‘滿(mǎn)天星’西番蓮成花坐果期主要生理指標(biāo)變化

黃誠(chéng)梅，羅海斌，魏源文，葉麗萍，吳興劍，曹輝慶，蔣勝理，吳玲玲

（廣西作物遺傳改良生物技術(shù)重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧 530007）

西番蓮（Passiflora edulis），又名百香果、雞蛋果，屬于西番蓮科（Passifloraceae）西番蓮屬（Passiflora L.），主要包括紫果西番蓮（Passiflora edulis）和黃果西番蓮（Passiflora edulis var. flavicarpa），以及2 個(gè)品種之間相互雜交得到的系列品種。我國(guó)主要種植區(qū)域分布在臺(tái)灣、廣西、廣東、海南、福建、云南、浙江、四川和貴州等省區(qū)[1-3]。西番蓮果實(shí)具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值，富含人體所需多種氨基酸、維生素和類(lèi)胡蘿卜素、礦物質(zhì)元素等，有鮮食、藥用、油用和綠色觀(guān)賞等多種用途[4-5]。目前，種植品種以紫色西番蓮（臺(tái)農(nóng)1 號(hào)、紫香）、黃金果（芭樂(lè)味、蜂蜜味、荔枝味等）、滿(mǎn)天星等為主，也引進(jìn)試種‘小果黃金果’‘大果黃金果’等新品種[3，6]。

果樹(shù)的花芽分化與坐果是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程。西番蓮花芽形成和莖葉生長(zhǎng)同步進(jìn)行，花芽形成和枝條生長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行，花芽形成具有其自身的生物學(xué)特性和規(guī)律[7]。該研究以當(dāng)前種植品種‘滿(mǎn)天星’西番蓮為材料，分析坐果盛期西番蓮枝蔓不同節(jié)位葉片中各項(xiàng)生理指標(biāo)變化，及其在成花與坐果期間植株葉片內(nèi)源激素的變化，可為成花坐果期的植株栽培管理技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)地選擇。試驗(yàn)于2020 年3 月30 日在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院里科學(xué)研究基地進(jìn)行。

1.1.2 供試材料。供試品種為‘滿(mǎn)天星’西番蓮，果皮呈紫

黃色，外表皮帶白色的小斑點(diǎn)。

1.2 方法

1.2.1 材料種植與樣品采集。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，種植‘滿(mǎn)天星’西番蓮苗為嫁接苗（嫁接砧木為黃果實(shí)生苗），苗高25～40 cm，于2020 年3 月30 日移栽大田，采用高壟覆膜與籬架種植模式，行株距為2 m×1.5 m，種植密度為2 400 株/hm2。移栽基肥、苗期施肥與開(kāi)花結(jié)果期施肥管理，田間病蟲(chóng)害管理等，均參照常規(guī)田間管理方法，并統(tǒng)一進(jìn)行枝蔓修剪和管護(hù)工作。

于西番蓮植株成花與坐果期間連續(xù)3 d 及以上晴朗無(wú)雨的天氣開(kāi)始進(jìn)行樣品采集，分別于2020 年7 月17日、7 月30 日、8 月19 日、8 月25 日、9 月11 日、11 月4日，編號(hào)：A1、A2、A3、A4、A5、A6，進(jìn)行樣本采集。選取植株生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)比較一致的3 條二級(jí)枝蔓，每個(gè)處理隨機(jī)選取生長(zhǎng)比較一致的植株3 株，采集倒數(shù)展開(kāi)完整葉1～3葉（即對(duì)應(yīng)第2～4 節(jié)位），重復(fù)3 次，剪碎混勻液氮速凍后，用液氮研磨成細(xì)粉狀，準(zhǔn)確稱(chēng)取0.5g 作為測(cè)定樣品，用于內(nèi)源激素生長(zhǎng)素（IAA）、赤霉素（GA）、脫落酸（ABA）和玉米素核苷（ZR）含量測(cè)定。另于11 月4 日西番蓮植株坐果盛期，選取植株生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)比較一致的3 條二級(jí)枝蔓，每個(gè)處理隨機(jī)選取生長(zhǎng)比較一致的植株3 株，采集倒數(shù)展開(kāi)完整葉第1 至6 葉（即對(duì)應(yīng)第2～7 節(jié)位），編號(hào)：M1、M2、M3、M4、M5、M6，重復(fù)3 次，剪碎混勻液氮速凍后，用液氮研磨成細(xì)粉狀，準(zhǔn)確稱(chēng)取0.5 g 作為測(cè)定樣品，用于各項(xiàng)生理生化指標(biāo)測(cè)定。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法。

（1）代謝物質(zhì)測(cè)定：蔗糖含量采用Ros 比色法測(cè)定[8]；可溶性蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250 染色法[9]；可溶性淀粉含量用碘顯色法[10]；丙二醛（MDA）含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸顯色法[11]。

（2）酶活性測(cè)定：過(guò)氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、α-淀粉酶、蔗糖磷酸合成酶（SPS）、蔗糖合成酶（SS 合成方向）、硝酸還原酶（NR）等酶活性，均采用蘇州格銳思生物有限公司的微板法測(cè)試盒測(cè)定。每個(gè)樣品測(cè)定重復(fù)3 次，取平均值。

（3）內(nèi)源激素測(cè)定：采用ELISA 法[12]測(cè)定西番蓮葉片樣品中內(nèi)源激素IAA、GA、ABA 和ZR，測(cè)定試劑盒來(lái)自江蘇菲亞生物科技有限公司。樣品中內(nèi)源激素用0.1 mol/L的磷酸緩沖液（pH 7.4）提取，每個(gè)樣品重復(fù)3 次，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理采用DPS v14.10 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以Duncan 新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較檢驗(yàn)差異顯著性；采用Microsoft Excel 2007 進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 西番蓮植株枝蔓上不同節(jié)位成花坐果情況

‘滿(mǎn)天星’西番蓮7 月份二、三級(jí)蔓基本已經(jīng)長(zhǎng)成并全部上架，8 月底開(kāi)始出現(xiàn)花芽分化，9 月份開(kāi)始進(jìn)入坐果期，在10—11 月達(dá)到盛花坐果期。田間調(diào)查結(jié)果顯示，各級(jí)枝蔓間以二級(jí)枝蔓的花芽分化率與坐果數(shù)較多，其中第3～7 節(jié)位花芽分化數(shù)較多，坐果率較高，且穩(wěn)定，這與前人在臺(tái)農(nóng)1 號(hào)西番蓮上研究結(jié)果一致[7]。

圖1 西番蓮枝蔓上不同節(jié)位成花與坐果

2.2 坐果盛期西番蓮枝蔓不同葉位生理指標(biāo)變化

2.2.1 MDA 和可溶性淀粉含量。從圖2 可以看出，西番蓮坐果盛期植株中MDA 與淀粉含量均以倒數(shù)第1 葉最高，其次是倒數(shù)第6 葉。而倒數(shù)第2 葉與第3 葉、第4 葉與第5 葉的MDA 含量差異不顯著。倒數(shù)第3 葉與第5 葉的可溶性淀粉含量差異也不顯著。

圖2 西番蓮枝蔓不同葉位MDA 和可溶性淀粉含量

2.2.2 可溶性蛋白質(zhì)和蔗糖含量。從圖3 可以看出，可溶性蛋白質(zhì)含量因不同葉位而異，差異均達(dá)到極顯著，其中以倒數(shù)第1 葉最高，其次是倒數(shù)第6 葉，最低是倒數(shù)第2葉。蔗糖含量則以倒數(shù)第4、5、6 高葉位最高，其次是倒數(shù)第1、3 葉，最低是倒數(shù)第2 葉。

圖3 西番蓮枝蔓不同葉位可溶性蛋白質(zhì)與蔗糖含量

2.2.3 SPS 與SS（合成方向）活性。從圖4 可以看出，SPS活性均隨著葉位提升而提高，以倒數(shù)第6 葉最高，除了倒數(shù)第2 葉與第3 葉外，均達(dá)到差異極顯著水平。SS（合成方向）活性以倒數(shù)第4、5、6 高位葉較高，倒數(shù)第1、2、3 低位葉均較低。這可能與各個(gè)葉位的光合能力強(qiáng)弱有較大關(guān)系。

圖4 西番蓮枝蔓不同葉位SPS 和SS（合成方向）活性

2.2.4 POD 與SOD 活性測(cè)定。從圖5 可以看出，POD 活性在倒數(shù)第1 葉與第4、5、6 高葉位中均有較高水平，而SOD活性則呈無(wú)規(guī)律變化。

圖5 西番蓮枝蔓不同葉位POD 和SOD 活性

2.2.5 α-淀粉酶與硝酸還原酶活性。從圖6 可以看出，α-淀粉酶活性以倒數(shù)第1 葉最高，與其他葉酶活性均達(dá)到差異極顯著水平，這與淀粉含量表現(xiàn)一致。硝酸還原酶活性，除了倒數(shù)第2 葉和第6 葉外，其他葉位均有較高活性。

圖6 西番蓮枝蔓不同葉位α-淀粉酶和硝酸還原酶活性

2.3 成花與坐果期西番蓮枝蔓葉片內(nèi)源激素含量變化

2.3.1 GA 與IAA 含量。從圖7 可以看出，在成花與坐果期植株葉片內(nèi)源激素變化方面，GA 含量7 月份的植株枝蔓分化生長(zhǎng)期有一個(gè)小高峰，之后在8—9 月份的花芽分化與坐果初期有所降低，到11 月份的花芽分化與坐果盛期才達(dá)到高水平。而IAA 則相反，先是7 月份低水平，然后在8 月份形成小高峰，最后在9 月、10 月有所回落。

圖7 西番蓮枝蔓葉片GA 和IAA 含量

2.3.2 ABA 與ZR 含量。從圖8 可以看出，ABA 含量7 月底達(dá)到一個(gè)高水平，8 月稍有回落，而后提高，直至11 月的花芽分化坐果盛期達(dá)到最高值，各時(shí)期ABA 含量均達(dá)到差異顯著水平。而ZR 含量，在7—8 月份的差異不大，在9 月份開(kāi)始下降，11 月份降至最低水平。

圖8 西番蓮枝蔓葉片ABA 和ZR 含量

3 結(jié)論與討論

一些落葉果樹(shù)如蘋(píng)果、梨等，植株中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累是花芽分化與坐果的物質(zhì)基礎(chǔ)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是否充足，決定了花芽分化和坐果數(shù)量與質(zhì)量的優(yōu)劣[13]。然而西番蓮的花芽形成和枝條生長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行，花芽形成和莖葉生長(zhǎng)同步進(jìn)行，必然存在養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)，其花芽形成有自身的生物學(xué)特性和規(guī)律，但也受器官間營(yíng)養(yǎng)分配和外界環(huán)境的影響[7]，因此，西番蓮各級(jí)枝蔓與各節(jié)位的花芽分化與坐果存在較大差異。該研究中‘滿(mǎn)天星’西番蓮以二級(jí)枝蔓的花芽分化率與坐果數(shù)較多，其中第3～7 節(jié)位花芽分化數(shù)較多，坐果率較高，且穩(wěn)定，這與前人[7]在臺(tái)農(nóng)1 號(hào)西番蓮上研究結(jié)果一致。而且西番蓮植株在各節(jié)位對(duì)應(yīng)葉片中的生理代謝也各異。該研究中西番蓮坐果盛期植株中可溶性蛋白質(zhì)含量因不同葉位而異，以倒數(shù)第1 葉最高。淀粉含量與a-淀粉酶活性也均以倒數(shù)第1 葉最高，這為植株枝蔓上高葉位的花芽分化與坐果進(jìn)程提供由源至庫(kù)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸提供保障。

蔗糖是光合作用的主要產(chǎn)物，蔗糖代謝主要由磷酸蔗糖合成酶（SPS）和蔗糖合成酶（SS）催化，SS 催化的反應(yīng)是可逆的[14-15]。西番蓮植株蔗糖代謝能力強(qiáng)弱均與不同葉位呈正相關(guān)性。其中蔗糖含量以倒數(shù)第4、5、6 高葉位最高，SPS 活性也均隨著葉位提升而提高，SS（合成方向）活性也以倒數(shù)第4、5、6 高位葉較高。對(duì)于作為植物利用硝酸鹽的關(guān)鍵酶——硝酸還原酶活性，除了倒數(shù)第2 和第6葉外，其他葉位均有較高活性，這可能與植株各葉位氮利用效率差異有一定關(guān)系。

自由基的產(chǎn)生是植物衰老的主要原因[16]。MDA 含量是體現(xiàn)植物活性氧自由基引起細(xì)胞膜過(guò)氧化程度的重要指標(biāo)[17-19]。POD、SOD 是清除自由基、防止膜脂過(guò)氧化的重要酶類(lèi)，可以保持自由基產(chǎn)生和消除之間的平衡[20-21]。西番蓮植株不同葉位的過(guò)氧化反應(yīng)與抗氧化系統(tǒng)變化規(guī)律不明顯。其中MDA 含量以倒數(shù)第1 葉最高，高葉位反而含量低。POD 活性在倒數(shù)第1 葉與第4、5、6 高葉位中均有較高水平，而SOD 活性則呈無(wú)規(guī)律變化。植物生長(zhǎng)發(fā)育從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)向生殖生長(zhǎng)，其內(nèi)源激素水平起著重要的調(diào)控作用，也因不同種類(lèi)而各不相同[22]。而且植物激素之間的平衡關(guān)系對(duì)植物花芽分化的調(diào)節(jié)作用是十分復(fù)雜的過(guò)程，各種激素對(duì)于花芽分化發(fā)育的貢獻(xiàn)各不相同[23]。在蘋(píng)果等果樹(shù)花芽分化研究中，認(rèn)為內(nèi)源GA 含量高對(duì)其花芽分化具有抑制作用[23-25]，而內(nèi)源GA 含量合理升高則有利于棉花、茉莉花芽的分化[22，26]。該研究中，西番蓮成花與坐果期植株葉片GA 含量在枝蔓分化生長(zhǎng)期有一個(gè)小高峰，有利于枝蔓分化與生長(zhǎng)發(fā)育；而后在花芽分化與坐果初期有所降低，到盛期才達(dá)到高水平，有利于花芽分化與坐果。而IAA 則相反，在以枝蔓分化生長(zhǎng)為主時(shí)期呈低水平，而后花芽分化與坐果初期小高峰，最后在盛期有所回落。ABA 含量在花芽分化坐果盛期達(dá)到最高值。而ZR 含量，則是在花芽分化坐果盛期降至最低水平。這表明了西番蓮植株在成花坐果期的內(nèi)源激素之間調(diào)控與平衡關(guān)系十分復(fù)雜，這與其花芽形成和枝條生長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行、花芽形成和莖葉生長(zhǎng)同步進(jìn)行等特性有關(guān)。這也是可能與該研究中‘滿(mǎn)天星’西番蓮在8—9 月份期間遭受高溫等天氣影響其生長(zhǎng)，延遲花芽分化與坐果等有關(guān)。