種果實中大量和微量礦質(zhì)元素含量存在很大的差異。其中，大量元素變異系數(shù)均較大，Ca，Mg，K最高值分別為各自最低值的41.9，4.4，2.3倍，Ca含量最高為蘋果梨，最低為早酥，Mg含量最高是幸水梨，最低是鴨梨，K含量最高為滿天紅，最低是紅巴梨。微量元素中，F(xiàn)e平均含量最高，F(xiàn)e，Zn，Mn元素含量的最高值分別是各自最低值的13.7，9.6，2.5倍，中香Fe含量最高，鴨梨Fe含量最低，早美酥Zn含量最高，紅香酥Zn含量最低，幸水梨Mn含量最高，黃金梨Mn含量最低。

相關分析表明，果實中6種礦質(zhì)元素間存在著一定的相互關系，果實中K與Ca，K與Mn呈顯著正相關，Mg與Ca，K，Mn呈極顯著正相關，F(xiàn)e與Zn，F(xiàn)e與Mg，Zn與K呈負相關。

表4 不同梨品種間果實礦質(zhì)元素含量分析

2.2.2 不同梨種間果實礦質(zhì)元素差異分析 從表5可以看出，4種梨果實中6種元素含量間差異均未達到顯著水平，但是，雜交梨果實中Ca含量明顯低于其他3種梨，K，Mn和Zn含量在西洋梨果實中分別最低，Mg含量在砂梨果實中很高，可提高植物的抗性，雜交梨果實中Fe含量最高，達到了25.688 mg/kg，這為篩選高礦質(zhì)元素含量果實的親本提供了理論依據(jù)。

表5 不同梨種間果實礦質(zhì)元素分析

2.3 葉片與果實中礦質(zhì)元素相關性分析

從表6可以看出，葉片與果實中6種元素間存在復雜的相互關系。葉片中Zn與果實中Ca呈顯著正相關，相關系數(shù)為0.366，葉片中Ca與果實中Fe、葉片中Zn與果實中Fe呈極顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.471和0.591，其他元素之間相關性均不顯著。葉片中Ca與果實中K；葉片中K與果實中Ca，Mn，Zn；葉片中Mg與果實中K，Mn，F(xiàn)e，Zn；葉片中Mn與果實中K，Mg，Mn；葉片中Fe與果實中Ca，K，Mg均呈負相關，說明他們之間有拮抗作用。葉片Zn與果實中6種元素均呈正相關，說明葉片Zn對果實中6種元素有增效作用。

表6 葉片與果實中礦質(zhì)元素的相關性

3 討論

試驗表明，不同梨品種間葉片和果實中的礦質(zhì)元素含量均不一樣。品種間礦質(zhì)元素含量存在顯著的差異，可能與品種生長勢有關[11]。品種對葉片礦質(zhì)元素含量變化的影響已有研究報道[12]。葉片中Zn和果樹生長的關系密切[13-14]，本研究結(jié)果表明，晉酥葉片中Zn含量最高。生產(chǎn)中常見的黃冠梨“雞爪病”、黑心病是因為果實中鈣元素失調(diào)而引起的生理病害。本研究結(jié)果表明，白梨特別是早酥果實中Ca含量最多，可作為雜交育種的親本，為選育抗“雞爪病”和黑心病的品種提供資源。以后要進一步篩選優(yōu)良品種特別是各地主栽品種中礦質(zhì)元素含量高的品種，對其直接推廣并加以利用，或與其他高礦質(zhì)元素含量的品系作為親本培育出更優(yōu)質(zhì)的品種。

不同梨種間葉片和果實中礦質(zhì)元素含量分析表明，雜交種梨葉片中K含量顯著高于西洋梨，其他元素含量差異均不顯著，但是同一元素在不同種間含量差異很大，這可能是由于種內(nèi)品種間含量差異很大導致種間差異不顯著。6種元素在4個品種間的變異系數(shù)都超過了10%，變異系數(shù)越大，其蘊藏的遺傳基礎越廣泛，利用和開發(fā)的潛力越大，從中獲得所需育種目標品種的幾率越大[15]。對養(yǎng)分的吸收和利用，在品種間存在一定的相關性和差異性[16]。Ca，K，Mg在雜交種梨葉片中含量很高，在果實中含量偏低，表明梨樹種間雜交后能夠明顯提高樹體的營養(yǎng)水平，但是對果實中Ca，K，Mg的含量沒有明顯提高。

一般認為，K與Ca在吸收上具有拮抗作用[17]，本研究結(jié)果表明，K與Ca，K與Mn在葉片中呈負相關，在果實中呈顯著正相關，可能是由于采樣時期的不同以及被測對象種類多的原因。郗榮庭等[18]對鴨梨葉片和果實中同一礦質(zhì)元素進行單相關分析表明，在年變化中，葉片與果實中N，K呈正相關，Ca，Mg，Mn呈負相關，F(xiàn)e，Zn無相關性；Esmaeil Fallahi等[19]研究表明，葉片中Ca和果實中Ca呈顯著負相關，這與本試驗結(jié)果有所不同，可能是因為之前的研究只考慮一個品種，研究的器官不同，也可能是因為葉片和果實中礦質(zhì)元素受植株生長過程中各種代謝作用的影響，其含量在不斷地變化，元素之間的相互作用沒能完全表現(xiàn)[4]。根據(jù)葉片與果實間的相關性，可在雜交苗的早期篩選出符合育種目標的品種，從而加快育種進度。生產(chǎn)中要綜合分析不同器官間元素的平衡關系，合理配方施肥，提高樹體的營養(yǎng)水平和抗逆性，保證果樹正常的花芽分化和開花結(jié)果，提高果實的品質(zhì)[20]。

4 結(jié)論

本研究對30個梨品種（系）葉片和果實中6種礦質(zhì)元素含量進行測定，結(jié)果表明，其含量差異顯著，選出了礦質(zhì)元素含量高的品種如紅巴梨果皮中Ca含量最高，早酥果實中Ca含量最高等；在葉片與果實礦質(zhì)元素相關性分析中探明了其間的關系，即葉片中Zn與果實中Ca呈顯著正相關，葉片中Ca與果實中Fe、葉片中Zn與果實中Fe呈極顯著正相關，這為雜交苗的早期篩選提供了依據(jù)。

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