油橄欖落果規(guī)律及果實發(fā)育期葉片可溶性糖、淀粉、內(nèi)源激素含量變化*

趙海云，姜成英，戚建莉，趙夢炯，金高明，吳文俊

（1 隴南市武都區(qū)油橄欖產(chǎn)業(yè)開發(fā)辦公室，甘肅746000）（2 甘肅省林業(yè)科學研究院，國家林業(yè)和草原局油橄欖工程技術(shù)研究中心，甘肅省油橄欖工程技術(shù)研究中心）

油橄欖（Olea europaeaL.）是木樨科（Oleaceae）木樨欖屬植物，原產(chǎn)于地中海地區(qū)，是世界著名木本油料兼果用樹種，由于橄欖油是新鮮的油橄欖果實直接冷榨而成，保留了天然營養(yǎng)成分，因此在世界各國都備受青睞。我國于1964 年引種，經(jīng)過多年、多點試驗，確定了白龍江低山河谷區(qū)、金沙江干熱河谷區(qū)和長江三峽低山河谷區(qū)3 個油橄欖最佳引種區(qū)[1]。油橄欖花多果少，素有“千花一果”之稱，表現(xiàn)出大量落花落果的生理現(xiàn)象，嚴重影響了油橄欖產(chǎn)量提升。20 世紀80 年代Sexton等[2]就對脫落這一植物生理現(xiàn)象進行了確切的定義，脫落現(xiàn)象的發(fā)生一方面來源于植物體內(nèi)在的調(diào)控，另一方面也是植物對外界環(huán)境脅迫的響應(yīng)，開花植物坐果率低的主要原因可能受資源或花粉限制[3]。

內(nèi)源激素對植物起著很強大的調(diào)控作用，許多研究都證明植物器官成熟、衰老、脫落等過程受激素調(diào)節(jié)，細小到一些果實萼片的脫落都由激素調(diào)節(jié)，只有各種激素在植物體內(nèi)協(xié)調(diào)運行，才能保證植物正常生長，否則便會導(dǎo)致植物的生長異常，坐果率降低，甚至造成樹體死亡[4-6]。果實從授粉受精開始到膨大直至成熟，這一發(fā)育過程中，雖然本身能制造一定的光合產(chǎn)物，但遠不能滿足果實生長發(fā)育的需求，主要依賴葉片的光合產(chǎn)物供應(yīng)[7-8]，因此碳水化合物的供求平衡與落果有著密切的關(guān)系[9]。植物從開花到果實成熟的全過程，許多生理現(xiàn)象都由內(nèi)源激素相互作用完成調(diào)控[10-11]。Addicott等[12]提出“生長素梯度”學說和Sexton等[2]提出調(diào)控植物器官脫落的生長素-乙烯平衡模型，都說明器官脫落是由內(nèi)源激素間的平衡調(diào)節(jié)的。關(guān)于內(nèi)源激素對果樹生理落果的影響在獼猴桃、大櫻桃、棗、柿等果樹中已經(jīng)做了大量研究[13-16]。相較于原產(chǎn)地，中國油橄欖引種區(qū)域普遍存在落果率高、產(chǎn)量低而不穩(wěn)等問題[17]，分析其原因，一方面油橄欖花期易受自然條件的危害，致使授粉不良產(chǎn)生大量落花落果；另一方面就是樹體營養(yǎng)和內(nèi)源激素對落果的調(diào)控[18]。因此除了從胚胎發(fā)育進程和果實發(fā)育期間營養(yǎng)狀況的變化來探討生理落果的原因外，對油橄欖果實發(fā)育期生理落果進行觀察，探討樹體內(nèi)源激素的種類、含量和比例與生理落果的關(guān)系，以期為今后生產(chǎn)上?；ū９胧┑闹贫ㄌ峁┮罁?jù)。

1 試驗地概況

所有供試材料的采集及試驗觀測于2015 年和2016 年在甘肅省隴南市武都區(qū)大灣溝油橄欖示范園（東經(jīng)104°47′59″～104°49′02″，北緯33°23′45″～33°24′57″）完成。試驗地點年平均氣溫13.9～14.9 ℃，絕對最高氣溫39.9 ℃，絕對最低氣溫-8.8 ℃，平均年降水量474 mm，平均年日照時數(shù)1 911 h，無霜期263 d。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

植物材料為15 年生油橄欖，品種為萊星和鄂植8號，每個品種隨機選取3 株為1 個樣本（葉片混合采樣），重復(fù)3 次。

2.2 試驗方法

2.2.1 落果動態(tài)調(diào)查

盛花期后20 d（2015 年5 月30 日）開始直至油橄欖果實成熟（2015 年10 月30 日），分別在各供試樹體的樹冠外圍中上部東、南、西、北4 個方向隨機取1 個生長正常的結(jié)果枝作為觀測枝組，每15 d 調(diào)查1 次現(xiàn)存花數(shù)和果實數(shù)，計算落果率。

落果率（%）＝（落果數(shù)/調(diào)查總果數(shù)）×100

2.2.2 可溶性糖含量測定

采用蒽酮比色法[19]。

（1）稱取剪碎混勻的新鮮葉樣0.2 g，放入試管中，加入15 mL 蒸餾水，在沸水中水浴20 min，取出冷卻，過濾入100 mL 容量瓶中，用蒸餾水沖洗殘渣數(shù)次，定容至刻度。

（2）取6 支試管，分別加入0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL 100 μg/mL 葡萄糖溶液，蒽酮試劑5 mL，加入蒸餾水使體積至6 mL。將各試管快速搖動混勻后，在沸水中水浴10 min，取出冷卻，在620 nm 波長下，用空白調(diào)零測定光密度，以光密度為縱坐標，可溶性糖含量為橫坐標，繪制標準曲線。

（3）取待測樣品提取液1.0 mL 加蒽酮試劑5 mL，同以上操作顯色測定光密度，重復(fù)3次，利用標準曲線方程計算樣品中可溶性糖含量。

2.2.3 淀粉含量測定

采用碘顯色法[20]。

（1）標準曲線繪制：準確移取不同體積（0～2.0 mL）淀粉標準溶液，80%Ca（NO3）2補充至2.0 mL，加入100 μL 0.01 NI2-IK，搖勻，于620 nm 波長下比色，以光密度為縱坐標，淀粉含量為橫坐標繪制標準曲線。

（2）取0.2 g 葉片材料，加入5 mL 80%乙醇研磨，轉(zhuǎn)入離心管離心，殘渣用5 mL 蒸餾水洗滌1次，隨后殘渣內(nèi)加入5 mL 80%Ca（NO3）2，在沸水中水浴10 min，低速離心后將上清液轉(zhuǎn)入20 mL 容量瓶中，重復(fù)提取2次，合并提取液，定容至20 mL。

（3）取淀粉樣品0.2 mL，用80%Ca（NO3）2補充至2.0 mL，加入100 μL 0.01 NI2-IK，搖勻，620 nm 測定吸光值，代入標準曲線即可計算出樣品淀粉含量。

2.2.4 內(nèi)源激素的測定

樣品制備方法參照Alshdiefat等[21]的方法，有所改進。內(nèi)源激素的測定方法采用高效液相色譜法（表1）。高效液相色譜儀（美國Aglient 1290），3-吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA3）、脫落酸（ABA）及反式玉米素核糖苷（ZR）標準品（純度＞99.0%）都為Sigma 公司生產(chǎn)，色譜級甲醇為Tedia 公司生產(chǎn)，其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

表1 高效液相色譜法測定條件

標準液配制：以甲醇為溶劑配制梯度為0.1、0.5、1、5、50、200 mg/mL 的IAA、GA3、ABA、ZR標準溶液。

液相條件：色譜柱（安捷倫ZORBAXSB-C18反相色譜柱，2.1 mm×150 mm，3.5 μm）；柱溫30 ℃；流動相A∶B＝（甲醇/0.1%甲酸）∶（水/0.1%甲酸）；洗脫梯度（0.2 min，A＝20%；2～14 min，A 遞增至80%；14～15 min，A＝80%；15.1 min，A 遞減至20%；15.1～20 min，A＝20%）；進樣體積20 μL。

質(zhì)譜條件：氣簾氣15 psi，噴霧電壓4 500 V，霧化氣壓力65 psi，輔助氣壓力70 psi，霧化溫度400 ℃。

2.3 數(shù)據(jù)分析

運用Excel 軟件進行數(shù)據(jù)處理，結(jié)合Origin Pro 8.0 統(tǒng)計分析軟件作圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 花器官及果實發(fā)育進程

單株花序及單朵花的開放時間都較短，單個花序從第1 朵小花開放到所有小花完全開放一般持續(xù)5～9 d（表2、圖版1），單朵花在露瓣后1～3 d開花，開花后可持續(xù)2～3 d，單朵花脫落時花瓣、雄蕊同時脫落，其雌蕊宿存至子房膨大后脫落。

表2 2 個油橄欖品種2014—2017 年花期

在跟蹤果實動態(tài)發(fā)育的過程中發(fā)現(xiàn)，花序頂端小花受精后最終發(fā)育成成熟果實的概率最高，而且不容易脫落，其他位置的小花坐果后均有不同程度的脫落，Lavee等[22]也認為頂花誘導(dǎo)成兩性花這一現(xiàn)象是植物長期適應(yīng)自然的一種措施，是保障其能夠繁殖成功的重要途徑。

3.2 落果動態(tài)

2 個油橄欖品種的相對落果率變化趨勢基本一致，明顯分為2 個階段，第1 個階段為花后2～8周，主要是以幼果形式脫落，導(dǎo)致大約80%的初始坐果脫落；第2 階段為花后14 周直至成熟，落果率相對較低，10%～15%的初始坐果脫落（表3）。有2 個高峰期，第1 次落果高峰為6 月中旬（盛花期后30 d），相對落果率最高為38.55%，這種落果的趨勢在持續(xù)大約30 d 后趨于平緩，直到10 月20 日果實采收前約2 周（盛花期后150 d），迎來第2次落果高峰期，相對落果率為23.47%?？刂乒麑嵃l(fā)育早期落果對提高坐果率和產(chǎn)量具有關(guān)鍵作用。

表3 2015 年油橄欖落果統(tǒng)計

3.3 果實發(fā)育期葉片中可溶性糖含量的變化

萊星和鄂植8 號在盛花期結(jié)束時，葉片可溶性糖含量較高，分別為5.92%和6.30%。但隨著果實的發(fā)育，葉片中可溶性糖含量逐漸降低至3.18%和2.99%，說明幼果發(fā)育消耗了樹體大量的碳水化合物，造成葉片可溶性糖含量下降，果實膨大期結(jié)束后（8 月中旬），可溶性糖含量又逐步增加至盛花期水平（圖1）。

圖1 油橄欖果實發(fā)育期可溶性糖含量

3.4 果實發(fā)育期葉片中淀粉含量的變化

葉片中淀粉含量在花期結(jié)束后出現(xiàn)短時下降（降幅30%左右），隨后隨著果實的快速膨大（6月中旬至8 月中旬），葉片淀粉含量逐漸增加，直到果實停止生長時，淀粉含量達到高峰（萊星和鄂植8 號淀粉含量峰值分別為0.50、0.83 mg/g），隨著果實發(fā)育成熟，葉片中淀粉含量降低至盛花期水平（圖2）。

圖2 油橄欖果實發(fā)育期葉片淀粉含量

3.5 果實發(fā)育期葉片內(nèi)源激素含量的變化

3.5.1 ZR 與油橄欖落果的關(guān)系

油橄欖果實發(fā)育期內(nèi)，葉片ZR 含量呈單峰變化（圖3）。花期結(jié)束后，ZR 含量逐漸增加，2 個品種分別在7 月中旬和8 月中旬達到最高，隨著果實成熟，葉片中ZR 含量逐漸下降，直到果實完全成熟前ZR 含量又逐漸增加?？梢?，ZR 含量在2 次落果高峰期都處于低水平的狀態(tài)，與落果存在著一定的相關(guān)性。

圖3 油橄欖果實發(fā)育期ZR 含量

3.5.2 GA3與油橄欖落果的關(guān)系

在整個果實發(fā)育期內(nèi)，2 個品種葉片中GA3含量的動態(tài)變化均呈W 形曲線（圖4），花期時GA3含量較高，隨著坐果GA3含量開始下降，至6 月中旬時降至第1 個最低值，隨著進入果實快速膨大期GA3含量又快速上升，7 月底8 月初達到峰值，之后，隨著果實發(fā)育成熟GA3含量逐漸下降，到9 月底均保持較低水平，10 月中旬后又緩慢回升。

圖4 油橄欖果實發(fā)育期GA3含量

3.5.3 IAA 與油橄欖落果的關(guān)系

果實生長發(fā)育過程中，葉片IAA 含量呈單峰變化（圖5），IAA 含量峰值出現(xiàn)與夏季枝條快速生長和果實膨大期基本相對應(yīng)，而最低值出現(xiàn)在盛花期后15 d 左右，在果實成熟前IAA 含量也呈降低的趨勢，對比落果曲線，可以推斷，低水平的IAA 與生理落果有相關(guān)性。

圖5 油橄欖果實發(fā)育期IAA 含量

3.5.4 ABA 與油橄欖落果的關(guān)系

果實生長發(fā)育過程中，葉片ABA 含量變化趨勢與IAA 相似（圖6），ABA 含量峰值也出現(xiàn)在夏季枝條快速生長和果實膨大期，而最低值出現(xiàn)在盛花期后15 d 左右，只是在果實成熟前2 個品種有所差異，萊星在9 月中旬時ABA 含量的下降趨勢趨于平緩，而同一時期鄂植8號中ABA含量反而開始增加。

圖6 油橄欖果實發(fā)育期ABA 含量

3.5.5 內(nèi)源激素平衡與油橄欖落果的關(guān)系

在油橄欖果實發(fā)育過程中，ABA/GA3、ZR/GA3、IAA/GA3、ZR/ABA、ZR/IAA、（ABA＋IAA）/GA3值變化趨勢有所不同。5 月花期結(jié)束后，ABA/GA3、ZR/GA3、IAA/GA3、ZR/ABA、ZR/IAA、（ABA＋IAA）/GA3都處于較低的水平，隨著果實的生長發(fā)育，6月中旬除了IAA/GA3降低外，其他激素比值都在這個時期達到1 個高峰，抑制型激素ABA 含量在這一時期上升，推斷與第1 次生理落果相關(guān)。到夏季7—9月，夏梢開始快速生長，伴隨生長型激素IAA、GA3含量逐漸上升和抑制型激素ABA 含量逐漸下降，2 個品種的ABA/GA3、（ABA＋IAA）/GA3值出現(xiàn)第2 次高峰，IAA/GA3出現(xiàn)在果實發(fā)育期內(nèi)的第1次高峰，ZR/ABA、ZR/IAA 值出現(xiàn)低谷或保持平緩，而ZR/GA3值在鄂植8 號中第2 個峰值明顯，萊星峰值出現(xiàn)較晚并且峰值不明顯。此后隨著枝條生長勢的減弱，6 項比值逐漸降低，直到采收前各項比值又處于較低水平（圖7）。

圖7 油橄欖果實發(fā)育期內(nèi)源激素比值

4 討論與結(jié)論

近年來為制定合理的?；ū９胧藗冊诟涕?、蘋果、大櫻桃、李、棗、核桃等果樹落花落果方面做了大量的工作。油橄欖作為引進樹種，在地中海原產(chǎn)地的許多科研機構(gòu)已對其開花特性、落果規(guī)律進行了相關(guān)的研究工作。但在北亞熱帶氣候條件下，研究其開花特性、生理落果規(guī)律是制定相應(yīng)栽培措施提高產(chǎn)量的前提。

試驗通過在西秦嶺南坡白龍江河谷地觀察油橄欖花期和落果特點，油橄欖單個花序從第1 朵小花開放到所有小花完全開放一般持續(xù)5～9 d，花序頂端小花受精后最終發(fā)育成成熟果實的概率最高，而且不容易脫落，其他位置的小花坐果后均有不同程度的脫落。油橄欖落花落果分為2 個階段：第1階段生理落果出現(xiàn)在末花期至6 月中旬，正好是受精后果實快速膨大期，盛花期后30 d 左右達到落果高峰，30%～40%的初始坐果脫落，這與棗、澳洲堅果等相似[13]。分析其原因，這一階段油橄欖幼果生長迅速，且正值樹體夏梢大量抽生，果梢營養(yǎng)競爭加劇，同時該時間段北亞熱帶內(nèi)陸氣候出現(xiàn)較多的高溫天氣也促進了幼果脫落，該結(jié)論與龍眼落果原因相似[23]。第2 階段花后12 周至果實成熟，持續(xù)時間長，主要是零星落果。

碳水化合物是影響生理落果的重要因素，潘瑞熾等[24]研究發(fā)現(xiàn)，糖類含量高的葉片和果實不易脫落，而糖類含量低的則容易脫落。由于花后29～36 d，油橄欖植株抽生大量新梢，相對落果率達到一個高峰，此時，果梢養(yǎng)分競爭加劇，說明幼果發(fā)育消耗大量的碳水化合物得不到及時補充，結(jié)果枝中貯藏的養(yǎng)分快速分解，但仍然未能給果實發(fā)育提供足夠的養(yǎng)分，因而出現(xiàn)大量幼果脫落。這一結(jié)果印證了碳水化合物供應(yīng)不足易引發(fā)果實脫落的結(jié)果。此外，果樹通常通過內(nèi)源激素的變化來調(diào)控未成熟果實的脫落，從而保證最終成熟果實的營養(yǎng)供給[25]。對照2 次落果時期樹體葉片內(nèi)源激素的水平，發(fā)現(xiàn)第1 次生理落果時期樹體葉片的激素水平除了ZR含量有上升趨勢外，IAA、GA3含量在花期后都開始緩慢下降，在晚熟臍橙落花落果生態(tài)、生理影響因子研究中對于生長類內(nèi)源激素GA3、IAA 和ZR 等含量變化也有類似描述[26]，而這一時期正好是幼果發(fā)育中需要ZR 促進細胞分裂、GA3協(xié)調(diào)調(diào)運葉片中的同化物質(zhì)至果實的關(guān)鍵時期，樹體的IAA 和GA3的較低水平是造成大量生理落果的重要原因。Schneider[27]認為IAA 從果實向莖方向運輸抑制果柄離層的形成，但IAA 的作用受ZR、GA3、IAA 的制約，IAA 含量降低是造成第2 次生理落果的主要因素。從激素平衡來看，油橄欖果實發(fā)育期樹體內(nèi)低水平的IAA/GA3和高水平的ABA/GA3、ZR/GA3、ZR/ABA、ZR/IAA、（ABA＋IAA）/GA3與促進油橄欖落果有關(guān)。

在北亞熱帶氣候條件下，油橄欖花期一般集中在5月，全株花期17 d 左右，單個花序從第1 朵小花開放到所有小花完全開放一般持續(xù)5～9 d，單朵花在露瓣后1～3 d 開花，開花后可持續(xù)2～3 d。跟蹤受精后果實動態(tài)發(fā)育，發(fā)現(xiàn)花序頂端小花受精后最終發(fā)育成成熟果實的概率最高，且不容易脫落，其他位置的小花坐果后均有不同程度的脫落。油橄欖果實發(fā)育期內(nèi)有2 次落果高峰，2 次生理落果時期，IAA、GA3、ZR 及ABA 都處于較低的水平。從激素平衡來看，維持低比值的IAA/GA3和高比值的ABA/GA3、ZR/GA3、ZR/ABA、ZR/IAA、（ABA＋IAA）/GA3與油橄欖第1 次落果高峰有關(guān)；維持高比值的ABA/GA3、（ABA＋IAA）/GA3與第2 次落果高峰有關(guān)，IAA/GA3值在第1 次落果出現(xiàn)高峰，第2 次落果期IAA/GA3保持平緩，低比值的ZR/ABA、ZR/IAA與第2 次落果有關(guān)。果實發(fā)育期，葉片中高含量的可溶性糖和低含量的淀粉主導(dǎo)了2 次生理落果。