GA3處理對(duì)藍(lán)莓葉片衰老過(guò)程中生理特性的影響

魏曉瓊， 賈文飛， 張秋瑩， 聶小蘭，2， 王 穎，2， 李金英，2， 吳 林，2

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130118； 2.吉林省藍(lán)莓研究中心，吉林長(zhǎng)春 130021)

藍(lán)莓是杜鵑花科越橘屬植物，是一種新型的世界性小漿果，除具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，還是一種保健食品，具有明目、抗衰老、抗癌、延緩記憶力衰退等功效，被聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織確認(rèn)為人類五大健康食品之一，還被公認(rèn)為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ墓麡錁浞N。目前，我國(guó)種植藍(lán)莓的省市已有27個(gè)，不僅在北方的山東省、遼寧省、吉林省等地實(shí)現(xiàn)了藍(lán)莓的產(chǎn)業(yè)化種植，還在貴州省、浙江省、湖北省、云南省等地進(jìn)行了引種栽培。隨著藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)化的不斷發(fā)展，人們對(duì)藍(lán)莓果實(shí)品質(zhì)的要求也越來(lái)越高，所以延長(zhǎng)鮮果供應(yīng)期，提高果實(shí)品質(zhì)已然成為未來(lái)藍(lán)莓的發(fā)展趨勢(shì)，這就要求人們要通過(guò)各種手段調(diào)控其生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程和果實(shí)品質(zhì)等。目前已經(jīng)有許多研究表明，赤霉素(GA)在果樹的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中有重要的調(diào)節(jié)作用，外施GA不僅能顯著促進(jìn)植物莖、葉生長(zhǎng)，影響花芽分化，還可以促進(jìn)果實(shí)發(fā)育，延緩植株衰老。有研究表明，外施GA可以延緩紅地球葡萄葉片葉綠素和蛋白質(zhì)的降解，降低丙二醛(MDA)含量，延緩膜脂過(guò)氧化程度，從而使其植株的衰老進(jìn)程減緩。安迪研究發(fā)現(xiàn)，夏季噴施GA可以延緩?fù)醚鬯{(lán)莓對(duì)其體內(nèi)碳水化合物的積累和利用，延緩整個(gè)植株的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程，延緩衰老。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可以調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程，延緩植株衰老，但植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在藍(lán)莓上的應(yīng)用現(xiàn)有研究較少。本研究通過(guò)研究不同濃度GA對(duì)藍(lán)莓葉綠素含量、可溶性蛋白含量等的影響，篩選最佳GA噴施濃度，并應(yīng)用到藍(lán)莓生產(chǎn)上，以期促進(jìn)藍(lán)莓生長(zhǎng)發(fā)育，以此來(lái)延緩藍(lán)莓植株衰老，延長(zhǎng)供果期，為高品質(zhì)的藍(lán)莓栽培提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于吉林省白山市靖宇縣花園北口鎮(zhèn)白山湖景區(qū)入口處(42°47′24″N，127°8′41″E)進(jìn)行，海拔為447 m，年平均降水量為776.4 mm，年平均溫度為3.7 ℃，無(wú)霜期約為130 d。

1.2 材料及處理

以2019年定植的長(zhǎng)勢(shì)正常、無(wú)病蟲害的半高叢藍(lán)莓北陸和北高叢藍(lán)莓PL13為試驗(yàn)材料，分別用0(CK)、100(A1)、300(A2)、500(A3)、700(A4) mg/L GA于第1次采果后(7月20日)進(jìn)行噴施，噴施全樹，至植株完全濕潤(rùn)且液體滴落時(shí)停止。每隔7 d噴施1次，共噴施3次。每個(gè)濃度處理5棵樹，每個(gè)處理重復(fù)3次。葉片于3次全部噴施完的30 d后采取中長(zhǎng)結(jié)果枝上的功能葉片并測(cè)量相關(guān)指標(biāo)。

1.3 葉片生理指標(biāo)測(cè)定方法

葉綠素測(cè)定方法：結(jié)合高俊鳳的丙酮比色法和高曉宇等的方法，加以改良。將葉片去除葉柄和葉脈并剪碎，稱取0.2 g置于試管中，加入無(wú)水乙醇與丙酮的體積比為1 ∶1的混合液 10 mL，進(jìn)行黑暗處理。浸提至葉片變白，即可通過(guò)比色得出結(jié)果。

用蒽酮比色法測(cè)定葉片可溶性糖含量；用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定葉片可溶性蛋白含量；用硫代巴比妥酸法測(cè)定葉片丙二醛(MDA)含量；用氮藍(lán)四唑(NBT)光氧化還原法測(cè)定葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007制作圖表，并用SPSS 21.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析以及差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 GA3 處理對(duì)北陸、PL13葉片葉綠素含量的影響

葉片衰老的主要特征之一就是葉綠素降解，由表1可知，GA處理后，北陸總?cè)~綠素的含量與葉綠素a的含量變化趨勢(shì)一樣，呈先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)GA濃度達(dá)到500 mg/L時(shí)，總?cè)~綠素含量與對(duì)照相比無(wú)顯著差異，而GA濃度為300 mg/L時(shí)，總?cè)~綠素含量顯著升高，比對(duì)照高出16.34%。PL13噴施GA后，雖然葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素的含量也呈先上升后下降的趨勢(shì)，但是不同濃度的GA均能顯著提高葉綠素a和總?cè)~綠素的含量，當(dāng)GA濃度為 300 mg/L 時(shí)，葉綠素a的含量顯著高于對(duì)照，比對(duì)照高出47.52%。說(shuō)明外施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑GA均能不同程度地延緩北陸和PL13藍(lán)莓植株衰老，而且與對(duì)照相比，噴施濃度為300 mg/L時(shí)，延緩北陸和PL13葉片葉綠素降解的效果均最顯著。而與對(duì)照相比，當(dāng)外施GA的濃度為500、700 mg/L時(shí)，對(duì)北陸葉片總?cè)~綠素含量無(wú)顯著影響，但不同濃度的GA均能顯著延緩PL13葉片的衰老。

表1 GA3處理后北陸、PL13葉片的葉綠素含量

2.2 GA3 處理對(duì)北陸、PL13葉片可溶性糖含量的影響

由圖1可知，噴施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑GA后，可以提高北陸葉片中的可溶性糖含量，與對(duì)照相比，噴施濃度為100、300、500 mg/L時(shí)，葉片的可溶性糖含量均顯著提高，其中處理濃度為100 mg/L時(shí)，效果最為顯著，較對(duì)照高出26.77%，GA濃度為 700 mg/L 時(shí)，可溶性糖的含量與對(duì)照相比無(wú)顯著差異。當(dāng)GA處理 PL13時(shí)，其葉片的可溶性糖含量呈先上升后下降的趨勢(shì)，而且當(dāng)噴施濃度為100、300 mg/L時(shí)，可溶性糖的含量分別比對(duì)照高28.82%、15.42%，差異顯著，而噴施濃度達(dá)到 500 mg/L 時(shí)，與對(duì)照差異不顯著。結(jié)果表明，不同濃度的GA均能不同程度地影響北陸和PL13葉片的可溶性糖含量，其中濃度為100、300 mg/L時(shí)，可溶性糖含量較高。

2.3 GA3 處理對(duì)北陸、PL13葉片可溶性蛋白含量的影響

可溶性蛋白含量的下降是植物葉片衰老的重要指標(biāo)之一，用不同濃度的GA處理北陸和 PL13，對(duì)其葉片中可溶性蛋白含量的影響不盡相同。由圖2可知，北陸葉片的可溶性蛋白含量先升高后下降，當(dāng)噴施GA的濃度為300、500 mg/L時(shí)，北陸藍(lán)莓葉片中的可溶性蛋白含量均顯著高于對(duì)照，分別高出11.24%、10.27%。PL13葉片可溶性蛋白的含量總體呈上升趨勢(shì)，只有噴施GA濃度為100 mg/L的處理與對(duì)照相比無(wú)顯著差異，當(dāng)噴施GA濃度為500 mg/L時(shí)，較100 mg/L處理葉片中的蛋白質(zhì)含量無(wú)明顯差異，但顯著高于對(duì)照。說(shuō)明用GA處理北陸和PL13均能提高其葉片中可溶性蛋白的含量，而葉片中可溶性蛋白主要是1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(RuBisCO)，被用于固定二氧化碳，為光合作用作貢獻(xiàn)。因此噴施300、500 mg/L 的GA能有效延緩北陸和PL13藍(lán)莓葉片的衰老進(jìn)程。

2.4 GA3 處理對(duì)北陸、PL13葉片MDA含量的影響

植物衰老過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生MDA，MDA是膜脂過(guò)氧化作用的產(chǎn)物之一，MDA含量能反映植物膜脂過(guò)氧化程度，累積過(guò)多，膜脂過(guò)氧化嚴(yán)重，加速植物衰老。由圖3可知，用濃度為300、500 mg/L的GA處理時(shí)，會(huì)顯著降低北陸葉片中的MDA含量，與對(duì)照相比分別降低了11.95%、16.24%。300、500、700 mg/L GA均能顯著降低PL13葉片中的MDA含量，其中濃度為300、700 mg/L時(shí)，降低效果最為顯著，分別降低22.80%、24.06%。結(jié)果表明，外施GA濃度為300、500 mg/L時(shí)，均能顯著降低這2種藍(lán)莓葉片中的MDA含量，緩解其膜脂過(guò)氧化程度，延緩葉片衰老。

2.5 GA3 處理對(duì)北陸、PL13葉片SOD活性的影響

3 討論與結(jié)論

本研究表明外施不同濃度的GA可以不同程度地提高藍(lán)莓葉片中的葉綠素含量，緩解葉片衰老進(jìn)程。這與單守明等的研究結(jié)果一致，即噴施一定濃度的GA可以在一定程度上提高草莓和瑞卡藍(lán)莓葉片中的葉綠素a和葉綠素b的含量，提高光合速率。此外，還有研究表明，施用GA可以延緩葉片中的葉綠素降解，提高可溶性糖和可溶性蛋白等的含量，延緩植株葉片衰老。葉片中的可溶性糖和可溶性蛋白在植株的新陳代謝過(guò)程中起重要作用，可溶性糖為植株的生長(zhǎng)發(fā)育提供碳素營(yíng)養(yǎng)，可溶性蛋白多數(shù)是具有催化作用的酶，主要影響植株葉片的光合作用，也是反映植株衰老的重要特征之一。已有研究發(fā)現(xiàn)用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑GA處理可以延緩葉片中蛋白質(zhì)的降解，提高可溶性糖的含量，延緩植株衰老。本試驗(yàn)結(jié)果也表明，噴施一定濃度的GA可以提高可溶性糖和可溶性蛋白的含量，其中濃度為300、500 mg/L時(shí)效果較好，可以延緩不同品種的藍(lán)莓葉片衰老，證明較高濃度的GA能夠更有效地緩解植株葉片衰老，這與Li等的研究結(jié)果類似。

植物衰老過(guò)程中，除了葉綠素和蛋白質(zhì)等降解外，還會(huì)出現(xiàn)膜脂過(guò)氧化作用，產(chǎn)生大量的MDA。過(guò)量的MDA積累，會(huì)增加細(xì)胞膜的相對(duì)透性，導(dǎo)致植物體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失，加速細(xì)胞和植物組織的衰老。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用GA之后可以降低2種藍(lán)莓葉片中的MDA含量，這與王帥等在葡萄、厚皮甜瓜上的研究結(jié)果一致。除此之外，GA可以提高超氧化物歧化酶活性，SOD活性的提高可以通過(guò)加速清除藍(lán)莓葉片中的活性氧，減緩膜脂過(guò)氧化作用，從而延緩藍(lán)莓葉片衰老。曲亞英等的研究也證明，施用GA可以延緩甜椒植株SOD酶活性的下降，減緩后期植株衰老。植物衰老時(shí)，植株葉片葉綠素降解，可溶性糖和可溶性蛋白含量下降，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)被破壞，會(huì)加速其葉片中活性氧和丙二醛的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化作用加劇。而葉片中活性氧產(chǎn)生的同時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶活性提高，清除部分活性氧，但這些酶的活性會(huì)隨著細(xì)胞的衰老而下降。本研究表明外施GA可以提高可溶性蛋白的含量，降低MDA的產(chǎn)生，提高SOD活性?？赡苁怯捎诔嗝顾鼐哂写龠M(jìn)mRNA轉(zhuǎn)錄和翻譯的作用，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，提高酶活性，加速活性氧清除，使細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而減少M(fèi)DA的積累，延緩膜脂過(guò)氧化作用，減緩葉綠素降解，從而實(shí)現(xiàn)延緩植株衰老進(jìn)程的目的。

第1次采果后(7月20日)對(duì)半高叢藍(lán)莓北陸和北高叢藍(lán)莓PL13進(jìn)行GA噴施處理，可使北陸和PL13葉片中的葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白含量及SOD活性均有不同程度的提高，還降低了2種藍(lán)莓葉片中的MDA含量。綜合來(lái)看，在此時(shí)期噴施300 mg/L GA效果較好。本試驗(yàn)只研究了一個(gè)時(shí)期的噴施影響，也并沒有進(jìn)行內(nèi)源激素的測(cè)量，所以花期噴施試驗(yàn)，以及具體的激素含量變化趨勢(shì)和影響還需要進(jìn)一步研究分析。