24-表油菜素內(nèi)酯對櫻桃番茄光合特性和果實品質(zhì)的影響

李　蒙,束　勝,郭世榮,杜　靜,王軍偉

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,農(nóng)業(yè)部南方蔬菜遺傳改良重點開放實驗室,南京 210095;南京農(nóng)業(yè)大學(xué)(宿遷)設(shè)施園藝研究院,江蘇宿遷 223800)

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24-表油菜素內(nèi)酯對櫻桃番茄光合特性和果實品質(zhì)的影響

李蒙,束勝,郭世榮*,杜靜,王軍偉

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,農(nóng)業(yè)部南方蔬菜遺傳改良重點開放實驗室,南京 210095;南京農(nóng)業(yè)大學(xué)(宿遷)設(shè)施園藝研究院,江蘇宿遷 223800)

摘要:以櫻桃番茄品種‘千禧’為試驗材料,采用醋糟基質(zhì)桶式栽培的方法,研究噴施不同濃度(0.05、0.10、0.20、0.40 mg·L-1)的表油菜素內(nèi)酯(EBR)對櫻桃番茄植株葉綠素含量、光合氣體交換參數(shù)、葉綠素?zé)晒鈪?shù)、產(chǎn)量及果實品質(zhì)的影響。結(jié)果顯示:(1)與對照相比,噴施0.05、0.10、0.20 mg·L-1EBR顯著提高了番茄葉片葉綠素含量、凈光合速率(Pn)和蒸騰速率(Tr);0.10 mg·L-1EBR處理的番茄葉片實際光化學(xué)效率(ΦPSⅡ)、有效光化學(xué)效率(Fv′/Fm′)、非光化學(xué)淬滅系數(shù)(qspan)和電子傳遞速率(ETR)顯著升高,碳酸酐酶和Rubisco酶活性也顯著增強。(2)0.10 mg·L-1EBR處理番茄單果重和總產(chǎn)量分別比對照顯著提高17.5%、33.6%,并且果實番茄紅素和β-胡蘿卜素含量、可溶性固形物、可溶性糖、維生素C含量也顯著增加。研究表明,油菜素內(nèi)酯可以調(diào)節(jié)光合酶的活性,提高番茄葉片的光合作用能力,促進番茄植株的生長發(fā)育,從而提高番茄的產(chǎn)量和品質(zhì),并以0.10 mg·L-1EBR處理的效果最好。

關(guān)鍵詞:24-表油菜素內(nèi)酯(EBR);櫻桃番茄;光合特性;果實品質(zhì);產(chǎn)量

油菜素內(nèi)酯(Brassinolides,BRs)是廣泛存在于植物中的一種天然的甾醇類物質(zhì),國際上被公認為活性最高的高效、廣譜、無毒的植物生長激素,廣泛參與植物生長發(fā)育過程。隨著工業(yè)提取技術(shù)的不斷進步,人工合成具有高活性的表油菜素內(nèi)酯(EBR)在蔬菜、瓜果和樹木上得到了廣泛的應(yīng)用。研究表明,極低濃度的EBR處理就能使植物表現(xiàn)出顯著的生理效應(yīng),如促進生長、提高光合作用、增加坐果率、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)等[1-5]。Xia等[6]發(fā)現(xiàn),噴施EBR能顯著增加飽和光下黃瓜幼苗的凈光合速率;張惟等[7]研究表明EBR處理顯著提高番茄的坐果率和產(chǎn)量。

櫻桃番茄(LycopersiconesculentumMill.var.cerasiformeAlef)又稱珍珠番茄、迷你番茄、小番茄等,是一種重要的水果型茄果類蔬菜作物,也是中國設(shè)施栽培中較為廣泛的蔬菜品種之一。由于其口味香甜鮮美、富含多種營養(yǎng)物質(zhì)、Vc含量高、適宜生食,因而深受居民喜愛。隨著人們生活水平的提高,消費者對櫻桃番茄的需求量越來越大,且對品質(zhì)要求越來越高。醋糟是釀醋業(yè)的一大宗副產(chǎn)品,具有顆粒較粗、通氣孔隙度大、養(yǎng)分豐富等特性。近年來,醋糟被廣泛開發(fā)用于蔬菜育苗和栽培基質(zhì),在生產(chǎn)中取得了良好的效果。研究表明,醋糟混合基質(zhì)可明顯促進辣椒、西瓜、黃瓜等蔬菜作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[8-9]。然而在基質(zhì)栽培條件下,施用EBR對蔬菜作物光合作用、產(chǎn)量和品質(zhì)影響方面的研究鮮有報道。

為此,本試驗以‘千禧’櫻桃番茄品種為材料,考察葉面噴施不同濃度EBR對櫻桃番茄植株生長、光合作用、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,旨在篩選出基質(zhì)培番茄的最適宜EBR使用濃度,為進一步利用外源生長調(diào)節(jié)物質(zhì)促進基質(zhì)培櫻桃番茄高效、優(yōu)質(zhì)、安全生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1材料和方法

1.1供試材料

栽培基質(zhì)采用前期試驗篩選出的最佳基質(zhì)配方(醋糟、草炭、蛭石體積比為5:3:2),3種基質(zhì)均由鎮(zhèn)江培蕾有機肥有限公司提供,其理化性狀指標(biāo)和營養(yǎng)元素含量見表1;供試櫻桃番茄品種‘千禧’,種子由臺灣農(nóng)友種苗公司生產(chǎn);表油菜素內(nèi)酯購自Sigma公司。

1.2試驗處理

試驗于2014年3月至7月在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)實驗基地的現(xiàn)代化溫室中進行。櫻桃番茄種子在55 ℃的溫水中浸泡15 min,然后在清水中浸泡8 h,此后置于28 ℃的恒溫箱中催芽。選取飽滿、發(fā)芽整齊一致的種子播種于72孔穴盤中,育苗期間根據(jù)基質(zhì)的濕潤程度和幼苗生長狀況,不定期用自來水補充基質(zhì)水分。待番茄幼苗生長至3葉1心時,挑選長勢較好且一致的植株移栽于南京農(nóng)業(yè)大學(xué)自行研制的NAU-GI型專用桶式栽培裝置中(栽培桶下口直徑22.5 cm,上口直徑35 cm,高30 cm,網(wǎng)芯盤直徑26.5 cm,網(wǎng)芯筒下口直徑11.5 cm,上口13.5 cm,高 12 cm,,可裝10 L栽培基質(zhì)),株行距為30 cm×60 cm,每個栽培桶中定植1株。

緩苗后,白天溫度控制在28～30 ℃,夜間14～16 ℃。采用滴灌系統(tǒng)根據(jù)植株大小定時定量澆灌Hoagland營養(yǎng)液。定植成活后,每株每天澆1/2 Hoagland營養(yǎng)液200～500 mL;開花結(jié)果期,每株每天澆1倍Hoagland營養(yǎng)液1.0～2.5 L。植株調(diào)整、病蟲害防治等按有機栽培管理標(biāo)準(zhǔn)進行。

選取長勢一致、生長健壯、結(jié)果正常、無機械損傷的櫻桃番茄植株作為試驗用植株,采用單因素隨機區(qū)組試驗方法,在櫻桃番茄開花前10 d開始葉面噴施油菜素內(nèi)酯,濃度設(shè)0.05、0.10、0.20、0.40 mg·L-14個水平,以噴清水為對照。每隔3 d噴施1次,共噴施3次。實驗共設(shè)3次重復(fù),每重復(fù)8棵植株。番茄出現(xiàn)第六花絮后打頂,果實全部成熟后采收測定果實大小,統(tǒng)計產(chǎn)量并取部分果實用于測定果實品質(zhì)等相關(guān)指標(biāo)。

表1　栽培基質(zhì)的理化性狀

1.3測定指標(biāo)及方法

1.3.1葉綠素含量采用乙醇、丙酮、水混合液浸提法測定葉綠素含量。在櫻桃番茄第1穗果實成熟期,取各小區(qū)中部植株的果實下部相鄰第1片葉,剪碎,取0.1 g放入20 mL混合提取液(乙醇:丙酮:蒸餾水=4.5:4.5:1,體積比)中,在黑暗下浸泡提取至葉碎片完全變?yōu)榘咨珵橹埂Ｒ蕴崛∫簽閷φ?取浸提液分別在752型分光光度計上測定吸光度值OD645和OD663,最后計算葉綠素含量。

1.3.2光合參數(shù)在櫻桃番茄第1穗果實成熟期,選取各小區(qū)中部植株的果實下部相鄰第1片完全展開功能葉,用便攜式光合測定系統(tǒng)(Li-6400,USA),于上午9:00～11:00測定植株光合氣體交換參數(shù)。測定時使用開放氣路,葉室溫度控制在(25±1) ℃,光強控制在800 μmol·m-2·s-1,參比室CO2濃度為(380±10) μmol·mol-1,相對濕度(RH)為60%～70%。測定指標(biāo)主要包括葉片的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)等。

1.3.3葉綠素?zé)晒鈪?shù)采用PAM-2100調(diào)制熒光儀(Walz,德國)進行測定。在櫻桃番茄第1穗果實成熟期,選取各小區(qū)中部植株的果實下部相鄰第1片完全展開功能葉,經(jīng)過30 min充分暗適應(yīng),然后照射測量光,得到原初熒光(F0),隨后給一個飽和脈沖光(8 000 μmol·m-2·s-1,0.8 s)后關(guān)閉,得到暗適應(yīng)最大熒光(Fm)。打開作用光,待葉片光合作用達到穩(wěn)態(tài)后得到光合穩(wěn)態(tài)熒光(Fs)并記錄,打開飽和脈沖光(8 000 μmol·m-2·s-1,0.8 s)得到光化學(xué)作用下最大熒光(Fm′),然后關(guān)閉作用光,立即打開遠紅光,約3 s后關(guān)閉,得到光適應(yīng)葉片的最小熒光(F0′)。根據(jù)公式計算:PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)=(Fm-F0)/Fm;PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率(ΦPSⅡ)=(Fm′-Fs)/Fm′;光化學(xué)淬滅系數(shù)(qP)=(Fm′-Fs)/(Fm′-F0′);有效光化學(xué)效率(Fv′/Fm′)=(Fm′-F0′)/Fm′;電子傳遞速率(ETR) =(Fm′-Fs)/Fm′×PFD×0.5×0.84。在軟件的Kinetics窗口監(jiān)測各葉綠素?zé)晒鈪?shù)的動力學(xué)變化曲線,相應(yīng)數(shù)據(jù)可直接從Report窗口導(dǎo)出[10]。

1.3.4碳酸酐酶和Rubisco酶活性在番茄第1穗果實成熟期,取各小區(qū)中部植株的果實下部相鄰第1片葉,準(zhǔn)確稱取0.5 g,參照李西騰等[11]的方法,采用巴比妥緩沖液研磨,然后用pH計法測定碳酸酐酶活力;參照王盾[12]的方法測定Rubisco酶初始活力。

1.3.5果實產(chǎn)量及品質(zhì)用游標(biāo)卡尺測定果實縱徑、橫徑、果形指數(shù)(果實縱徑/橫徑);用便攜式硬度計測量硬度;果實重量采用電子分析天平稱量;采用四分法,用組織搗碎機將果實打成勻漿進行品質(zhì)檢測。番茄紅素含量參照胡曉波等[13]的方法測定;β-胡蘿卜素含量參照趙楠等[14]的方法測定;維生素C含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測定;可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍染色法測定;可溶性固形物含量參照GB12295-90折射儀法測定;可滴定酸含量采用NaOH滴定法測定;可溶性糖含量用蒽酮比色法測定;糖酸比為可溶性糖和可滴定酸的比值。

1.4數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析,并用Duncan’s檢驗法進行多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1油菜素內(nèi)酯對櫻桃番茄葉綠素含量的影響

葉綠素作為光合作用中最主要的色素分子,參與光能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化,其含量的高低與光合作用密切相關(guān),并影響著植株干物質(zhì)的積累[15]。如表2所示,櫻桃番茄葉片的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量均隨葉面噴施油菜素內(nèi)酯(EBR)濃度增加表現(xiàn)出先增后降的趨勢,且一定濃度的EBR(0.05～0.20 mg·L-1)處理都明顯高于對照(CK),并以0.10 mg·L-1EBR處理的葉綠素含量最高,而高濃度(0.40 mg·L-1)的油菜素內(nèi)酯處理顯著降低了番茄葉片色素含量;同時,各處理間葉綠素a與葉綠素b比值與對照無顯著差異。

2.2油菜素內(nèi)酯對櫻桃番茄光合氣體交換參數(shù)的影響

光合氣體交換參數(shù)可以反映出番茄葉片通過光合作用制造碳水化物的能力。由圖1可知,開花前噴施不同濃度EBR對番茄葉片氣孔導(dǎo)度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)均無顯著影響;0.05、0.10、0.20 mg·L-1EBR處理不同程度地提高了櫻桃番茄葉片的凈光合速率(Pn),與對照相比分別顯著增加了10.4%、24.5%、16.9%,但3個處理之間差異不顯著;各濃度EBR處理還不同程度影響了櫻桃番茄葉片的蒸騰速率(Tr),其中,0.05 mg·L-1EBR處理無顯著變化,0.10和0.20 mg·L-1EBR處理表現(xiàn)出顯著促進作用,而更高濃度(0.40 mg·L-1EBR)處理則有顯著抑制作用。

表2　油菜素內(nèi)酯處理櫻桃番茄葉片葉綠素的變化

注:同列標(biāo)有不同小寫字母表示處理間在0.05水平達差異顯著;下同。

Note:Different normal letters mean significantly different between treatments at 0.05 level;The same as below.

圖1　油菜素內(nèi)酯處理櫻桃番茄葉片光合氣體交換參數(shù)的變化

2.3油菜素內(nèi)酯對櫻桃番茄葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響

葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)技術(shù)被稱為測定葉片光合功能快速、無損傷的探針[16]。由圖2可知,各個油菜素內(nèi)酯處理櫻桃番茄葉片PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)在0.81～0.87之間,差異不顯著。番茄葉片PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率(ΦPSⅡ)、光化學(xué)淬滅系數(shù)(qP)、有效光化學(xué)效率(Fv′/Fm′)及電子傳遞速率(ETR)在0.10 mg·L-1EBR處理下最高,與對照相比達到了顯著差異水平,0.05和0.20 mg·L-1處理次之,而0.40 mg·L-1處理和對照CK最小。這表明在醋糟基質(zhì)栽培條件下,噴施一定濃度的EBR能夠提高櫻桃番茄葉片PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率,促進植株同化力的形成和光合電子的傳遞能力,從而提高番茄葉片的光合作用能力,并以0.10 mg·L-1EBR處理的效果最為明顯。

2.4油菜素內(nèi)酯對櫻桃番茄葉片碳酸酐酶和Rubisco酶活性的影響

由圖3可知,葉面噴施一定濃度的EBR(0.05～0.40 mg·L-1)顯著提高番茄葉片中碳酸酐酶的活性,0.05～0.40 mg·L-1EBR處理的番茄葉片碳酸酐酶的活性比對照分別增加了34.80%、73.30%、49.30%、51.80%;同時,葉面噴施0.05、0.10、0.20 mg·L-1EBR顯著提高了番茄葉片Rubisco酶的活性,與對照相比分別增加了13.70%、28.10%、19.80%,并以0.10 mg·L-1EBR處理的效果最好。

2.5油菜素內(nèi)酯對櫻桃番茄果實性狀和產(chǎn)量構(gòu)成的影響

如表3所示,在開花前10 d葉面噴施0.05～0.40 mg·L-1EBR均可不同程度增大櫻桃番茄果實的縱徑和橫徑,一定濃度EBR(0.20和0.40 mg·L-1)處理也增加了果形指數(shù),但各EBR處理對櫻桃番茄果實硬度影響不明顯。其中0.10 mg·L-1EBR處理果實的縱徑最大(3.29 cm),0.20 mg·L-1EBR處理果實的橫徑最大(2.56 mm)、果形指數(shù)最高(1.29),但僅各處理的縱徑增幅達到顯著水平。同時,櫻桃番茄的單株果數(shù)、單果重和單株總產(chǎn)量在噴施0.05～0.40 mg·L-1EBR后得到不同程度提高,并有隨EBR濃度升高而先升高后降低的趨勢,并均在0.10 mg·L-1EBR處理下達到最大值且顯著高于對照;0.05～0.40 mg·L-1EBR處理番茄的單株總產(chǎn)量分別比對照增加了15.1%、31.1%、21.2%和3.5%,且在0.10和0.20 mg·L-1處理條件下達顯著水平。

圖2　油菜素內(nèi)酯處理櫻桃番茄葉片

2.6油菜素內(nèi)酯對櫻桃番茄果實品質(zhì)的影響

由表4可知,櫻桃番茄果實番茄紅素和β-胡蘿卜素含量在0.05～0.20 mg·L-1EBR處理下比對照不同程度提高,并均在0.1 mg·L-1EBR處理下達到最高值和顯著水平,而在0.40 mg·L-1EBR處理下顯著低于對照;番茄果實維生素C含量在0.10和0.20 mg·L-1EBR處理下高于對照,并在0.1 mg·L-1EBR處理下達到最高值和顯著水平,而在其余處理下顯著低于對照;番茄果實的可溶性蛋白含量在葉面噴施0.05、0.10、0.20和0.40 mg·L-1EBR后均得到顯著提高,比對照分別增加了64.1%、30.3%、43.7%、30.6%,但以0.05 mg·L-1EBR處理顯著較高;番茄果實可溶性固形物含量在除0.05 mg·L-1EBR以外的處理下分別比對照顯著增加了3.9%、4.1%、4.7%;與對照相比,番茄果實可滴定酸含量受EBR處理的影響不明顯,其可溶性糖含量也僅在0.10 mg·L-1EBR處理下顯著提高,從而使果實糖酸比也僅在0.10 mg·L-1EBR處理下較高。以上結(jié)果說明葉面噴施EBR能不同程度地提高櫻桃番茄果實品質(zhì),其中以0.10 mg·L-1EBR處理效果最為明顯。

圖3　油菜素內(nèi)酯處理櫻桃番茄葉片

EBR濃度EBRconcentration/(mg·L-1)橫徑Tranversesectiondiameter/mm縱徑Verticalsectiondiameter/mm果形指數(shù)Fruitsshapeindex果實硬度Fruitshardness/(×105Pa)單株總產(chǎn)量Yield/(g·plant-1)單果重Fruitsweight/g單株果數(shù)Fruitsnumber/(No·plant-1)0(CK)2.29±0.14a2.87±0.03c1.25±0.07ab2.55±0.18a1256.86±42.86d9.25±0.36b126.67±2.67b0.052.55±0.05a3.21±0.04ab1.25±0.03ab2.49±0.32a1446.12±74.92c9.46±0.84b145.67±0.33ab0.102.44±0.12a3.29±0.13a1.21±0.05b2.44±0.09a1647.63±27.17a10.87±0.31a159.67±1.33a0.202.56±0.06a2.94±0.07b1.29±0.07a2.56±0.11a1521.03±16.19b10.02±0.35ab147.33±2.03ab0.402.35±0.07a3.01±0.14ab1.28±0.02a2.46±0.03a1300.73±76.90d9.27±0.81b131.67±1.67b

表4　油菜素內(nèi)酯處理櫻桃番茄果實品質(zhì)的變化

3討論

表油菜素內(nèi)酯(EBR)具有促進作物生長、增加抗逆性、提高產(chǎn)量和品質(zhì)等多種功能,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用。本研究發(fā)現(xiàn)噴施一定濃度的EBR(0.05～0.40 mg·L-1)能夠激發(fā)醋糟基質(zhì)栽培櫻桃番茄的生長和發(fā)育潛力,促進醋糟基質(zhì)栽培番茄的光合作用,進而提高番茄的產(chǎn)量和品質(zhì),其中0.10 mg·L-1濃度BR促進效應(yīng)最為明顯。

3.1油菜素內(nèi)酯對櫻桃番茄葉片光合氣體交換參數(shù)的影響

EBR能夠顯著提高許多植物的光合作用,并可通過調(diào)節(jié)氣孔和非氣孔因素來促進光合效率。Fariduddin[17]發(fā)現(xiàn)EBR能夠顯著提高芥菜的Ci和Gs,促進光合作用;胡文海[18]在黃瓜上的研究發(fā)現(xiàn),EBR能夠提高Gs,而對Ci無顯著影響,并不能通過減少氣孔限制來提高光合作用效率。這些研究表明EBR對光合作用氣孔因素的調(diào)節(jié)因作物種類、施用方式、濃度等的不同而有所差異。本試驗中,噴施0.10 mg·L-1EBR顯著提高番茄Pn,而對番茄葉片Ci和Gs無顯著影響,說明EBR并非通過調(diào)節(jié)氣孔因素來提高光合效率,而是可能通過調(diào)節(jié)非氣孔因素來提高醋糟基質(zhì)栽培番茄的光合作用。這與Ogweno等[19]在番茄上的研究結(jié)果一致。

3.2油菜素內(nèi)酯對櫻桃番茄葉片葉綠素含量影響

葉綠素參與光合作用中光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化,其含量的高低直接影響著植物的光合作用進程[20]。EBR可以通過影響葉綠素含量從而調(diào)節(jié)光合作用。Hayat[21]在番茄的研究中發(fā)現(xiàn)EBR能顯著提高葉綠素含量,而Yu[22]研究表明噴施EBR對黃瓜葉綠素含量無顯著影響,說明EBR對于葉綠素含量影響的不同可能與植物種類、施用的EBR種類、濃度和施用方式等的差異有關(guān)。本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)0.05和0.40 mg·L-1的EBR對櫻桃番茄葉片葉綠素含量無顯著影響,而0.10 mg·L-1EBR顯著提高了葉綠素含量。研究認為EBR可以通過調(diào)節(jié)葉綠素合成和降解過程中的關(guān)鍵酶來影響葉綠素的含量;EBR還可以通過調(diào)節(jié)聚光色素復(fù)合體附著蛋白的表達以影響葉綠素含量的變化[23]。因此,0.10 mg·L-1EBR顯著提高番茄葉綠素的含量可能與上述原因緊密相關(guān),然而其具體的機制還需進一步研究。

3.3油菜素內(nèi)酯對櫻桃番茄葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

Fv/Fm、qP、Fv′/Fm′、ETR和ΦPSⅡ分別反映PSⅡ最大光化學(xué)效率、光化學(xué)猝滅、有效光化學(xué)效率、電子傳遞速率和PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率[24]。醋糟基質(zhì)栽培條件下EBR顯著提高qP、Fv′/Fm′、ETR和ΦPSⅡ,而對Fv/Fm無顯著影響,這與Xia等[6]在黃瓜葉片上的結(jié)果相近。qP值的大小可以反映PSⅡ開放中心的比例,EBR可以通過增加反應(yīng)中心的開放程度,使進入反應(yīng)中心的光能更多地用于光化學(xué)反應(yīng),并最終用于碳同化。ΦPSⅡ的大小與PSⅡ反應(yīng)中心的開放程度和電子傳遞能力有關(guān)[25-26]。因此EBR處理下番茄光化學(xué)效率的提高可以歸結(jié)為以下兩方面原因,一方面通過提高羧化能力,增加對非循環(huán)電子傳遞ATP和NADPH的需求,天線色素吸收的光能更多地用于光化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致qP的增加[6],從而提高ΦPSⅡ;另外,EBR也可直接作用于光合電子傳遞鏈本身,提高ETR,進而增強番茄葉片光合效能。

3.4油菜素內(nèi)酯對櫻桃番茄葉片碳酸酐酶和Rubisco酶活性的影響

碳酸酐酶(CA)參與催化CO2和HCO3-之間的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng),降低CO2在葉肉細胞中的擴散阻力,促進CO2向Rubisco擴散,為羧化反應(yīng)提供底物[27]。本試驗中,EBR顯著提高CA的活性,這與Hayat等[28]的研究結(jié)果相一致。研究認為EBR可以通過調(diào)節(jié)CA轉(zhuǎn)錄和翻譯過程從而促進CA活性的上升。Rubisco是卡爾文循環(huán)的關(guān)鍵酶和重要的限速因子,參與碳同化中CO2的固定,對植物光合速率起重要作用[29]。Xia等[6]在黃瓜上的研究發(fā)現(xiàn),EBR可以提高Rubisco大亞基和小亞基mRNA和蛋白表達豐度,從而提高Rubisco酶活性,本試驗中,Rubisco酶活性的上升也可能與EBR參與酶翻譯和轉(zhuǎn)錄過程有關(guān)。因此,醋糟栽培條件下EBR可以通過提高CA和Rubisco的活性來促進碳同化的進行,從而增加光合產(chǎn)物的積累。

3.5油菜素內(nèi)酯對櫻桃番茄產(chǎn)量和果實品質(zhì)影響

EBR能夠顯著提高番茄[3]、辣椒[30]、黃瓜[31]等作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。研究認為,EBR可通過促進果實細胞分裂、增加細胞數(shù)量,促進器官的橫向生長和縱向生長,使果實增大、重量增加[32]。作物的結(jié)果能力與作物保留的花數(shù)和坐果率密切相關(guān),EBR可以延緩植物衰老[33],減少花朵脫落,增加植物有效花朵數(shù)量[3]。由于EBR延緩效應(yīng)使葉片合成的同化物能更多地輸送到果實[34],另外由于EBR還可以增強光合作用以及促進同化物的運送[35],不僅有助于提高單果重,也增加了果實數(shù)量。本研究結(jié)果表明,在櫻桃番茄開花前10 d噴施不同濃度的EBR,櫻桃番茄果實的縱徑、橫徑、單株總產(chǎn)量、單果重和單株果數(shù)顯著增加,即EBR通過提高番茄單果重和坐果數(shù)來提高番茄的產(chǎn)量。

番茄紅素、β-胡蘿卜素、適宜的糖度、酸度和可溶性固形物含量是構(gòu)成番茄果實營養(yǎng)品質(zhì)與風(fēng)味品質(zhì)的重要指標(biāo)。本試驗中,相對較低濃度的EBR(0.05～0.20 mg·L-1)處理可顯著提高果實番茄紅素和β-胡蘿卜素含量,而較高濃度的EBR(0.40 mg·L-1)則抑制其積累,這與Hayat等[21]的研究結(jié)果類似。果實成熟過程中往往伴隨著葉綠素的降解和番茄紅素、β-胡蘿卜素等類胡蘿卜素的積累,主要由于EBR可以促進乙烯的合成[36],從而激活類胡蘿卜素相關(guān)合成酶基因的表達,進而促進番茄紅素和胡蘿卜素積累[37]。本研究表明,噴施0.10 mg·L-1EBR顯著提高番茄果實Vc含量、可溶性固形物含量、可溶性糖含量和糖酸比,而對可滴定酸含量無顯著影響。番茄最佳風(fēng)味的形成需要較高的糖度和相對較高的酸度,適宜的糖酸比能增加商品的風(fēng)味品質(zhì)與商品品質(zhì)。EBR可以通過促進光合作用,增強了源的供給能力,有助于促進果實內(nèi)糖分積累[36]。本試驗中,EBR對可滴定酸含量的影響較小,糖酸比的增加主要源于糖含量的提高。

綜上所述,噴施一定濃度的EBR(0.05～0.40 mg·L-1)可以通過促進番茄葉綠素合成、提高ΦPSⅡ光化學(xué)效率、激活碳酸酐酶和Rubisco酶活性等非氣孔因素,提高番茄的光合作用能力,促進光合產(chǎn)物向果實運輸,從而提高醋糟基質(zhì)栽培番茄的產(chǎn)量和品質(zhì),其中以0.10 mg·L-1的EBR在促進番茄植株光合效率、提高產(chǎn)量和品質(zhì)上的作用效果最為明顯。

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(編輯:裴阿衛(wèi))

Effect of 24-Brassinolides on Photosynthetic

Characteristics and Fruit Quality of Cherry Tomato

LI Meng,SHU Sheng,GUO Shirong*,DU Jing,WANG Junwei

(College of Horticulture,Nanjing Agricultural University,Key Laboratory of Southern Vegetable Crop Genetic Improvement,Ministry of Agriculture,Nanjing 210095,China;Academy of Protected Horticulture,Nanjing Agricultural University(Suqian),Suqian,Jiangsu 223800,China)

Abstract:With cherry tomato cultivar ‘Qianxi’ as test material,the experiment was carried out with vinegar residue substrate to investigate the effects of different concentrations(0.05,0.10,0.20,0.40 mg·L-1) of 24-epibrassinolide on chlorophyll content,gas exchange parameters,chlorophyll fluorescence parameters,yield and fruit quality of cherry plants.The results showed that:(1)The chlorophyll content,net photosynthetic rate(Pn) and transpiration rate(Tr) were significantly enhanced by 0.05,0.10 and 0.20 mg·L-1EBR.Chlorophyll fluorescence parameters such asΦPSⅡ,Fv′/Fm′,qspanandETRwere significantly increased at the concentration of 0.10 mg·L-1EBR,the activities of carbonic anhydrase and Rubisco were also increased by EBR.(2)0.10 mg·L-1EBR significantly increased levels of lycopene and beta-carotene,soluble solids,soluble sugar and vitamin C in cherry fruit,and also EBR significantly increased fruit weight and yield by 17.5% and 33.6% as compared to the control,respectively.These results indicated that EBR could improve the yield and quality of tomato fruits by strengthening the photosynthetic enzymatic activity and promoting growth,and the treated concentration of 0.10 mg·L-1EBR showed the best effects on growth in cherry tomato plants.

Key words:24-epibrassinolide(EBR);cherry tomato;photosynthetic characteristics;quality;yield

中圖分類號:Q945.79

文獻標(biāo)志碼:A

作者簡介:李蒙(1989-),男,碩士,主要從事設(shè)施園藝與無土栽培研究。E-mail:limengnlfd@163.com*通信作者:郭世榮,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事設(shè)施園藝與無土栽培研究。E-mail:srguo@njau.edu.cn

基金項目:現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金(CARS-25-C-03);江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程項目(SXGC[2013]331和SXGC[2014]256);江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化專項基金項目(BA2014147)

收稿日期:2014-09-13;修改稿收到日期:2014-10-30

文章編號:1000-4025(2015)01-0138-08

doi:10.7606/j.issn.1000-4025.2015.01.0138