外源赤霉素調(diào)控胡椒花穗形成及增產(chǎn)機(jī)理

祖超 李蓉蓉 李志剛 王燦 魚歡 鄭維全 楊建峰

摘 ?要：花穗數(shù)目是影響胡椒產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一，前人研究發(fā)現(xiàn)噴施赤霉素可以增加胡椒花穗數(shù)目，但是增穗機(jī)理尚不明確。為了揭示赤霉素調(diào)控植物由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變的機(jī)理，選用幼齡胡椒為試材，設(shè)置不同濃度赤霉素（20、40、60、100 mg/L）和赤霉素抑制劑多效唑（1500 mg/L），以清水為對(duì)照，進(jìn)行噴施試驗(yàn)。研究測(cè)定胡椒的產(chǎn)量、花量，葉片的形態(tài)、光合生理、糖類物質(zhì)含量、糖代謝相關(guān)酶活性。結(jié)果表明，外源赤霉素濃度為60 mg/L時(shí)，胡椒產(chǎn)量相對(duì)于對(duì)照顯著提高了1.46倍，花穗數(shù)目增加了1.26倍。分析花穗數(shù)目增加的原因，發(fā)現(xiàn)噴施60 mg/L赤霉素提高了胡椒葉面積、促進(jìn)了胡椒葉片光合作用，這有利于源器官碳水化合物含量的增加，該處理還促使碳水化合物向源葉中的淀粉分配，降低葉片蔗糖淀粉比。海藻糖代謝的反饋調(diào)控可能是促使碳水化合物向淀粉分配的原因之一，淀粉合成酶活性顯著增加可能是促使淀粉累積的又一原因，所以，噴施赤霉素可以適度降低胡椒葉片海藻糖含量，提升淀粉合成酶活性，使淀粉累積實(shí)現(xiàn)促花。研究結(jié)果為生產(chǎn)中采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施促進(jìn)成穗，獲取高產(chǎn)胡椒提供實(shí)用的理論指導(dǎo)，同時(shí)也有助于拓展赤霉素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：花穗數(shù)目;光合作用;淀粉;蔗糖;海藻糖

Abstract： Inflorescence quantity is one of the key factors affecting pepper yield. Previous studies have found that gibberellin spraying can increase pepper inflorescence quantity， but the mechanism of inflorescence quantity increase is still unclear. To reveal the mechanism of gibberellin regulating the transition from vegetative growth to reproductive growth， in this study， young pepper was selected as the test material， with the treatment of spraying clear water as CK， different concentrations of gibberellin （20， 40， 60， 100 mg/L） and gibberellin inhibitor paclobutrazol （1500 mg/L）. The yield， inflorescence quantity， leaf morphology， photosynthetic physiology， carbohydrate content and enzyme activity related to sugar metabolism of pepper were measured. The results showed that when the concentration of exogenous gibberellin was 60 mg/L， the yield of pepper increased by 1.46 times compared with that of the control group， and inflorescence quantity increased by 1.26 times. The reasons for the increase in inflorescence quantity were analyzed and found that spraying 60 mg/L of gibberellin improved the pepper leaf area， promoted the pepper leaf photosynthesis， it was beneficial to the increase of the content of carbohydrate source organs. The treatment also promoted carbohydrate distribution to the starch in the source leaves， reducing the sucrose to starch ratio in the leaves. The feedback regulation of trehalose metabolism may be one of the reasons to promote carbohydrate distribution to starch， and the significant increase of starch synthase activity may be another reason to promote starch accumulation. Therefore， the application of gibberellin can moderately reduce trehalose content and increase starch synthase activity in pepper leaves and promote starch accumulation to increase inflorescence. The results of this study would provide practical theoretical guidance for the adoption of appropriate technical measures to promote inflorescence formation and obtain high yield pepper in production， and also help to expand the application field of gibberellin in agricultural production.

Keywords： inflorescence quantity; photosynthesis; starch; sucrose; trehalose

胡椒是多年生藤本植物，因?yàn)楹返幕ㄑ渴腔旌涎?，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)是同時(shí)進(jìn)行的，一年可以多次開花，主花期在每年的9—11月，在開展胡椒花期調(diào)控和胡椒果實(shí)性狀對(duì)產(chǎn)量影響的研究中發(fā)現(xiàn)，胡椒花果穗數(shù)與產(chǎn)量相關(guān)性最大[1-2]，所以，胡椒主花期花量是影響產(chǎn)量的關(guān)鍵因子。但是目前生產(chǎn)中慣用的調(diào)花增產(chǎn)措施施肥量大、肥料利用率低，所以，急需尋求新的調(diào)控胡椒開花的方法，實(shí)現(xiàn)胡椒栽培管理中的提質(zhì)增效。

已有研究表明植物激素是調(diào)控花量的重要內(nèi)部信號(hào)[3]，在短日照植物中，因?yàn)槿狈庵芷陂_花途徑的調(diào)控，赤霉素途徑扮演了重要的角色，成為了必須的調(diào)控途徑[4]。胡椒為短日照植物，噴施赤霉素已成為促成栽培措施中的主要措施[5-6]，適宜濃度噴施可以顯著提高花穗數(shù)目。赤霉素的成花調(diào)控機(jī)制，在模式植物與多年生木本植物中是不同的[7]，比如，在擬南芥的研究中發(fā)現(xiàn)赤霉素促進(jìn)植物由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變[8]，但是在芒果[9]和蘋果[10]中赤霉素對(duì)花芽分化是抑制的。增強(qiáng)赤霉素信號(hào)可以促進(jìn)植物提前開花[11]，但是赤霉素水平過高也會(huì)抑制植物成花[12]。糖類物質(zhì)在植物成花中扮演著重要角色[13]，其中，蔗糖和淀粉是影響植物由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵光合同化產(chǎn)物。淀粉代謝參與調(diào)控植物開花的關(guān)鍵階段，植物進(jìn)入生殖生長(zhǎng)時(shí)期，葉片過渡型淀粉被重新活化，源淀粉儲(chǔ)備的改變會(huì)影響生殖發(fā)育[14]。而蔗糖和淀粉含量的變化，主要受代謝過程中相關(guān)酶的調(diào)控，已有研究表明調(diào)控葉片中蔗糖和淀粉代謝的酶有多種，首先是影響光合碳同化途徑的關(guān)鍵酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（Rubisco），Rubisco的活性影響光合產(chǎn)物總量。在蔗糖和淀粉代謝中，白天，6-磷酸海藻糖（T6P）影響葉片中蔗糖和淀粉的相對(duì)含量，夜晚T6P調(diào)控淀粉降解以滿足植物對(duì)蔗糖的需求，T6P經(jīng)磷酸化合成海藻糖[15]，可以調(diào)控葉片蔗糖和淀粉含量[16]。蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性增加促進(jìn)蔗糖合成[17]，可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶（SAI）是水解蔗糖和促進(jìn)蔗糖向淀粉轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵酶，在植物生長(zhǎng)發(fā)育和信號(hào)傳導(dǎo)中發(fā)揮著重要作用[18]，同時(shí)該酶受赤霉素和光強(qiáng)的共同調(diào)控[19]。葉片中影響淀粉合成的關(guān)鍵酶為淀粉合成酶（SSS），影響淀粉降解的關(guān)鍵酶為β-淀粉酶。在對(duì)胡椒的研究中發(fā)現(xiàn)適宜光強(qiáng)可以增加胡椒葉片淀粉含量和赤霉素含量實(shí)現(xiàn)促花增產(chǎn)[20]，所以赤霉素和淀粉之間存在某種調(diào)控關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了胡椒的增產(chǎn)，具體機(jī)理尚不明確。本研究擬采用噴施赤霉素的方法，主要研究赤霉素調(diào)控蔗糖和淀粉代謝以調(diào)控胡椒花穗形成和增產(chǎn)的機(jī)理，為生產(chǎn)中采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施促進(jìn)成花，獲取高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)胡椒提供實(shí)用的理論指導(dǎo)。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

本試驗(yàn)以中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所的胡椒試驗(yàn)示范基地（181? N，11013? E）內(nèi)的2齡‘熱引1號(hào)（Piper nigrum L. cv. Reyin No.1）幼齡胡椒為試材。其中葉片形態(tài)、光合生理、碳代謝相關(guān)參數(shù)選取花所在葉位下一葉位的完全穩(wěn)定葉，即倒二葉為試材[21]，。該區(qū)域年均溫24.6?℃左右，日照時(shí)數(shù)1804～2300 h，年均降水量約2164 mm。

1.2 ?方法

1.2.1 ?赤霉素噴施試驗(yàn) ?此研究在2018年9月—2019年7月進(jìn)行，試驗(yàn)于9月上旬開始，以噴施清水為對(duì)照（T1），設(shè)置4個(gè)赤霉素濃度梯度處理（T2、T3、T4、T5），分別為20、40、60、100 mg/L，以噴施濃度為1500 mg/L的赤霉素抑制劑多效唑（T6）驗(yàn)證赤霉素作用，每個(gè)處理選取3株長(zhǎng)勢(shì)基本一致的植株（噴施赤霉素之前將已有的胡椒花穗全部摘除），每株作為1個(gè)重復(fù)。種植園胡椒株行距為2 m×2.5 m，植株高約1.5 m，冠幅約1.4?m，東西走向。

1.2.2 ?產(chǎn)量測(cè)定 ?待1穗果實(shí)有3～5粒變紅即為成熟，對(duì)胡椒進(jìn)行分批采摘回實(shí)驗(yàn)室，55?℃烘干至恒重，統(tǒng)計(jì)黑胡椒產(chǎn)量（g/株）。

1.2.3 ?花穗數(shù)目測(cè)定 ?在處理30 d時(shí)，采摘各處理的花穗長(zhǎng)度為新抽生、2 cm、5 cm和8 cm的花穗帶回實(shí)驗(yàn)室，分長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)花穗數(shù)目。

1.2.4 ?光合參數(shù)測(cè)定 ?在噴施赤霉素10 d后用Li6400型便攜式光合儀測(cè)定胡椒花穗所在葉位下一葉位完全展開葉9：00—11：30時(shí)的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、胞間二氧化碳濃度（Ci）。

1.2.5 ?胡椒葉片形態(tài)指標(biāo)測(cè)定 ?處理40 d和55 d的上午9：00—11：30采集花穗長(zhǎng)度為5 cm和8?cm的花穗對(duì)應(yīng)的倒二葉，每株采10片，測(cè)量葉片葉面積（mm2）、葉厚度（mm）和葉重（g）。

1.2.6 ?蔗糖、淀粉和海藻糖含量測(cè)定 ?處理40 d和55 d的上午9：00—11：30采集花穗長(zhǎng)度為5 cm和8 cm的花穗對(duì)應(yīng)的倒二葉，每株采10片待測(cè)，采集的葉片在液氮中固定20 min左右，放入–80?℃超低溫冰箱中保存待用。

將葉片從–80?℃超低溫冰箱中取出，放在液氮中保存，測(cè)定時(shí)采集葉片的中間部分[22]，稱取0.1 g胡椒樣本放入1.5 mL離心管中，蔗糖（mg/g）測(cè)定參考張志良等[23]的方法，淀粉（mg/g）測(cè)定采用蒽酮比色法[24]，海藻糖（mg/g）測(cè)定采用蒽酮法[25]。

1.2.7 ?蔗糖代謝相關(guān)酶活性測(cè)定 ?Rubisco、SPS和SAI、SSS和β-淀粉酶活性以單位每克組織在單位時(shí)間內(nèi)催化底物合成蔗糖的量表示。Rubisco活性[nmol/（min·g）]采用Wishnick等[26]的方法測(cè)定，SPS活性[μg/（min·g）]按Schrader等[27]的方法提取和測(cè)定，SSS活性[μg/（min·g）]的提取和測(cè)定參考Jiang等[28]的方法，SAI活性[μg/（min·g）]測(cè)定參考Miron等[29]的方法，β-淀粉酶活性[nmol/（min·g）]測(cè)定參考Dziedzoave等[30]的方法。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

文中每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來自3個(gè)重復(fù)的平均值，采用GraphPad Prism軟件進(jìn)行作圖，運(yùn)用IBM SPSS Statistics 19軟件進(jìn)行方差分析。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?外源赤霉素對(duì)胡椒產(chǎn)量的影響

從圖1可見，適宜濃度赤霉素噴施，可以有效增加胡椒干重。其中T4處理（噴施赤霉素濃度為60 mg/L）可以顯著增加黑胡椒干重，相對(duì)于T1清水處理增加了1.46倍，但是T5處理（噴施赤霉素濃度為100 mg/L）卻降低了胡椒干重，相對(duì)于T1處理降低了17.74%。噴施赤霉素抑制劑多效唑的T6處理相對(duì)于T1處理降低了胡椒干重36.55%。

2.2 ?噴施赤霉素對(duì)胡椒花穗數(shù)目的影響

胡椒的花芽和葉芽是同時(shí)分化的，在水分養(yǎng)分充足時(shí)，花芽發(fā)育為正常的花穗，開花結(jié)果，當(dāng)條件不適合時(shí)，植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)過旺，花芽不能發(fā)育成正?；ㄋ隱31]。噴施適宜濃度赤霉素可以增加胡椒產(chǎn)量，所以推測(cè)噴施赤霉素可以調(diào)控胡椒混合芽向花芽發(fā)育為花穗的方向發(fā)展。從圖2可見，T2～T5處理相對(duì)于對(duì)照T1處理使胡椒新抽生花穗數(shù)目有所增加，其中，T5處理（噴施赤霉素濃度為100 mg/L）相對(duì)于T1可以顯著增加胡椒新抽生花穗數(shù)目，為T1處理的5.58倍;T3和T4處理都增加了胡椒總花穗數(shù)，其中T4處理顯著增加了胡椒總花穗數(shù)目，為T1處理的1.29倍。相對(duì)于T1處理，T6處理對(duì)胡椒花穗數(shù)目沒有顯著影響。所以，噴施適宜濃度赤霉素可以促進(jìn)胡椒花穗數(shù)目增加，這是提升胡椒產(chǎn)量的原因之一，但是，赤霉素調(diào)花增產(chǎn)機(jī)理尚不明確，需要進(jìn)一步研究。

2.3 ?噴施赤霉素對(duì)胡椒源葉形態(tài)的影響

赤霉素不僅促進(jìn)植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，還可以誘導(dǎo)植物生殖生長(zhǎng)，因?yàn)楹返幕ㄑ亢腿~芽是同時(shí)分化的，也就是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)同時(shí)存在。從表1可見，待胡椒源葉生長(zhǎng)趨于穩(wěn)定后，噴施適宜濃度赤霉素處理有效增加了胡椒源葉面積，但赤霉素濃度過高會(huì)抑制胡椒源葉面積增加;不同處理對(duì)葉重的影響差異不顯著。可見噴施適宜濃度赤霉素對(duì)胡椒源葉面積的增加有一定的促進(jìn)作用，這可能也是噴施赤霉素促進(jìn)胡椒產(chǎn)量增加的又一原因。

2.4 ?噴施赤霉素對(duì)胡椒源葉生理的影響

2.4.1 ?噴施赤霉素對(duì)胡椒源葉光合作用的影響 ?赤霉素是植物光合作用的調(diào)節(jié)劑[32]。從圖3可見，噴施赤霉素的T4處理和噴施多效唑的T6處理會(huì)促進(jìn)胡椒葉片光合速率（Pn）增加，T5處理會(huì)降低胡椒葉片光合速率，噴施赤霉素的T3和T4處理以及噴施多效唑的T6處理可以有效促進(jìn)氣孔導(dǎo)度（Gs）和蒸騰速率（Tr）的提升，這就有利于提升胡椒獲得碳素量。所以，T3、T4和T6處理有利于提升胡椒葉片光合能力。

2.4.2 ?噴施赤霉素對(duì)胡椒源葉糖類物質(zhì)含量的影響 ?赤霉素也是植物碳代謝的調(diào)節(jié)劑[32]。從圖4可見，在胡椒花穗長(zhǎng)至5 cm時(shí)，噴施赤霉素的T3～T5處理下胡椒源葉蔗糖含量顯著增加，分別比對(duì)照增加了4.41%、5.35%和31.45%，其中T5處理達(dá)最大值;T6處理胡椒源葉蔗糖含量也顯著提高，這可能是噴施多效唑后，花穗數(shù)目減少，庫器官不能消耗蔗糖導(dǎo)致蔗糖在源葉中的累積;在噴施赤霉素后，花穗長(zhǎng)至8 cm時(shí)，其對(duì)應(yīng)源葉中的蔗糖含量只有T3處理有所提升，可能是這一赤霉素濃度處理?xiàng)l件下，源葉蔗糖濃度足夠供應(yīng)花穗發(fā)育，還可以有較多積累，但是T4處理花穗數(shù)目多，可能蔗糖較多的輸送到庫器官供花穗發(fā)育，所以T4處理源葉中蔗糖含量下降，T2處理和T5處理花穗數(shù)目少，源葉蔗糖含量少，可能是低濃度赤霉素調(diào)控沒有增加源葉蔗糖含量。對(duì)于淀粉含量，T4處理在5 cm花穗對(duì)應(yīng)源葉中有顯著累積，相對(duì)于T1處理增加了50.41%，說明T4處理?xiàng)l件下，源器官產(chǎn)生了足夠多的碳水化合物供庫器官利用，所以，在T4處理花穗數(shù)目較多情況下依舊可以使淀粉積累;在花穗長(zhǎng)至8 cm時(shí)，T3和T4條件下，源器官產(chǎn)生的碳水化合物都足夠庫器官消耗，2個(gè)處理分別比T1顯著增加了32.82%和12.32%;而花穗數(shù)目較少的T6處理，胡椒源葉的淀粉積累量也高于對(duì)照T1處理。噴施赤霉素處理可以有效調(diào)控源葉蔗糖和淀粉含量，其中T4處理在花穗長(zhǎng)至5 cm時(shí)蔗糖和淀粉含量都有顯著增加，但是淀粉含量相對(duì)增加量較高，所以蔗糖淀粉比顯著降低，有利于花穗發(fā)育，在花穗長(zhǎng)至8 cm時(shí)，蔗糖含量顯著低于對(duì)照，但是淀粉含量顯著高于對(duì)照，這也使得在T4處理?xiàng)l件下蔗糖淀粉比顯著降低，但是低的蔗糖淀粉比并沒有影響胡椒花穗發(fā)育，因?yàn)榈矸鄣睦鄯e，說明庫器官不再需要過多的碳水化合物，使得其沒有轉(zhuǎn)化為蔗糖。源葉海藻糖含量與蔗糖含量變化較一致，花穗長(zhǎng)至5 cm和8 cm時(shí)，葉片海藻糖和蔗糖含量均表現(xiàn)為極顯著正相關(guān)（R2=0.80**，R2=0.72**）。葉片源葉海藻糖含量升高會(huì)抑制淀粉降解[15]，反之，會(huì)促進(jìn)淀粉降解，但是為維持植物生長(zhǎng)，淀粉不會(huì)無限制地降解[15]，在本研究中，花穗長(zhǎng)至5 cm時(shí)，T4處理?xiàng)l件下源葉海藻糖含量最低，相對(duì)于T1處理顯著降低10.80%，但T4處理對(duì)淀粉的累積相對(duì)于T1并沒有顯著降低;葉片長(zhǎng)至8 cm時(shí)，T2和T4～T6處理相較于T1處理都顯著降低了海藻糖含量，但是這幾個(gè)處理淀粉含量都不低于T1處理，所以，海藻糖含量降低，源葉淀粉含量沒有顯著降解，這可能是因?yàn)樵雌鞴賹?duì)庫器官碳水化合物的供應(yīng)是足夠的。

2.4.3 ?噴施赤霉素對(duì)胡椒源葉蔗糖代謝相關(guān)酶活性的影響 ?蔗糖代謝的關(guān)鍵酶調(diào)控著源葉的糖類物質(zhì)含量，其中，核酮糖-1，5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶Rubisco（EC 4.1.1.39）是植物光合作用中的一個(gè)關(guān)鍵酶，其活性的大小直接影響光合碳同化過程。從圖5可見，在胡椒花穗長(zhǎng)至5 cm時(shí)，相對(duì)于T1處理，胡椒源葉的Rubisco活性在T2處理下有顯著升高，T4和T6處理顯著降低，在胡椒花穗長(zhǎng)至8 cm時(shí)，T4和T6處理也顯著抑制了相應(yīng)源葉Rubisco活性，所以，T4處理不是通過提高葉片Rubisco活性來提升5 cm花穗對(duì)應(yīng)源葉蔗糖含量的，但是有可能是因?yàn)橐种屏嗽撁富钚裕档土? cm花穗對(duì)應(yīng)源葉的蔗糖含量。蔗糖不僅是重要的光合產(chǎn)物，也是植物體內(nèi)運(yùn)輸?shù)闹饕镔|(zhì)，還是碳水化合物的貯存形式之一，SPS（EC 2.4.1.14）是影響蔗糖合成過程的關(guān)鍵酶，噴施赤霉素的T2、T4和T5處理，以及多效唑的T6處理對(duì)5 cm花穗相應(yīng)源葉的SPS活性都有促進(jìn)作用，T2、T3和T6處理對(duì)8 cm花穗相應(yīng)源葉的SPS活性有促進(jìn)作用，這就使得這幾個(gè)處理會(huì)有效增加胡椒源葉蔗糖含量。SAI（EC 3.2.1.26）是水解蔗糖的關(guān)鍵酶，花穗長(zhǎng)至5 cm時(shí)，噴施赤霉素的T4處理會(huì)降低SAI活性增加蔗糖含量，噴施多效唑的T6處理可以有效提高SAI活性降低蔗糖含量;花穗長(zhǎng)至8 cm時(shí)，噴施赤霉素的T2、T3處理和噴施多效唑的T6處理可以有效提高源葉SAI活性，降低蔗糖含量，T5處理顯著降低源葉SAI活性，有助于提高蔗糖含量。

2.4.4 ?噴施赤霉素對(duì)胡椒源葉淀粉代謝相關(guān)酶活性的影響 ?淀粉在葉片碳代謝中扮演著重要角色，它既是碳水化合物的儲(chǔ)存形式，又可以水解為供給植物生長(zhǎng)需要的糖類物質(zhì)，在葉片中的它和蔗糖的比例調(diào)控著開花時(shí)間，蔗糖淀粉比過高會(huì)延遲開花，所以，研究淀粉合成和分解相關(guān)酶的活性尤為重要。從圖6可見，噴施赤霉素和多效唑可以提高5 cm花穗對(duì)應(yīng)葉片中可溶性淀粉合成酶SSS（EC 2.4.1.21）活性，其中T2～T4、T6處理可以顯著增加SSS活性，這就可以促進(jìn)葉片淀粉含量的增加，但是，研究發(fā)現(xiàn)只有T4和T6處理提高了淀粉含量，所以，可能T2和T3處理的淀粉水解量增多了;在花穗長(zhǎng)至8 cm時(shí)，T2～T4處理會(huì)降低SSS活性，減少淀粉的合成，這可能是因?yàn)檫@時(shí)需要更多的蔗糖供給花穗發(fā)育，但是，在花穗長(zhǎng)至8 cm時(shí)，這3個(gè)處理相對(duì)于T1處理并沒有顯著降低源葉淀粉含量，所以，可能淀粉水解量減少了，這就需要測(cè)定葉片中淀粉水解酶β-amylase（3.2.1.2 EC）的活性。噴施赤霉素的T2、T3處理，在5 cm花穗對(duì)應(yīng)的葉片中并沒有提高β-amylase活性，所以，T2和T3處理下，5 cm花穗對(duì)應(yīng)葉片淀粉含量沒有增加，不只與淀粉代謝有關(guān)。同樣，在T2～T4處理下也沒有降低8 cm花穗對(duì)應(yīng)葉片的β-amylase活性，所以，這3個(gè)處理下葉片淀粉含量增加也不是通過調(diào)控淀粉合成和代謝酶活性來實(shí)現(xiàn)的，有可能是源庫調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的。

3 ?討論

國內(nèi)市場(chǎng)胡椒供需矛盾突出，增產(chǎn)是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，研究光強(qiáng)調(diào)花促果過程中發(fā)現(xiàn)適宜光強(qiáng)提高了葉片淀粉和赤霉素含量后可以實(shí)現(xiàn)促花，但是淀粉和赤霉素如何調(diào)控花量實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的生理機(jī)理尚不清楚。本研究采用赤霉素噴施的方法，研究了赤霉素對(duì)胡椒源葉形態(tài)、光合作用、光合產(chǎn)物含量和代謝相關(guān)酶活性的影響，以此來探尋外源赤霉素調(diào)控胡椒源葉形態(tài)和生理實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的機(jī)理。

研究發(fā)現(xiàn)噴施赤霉素60 mg/L時(shí)胡椒產(chǎn)量達(dá)最大值，而影響胡椒產(chǎn)量的花穗數(shù)目此時(shí)最多，這是產(chǎn)量增加的主要原因。植物生殖生長(zhǎng)過程主要是光合產(chǎn)物在源葉的產(chǎn)生和積累以及向花穗發(fā)育的庫器官的轉(zhuǎn)運(yùn)過程[33]。在噴施赤霉素后胡椒葉面積增大，這就為源器官產(chǎn)生更多碳源奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)溢流假說，當(dāng)光合作用的速率超過葉片輸出或儲(chǔ)存蔗糖的能力時(shí)，就會(huì)合成淀粉[34-35]。本研究發(fā)現(xiàn)外源60 mg/L赤霉素噴施胡椒，增加了胡椒葉片光合速率，這就有利于胡椒葉片淀粉合成，但是葉片淀粉含量在該處理下有大量累積，所以，赤霉素可能通過改變糖代謝過程因子實(shí)現(xiàn)了對(duì)葉片蔗糖和淀粉比例的調(diào)控，使糖類物質(zhì)更多地轉(zhuǎn)變?yōu)榈矸劾鄯e于葉片，誘導(dǎo)胡椒花穗數(shù)目增加[20]。所以接下來又分析了源葉蔗糖淀粉比，發(fā)現(xiàn)在花穗長(zhǎng)至5 cm時(shí)，對(duì)應(yīng)源葉的蔗糖和淀粉含量均高于對(duì)照，但是淀粉增加值相對(duì)較高，在花穗長(zhǎng)至8 cm時(shí)，對(duì)應(yīng)源葉的蔗糖低于對(duì)照，淀粉含量依舊高于對(duì)照，所以蔗糖淀粉比還是較低。所以，推測(cè)某種因子調(diào)控了蔗糖和淀粉在葉片中的占比，促使淀粉在葉片累積。

葉片形態(tài)的改變可以改變光合產(chǎn)物總量，但是光合和糖代謝的調(diào)控作用能夠誘導(dǎo)蔗糖和淀粉在葉片中分配比例，研究發(fā)現(xiàn)，外源60 mg/L赤霉素噴施胡椒并沒有誘導(dǎo)光合碳同化作用關(guān)鍵酶Rubisco活性的增加，所以，赤霉素沒有誘導(dǎo)光合碳同化總量增加。研究蔗糖代謝相關(guān)酶活性發(fā)現(xiàn)，外源60 mg/L赤霉素噴施胡椒，5 cm花穗對(duì)應(yīng)葉片中，合成酶SPS活性增加和降解酶SAI活性降低促使蔗糖含量增加，8 cm花穗對(duì)應(yīng)葉片，合成和降解都和對(duì)照沒有顯著差異，但是蔗糖含量卻顯著降低，這可能是海藻糖代謝調(diào)控消耗了蔗糖導(dǎo)致的[36]。淀粉代謝相關(guān)酶研究發(fā)現(xiàn)，5 cm花穗對(duì)應(yīng)葉片中，合成酶SSS和降解酶β-淀粉酶活性都增加，淀粉含量高，8 cm花穗對(duì)應(yīng)葉片，合成酶活性降低，降解酶活性增加，淀粉含量卻沒有減少，這可能是海藻糖代謝過程中6-磷酸海藻糖含量增加，抑制了淀粉的降解[15]。

已有研究表明6-磷酸海藻糖是調(diào)控葉片蔗糖淀粉比的關(guān)鍵因子，它能抑制淀粉降解[15]，海藻糖含量降低，或者海藻糖與6-磷酸海藻糖的比值降低，都會(huì)增加花穗數(shù)目[16]，所以，接下來又進(jìn)行了源葉海藻糖含量的測(cè)定，研究發(fā)現(xiàn)，外源60?mg/L赤霉素噴施胡椒，源葉海藻糖含量較對(duì)照有顯著降低，海藻糖含量的降低，可能源于6-磷酸海藻糖含量的累積，6-磷酸海藻糖累積既抑制淀粉降解，所以，該處理?xiàng)l件下胡椒源葉淀粉顯著累積，花穗數(shù)目增加可能是海藻糖調(diào)控淀粉累積導(dǎo)致的，也可能是海藻糖含量降低直接誘導(dǎo)花穗數(shù)目增加的，這需要進(jìn)一步研究海藻糖和淀粉間的代謝調(diào)控關(guān)系。

綜上所述，適宜濃度赤霉素噴施胡椒可以通過調(diào)控海藻糖代謝途徑，反饋調(diào)控淀粉代謝途徑，抑制淀粉降解，誘導(dǎo)胡椒花量增加，進(jìn)而提高胡椒產(chǎn)量。所以生產(chǎn)上可以通過噴施赤霉素抑制淀粉降解，提高胡椒產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)

張華昌. 胡椒果實(shí)性狀與產(chǎn)量關(guān)系的研究[J]. 廣西熱作科技， 1997（3）： 30-32.

Zu C， Wu G P， Li Z G， et al. Regulation of black pepper inflorescence quantity by shading at different growth stages[J]. Photochemistry and Photobiology， 2016， 92（4）： 579-586.

Galv?o V， Schmid M. Regulation of flowering by endogenous signals[M]. In Advance in Botanical Research， Fornara F， Ed.; Elsevier： Amsterdam， The Netherlands， 2014： 63-102.

Porri A， Torti S， Romera-Branchat M， et al. Spatially distinct regulatory roles for gibberellins in the promotion of flowering of Arabidopsis under long photoperiods[J]. Development， 2012， 139（12）： 2198-2209.

Xue J Q， Li T T， Wang S L， et al. Defoliation and gibberellin synergistically induce tree peony flowering with non- structural carbohydrates as intermedia[J]. Journal of Plant Physiology， 2019， 233： 31-41.

Guan Y R， Xue J Q， Xue Y Q， et al. Effect of exogenous GA3 on flowering quality， endogenous hormones， and hormone- and flowering-associated gene expression in forcingcultured tree peony （Paeonia suffruticosa）[J]. Journal of Integrative Agriculture， 2019， 18（6）： 1295-1311.

Xing L B， Zhang D， Li Y M， et al. Transcription profiles reveal sugar and hormone signaling pathways mediating flower induction in apple （Malus domestica Borkh.）[J]. Plant & Cell Physiology， 2015， 56（10）： 2052-2068.

Yamaguchi N， Winter C M， Wu M F， et al. Gibberellin acts positively then negatively to control onset of flower formation in Arabidopsis[J]. Science， 2014， 344： 638-641.

Nakagawa M， Honsho C， Kanzaki S， et al. Isolation and expression analysis of flowering locus T-like and gibberellin metabolism genes in biennial-bearing mango trees[J]. Scientia Horticulturae， 2012， 139： 108-117.

Wilkie J D， Sedgley M， Olesen T. Regulation of floral initiation in horticultural trees[J]. Journal of Experimental Botany， 2008， 59（12）： 3215-3228.

Radi A， Lange T， Niki T， et al. Ectopic expression of pumpkin gibberellin oxidases alters gibberellin biosynthesis and development of transgenic Arabidopsis plants[J]. Plant Physiology， 2006， 140： 528-536.

陳 ?顯. 外源赤霉素對(duì)油茶成花調(diào)控機(jī)理的研究[D]. 長(zhǎng)沙： 中南林業(yè)科技大學(xué)， 2013

Turnbull C. Long-distance regulation of flowering time[J]. Journal of Experimental Botany， 2011， 62： 4399-4413.

MacNeill G J， Mehrpouyan S， Minow M A A， et al. Starch as a source， starch as a sink： the bifunctional role of starch in carbon allocation[J]. Journal of Experimental Botany， 2017， 68（16）： 4433-4453.

Martins M C M， Hejazi M， Fettke J， et al. Feedback inhibition of starch degradation in Arabidopsis leaves mediated by trehalose 6-phosphate[J]. Plant Physiology， 2013， 163（3）： 1142-1163.

Carillo P， Feil R， Gibon Y， et al. A fluorometric assay for trehalose in the picomole range[J]. Plant Methods， 2013， 9（1）： 21.

Huber S C， Huber J L. Role and regulation sucrose phosphate synthase in higher plants[J]. Annual Review Plant Physiology and Plant Molecular Biology， 1996， 47： 431-444.

Ruan Y L， Jin Y， Yang Y J， et al. Sugar input， metabolism， and signaling mediated by invertase： Roles in development， yield potential， and response to drought and heat[J]. Molecular Plant， 2010， 3（6）： 942-955.

Rabot A， Portemer V， Péron T， et al. Interplay of sugar， light and gibberellins in expression of rosa hybrida vacuolar invertase 1 regulation[J]. Plant & Cell Physiology， 2014， 55（10）： 1734-1748.

Zu C， Yang J， Wang C， et al. Carbohydrate activity regulation of floral quantity during the juvenile phase in black pepper[EB/OL]. （2018-09-10） [2020-01-12]. https：//doi.org/ 10.1101/414938.

張華昌， 梁淑云， 譚樂和. 胡椒葉片營(yíng)養(yǎng)診斷采樣方法的研究[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 1996， 17（1）： 45-49.

魚 ?歡， 祖 ?超， 楊建峰， 等. 應(yīng)用SPAD葉綠素儀測(cè)定不同位置胡椒葉片的SPAD值[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2012， 33（10）： 1890-1895.

張志良， 李小方. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京： 高等教育出版社， 2016.

López-Delgado H， Zavaleta-Mancera A H， Mora-Herrera E M， et al.?Hydrogen?peroxide increases potato tuber and stem starch content， stem diameter， and stem lignin content[J]. American Journal?of?Potato?Research， 2005， 82（4）： 279-285.

李艷玲， 張顯忠， 苗 ?苗， 等. 蒽酮-硫酸法測(cè)定海藻糖含量顯色條件的改進(jìn)[J]. 食品工業(yè)科技. 2009， 30（2）： 296-298.

Wishnick M， Lane M D. Ribulose diphosphate carboxylase from spinach leaves[J]. Methods Enzymol， 1971， 23： 570 -577.

Schrader S， Sauter J J. Seasonal changes of sucrose- phosphate synthase and sucrose synthase activities in poplar wood （Populus × canadensis Moench ?robusta?） and their possible role in carbohydrate metabolism[J]. Journal of Plant Physiology， 2002， 159（8）： 833-843.

Jiang H W， Dian W M， Wu P. Effect of high temperature on fine structure of amylopectin in rice endosperm by reducing the activity of the starch branching enzyme[J]. Phytochemistry， 2003， 63（1）： 53-59.

Miron D， Schaffer A A. Sucrose phosphate synthase， sucrose synthase， and invertase activities in developing fruit of Lycopersicon esculentum Mill. and the sucrose accumulating Lycopersicon hirsutum Humb. and Bonpl[J]. Plant Physiology， 1991， 95（2）： 623-627.

Dziedzoave N T， Graffham A J， Westby A， et al. Influence of variety and growth environment on b-amylase activity of flour from sweet potato （Ipomea batatas）[J]. Food Control， 2010， 21（2）： 162-165.

邢谷楊， 林鴻頓. 胡椒高產(chǎn)栽培技術(shù)[M]. 海口： 海南出版社， 2003.

Li S， Tian Y H， Wu K， et al. Modulating plant growth-metabolism coordination for sustainable agriculture[J]. Nature， 2018， 560： 595-600.

Yu S M， Lo S F， Ho T H D. Source-sink communication： regulated by hormone， nutrient， and stress cross-signaling[J]. Trends in Plant Science， 2015， 20（12）： 844-857.

Cseke C， Balogh A， Wong J H， et al. Fructose 2，6-bisphosphate： a regulator of carbon processing in leaves[J]. Trends in Biochemical Sciences， 1984，?9（12）：?533-535.

Stitt M， Lunn J， Usadel B. Arabidopsis and primary photosynthetic metabolism： more than the icing on the cake[J]. The Plant Journal， 2010， 61（6）： 1067-1091.

Lunn J E， Delorge I， Figueroa C M， et al. Trehalose metabolism in plants[J]. The Plant Journal， 2014， 79（4）： 544-567.

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