外源激動素和油菜素內(nèi)酯對元寶楓結(jié)實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究

張晨晨 鄭豪亮 王迪海

（西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西 楊陵 712100）

元寶楓（Acertruncatum），槭樹科槭屬落葉喬木，系中國特有樹種，是兼具觀賞價值和經(jīng)濟價值的木本油料樹種[1]。元寶楓種仁蛋白質(zhì)含量豐富，各類氨基酸組成合理，屬于完全蛋白質(zhì)，是理想的植物蛋白質(zhì)資源。除蛋白質(zhì)外，元寶楓種仁中還富含油脂，一般種仁含油量為48%，種仁蛋白質(zhì)含量為25%～27%。元寶楓籽油富含的不飽和脂肪酸，特別是多不飽和脂肪酸，不僅為人體提供能量，而且還具有促進機體發(fā)育、調(diào)節(jié)脂類代謝、消炎抗氧化、減少心血管疾病等生理作用[2-3]。作為元寶楓油中功能性脂肪酸-神經(jīng)酸是組成大腦神經(jīng)細胞膜的重要成分，對于維持大腦神經(jīng)系統(tǒng)的正常活動、促進神經(jīng)細胞的生長發(fā)育有重要作用。近年來元寶楓人工林發(fā)展迅速，栽培面積超過313 km2，遍布13個省市128個縣，為元寶楓產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)[4]。

元寶楓是優(yōu)良的木本油料樹種，其種實產(chǎn)量與品質(zhì)是影響元寶楓產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。元寶楓人工栽培實生苗一般5～8 a開始結(jié)實，15年生單 株可 采 收翅 果10～15 kg，20 a后 采 收20～25 kg[4]。由于生境條件的影響以及種實性狀變異豐富，元寶楓種實產(chǎn)量品質(zhì)表現(xiàn)不穩(wěn)定，將直接影響元寶楓的資源開發(fā)，制約元寶楓的產(chǎn)業(yè)發(fā)展[5]。目前對于元寶楓的研究大多集中于種質(zhì)資源調(diào)查、繁育栽培、化學(xué)成分分析等方面，而采用外源激素提高元寶楓種實產(chǎn)量和品質(zhì)的研究尚未見研究。

植物果實和種子是人類利用的主要植物資源之一，而植物激素幾乎在種實發(fā)育的各個階段均為重要調(diào)控因子，在一定程度上決定了果實和種子的產(chǎn)量及品質(zhì)。細胞分裂素與植物種實的早期發(fā)育密切相關(guān)，研究表明細胞分裂素或許是植物種子產(chǎn)量的限制因子，激動素是細胞分裂素的一種[6]。油菜素內(nèi)酯屬于生長促進類植物激素，其對植物的調(diào)控作用十分廣泛，包括增強抗氧化能力，促進果實發(fā)育成熟，提高種子產(chǎn)量等[7]。因此，本研究通過對元寶楓葉面噴施激動素（KT）和2, 4-表油菜素內(nèi)酯（EBR），測定元寶楓翅果性狀特征及種子長、寬、厚、百粒質(zhì)量、單枝產(chǎn)量、可溶性糖含量、蛋白質(zhì)含量、油脂含量和神經(jīng)酸含量，研究外源KT和EBR對元寶楓種子產(chǎn)量品質(zhì)的影響，為外源激素在元寶楓種實生產(chǎn)中的合理應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)地處關(guān)中平原中部偏西陜西西安楊凌區(qū)，位于東經(jīng)107°59′，北緯34°20′，海拔435～563 m。為大陸性季風(fēng)型半濕潤氣候。年均氣溫12.9 ℃，年降水量635.1～663.9 mm，年均日照2 163.8 h，全年≥10 ℃的積溫為4 184 ℃。有效生長期152～191 d，無霜期184～216 d[8]。

2 材料與方法

選擇17年生的元寶楓人工林中選擇長勢一致、生長狀態(tài)良好、無病蟲害且負載量相當(dāng)?shù)臉淠緸闃?biāo)準(zhǔn)樣株進行為試驗對象。

2.1 試劑及儀器

分析純：乙醚，五水合硫酸銅，硫酸鉀，濃硫酸，氫氧化鈉，硼酸，鹽酸，蒽酮；色譜純：甲醇，無水乙醇，正庚烷，氫氧化鉀。GH-9240A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實驗設(shè)備有限公司，中國），DFLBP-250型萬能高速粉碎機（上海菲力博食品機械有限公司，中國），HH-4型電熱恒溫水浴鍋（北京科偉永興儀器有限公司，中國），H-1650型國產(chǎn)湘儀離心機（湖南長沙湘儀離心機儀器有限公司，中國），ISQ& TRACE氣質(zhì)聯(lián)用儀（美國賽默飛科技有限公司，美國），Agilent 1260液相色譜儀（美國賽默飛科技有限公司，美國），UDK159VELP凱氏測氮儀（VELP公司，意大利），UV-1800型紫外可見分光光度計（上海美譜達儀器有限公司，中國）。

2.2 試驗設(shè)計

在17年生的元寶楓人工林中選擇長勢一致、生長狀態(tài)良好、無病蟲害且負載量相當(dāng)?shù)臉淠荆瑯訕淦骄鶚涓?0.2 m，平均胸徑20.5 cm，東西平均冠幅8.4 m，南北平均冠幅9.1 m，株行距6 m×7 m。葉面噴施EBR和KT，其中EBR噴施濃度參考其在柿（Diospyros kaki）[9]、油用牡丹（Paeonia suffruticosa）[10]等植物上的應(yīng)用，設(shè)置為0.5 mg/L；KT噴施濃度參考其在小麥（Triticum aestivum）[11]、黑種草（Nigella damascena）[12]等植物上的應(yīng)用，設(shè)置為50 mg/L；噴施清水作為CK。EBR用無水乙醇溶解后稀釋至適宜濃度，乙醇最終體積分?jǐn)?shù)為0.1%，KT用1 mol/L氫氧化鈉溶液溶解后稀釋至適宜濃度，二者均用吐溫-80作為展開劑，最終體積分?jǐn)?shù)為0.1%。于2019年6月16日下午使用按壓式噴水壺噴施，噴施量以葉片濕潤、葉尖滴水為準(zhǔn)。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，每個處理重復(fù)3次，每個重復(fù)選取3株元寶楓，每株選取10個不同朝向的1年生結(jié)果枝條。

于噴施激素后10、20、30、45、65 d，共采樣5次。采樣時收集發(fā)育正常完整的翅果，裝入作好標(biāo)記的自封袋中，置于冰盒中盡快帶回實驗室，液氮冷凍后置于超低溫冰箱中保存?zhèn)溆?。?0月30日采集發(fā)育成熟的翅果，裝入作好標(biāo)記的自封袋中，帶回實驗室，干燥處保存?zhèn)溆谩?/p>

2.3 測定方法

2.3.1翅果、種子形態(tài)與質(zhì)量

在每個處理中采用四分法隨機選取20個翅果（種子），用電子游標(biāo)卡尺（精確至0.01 mm）分別測量果（種）長、果（種）寬、果（種）厚。將每個處理采集的成熟翅果脫殼，采用四分法隨機取100粒種子，稱量并記錄為百粒質(zhì)量，重復(fù)3次。將得到的種子烘干至恒質(zhì)量，去除種皮后粉碎，過40目篩備用。

2.3.2蛋白質(zhì)、油脂、神經(jīng)酸含量與糖含量測定

元寶楓種子蛋白質(zhì)含量用凱氏定氮法測定[13]，測定元寶楓種子油脂含量用索氏提取法[14]，測定元寶楓種子神經(jīng)酸含量用HPLC法[15]。色譜柱：RIGOL-C18，色譜條件：流動相為乙腈-甲醇-0.4%乙酸水溶液-四氫呋喃（體積比為84∶8∶3∶3），流速1 mL/min，柱溫30 ℃，檢測波長205 nm，進樣量10 μL，保留時間50 min。翅果和種子于110 ℃烘干15 min后，于70 ℃烘干24 h至恒質(zhì)量，粉碎后用蒽酮比色法測定可溶性糖含量，蔗糖含量用間苯二酚法測定，淀粉經(jīng)高氯酸水解后用蒽酮比色法測定[16]。

2.4 分析方法

采用雙因素方差分析法分析時間和外源激素處理對元寶楓果實形態(tài)的交互效應(yīng)；采用單因素方差分析法比較葉面噴施KT和EBR對元寶楓種實產(chǎn)量品質(zhì)影響的差異，采用LSD檢驗進行差異顯著性比較（α=0.05）[17]；數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。數(shù)據(jù)分析使用SPSS 23.0完成，圖形處理使用Microsoft Excel 2013完成。

3 結(jié)果與分析

3.1 外源激素對元寶楓果實形態(tài)的影響

由圖1可知，在第10、20、45天時，外源KT和外源EBR對果長的影響均顯著高于CK（P<0.05），其中，在第10、45天時，2種外源激素處理間無顯著差異。在第10、20、65天時，外源KT和外源EBR對果寬的影響均顯著高于CK（P<0.05）。第30天時，KT對果寬的影響顯著低于CK（P<0.05），而EBR顯著高于CK（P<0.05）。葉面噴施KT和EBR后，隨著外源激素處理時間的變化，元寶楓果厚均呈增加趨勢，KT和EBR均顯著高于CK（P<0.05）。第65天時，KT與EBR組間無顯著差異。

圖 1 外源KT和EBR對元寶楓果實形態(tài)的影響Fig. 1 Effects of exogenous KT and EBR on fruit morphology of A. truncatum

3.2 外源激素對元寶楓種子形態(tài)的影響

由圖2可知，與CK相比，外源KT和EBR均顯著提高了元寶楓種子的長度、寬度和種子厚度（P<0.05）。其中KT分別提高了7.31%、5.00%和8.07%，EBR分別提高了8.35%、13.44%和17.18%。此外，與外源KT相比，外源EBR也顯著提高了元寶楓種子的寬度和厚度（P<0.05）。

圖 2 外源KT和EBR對元寶楓種子形態(tài)的影響Fig. 2 Effects of exogenous KT and EBR on seed morphology of A. truncatum

3.3 外源激素對元寶楓種子產(chǎn)量的影響

由圖3可知，元寶楓種子的百粒質(zhì)量和單枝產(chǎn)量對外源KT和EBR的響應(yīng)一致。外源KT和EBR與CK相比顯著提高了元寶楓種子的百粒質(zhì)量和單枝產(chǎn)量，其中外源KT分別顯著提高了8.20%和2.98%（P<0.05），外源EBR分別顯著提高了12.21%和4.16%（P<0.05）。

圖 3 外源KT和EBR對元寶楓種子產(chǎn)量的影響Fig. 3 Effects of exogenous KT and EBR on seed yield of A. truncatum

3.4 外源激素對元寶楓種子品質(zhì)的影響

由圖4可知，元寶楓種子可溶性糖含量、蛋白質(zhì)、含油率和神經(jīng)酸含量對外源激素處理的響應(yīng)一致；與CK相比，外源KT和EBR的元寶楓種子種子可溶性糖含量、蛋白質(zhì)、含油率和神經(jīng)酸含量顯著（P<0.05）提高；與外源KT相比，外源EBR的元寶楓種子可溶性可溶性糖含量、蛋白質(zhì)、含油率和神經(jīng)酸含量也顯著（P<0.05）提高。

4 結(jié)論與討論

通過對元寶楓葉面進行噴灑激動素，研究發(fā)現(xiàn)與CK相比，元寶楓種子表型性狀均有不同程度的提高，元寶楓百粒質(zhì)量、單枝產(chǎn)量及種子可溶性糖含量、油脂含量和神經(jīng)酸顯著提高。這與Froschle等[16]的研究結(jié)果一致，在麻風(fēng)樹（Jatropha carcas）生殖生長期噴施細胞分裂素，可顯著增加雌雄花數(shù)量和結(jié)實率，提高種子油脂含量，從而在植物種子發(fā)育過程中顯著影響種子產(chǎn)量與品質(zhì)。細胞分裂素還影響果實的生長和形態(tài)發(fā)育。有研究表明細胞分裂素在果實發(fā)育的整個過程均可起到促進作用，外源細胞分裂素可誘導(dǎo)番茄（Lycopersicon esculentum）的單性結(jié)實，不僅調(diào)控果實的細胞分裂，還在坐果和果實的早期生長過程中發(fā)揮著重要作用[18]。擬南芥（Arabidopsis thaliana）噴施外源細胞分裂素可促進雌蕊早期發(fā)育的細胞增殖，與植物雌蕊和果實的形態(tài)發(fā)育關(guān)系密切[19]。

對元寶楓葉面噴施油菜素內(nèi)酯后其種子寬度和厚度顯著增加，可溶性糖、蛋白質(zhì)和油脂含量較CK顯著提高，神經(jīng)酸含量增加，百粒重和單枝產(chǎn)量顯著提高。油菜素內(nèi)酯在調(diào)控種子大小以及產(chǎn)量方面發(fā)揮著重要作用，油菜素內(nèi)酯通過增大種子庫容，促進同化產(chǎn)物向庫器官的運輸，從而有利于營養(yǎng)物質(zhì)在種子中積累[20]。油菜素內(nèi)酯在植物生長發(fā)育過程中的諸多方面起著關(guān)鍵調(diào)控作用，對植物果實的影響有提高坐果率、誘導(dǎo)單性結(jié)實、促進果實早期發(fā)育和成熟等。研究表明無單性結(jié)實能力的黃瓜（Cucumis sativus）品種經(jīng)過外源油菜素內(nèi)酯處理后，子房細胞分裂開始發(fā)育膨大，其果實與經(jīng)過受精作用發(fā)育的果實無顯著差異，而可單性結(jié)實的黃瓜品種經(jīng)過油菜素內(nèi)酯合成抑制劑處理后無法正常坐果，且施用外源油菜素內(nèi)酯可恢復(fù)其單性結(jié)實能力[21]。種子的產(chǎn)量品質(zhì)與種子發(fā)育密切相關(guān)，油菜素內(nèi)酯影響種子胚、胚乳、母體組織等多個方面的發(fā)育[22]。丁熙檸等對油用牡丹進行外源油菜素內(nèi)酯處理，可提高籽?？扇苄蕴呛偷鞍踪|(zhì)含量，增加籽油中不飽和脂肪酸含量，促進籽粒營養(yǎng)物質(zhì)的積累[23]。Babali等[24]對葡萄（Vitis vinifera）經(jīng)過適當(dāng)濃度的2, 4-表油菜素內(nèi)酯處理可提高果實中碳水化合物和抗氧化物質(zhì)的含量。

激動素和油菜素內(nèi)酯處理均可顯著提高種子可溶性糖、蛋白質(zhì)和油脂以及籽油中神經(jīng)酸的含量，種子百粒重和單枝產(chǎn)量較CK顯著提高，可見外源激動素和油菜素內(nèi)酯均可促進元寶楓種子產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。綜合比較各項指標(biāo)，2,4-表油菜素內(nèi)酯對元寶楓的促進作用略優(yōu)于激動素。因此，在元寶楓培育和生產(chǎn)中可合理運用這兩種激素以得到較高的種子產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究的試驗樹木為平均樹高10.2 m的17年生元寶楓，對于高大的樹木在生產(chǎn)上如何使用激素，還需進一步深入研究。并且激素是否會在種子中有殘留，KT和EBR的最佳使用濃度和復(fù)合施用，其提高品質(zhì)的生理生化機理都是需要后續(xù)深入研究的問題。