樹上干杏開花坐果期內(nèi)源激素變化規(guī)律

李少澤,張志剛,程 平,楊 璐,李 宏,任雅琴,王棟梁,王自龍

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院，烏魯木齊830052；2.新疆林業(yè)科學(xué)院，烏魯木齊830000)

0 引 言

【研究意義】杏(PrunusarmeniacaL)是新疆的重要果樹之一，栽培歷史悠久，優(yōu)良品種多[1,2]，主栽品種有小白杏、胡安娜杏、色買提杏、樹上干杏等。新疆杏樹發(fā)展經(jīng)歷了從1999年4×104hm2(60萬(wàn)畝)快速發(fā)展到2008年的21.33×104hm2(320萬(wàn)畝)，又減少到2017年的11.33×104hm2(170多萬(wàn)畝)，新疆杏果品質(zhì)優(yōu)良、口感好，但多數(shù)品種不耐儲(chǔ)運(yùn)，導(dǎo)致了杏樹面積的大起大落，影響了杏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，樹上干杏因其耐儲(chǔ)運(yùn)、口感好、品質(zhì)佳、抗寒性較強(qiáng)等優(yōu)良特性[3]，在新疆伊犁、烏魯木齊、阿克蘇等地區(qū)大面積推廣，但樹上干杏早春花期常受倒春寒的影響，致使其落花、落果，嚴(yán)重影響樹上干杏的產(chǎn)量。研究?jī)?nèi)源激素對(duì)樹上干杏開花、落花及坐果的調(diào)控機(jī)制，對(duì)樹上干花期調(diào)控、提高坐果有實(shí)際意義。【前人研究進(jìn)展】植物激素是一種微量的生理活性物質(zhì)，雖然含量極微但卻在植物體內(nèi)發(fā)揮著重要的調(diào)控作用[4]，植物內(nèi)源激素的變化可以調(diào)節(jié)果樹的花期和坐果。目前，內(nèi)源激素動(dòng)態(tài)變化對(duì)開花、坐果的調(diào)控作用已在多種經(jīng)濟(jì)樹種上得到驗(yàn)證。赤霉素(GA3)普遍存在于高等植物中，是一種天然的植物激素。馮慧等[5]報(bào)道赤霉素能抑制多種果樹的花芽分化。Goldschmidt[6]在試驗(yàn)中研究了檸檬的營(yíng)養(yǎng)枝、混合枝和純花芽枝的內(nèi)源激素水平，對(duì)比營(yíng)養(yǎng)枝與純花芽枝，發(fā)現(xiàn)純花芽枝赤霉素的含量最低而營(yíng)養(yǎng)枝的赤霉素水平最高，說(shuō)明了低水平的赤霉素才可以使檸檬的花芽形成；高水平的GA3具有誘導(dǎo)植物開花、打破休眠、促進(jìn)雄花分化[7]；郭辰等[8]研究了東興金花茶發(fā)現(xiàn)，相對(duì)低的GA3水平有助于花芽分化，而GA3的增加可以加速開花前和開花期間的花朵轉(zhuǎn)化。在開花期間，高含量的GA3可以減輕生理落果[9]；油菜素內(nèi)酯(BR)的主要生理功能是促進(jìn)細(xì)胞的伸長(zhǎng)和分裂[10], 徐如涓等[11]在葡萄、柑橘等花果期，用BR外源激素對(duì)其進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)可以減輕落花落果，有效提高坐果。脫落酸(ABA)普遍存在與植物中，是一種生長(zhǎng)抑制性激素，有人指出[12]ABA可以促使枝條生長(zhǎng)停止，促進(jìn) CTK 類物質(zhì)、淀粉和糖的積累，有利于生殖生長(zhǎng)；而有人指出，脫落酸可以誘導(dǎo)休眠，使生長(zhǎng)點(diǎn)的細(xì)胞停止生長(zhǎng)，不能形成花。曹尚銀等[13]研究蘋果花芽分化發(fā)現(xiàn)高ABA含量促進(jìn)成花，低含量的ABA則會(huì)抑制成花；郭辰等[8]發(fā)現(xiàn)，在開花前，東興金花茶花花芽從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯成L(zhǎng)的重要因素之一是一定低濃度的ABA，而處在末花期時(shí)，則會(huì)使得脫落酸含量大幅增加，子房膨大幼果形成時(shí)，ABA則處于較低的水平。脫落酸及其濃度的高低在花芽或果實(shí)發(fā)育的不同時(shí)期中起的作用不盡相同?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】?jī)?nèi)源激素在果樹各生育期作用較復(fù)雜，單一內(nèi)源激素的含量變化，各內(nèi)源激素之間的相互拮抗等，會(huì)影響植物生理變化。研究樹上干杏開花期坐果期內(nèi)源激素變化規(guī)律。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】通過(guò)測(cè)定樹上干杏開花期、坐果期3種內(nèi)源激素含量的動(dòng)態(tài)變化，研究?jī)?nèi)源激素對(duì)樹上干杏開花、落花以及坐果的影響。為噴施外源激素推遲杏樹花期，避開早春霜凍，提高杏樹產(chǎn)量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)地點(diǎn)位于新疆烏魯木齊縣水西溝鎮(zhèn)綠野園林公司(E87.496°、N43.479°)，此地全年平均溫度5～7℃，≥10℃的有效積溫2 812℃左右，年均無(wú)霜期為179 d，平均年降水量208.4 mm，年蒸發(fā)量2 616.9 mm，年日照2 813.5 h，試驗(yàn)區(qū)面積 0.8 hm2，株行距 4 m × 6 m，樹齡10年，東西行向，樹形為疏散分層型，試驗(yàn)地管理水平中等。于試驗(yàn)地中選擇樹勢(shì)一致、無(wú)病蟲害的樹上干杏樹12株樣株作為試驗(yàn)材料，并對(duì)其編號(hào)1～12。

1.2 方 法

1.2.1 物候期觀測(cè)

2018年3月30日至6月25日，對(duì)樹上干杏進(jìn)行物候觀測(cè)記錄。每2 d觀測(cè)1次開花期、坐果期，并記錄各物候期時(shí)間。表1

表1 物候期觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)[14]
Table 1 Biotemperature observation standard

物候期Biotemperature period物候標(biāo)準(zhǔn)Biotemperature standard花芽膨大期Flower bud expanding time花芽開始膨大、鱗片交錯(cuò),占全樹的25%露萼期Show calyx time鱗片裂開,花萼頂端露出露瓣期Show petal time花萼綻開,花瓣開始露出初花期 Initially flowering stage全樹5%的花開放盛花期Flowering stage全樹主要有25%的花開放落花期End flowering stage全樹有5%的花正常脫落花瓣坐果期 The flushing period正常受精的果實(shí)直徑約0.8 cm左右

1.2.2 采樣

采樣在2018年的3月30日～6月4日進(jìn)行。分別在3月30日、4月2日、4月5日、4月9日、4月13日、4月17日、4月20日、4月23日、4月25日、4月26日、4月27日、4月28日、4月29日、4月30日、5月1日、5月3日、5月5日、5月17日、5月26日、6月4日采樣，共采樣20次。

將編好的1～12樣株平均分成3組，每組4株樣株，在樣株的中上部的東、西、南、北 4 個(gè)方向進(jìn)行采樣，花芽膨大期每組采集花芽4 g，露萼期、露瓣期每組分別采集花蕾4 g，初花期、盛花期、落花期每組分別采集花朵4 g，坐果期每組采集幼果30 g。采得后立刻置于冰袋上,裝入布袋，將采摘的樣品分組編號(hào)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，并放在液氮中保存。

1.2.3 激素提取和檢測(cè)

采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法(ELISA)參照該試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)定樣品中赤霉素(GA3)、油菜素甾醇(BR)、脫落酸(ABA)的含量。所用試劑盒均購(gòu)自于上海潤(rùn)裕生物公司，用酶標(biāo)儀(XJCK-SB-051 型)在450 nm處測(cè)定吸光度值。

酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定試劑盒檢測(cè)方法：將待處理的4 g樣品置于小研缽里，用液氮將樣品研碎，立刻稱取1 g所需樣品放入離心管中并加入3 mL的PBS(Sigma-Aldrich)用分散機(jī)(XJLK-SB-020)充分勻漿。將離心管中的勻漿液放入離心機(jī)(5 000轉(zhuǎn))離心10 min，取上清液待測(cè)。此時(shí)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)品的稀釋，在酶標(biāo)包被板上分別設(shè)空白孔、標(biāo)準(zhǔn)孔、待測(cè)樣品孔，將50 μL的標(biāo)準(zhǔn)品加入包被板上的標(biāo)準(zhǔn)孔中；將40 μL的樣品稀釋液加入待測(cè)樣品孔中，之后加入10 μL的待測(cè)樣品，樣品加入底部后，晃動(dòng)混勻貼好封板膜，并置于37℃的溫育箱溫育30 min，之后取下密封膜，棄去液體、并晾干，用清洗液填充每個(gè)孔，靜置30 s，然后丟棄，重復(fù)5次，然后拍干。除了空白孔外，向每個(gè)孔中加入酶標(biāo)試劑50 μL，再次溫育后甩干再次洗滌后拍干。向每個(gè)孔中加入著色劑A 50 μL和B 50 μL，通過(guò)搖動(dòng)輕輕混合，并在37℃下避光10 min后，向每個(gè)孔中加入50 μL終止溶液，若為藍(lán)色則為終止反應(yīng)。測(cè)量可在反應(yīng)終止后的15 min內(nèi)進(jìn)行，具體步驟如下：各孔的吸光度用450 nm波長(zhǎng)測(cè)量(以空白孔調(diào)零)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

在Excel工作表中計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)濃度為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的OD值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)品線性回歸曲線。運(yùn)用SPSS 19.0,Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及圖的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 樹上干杏物候期

研究表明，樹上干杏的花芽于3月底開始膨大；至4月9日進(jìn)入露萼期；4月20日進(jìn)入露瓣期；4月25日開始有5%的花朵開放，即進(jìn)入初花期；4月27日進(jìn)入盛花期；5月3日進(jìn)入落花期，有5%的花正常脫落花瓣；5月14日進(jìn)入坐果期，正常受精的果實(shí)約為0.8 cm左右。表2

表2 樹上干杏開花坐果期物候
Table 2 Phenological phase of reproduction growth process in apricot trees

物候期花芽膨大期 露萼期露瓣期初花期盛花期落花期 坐果期Biotem Flower bud Show Show Initially Flowering End ThePeratureexpandingcalyx timepetal time flowering stageflowering flushingPeriod stagestage period時(shí)間 3月30日 4月9日4月20日4月25日4月27日 5月3日 5月14日Date ～4月9日～4月20日～4月25日 ～4月27日～5月3日 ～5月8日～6月4日

2.2 樹上干杏開花坐果期內(nèi)源激素含量的變化規(guī)律

2.2.1 內(nèi)源激素GA3含量的動(dòng)態(tài)變化

研究表明，在樹上干杏開花坐果的過(guò)程中，花芽膨大期至盛花期GA3含量呈上升趨勢(shì)，花芽膨大期初期(3月30日)GA3含量最低194.12 pg/mL,盛花期末期(5月1日)達(dá)到最高值511.17 pg/mL，升高了163.3%，內(nèi)源激素GA3含量在194.12 ～511.17 pg/mL，對(duì)花芽的發(fā)育起促進(jìn)作用。此后盛花期末期(5月1日)至落花期末期(5月5日)含量有所下降，由511.17 pg/mL下降至435.50 pg/mL，下降了14.8%，5月1～3日GA3含量急劇下降12.8%，5月3～5日GA3含量下降2.3%，盛花期末期至落花期GA3含量下降速率快，花朵內(nèi)GA3含量快速下降是導(dǎo)致花朵衰敗的原因之一，GA3的含量保持在相對(duì)高的水平會(huì)減少花朵衰敗時(shí)間。坐果期時(shí)，果實(shí)內(nèi)的GA3含量呈下降趨勢(shì)，坐果初期(5月17日)GA3含量為360.61 pg/mL ，6月4日GA3含量下降至313.67 pg/mL，GA3含量下降有利于果實(shí)的發(fā)育,坐果期末期(6月4日)GA3含量仍高于花芽膨大初期(3月30日)，GA3含量仍然保持較高水平狀態(tài)，幼果發(fā)育可能比開花所需的GA3含量少，但較高水平(313.67 ～360.61 pg/mL)的GA3仍對(duì)幼果的發(fā)育起重要作用。自休眠解除后，花芽?jī)?nèi)的GA3含量一直是處于不斷變化中的，GA3在杏樹開花、坐果中起著重要的作用。圖1

圖1 赤霉素(GA3)含量動(dòng)態(tài)變化
Fig.1 dynamic change of gibberellin (GA3) content

2.2.2 內(nèi)源激素BR含量的動(dòng)態(tài)變化

研究表明，從花芽膨大期到盛花期，BR含量雖有波動(dòng)，但總體呈上升趨勢(shì)，主要在露萼期和盛花期出現(xiàn)峰值，從花芽膨大期(3月30日)69.6 ng/L上升至露萼期(4月17日)的125.8 ng/L，上升了80.7%。整個(gè)盛花期BR含量總體較高，于盛花末期(5月1日)達(dá)到153.65 ng/L，這表明在125.8～153.65 ng/L范圍內(nèi)的內(nèi)源激素BR對(duì)花芽發(fā)育以及成花具有促進(jìn)作用。從盛花末期(5月1日)的153.65 ng/L下降至落花末期(5月5日)的118 ng/L，下降了22.96%，從落花末期至坐果期BR含量緩慢下降，坐果期初期(5月17日)還保持較高BR含量水平111.45 ng/L，后期降至低水平74.31 ng/L。坐果期初期幼果的發(fā)育可能還需要較高濃度的BR。圖2

圖2 油菜素甾醇(BR)含量動(dòng)態(tài)變化
Fig.2 dynamic change of Brassinol (BR) content

2.2.3 內(nèi)源激素ABA含量的動(dòng)態(tài)變化

研究表明，ABA含量在樹上干杏開花坐果中，從花芽膨大期(3月30日)72.71 μg/L至盛花期(5月1日)190.26 μg/L雖有波動(dòng)，總體為上升趨勢(shì)，高含量的ABA可能會(huì)促進(jìn)杏花開放衰老?；ㄑ颗虼笃诔跗?3月30日)花芽?jī)?nèi)的ABA含量最低72.71 μg/L，整個(gè)花芽膨大期ABA含量在72.71～105.12 μg/L，處于較低水平，花芽膨大期較低含量的ABA可能利于花芽萌動(dòng)。ABA含量于盛花末期(5月1日)上升為190.26 μg/L，上升了161.67%。盛花末期ABA含量達(dá)到峰值，這可能與花瓣即將脫落有關(guān)。盛花末期后，ABA含量開始下降，落花期仍保持著較高的含量，落花期花朵內(nèi)ABA含量在181.79 ～168.92 μg/L，這可能與落花期促進(jìn)花瓣的脫落有關(guān)。落花期末期至坐果期ABA含量迅速下降，由168.92 μg/L下降至103.73 μg/L，下降了38.59%，整個(gè)坐果期ABA含量處于較低水平狀態(tài)(103.73～110.71 μg/L)，坐果期低含量的ABA可能利于幼果生長(zhǎng)發(fā)育。圖3

圖3 脫落酸(ABA)含量動(dòng)態(tài)變化
Fig.3 dynamic change of Abscisic acid (ABA) content

2.3 樹上干杏開花坐果期內(nèi)源激素相關(guān)性

研究表明，在開花坐果期間，樹上干杏花芽、花蕾、花朵以及果實(shí)中ABA與BR含量、ABA與GA3含量、BR與GA3含量極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.883、0.934、0.896。表3

表3 樹上干杏開花坐果期不同內(nèi)源激素含量相關(guān)性
Table 3 Correlation analysis of endogenous hormone content in apricot tree during flowering and fruiting

相關(guān)系數(shù)Correlative coefficient 脫落酸 ABA 油菜素內(nèi)酯BR 油菜素內(nèi)酯BR0.883**赤霉素GA30.934**0.896**

注：**代表激素含量在 0.01 水平上顯著相關(guān)(P<0.01)

Note:The **indicate correlation significance at theP=0.01 levels of probability,respectively

3 討 論

GA3含量會(huì)隨著花芽膨大、花蕾的形成以及開花逐漸升高，在194.12～511.17 pg/mL，對(duì)花芽的發(fā)育起促進(jìn)作用。Hoad[15]認(rèn)為高GA3會(huì)抑制果樹成花，主要是通過(guò)加速淀粉水解、促進(jìn)α-淀粉酶形成實(shí)現(xiàn)的；然而前人發(fā)現(xiàn)[8]，在開花前和開花期間GA3上升能加速成花的轉(zhuǎn)變。研究與后者的試驗(yàn)結(jié)論一致。研究中，盛花末期至落花期,花朵內(nèi)GA3含量快速下降可能是導(dǎo)致花朵衰敗的原因之一，GA3的含量保持在相對(duì)高的水平會(huì)減少花朵衰敗時(shí)間。趙莉等[16]研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)外施GA3改變了內(nèi)源GA3的含量，促進(jìn)花蕾的增長(zhǎng)，GA3的含量在花衰敗之后明顯上升，延緩了植物的衰老進(jìn)程。與研究試驗(yàn)結(jié)論一致。研究中GA3含量下降有利于果實(shí)的發(fā)育,幼果發(fā)育可能比開花所需的GA3含量少，但較高水平(313.67 ～360.61 pg/mL)的GA3仍對(duì)幼果的發(fā)育起重要作用。吳尚等[17]報(bào)道高含量的GA3能夠促進(jìn)細(xì)胞分裂和伸長(zhǎng)，從而使果實(shí)在坐果期迅速膨大。郭辰等[8]發(fā)現(xiàn)促進(jìn)坐果以及果實(shí)生長(zhǎng)的重要因素之一是末花期后幼果內(nèi)高含量的GA3。在研究果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期時(shí)的庫(kù)爾勒香梨內(nèi)源激素含量變化規(guī)律時(shí)，發(fā)現(xiàn)在果實(shí)發(fā)育初期GA3含量最高，有利于幼果坐果[18]。牛自勉等[19]在研究蘋果花期前后子房?jī)?nèi)源激素的變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，丹霞品種蘋果從初花期至盛花期GA3含量升高，盛花期達(dá)到最大，坐果期子房?jī)?nèi)GA3含量有所下降，但比初花期GA3含量高，由此認(rèn)為盛花及坐果期蘋果子房中較高的GA3含量有助于子房坐果。研究結(jié)果與以上研究者的試驗(yàn)結(jié)論一致。

研究發(fā)現(xiàn)，在125.8～153.65 ng/L內(nèi)源激素BR對(duì)花芽發(fā)育以及成花具有促進(jìn)作用。蔡華等[20]研究發(fā)現(xiàn)，油菜素內(nèi)酯的生理活性極強(qiáng)，高濃度時(shí)起抑制作用，反之則作用強(qiáng)。李計(jì)紅[21]研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源油菜素內(nèi)酯對(duì)擬南芥的成花具有促進(jìn)作用。試驗(yàn)結(jié)果與李計(jì)紅的研究一致，BR對(duì)樹上干杏花芽發(fā)育及成花有促進(jìn)作用。BR參與了開花調(diào)控，并且是影響植物開花重要激素。研究還發(fā)現(xiàn)，坐果期初期較高含量(111.45 ng/L)的BR利于幼果的發(fā)育。Symons[22]發(fā)現(xiàn)BRs參與到葡萄的成熟中。Montoya[23]報(bào)道在番茄果實(shí)發(fā)育的早期階段，內(nèi)源性BRs的濃度較高。Vardhini[24]表明外源性BRs已經(jīng)被證明可以促進(jìn)番茄果實(shí)的成熟。研究結(jié)果與以上研究者的試驗(yàn)結(jié)論一致。

研究中，低含量(72.71 ～105.12 μg/L)的ABA可能利于花芽萌動(dòng)，杏花的開放衰老可能需要高濃度的ABA，低水平(103.73 ～110.71 μg/L)的ABA可能利于幼果生長(zhǎng)發(fā)育。ABA能提高蛋白質(zhì)水解酶RNase活性、加速蛋白質(zhì)和核酸降解[25]，脫落酸作為一種植物生長(zhǎng)抑制型激素，會(huì)加速植物組織的衰老，主要通過(guò)減緩或者抵消GA3來(lái)實(shí)現(xiàn)[17]。脫落酸對(duì)成花的作用意見不一，有研究指出ABA處于高水平時(shí)會(huì)抑制花形態(tài)的建成[26]，但其他研究者報(bào)道[27]，毛竹花的發(fā)育需要成花期高含量的ABA，楊途熙等[28]報(bào)道，花盛開之后ABA含量快速升高與杏花的衰老有關(guān)；研究與后者得到的結(jié)論相同。還有研究表明，仁用杏花芽從休眠至覺(jué)醒，脫落酸含量的降低是必不可少的條件，幼果期時(shí)低水平的ABA則會(huì)利于幼果生長(zhǎng)發(fā)育[29]。與試驗(yàn)結(jié)果一致。

植物內(nèi)源激素在開花、坐果等生理過(guò)程中并不是孤立作用，而是相互調(diào)節(jié)、相互影響、相互作用的。試驗(yàn)結(jié)果表明，樹上干杏開花坐果期ABA與BR含量、ABA與GA3含量、BR與GA3含量呈極顯著相關(guān)。由此可見，內(nèi)源激素之間是相互影響、相互制約的，并在樹上干杏體內(nèi)共同起著重要的調(diào)控作用。但以上幾種激素是如何在樹上干杏體內(nèi)起平衡作用的，除激素間的相互作用外，可能更受到環(huán)境因素的影響，有待于進(jìn)一步探討。

4 結(jié) 論

樹上干杏開花、落花以及坐果期的發(fā)育過(guò)程受GA3、BR以及ABA含量的影響。研究認(rèn)為，樹上干杏開花坐果的過(guò)程中，內(nèi)源激素GA3含量在194.12～511.17 pg/mL，對(duì)花芽的發(fā)育起促進(jìn)作用，較高水平(313.67～360.61 pg/mL)的GA3對(duì)幼果的發(fā)育起重要作用；內(nèi)源激素BR在125.8～153.65 ng/L對(duì)花芽發(fā)育以及成花具有促進(jìn)作用，坐果期初期較高含量(111.45 ng/L)的BR可能利于幼果的發(fā)育；高含量的ABA可能會(huì)促進(jìn)杏花開放衰老，低含量(72.71～105.12 μg/L)的ABA可能利于花芽萌動(dòng)，低水平(103.73～110.71 μg/L)的ABA可能利于幼果生長(zhǎng)發(fā)育。樹上干杏花芽、花蕾、花朵以及幼果中ABA與BR、ABA與GA3、BR與GA3含量都呈極顯著相關(guān)關(guān)系，在樹上干杏體內(nèi)相互調(diào)節(jié)相互影響。