中間砧對雪青梨根系發(fā)育及果實品質(zhì)的影響

柳偉杰，王南南，孫昊琪，崔振華，王 然，馬春暉

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，山東 青島 266109）

梨是北方重要的落葉果樹，栽培歷史悠久，栽培地域廣闊。近年來，梨栽培面積不斷擴(kuò)大[1]，與中間砧選育密切相關(guān)。由于歐洲梨砧木在國內(nèi)表現(xiàn)不親和性，而中間砧可以克服這種不親和性，所以中間砧是梨品種改良的重要途徑。因此，中間砧的選育是非常重要的，是果樹行業(yè)發(fā)展的重要措施。

中間砧對基砧的根系發(fā)育有一定影響[2]，優(yōu)良的砧穗組合生根能力強(qiáng)，根系發(fā)育早，根系生長健壯，具有較好的吸收水分和養(yǎng)分的能力。中間砧的砧穗組合根系生長量、根表面積密度都比自根砧的砧穗組合高[3]。良好的根系生長發(fā)育能保證地上部枝、果、葉的養(yǎng)分供應(yīng)，促進(jìn)地上部開花結(jié)果，提高果實的品質(zhì)。根系生長旺盛、細(xì)根數(shù)目多，能為果樹生長發(fā)育提供更多的水分[4]和養(yǎng)分[5]，并且養(yǎng)分的吸收主要以毛細(xì)根為主[6]。中間砧對果實方面的影響，主要影響果實的大小、硬度、可溶性糖度[7-8]、可滴定酸，還影響葡萄糖、果糖、蔗糖和山梨醇糖含量[9]。梨葉片光合作用合成的有機(jī)物以山梨醇為主要運(yùn)輸形式，在梨果實糖代謝中以山梨醇代謝和蔗糖代謝為主[10]。SOT2[11]是山梨醇糖代謝相關(guān)基因，隨山梨醇含量的升高而降低，糖代謝機(jī)制較復(fù)雜，還需要進(jìn)一步探索。本研究主要探討4種中間砧對梨根系生長發(fā)育和果實品質(zhì)的影響，旨在為中間砧選育提供理論依據(jù)，為果樹行業(yè)發(fā)展提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

本試驗于2019年4—9月在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)膠州梨砧木試驗園進(jìn)行。品種為5年生雪青梨，基砧為豆梨（Pyrus calleryana Decne.），中間砧為南水溝1號、東7-28、中矮3號、OH×F51，株行距2.0 m×2.5 m，土壤為壤土，管理水平一般。

1.2 試驗方法

每個嫁接組合選5株生長發(fā)育良好的樹為試材，在花后60，75，90，105 d 進(jìn)行取樣，每個組合選5個果實進(jìn)行品質(zhì)分析，利用高效液相色譜法對果實糖和有機(jī)酸進(jìn)行測定；利用CI-600 根系掃描儀（上海澤泉科技有限公司）對根系進(jìn)行無損傷監(jiān)測，前期利用土鉆進(jìn)行土壤鉆孔（離樹75 cm），將1 m根系測量管插入土中，定期將掃描頭深入管中進(jìn)行掃描測量。

在NCBI 上搜索到關(guān)于糖代謝的相關(guān)基因SOT2（AB719045）和SUT1（KC801340），根據(jù)基因的核苷酸序列設(shè)計Real-time qPCR 特異引物，引物SOT2的上游序 列為5′-AAGGGCCAAGACGTCTGGAA-3′，下游序列為5′-AGGCCTGCTGAAAGAAATGG-3′；引物SUT1的上游序列為5′-GTAACAGAACTACACCCTTTGCTG-3′，下游序列為5′-GACCCATCCAATCAGTATCAAAG-3′。利用南京諾唯贊生物科技有限公司（Vazyme）提供試劑盒進(jìn)行qPCR，參考戴美松等[12]的方法。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007、SPSS 7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 中間砧對梨樹生長發(fā)育的影響

由表1可知，不同中間砧樹高差異不顯著（P＞0.05），OH×F51 最矮，樹高為3.3 m，冠幅最小，為1.6 m×1.7 m，基砧和接穗的粗度最小，分別為7.4，6.4 cm，有明顯的小腳現(xiàn)象，其葉片最小，長寬分別為8.3，6.9 cm，其余3個中間砧的冠幅、基砧粗、接穗粗和葉片長、寬差異不顯著。南水溝1號中間砧的葉綠素含量與中矮3號中間砧的葉綠素含量有顯著性差異（P＜0.05），與其余2個中間砧的葉綠素含量無顯著性差異（P＞0.05），南水溝1號葉綠素含量最高，中矮3號葉綠素含量最低。

表1 不同中間砧樹高、冠幅與新梢量的比較

2.2 中間砧對梨根系生長發(fā)育的影響

由圖1可知，4個中間砧對根系影響差異顯著（P＜0.05）。東7-28 根系數(shù)量最多，根長密度大，為3.51 mm/cm3，中矮3號根系數(shù)量較少，根長密度小。由此說明，中間砧東7-28對梨根系生長發(fā)育影響最大，其次是OH×F51。

圖1 中間砧對梨根長密度的影響

2.3 中間砧對梨果實生長發(fā)育的影響

由圖2可知，隨著梨果實成熟，所有組合果實的重量逐漸增加?；ê?0，75 d，OH×F51 單果重最小，與南水溝1號中間砧的單果重差異顯著（P＜0.05），與其余2個中間砧的單果重差異不顯著（P＞0.05）。隨后果實迅速膨大，到花后105 d，不同中間砧單果重差異顯著（P＜0.05），東7-28 單果重最大，其次是南水溝1號，OH×F51 單果重最小。

圖2 不同中間砧對單果重影響

2.4 中間砧對梨果實單果重、縱徑、橫徑和硬度的影響

由表2可知，不同中間砧果實單果重和縱徑、橫徑有顯著性差異（P＜0.05）。東7-28 果實最大，為550.2 g，縱徑、橫徑最大，分別為8.83，10.33 cm；OH×F51 單果重最小，為285.5 g，縱徑、橫徑分別為7.34，8.11 cm，所有中間砧的果實硬度差異不顯著（P＞0.05）。

表2 不同中間砧對果實單果重、縱橫徑和硬度的影響

2.5 中間砧對梨果實品質(zhì)的影響

由表3可知，4個中間砧梨果實的果糖含量差異顯著（P＜0.05），以中間砧東7-28的果糖含量最高，為23.84mg/g，中矮3號的果糖含量最低，為18.62mg/g；4個中間砧梨果實的葡萄糖含量差異不顯著（P＞0.05）；中矮3號、OH×F51與南水溝1號、東7-28 果實的山梨醇含量差異顯著（P＜0.05），以中間砧東7-28的山梨醇含量最高，為26.53mg/g，OH×F51的山梨醇含量最低，為15.25mg/g；南水溝1號、東7-28與中矮3號、OH×F51 果實的蔗糖含量差異顯著（P＜0.05），以中間砧南水溝1號的蔗糖含量最高，為16.94mg/g，OH×F51的蔗糖含量最低，為12.55mg/g；中間砧中矮3號梨果實的蘋果酸含量與其余3個中間砧蘋果酸含量相比差異顯著（P＜0.05），為1.34mg/g；東7-28、OH×F51與南水溝1號、中矮3號果實的檸檬酸含量差異顯著（P＜0.05），以中間砧中矮3號的含量最高，為2.01mg/g，東7-28的含量最低，為0.44mg/g；中間砧東7-28與中矮3號梨果實的可溶性固形物和可滴定酸含量差異顯著（P＜0.05），東7-28的可溶性固形物含量最高，為11.0%，可滴定酸含量最低，為0.06%，中矮3號可溶性固形物含量最低，為9.2%，可滴定酸含量最高，為0.12%。

表3 不同中間砧對梨果實品質(zhì)的影響

2.6 不同中間砧果實糖代謝基因表達(dá)

通過對梨果實SOT2和SUT1表達(dá)量分析，SUT1 是蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因，蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白承載著蔗糖運(yùn)輸?shù)墓δ?，中?號的SUT1表達(dá)量高于其他組合，促進(jìn)了果實中蔗糖的轉(zhuǎn)運(yùn)，蔗糖分解加快（圖3）。同理，SOT2 是山梨醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因，中矮3號的SOT2表達(dá)量高于其他組合，促進(jìn)了果實中山梨醇的轉(zhuǎn)運(yùn)，山梨醇分解加快（圖4）。

圖3 不同中間砧果實SUT1 基因表達(dá)量

圖4 不同中間砧果實SOT2 基因表達(dá)量

3 結(jié)論與討論

綜上所述，東7-28 作中間砧效果最好，其次是南水溝1號。中間砧在品種選育中起到十分關(guān)鍵的作用，中間砧不僅影響樹體生長發(fā)育，也影響根系生長發(fā)育和果實品質(zhì)。筆者主要從不同中間砧影響雪青梨根系發(fā)育和果實品質(zhì)著手，多方面分析中間砧影響了梨樹的生長發(fā)育，在樹體生長勢方面的影響主要體現(xiàn)在冠幅、砧穗粗度、葉片大小和葉綠素含量等方面。從分析結(jié)果來看，東7-28 親和性較好，樹高、冠幅適中，這與有關(guān)報道相符。龔艷箐等[13]采用主成分分析法和聚類分析方法對蜜柚砧穗組合嫁接親和性進(jìn)行評價，紅綿蜜柚和黃金蜜柚以酸柚作砧木的砧穗組合生長勢旺盛，抽梢能力強(qiáng)，以枳作砧木時表現(xiàn)出不親和現(xiàn)象。由于砧穗互作的影響，中間砧還影響根系生長發(fā)育，從本試驗結(jié)果來看，東7-28 根長密度最大，中矮3號根長密度最小，試驗結(jié)果符合相關(guān)報道[14]，3年生樹在水平和豎直方向分布主要區(qū)域為0～60 cm，M 系砧木的根系以須根為主，生根量多，根長密度大，SH 系和青砧系砧木須根量少，根長密度小。

中間砧除了影響根系生長發(fā)育，還影響果實品質(zhì)。從分析結(jié)果來看，東7-28 果實品質(zhì)好，果實質(zhì)量大，果實可溶性固形物含量高，有報道指出[15]，中間砧影響了果實可溶性固形物和產(chǎn)量，SH6 作為中間砧嫁接果實產(chǎn)量高，果實可溶性固形物含量高。中間砧還影響果實硬度[16]和酸度[17]，從試驗結(jié)果來看，中矮3號果實可滴定酸含量最高，為0.12 %，蘋果酸和檸檬酸分別為1.34mg/g和2.01mg/g。中間砧對果實糖含量的影響是非常顯著的[18]，從試驗結(jié)果來看，東7-28 果實山梨醇、果糖和葡萄糖的含量最高，南水溝1號蔗糖含量最高。 SOT2和SUT1 是山梨醇和蔗糖的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，是果實糖代謝的關(guān)鍵基因，SOT2和SUT1分別控制著山梨醇和蔗糖的分解。從試驗結(jié)果來看，中矮3號果實的SOT2、SUT1基因表達(dá)量最高，說明果實中山梨醇和蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)增強(qiáng)，山梨醇和蔗糖含量下降，東7-28 果實中SOT2表達(dá)量低，可能與果實中山梨醇含量高有關(guān)，南水溝1號果實SUT1表達(dá)量低，可能與果實中蔗糖含量多有關(guān)，這與有關(guān)報道相符[19]。但是OH×F51 山梨醇和蔗糖含量低，果實中SOT2、SUT1 基因表達(dá)量也低，與以上報道不相符，該結(jié)果可能還受其他因素影響，因此其原因尚不明確。中間砧影響梨果實品質(zhì)涉及多個方面，其機(jī)理較復(fù)雜，國內(nèi)外相關(guān)研究不足，有許多不明之處，本試驗從梨果實品質(zhì)著手，初步了解中間砧對果實品質(zhì)及根系生長發(fā)育的影響，為進(jìn)一步研究果樹砧穗互作提供了參考依據(jù)。