赤霉素拉長寒富蘋果果柄及改善果實(shí)品質(zhì)效應(yīng)的研究

王 夢，劉 文，張肇為，呂德國，秦嗣軍

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，沈陽 110161 2.沈陽工學(xué)院，遼寧 撫順 113122）

寒富蘋果是適宜遼寧省中北部及相似氣候區(qū)栽培的蘋果品種[1]，綜合性狀優(yōu)異，但其果柄短粗，在套袋、摘袋時容易引起人為的機(jī)械性落果，采收過程中果柄易脫落，一旦操作不當(dāng)就會造成經(jīng)濟(jì)損失。在這種情況下，通過噴施外源植物生長調(diào)節(jié)劑處理，拉長寒富蘋果果柄，為有袋栽培和采摘提供便利，同時對寒富蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。果柄是由花柄發(fā)育而來的，花柄是一種特化的節(jié)間距，大多數(shù)調(diào)控花柄發(fā)育的基因也調(diào)控節(jié)間距的延伸[2]。外源GA4可以促進(jìn)節(jié)間伸長，減少節(jié)間數(shù)量[3]?；ūc莖的結(jié)構(gòu)相似，因此影響莖的因素對果柄也會有一定影響。普洛馬林是一種重要的植物生長調(diào)節(jié)劑，其主要成分為6-芐基嘌呤和赤霉素GA4+7等比例的混合物，在果樹上多用于促進(jìn)果樹幼苗發(fā)枝，促進(jìn)果實(shí)生長發(fā)育，增大果個、改善果形指數(shù)、促進(jìn)著色、提高含糖量等。赤霉素促進(jìn)植物新生組織伸長，為果樹常用外源植物生長調(diào)節(jié)劑之一。前人研究表明，外源噴施赤霉素能促進(jìn)葡萄花序伸長，花序長度與赤霉素濃度成正比[4]；在甜櫻桃新梢生長期噴施GA3后，發(fā)現(xiàn)其新梢生長量是對照組的2倍，并可使其內(nèi)源GA3發(fā)生變化[5]；盛花期噴施普洛馬林能顯著提高蘋果果形指數(shù)和果實(shí)品質(zhì)[6]。在外源植物生長調(diào)節(jié)劑作用原理的研究中發(fā)現(xiàn)，赤霉素可通過促進(jìn)細(xì)胞分裂和細(xì)胞膨大促進(jìn)花梗伸長[7]。本研究針對遼寧地區(qū)蘋果產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及寒富蘋果生產(chǎn)中存在的問題，應(yīng)用外源植物生長調(diào)節(jié)劑赤霉素拉長寒富蘋果果柄長度和改善果實(shí)品質(zhì)，旨在通過拉長果柄降低生產(chǎn)成本，并改良果形和果實(shí)品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2016~2017年和2021年在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)科研基地（41°82'N，123°56'E）進(jìn)行，試驗(yàn)材料為寒富/GM256/山定子蘋果樹，栽植于2012年，樹形為自由紡錘形。果園實(shí)行常規(guī)管理，自然授粉，人工疏果。供試GA3為北京索萊寶科技有限公司產(chǎn)品，HPLC≥90%；普洛馬林（Promalin，Pr）是美國華侖公司的產(chǎn)品，有效成分含量3.6%。

1.2 方法

取GA3粉末先用少許乙醇溶解，再用清水配制0.2%、0.3%、0.5%、1%梯度處理液，備用。Pr用清水配制成濃度為0.5%的處理液。

1.2.1 GA3對不同果位寒富蘋果果柄長度的影響于2016年4月26日（蘋果初花期花蕾露紅時，晴天）16:00用不同濃度GA3噴施花序處理，6月幼果期疏果時設(shè)置保留中心果和邊緣果2種果位處理，每個處理隨機(jī)選取30個果實(shí)測量果柄長度。

1.2.2 不同GA3噴施時期和濃度對寒富蘋果果柄長度的影響2017年，在花芽開綻（4月15日）、花蕾露紅（4月

18日）和花序分離（4月24日）3個時期用0,0.2%、0.3%、1%GA3噴施花序，果柄發(fā)育穩(wěn)定后（5月27日）每個處理隨機(jī)選取30個中心果果柄進(jìn)行測量，考察不同噴施時期和濃度對果柄長度的影響。

1.2.3 GA3和Pr對寒富蘋果果柄長度的影響2021年4月20日（花蕾露紅期，晴天），設(shè)置0.5%GA3和0.5%普洛馬林（Pr）噴施花序處理，處理后0,5,10,15,20,25d調(diào)查果柄長度，比較不同植物生長調(diào)節(jié)劑產(chǎn)品對寒富蘋果果柄長度的影響。

1.2.4 GA3和Pr對寒富蘋果果柄細(xì)胞形態(tài)的影響GA3和Pr處理5d和15d，取果柄分別進(jìn)行橫向和縱向解剖，制作石蠟切片對果柄橫向、縱向切面細(xì)胞數(shù)量和形態(tài)進(jìn)行觀察。取樣后用FAA固定后委托武漢塞維爾生物科技公司采用番紅固綠染色法進(jìn)行檢測。固定液為：3.7%甲醛10mL，50%乙醇50mL，5%乙酸5mL，超純水35mL。1.2.5 GA3和Pr對寒富蘋果果柄內(nèi)源激素含量的影響提取方法：取0.1g冷凍的蘋果果柄，研磨成粉末，加入900μL提取液（異丙醇∶水∶鹽酸=2∶1∶0.02），在4℃條件振蕩30min，加入900μL二氯甲烷后振蕩，4℃10000r?min-1離心5min。吸出下層有機(jī)相至2mL離心管中，避光。在樣品管中加900μL二氯甲烷，4℃振蕩30min，離心，吸出下層有機(jī)相，將2次有機(jī)相合并，在氮?dú)饬飨麓蹈?，?00μL80%甲醇（0.1%甲酸水）復(fù)溶，過0.22μL有機(jī)濾膜后上機(jī)測定。

測定方法：GA3、IAA、ZT、ABA含量測定采用Waters-TQD超高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行檢測分析，色譜柱為C18，進(jìn)樣量為10μL。流動相A為超純水；B為純乙腈；C為0.1%甲酸水；D為純甲醇[8]。

1.2.6 GA3和Pr對寒富蘋果果實(shí)品質(zhì)的影響果實(shí)成熟期后采收，從中隨機(jī)選取30個果實(shí)進(jìn)行果實(shí)外觀品質(zhì)測定和5個果實(shí)進(jìn)行內(nèi)在果實(shí)品質(zhì)測定。用電子天平測定果實(shí)的單果重；使用電子游標(biāo)卡尺測量果實(shí)的橫徑和縱徑，并計(jì)算出果形指數(shù)；采用臺式硬度計(jì)測量果實(shí)的硬度；用數(shù)顯糖度計(jì)測量可溶性固形物；可溶性糖和可滴定酸含量則分別采用蒽酮比色法及綜合滴定法[9]。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)結(jié)果均采用Excel與DPS軟件進(jìn)行處理，采用單因素（one-way ANOVA）法進(jìn)行方差分析（p<0.05），利用Origin 9.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 GA3處理對不同果位寒富蘋果果柄長度的影響

由圖1可知，對照處理邊緣果果柄長度明顯大于中心果，噴施GA3處理后，不同果位果柄長度均顯著增加，1%GA3處理的果柄長度最長，分別為35.20mm和41.05mm，分別比未噴施GA3的對照果柄長度增加51.27%和51.31%，可見GA3處理對不同果位寒富蘋果果柄長度影響基本相同，由于中心果果柄較短，后續(xù)試驗(yàn)以中心果為材料繼續(xù)進(jìn)行研究。

圖1 不同濃度赤霉素處理對寒富蘋果果柄長度的影響Figure 1 Effects of different concentration of GA3 treatments on fruit stalk length of Hanfu apple

2.2 不同GA3濃度和不同噴施時間對寒富蘋果果柄長度的影響

由表1可知，在相同濃度GA3處理的情況下，花蕾露紅期各處理果柄最長，花序分離期和花芽開綻期果柄長度差異不大。果柄長度隨著GA3處理濃度的增加而伸長，濃度越高，果柄的拉長效果越明顯，花蕾露紅期1%濃度赤霉素處理的果柄長度比對照長52.01%，對寒富蘋果果柄拉長效果最好。

表1 不同GA3處理濃度和時間對寒富蘋果果柄長度的影響Table 1 Effects of different concentrations and times of GA3 application on fruit stalk length of Hanfu apple/mm

2.3 GA3和Pr對寒富蘋果果柄長度的影響

由表2可知，對照果柄在處理后5~15d快速伸長，處理后20d之后果柄長度基本不再增加，在處理10d之前,噴施GA3和Pr的處理與對照沒有顯著差異，處理15d時表現(xiàn)出果柄顯著長于對照，且Pr處理的果柄更長，處理20d之后果柄長度變化均較小。處理25d時Pr處理果柄長度為28.77mm，比對照長23.96%，GA3處理果柄長度為26.46mm，顯著低于Pr處理。

表2 不同外源植物生長調(diào)節(jié)劑處理對寒富蘋果果柄長度的影響Table 2 Effects of different exogenous hormone treatments on fruit stalk length of Hanfu apple

2.4 GA3和Pr處理對寒富蘋果果柄細(xì)胞形態(tài)的影響

由圖2可知，處理5d時，對照皮層細(xì)胞體積較小，細(xì)胞數(shù)量多，Pr和GA3處理皮層細(xì)胞橫截面明顯增大，細(xì)胞數(shù)量少，說明外源激素處理是通過細(xì)胞增大而不是細(xì)胞數(shù)量增加來改變果柄長度的。處理15d時，對照皮層細(xì)胞明顯較處理5d時增大，Pr和GA3處理細(xì)胞略有增大，三者間差距縮小。Pr和GA3處理果柄韌皮部的比例明顯較CK增大。由圖3可知，處理5d時CK皮層細(xì)胞最小，GA3處理最大；處理15d時，3個處理皮層細(xì)胞均明顯伸長，Pr和GA3處理皮層細(xì)胞較CK長。

圖2 GA3和Pr處理5d（A、B和C）和15d（D、E和F）寒富蘋果果柄細(xì)胞橫向解剖結(jié)構(gòu)Figure 2 Transverse anatomical structure of Hanfu fruit stalk cells after GA3 and Pr treatments for 5d(A,B and C)and 15d(D,E and F)

圖3 GA3和Pr處理5d（A、B和C）和15d（D、E和F）寒富蘋果果柄細(xì)胞縱向解剖結(jié)構(gòu)Figure 3 Longitudinal anatomical structure of Hanfu fruit stalk cells after GA3 and Pr treatments for 5d(A,B and C)and 15d(D,E and F)

2.5 GA3和Pr處理對寒富蘋果果柄激素含量的影響

由表3可知，4種激素中，GA3含量最高。在處理5d時，對照的果柄赤霉素含量與處理0d時基本相同，處理15d時，赤霉素含量顯著增加，比處理0d時增加了90.42%。處理5d時Pr處理的赤霉素含量最高，較對照升高了90.42%。GA3處理的果柄中赤霉素含量呈先增加后降低的變化趨勢，在處理15d時含量顯著低于對照和Pr處理。果柄生長發(fā)育過程中Pr處理的IAA含量始終高于其他處理。處理5d時，對照果柄中IAA含量與處理0d時基本相同，處理15d時IAA含量僅略有升高；Pr和GA3處理IAA含量顯著高于對照。隨果柄生長發(fā)育，對照ABA含量一直升高，處理15d時含量達(dá)到1.63ng·g-1；Pr處理ABA含量呈先升高后降低的變化趨勢，處理5d時含量最高，達(dá)1.71ng·g-1；處理5d和處理15d GA3處理果柄中ABA含量變化不大。隨果柄生長發(fā)育，各處理ZT含量呈降低趨勢，不同處理間差異不顯著。

表3 GA3和Pr處理對寒富蘋果果柄激素含量的影響Table 3 Effects of GA3 and Pr on hormones in fruit stalk of Hanfu apple

2.6 GA3和Pr處理對寒富蘋果果實(shí)品質(zhì)的影響

由表4可知，GA3和Pr處理果形指數(shù)顯著高于CK，果實(shí)性狀得到明顯改善。Pr處理的單果重顯著高于CK，GA3和Pr處理果實(shí)硬度顯著小于CK，可溶性固形物含量顯著高于CK，可滴定酸含量和可溶性糖含量與CK沒有顯著差異。

表4 GA3和Pr處理對寒富蘋果果實(shí)品質(zhì)的影響Table 4 Effects of GA3 and Pr on fruit quality of Hanfu apple

3 討論與結(jié)論

果形指數(shù)是蘋果果實(shí)的外觀品質(zhì)指標(biāo)，0.95以上為優(yōu)質(zhì)果型。目前市場上現(xiàn)有的果型劑主要成分均是赤霉素和細(xì)胞分裂素[10]，而本研究更注重于改善果柄長度，降低成本和損失，同時在此基礎(chǔ)上改善果形。CURRY等[11]在外源噴施赤霉素對元帥系蘋果的研究中發(fā)現(xiàn)，在花蕾露紅期噴施赤霉素處理可使元帥系蘋果果柄長度提高10mm，果實(shí)高度提高2.8mm，從而達(dá)到拉長果柄和提高果形指數(shù)的作用。本研究結(jié)果表明，在花序分離前期、花芽開綻、花蕾露紅、花序分離時進(jìn)行GA3處理，均能顯著提高果柄長度，且隨著赤霉素濃度的增加而拉長效果增加。花蕾露紅期進(jìn)行外源植物生長調(diào)節(jié)劑處理效果最好，GA3處理濃度越高拉長效果越顯著，0.5%的Pr處理比0.5%的GA3處理效果好，這與CURRY等[11]用普洛馬林和GA3處理元帥蘋果的結(jié)果一致。果柄的快速生長發(fā)育時期在沈陽為4月下旬至5月上旬，果柄的發(fā)育時期與枝條節(jié)位發(fā)育具有相關(guān)性，因此在這一時期通過噴施外源植物生長調(diào)節(jié)劑可以促進(jìn)寒富蘋果果柄的生長，這與杜社妮[12]在花芽開綻到花序分離時噴施外源赤霉素能夠促進(jìn)枝條的生長的結(jié)果較一致。

本研究結(jié)果表明，各處理在采收期果形指數(shù)相比于對照均有所提高，這說明在花序分離前期噴施植物生長調(diào)節(jié)劑可以在一定程度上改良寒富蘋果的果形指數(shù)。各處理可滴定酸和可溶性糖含量無明顯差異，外源植物生長調(diào)節(jié)劑處理對單果重、硬度以及可溶性固形物等果實(shí)品質(zhì)影響不一致，這說明外源植物生長調(diào)節(jié)劑處理花序在改善果柄長度和提高果形指數(shù)的基礎(chǔ)上，對果實(shí)的其他品質(zhì)影響不大，這與薛曉敏等[13]在不同果形劑處理對‘天汪一號’蘋果果實(shí)品質(zhì)影響的研究結(jié)果相一致。

在果樹上，提高果實(shí)糖度的先決條件就是增加果實(shí)庫強(qiáng)。夏國海等[14]在研究激素與葡萄果實(shí)蔗糖積累代謝的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，赤霉素能在幼果膨大期促進(jìn)果糖積累。李節(jié)法等[15]在盛花后25d外源涂抹赤霉素對‘翠冠’梨果實(shí)研究中發(fā)現(xiàn)，赤霉素處理顯著提高梨果實(shí)的單果重和可溶性糖含量。本研究發(fā)現(xiàn)外源赤霉素處理能夠提高果實(shí)單果重和可溶性固形物的含量，可能與赤霉素促進(jìn)果實(shí)細(xì)胞膨大有關(guān)，也可能是由于增加為果枝供應(yīng)養(yǎng)分的光合葉面積之故。試驗(yàn)當(dāng)年單果重過大有可能與當(dāng)年氣候雨水大有一定關(guān)系，但3年試驗(yàn)可溶性糖含量均未有明顯增加，可能是與前人處理時間不同所導(dǎo)致。

目前已有研究表明，外源赤霉素能夠促進(jìn)莖的伸長，調(diào)節(jié)植物內(nèi)源激素的含量。高等植物發(fā)育的高度可塑性依賴于激素和環(huán)境因素對細(xì)胞伸長的協(xié)同調(diào)控。赤霉素作為植物激素的一種，與植物生長發(fā)育息息相關(guān)。赤霉素在促進(jìn)種子萌發(fā)、調(diào)控內(nèi)源激素、促進(jìn)莖稈伸長、誘導(dǎo)植物成花等方面具有重要作用[16]。馬慶華等[17]在冬棗花期促果措施研究中發(fā)現(xiàn)，花期噴施外源GA3能提高植物體內(nèi)GA3、IAA與ZR的含量。許多學(xué)者將赤霉素應(yīng)用在甘蔗上以此來促進(jìn)甘蔗莖的伸長，研究發(fā)現(xiàn)在莖伸長早期葉面施用GA3可以通過影響節(jié)間伸長顯著增加植株高度。外源GA3可以改變甘蔗莖尖內(nèi)源激素GA3和ABA的水平，隨后破壞ETH、IAA和細(xì)胞分裂素之間的平衡，最終促進(jìn)節(jié)間的生長和發(fā)育[18-19]。同樣，QIU等[20]研究表明外源GA3處理可以提高內(nèi)源GAs水平，降低ABA和ETH水平。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在花蕾露紅期，外源噴施赤霉素能夠提高果柄內(nèi)源GA3、IAA含量，說明外源赤霉素處理可通過調(diào)節(jié)植物內(nèi)源激素含量從而促進(jìn)果柄伸長，這與前人研究結(jié)果一致。但本研究發(fā)現(xiàn)，外源赤霉素處理能夠提高果柄ABA含量，這可能與果柄部位特殊有關(guān)。

閆國華等[21]在赤霉素對元帥系蘋果的研究中發(fā)現(xiàn)，赤霉素和細(xì)胞分裂素這類具有細(xì)胞分裂活性的物質(zhì)能夠促進(jìn)細(xì)胞的伸長，從而達(dá)到拉長果柄長度和提高果形指數(shù)的作用。本試驗(yàn)通過觀察果柄細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，外源赤霉素處理的皮層細(xì)胞體積增大，但數(shù)目未增加，說明外源植物生長調(diào)節(jié)劑通過促進(jìn)細(xì)胞增大而不是細(xì)胞分裂導(dǎo)致果柄拉長。同時，在果柄發(fā)育期ZT含量無變化，也間接證明外源赤霉素不是通過細(xì)胞分裂促進(jìn)果柄伸長的。王迪[22]對煙草花柄發(fā)育的石蠟切片觀察發(fā)現(xiàn)，花柄長度的變化是由于花柄細(xì)胞伸長造成的，與細(xì)胞的分裂無關(guān)，這與本研究結(jié)果一致。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，赤霉素處理能夠顯著提高果柄長度并改善果型。外源赤霉素處理能夠顯著提高果柄發(fā)育期內(nèi)GA3、IAA和ABA含量?；ɡ俾都t期外源赤霉素處理通過細(xì)胞體積增大而不是細(xì)胞分裂進(jìn)而促進(jìn)蘋果果柄伸長。外源赤霉素處理果實(shí)硬度降低6.5%，但可以明顯拉長果柄，有利于降低用工成本和果損失率，同時可以通過增大果個、拉長果形、提高可溶性固形物含量提高果實(shí)品質(zhì)。因此，在花蕾露紅期外源噴施赤霉素可應(yīng)用于寒富蘋果栽培管理，普洛馬林的作用效果較好，可為寒富蘋果產(chǎn)業(yè)節(jié)本提質(zhì)增效發(fā)展提供保障。