東魁楊梅肉蔥病果實礦質(zhì)元素和內(nèi)源激素的變化分析

包日在， 俞浙萍， 張淑文， 戚行江， 孫鸝， 任海英*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 園藝研究所，浙江 杭州 310021； 2.泰順縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局特產(chǎn)站，浙江 泰順 325500)

楊梅[Myricarubra(Lour.)s. et Zucc]為原產(chǎn)于中國的亞熱帶果樹，是我國南方特色水果，浙江為全國最集中的產(chǎn)區(qū)。楊梅肉蔥病，俗稱楊梅火、楊梅虎、肉柱分離癥、肉柱壞死癥。浙江楊梅的株發(fā)病率達(dá)20%以上，多的達(dá)40%～50%，是楊梅果實上發(fā)生率較高的一種生理病害[1]。該病已成為楊梅主要病害，尤其是現(xiàn)在主栽品種東魁楊梅發(fā)病嚴(yán)重，對產(chǎn)量和外觀品質(zhì)影響較大。但是到目前為止仍沒有有效的防控方法。明確肉蔥病的發(fā)病機理是開發(fā)有效防控方法的基礎(chǔ)。

楊梅屬于核果類水果，果肉由外果皮發(fā)育而成，楊梅肉蔥病也是一種裂果現(xiàn)象，主要是由果皮的生理失調(diào)導(dǎo)致[2]，大部分核果類水果都存在裂果現(xiàn)象，目前在荔枝[2-4]、桃[5-6]、李[7]、杏[8]、甜櫻桃[9-11]、棗[12-13]、石榴[14-16]等都有研究報道。遺傳因素、水分、植物激素、礦質(zhì)營養(yǎng)、果皮力學(xué)性能及果皮強度、氣候因子、農(nóng)藝措施等多種因素都與裂果密切相關(guān)[17-18]。前人對楊梅肉蔥病的發(fā)病特點、規(guī)律和相關(guān)防治方法作了部分研究[19-21]，幼果期噴施赤霉素[19,21]可以減輕發(fā)病，而多效唑[19-20]則加重發(fā)病，噴施B、Ga、K、Mg、Zn、Mo[20-21]能減輕發(fā)病，然而對該病的發(fā)生原因和機理尚未見研究報道。本試驗通過跟蹤檢測對比肉蔥病果和正常果的礦質(zhì)元素和內(nèi)源激素的變化情況，分析其對發(fā)病的影響，為進(jìn)一步探尋綜合防治的有效方法提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以浙江省泰順縣泗溪鎮(zhèn)西溪村12年生東魁楊梅樹作為試材。果園環(huán)境條件為典型的緩坡山地，海拔460 m左右，土壤為酸性黃壤，采用常規(guī)管理。選擇長勢一致的楊梅各3株，每株為1次重復(fù)。分別于2019年5月19日(發(fā)病初期)、5月29日(發(fā)病盛期)和6月5日(發(fā)病末期)采集楊梅果實，從樹冠外圍東、西、南、北4個方向隨機采樣，每個方位各采集肉蔥病果和健康果50顆，其中各處理一半用自來水沖洗干凈，去離子水復(fù)洗3次，在烘箱中經(jīng)105 ℃殺青15～20 min，帶回實驗室70 ℃烘干，用于測定營養(yǎng)元素含量[22]，另一半迅速放入-18 ℃冰凍后帶回實驗室用于測定內(nèi)源激素。

1.2 檢測方法

樣品中N含量采用改良式凱氏定氮法測定，P、K、Ca、Mg、Fe、Zn、B含量采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定[23]。根據(jù)營養(yǎng)元素的測定結(jié)果，選擇發(fā)病初期和發(fā)病盛期樣品進(jìn)行激素水平的測定。生長素(IAA)、赤霉素(GA)、脫落酸(ABA)、玉米素核苷(ZR)的含量采用酶聯(lián)免疫吸附測定法(ELISA)測定[24]，5次重復(fù)，剔除異常。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2010和SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 礦質(zhì)元素

從果實礦質(zhì)元素含量分析結(jié)果看(表1)，發(fā)病初期肉蔥病果中Mg和B含量分別比CK高26.066 7 mg·kg-1和0.730 0 mg·kg-1，差異顯著；Ca比CK高26.433 4 mg·kg-1，N、P分別比CK高0.166 g·kg-1、0.007 g·kg-1，K、Fe、Zn分別比CK低0.043 4 g·kg-1、1.200 0 mg·kg-1、0.366 7 mg·kg-1，與CK相比較沒有顯著性差異。在發(fā)病盛期，病果中N、P、K、Ca、Zn、Mg的含量均顯著高于CK，F(xiàn)e、B的含量也高于CK，處于一種富營養(yǎng)狀態(tài)。發(fā)病末期病果中N、Ca、Mg的含量顯著高于CK，P、K、Fe、Zn的含量高于CK但差異不顯著，B含量顯著低于CK。整個發(fā)病過程中病果Mg的含量均顯著高于CK，發(fā)病盛期和末期Ca顯著高于CK。

表1 楊梅果實礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量

表2表明，與CK相比，肉蔥病發(fā)病初期病果的N/K比值升高但差異不顯著，K/Mg比值顯著降低，Ca/B、K/Ca和Ca/Mg比值降低但差異不顯著；發(fā)病盛期N/K、K/Mg、K/Ca比值降低但差異不顯著，Ca/B和Ca/Mg比值升高但差異不顯著。結(jié)果說明，礦質(zhì)元素平衡失調(diào)可能是誘發(fā)肉蔥病的因素之一，特別是病果Mg的含量顯著升高。

表2 楊梅果實相關(guān)礦質(zhì)營養(yǎng)元素間比值

2.2 內(nèi)源激素

表3表明，肉蔥病發(fā)病初期病果中ABA、IAA、ZR、GA的激素含量均顯著比CK低，分別低26.909 6 ng·g-1、6.833 5 ng·g-1、1.125 5 ng·g-1、1.084 4 ng·g-1。發(fā)病盛期病果和CK相比ABA、IAA沒有顯著性差異，但是病果ZR、GA的含量顯著比CK降低。發(fā)病盛期病果中ABA含量比初期升高5.031 0 ng·g-1，比CK高9.221 9 ng·g-1。

表3 楊梅果實內(nèi)源激素含量

為進(jìn)一步研究各激素之間的關(guān)系，對肉蔥病果和健康果激素比值進(jìn)行計算，結(jié)果顯示(表4)，肉蔥病發(fā)病初期病果的IAA/ABA、ZR/ABA、GA/ABA和(IAA+ZR+GA)/ABA的比值均顯著高于CK，發(fā)病盛期病果的IAA/ABA、ZR/ABA、GA/ABA和(IAA+ZR+GA)/ABA的比值均顯著低于CK，與發(fā)病初期相反，主要原因是隨著果實發(fā)育，健康果ABA含量顯著降低，而病果則增加，健康果生長類激素含量比病果高。以上結(jié)果說明肉蔥病的發(fā)病過程伴隨著激素水平的明顯變化。

表4 楊梅果實內(nèi)源激素比值

3 討論

本研究主要分析楊梅肉蔥病發(fā)生過程中礦質(zhì)元素和植物內(nèi)源激素含量的變化。

3.1 礦質(zhì)營養(yǎng)元素的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，楊梅肉蔥病病果的礦質(zhì)元素基本處于一種富營養(yǎng)狀態(tài)，特別是Mg的含量顯著升高，據(jù)此推測肉蔥病發(fā)病與礦質(zhì)元素平衡失調(diào)有較大的相關(guān)性。

以往研究結(jié)果表明，荔枝裂果果皮中Ca的含量顯著低于健康果[3]，外源補Ca可明顯提高甜櫻桃果實中的Ca含量而裂果顯著減少[25]，葉面噴Ca可減少石榴裂果[14-16,26-27]。幼果期噴Ca可以延緩和減輕杏果裂果的時期和程度[28]；杏果中Ca含量與裂果指數(shù)呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)，而與Zn、Mn相關(guān)性較低，與Fe、K、Mg、Cu等元素相關(guān)性極低[8]。荔枝健康果皮中Mg、B含量明顯低于裂果果皮，而含Ca量明顯高于裂果果皮[29]。健康棗果皮中的B和Ca含量顯著高于裂果果皮[30]；棗裂果中Ca含量顯著低于健康果，N、P、K、Mg、Fe、Mn、Zn和Cu的含量差異不顯著[31]。抗裂果的木棗葉片中Ca、Fe、Mn、Cu等元素含量比易裂果的團(tuán)棗高，而K元素適量[32]。臍橙內(nèi)裂果的果皮和果肉Ca含量均顯著低于健康果，P、K、Mg、N和S含量差異不顯著[33]。葉面噴施Zn有增加蘋果裂果的趨勢，而Mg則可減少裂果[34]。還有研究表明，葉面噴施Zn和B可減輕石榴裂果[35]，葉面施用KNO3也可減少石榴裂果[15]。

以上研究結(jié)果表明，裂果與果實中礦質(zhì)營養(yǎng)密切相關(guān)，特別是Ca含量。本試驗分析結(jié)果，肉蔥病發(fā)病初期病果中N、P、K、Ca、Fe、Zn、Mg的含量與CK差異不顯著，Ca含量比CK高但差異不顯著，這點與前人研究結(jié)果不一致；除Ca、B外，其他礦質(zhì)元素分析結(jié)果與前人在杏[8]、棗[31]、臍橙[33]、柚[36]上的研究結(jié)果基本一致；Mg含量比CK高，可能對肉蔥病有影響，這與前人對荔枝[29,37]和棗[38-39]的裂果研究結(jié)果一致；Zn和K含量比CK低差異不顯著；B含量顯著高于CK，這與前人在荔枝[29,37]、柚[36]上的研究結(jié)果一致，Mg和B對肉蔥病的影響有待進(jìn)一步研究。

本研究結(jié)果顯示，肉蔥病發(fā)病初期病果的N/K比值比健康果高但差異不顯著，與前人在荔枝[29]上的研究結(jié)果一致；K/Mg比值顯著低于CK，K/Ca比值低于CK，與前人在錦橙[40-41]、石榴[42]上的研究結(jié)果一致，Ca/B比值比CK低，則與前人在錦橙[40]研究結(jié)果相反。

綜上，肉蔥病可能與果實中Mg、B含量和K/Mg比值相關(guān)，但發(fā)病末期病果中礦質(zhì)元素都比健康果實含量高，基本處于一種富營養(yǎng)狀態(tài)，據(jù)此推測礦質(zhì)元素的平衡失調(diào)可能是引起楊梅肉蔥病的原因之一，特別是Mg影響更大，具體機制需要深入研究。

3.2 內(nèi)源激素的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，楊梅肉蔥病病果的內(nèi)源激素含量顯著低于健康果，初步認(rèn)為，肉蔥病與內(nèi)源激素變化密切相關(guān)。

以往研究結(jié)果表明，果實裂果與內(nèi)源激素變化相關(guān)。棗裂果部位果皮GA3含量極顯著低于非裂果部位果皮，而裂果部位果肉中IAA含量極顯著高于非裂果果肉[43]。甜櫻桃裂果果肉中內(nèi)源激素的含量高于健康果，且ABA含量越大裂果率越高[9]。抗裂品種果肉及種子中ABA含量顯著高于易裂品種，而易裂品種棗果肉中的IAA含量較多，易裂品種果肉及種子中(GA3+IAA+ZT)/ABA的比值也較高[44]。石榴裂果果皮中ABA含量高于健康果，IAA含量低于正常果[45]。香梨裂果中GA3和ABA含量均高于健康果，而GA3/ABA則低于健康果[46]。玉環(huán)柚果中高含量的GA和IAA可刺激子房發(fā)育成果實，而高含量的C2H4和ABA可能引起子房中激素的不平衡，加速果皮衰老[47]。外源激素GA3處理可以明顯降低桃[6]、棗[13]、荔枝[48]、石榴[15,27,49]、李[50]、梨[51]的裂果率和楊梅肉蔥病發(fā)病率[19,21]。此外，在果實生長期噴施ABA可以降低櫻桃裂果率[10-11]。

本研究分析結(jié)果顯示，肉蔥病發(fā)病初期的病果ABA、IAA、ZR、GA的含量均顯著低于健康果，與上述棗[39]、甜櫻桃[9]、香梨[46]的研究結(jié)果不一致，這可能與樹種及裂果時期不同有關(guān)。發(fā)病初期病果的IAA/ABA、ZR/ABA、GA/ABA和(IAA+ZR+GA)/ABA的比值均顯著高于健康果，蘋果幼樹生長勢越強，葉片IAA/ABA和(IAA+GA+ZR)/ABA比值越大[52]，東魁楊梅樹冠上部、外圍和樹勢強的樹肉蔥病發(fā)病率低且輕[19]，可以推測生長勢強則生長類激素含量高而肉蔥病發(fā)病率低，這與本研究結(jié)果基本一致。本研究結(jié)果顯示，發(fā)病初期病果ABA、IAA、ZR、GA的含量均也顯著低于健康果，ABA差異極顯著，到發(fā)病盛期ABA、IAA顯著性差異消失，但是ZR、GA的顯著性差異仍然存在，這與前人在李[53]上試驗配合施用乙烯利與GA3可防止裂果的結(jié)果具有相似性。以往研究結(jié)果表明，Mg毒害可通過激活A(yù)BA信號通路誘導(dǎo)ABA積累，進(jìn)而抑制植物的生長發(fā)育[54]。本研究結(jié)果顯示，發(fā)病盛期病果中ABA含量比初期升高，而CK為極顯著降低，可能較高的Mg抑制了病果中ABA下降。綜合以上分析，肉蔥病與內(nèi)源激素變化相關(guān)，與ABA、GA、ZR的變化更為密切，內(nèi)源激素的失衡可能是引起楊梅肉蔥病的原因之一。