砂糖橘夏梢生长对幼果内源激素动态的影响

黄永敬，吴 文，陈杰忠，马培恰，唐小浪

（1.广东省农科院果树研究所/农业部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室，广东 广州 510640；2.华南农业大学园艺学院，广东 广州 510642）



砂糖橘夏梢生长对幼果内源激素动态的影响

黄永敬1，2，吴 文1，陈杰忠2，马培恰1，唐小浪1

（1.广东省农科院果树研究所/农业部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室，广东 广州 510640；2.华南农业大学园艺学院，广东 广州 510642）

摘 要：以8年生砂糖橘（Citrus reticulata Blanco）为试材，研究夏梢生长对幼果及离区中内源激素含量的影响。结果表明，夏梢生长明显促进了果实、离区中脱落酸（ABA）和乙烯含量的提高，相关性分析表明离区中ABA含量与累积落果率（AAR），以及果实中乙烯释放量与相对落果率（RAR）、AAR均达极显著正相关。果实、离区中的赤霉素（GAs）、玉米素核苷（ZR）不受夏梢生长所影响，其与落果率的相关性亦不显著。总体上生长素（IAA）含量与落果率呈负相关，但在夏梢生长的9～15 d，果实及离区的IAA含量与落果率表现为极显著正相关，表明IAA与落果的关系较复杂。对激素平衡进行分析，发现夏梢生长6 d和15～18 d，果实及离区中的ABA/（IAA+GAs+ZR）比值有突然升高之势。综合认为夏梢生长过程中，果实或离区ABA、乙烯含量的升高，以及内源激素的相对平衡被打破是导致幼果脱落的原因之一。

关键词：砂糖橘；夏梢；内源激素；脱落

果树的新梢生长常导致幼果脱落，此现象在砂糖橘（Citrus reticulata Blanco）上尤为严重。砂糖橘的幼果期易抽生新梢（俗称夏梢），这必然导致幼果大量脱落。因此，控制砂糖橘夏梢生长是抑制幼果脱落以获得高产的一项关键栽培技术措施。

关于新梢生长诱导幼果脱落的机理研究，主要认为新梢是一个强大的代谢库，其与幼果的碳素营养竞争中处于优势地位，幼果遭受碳素营养胁迫后导致大量脱落［1-2］。果实脱落是一个可协调的程序，激素调控果实脱落一直是备受人们关注的研究领域［3］。诸多研究结果发现，碳素营养胁迫导致的落果过程中，果实的内源激素是调控脱落的重要因素，如柑橘结果枝去除功能叶［4-5］、苹果树冠遮阴以及喷施萘乙酸（NAA）或苄基氨基嘌呤（BA）［6-7］等对幼果产生碳素营养胁迫的措施，均发现内源激素参与落果的调控过程。柑橘新梢生长对幼果产生碳素营养胁迫［1，8］，在此胁迫条件下，幼果中内源激素与果实脱落的关系如何，相关的研究未见报道。为此，本试验选择砂糖橘为试材，研究其夏梢生长过程中，幼果中内源激素与落果的关系，以其为阐明新梢生长诱导幼果脱落的生理机制提供帮助。

1　材料与方法

1.1 材料及处理

试验于2009年4月至2010年12月在清远市清城区飞来峡镇高田橘园进行。试材为8年生的盛果期砂糖橘，红橘砧。于5月中旬夏芽萌动时，选取60株生长一致的植株分别进行留梢和去梢处理，30株树保留夏梢生长以诱导幼果脱落，30株树人工抹去夏梢以抑制幼果脱落。每个处理3次重复，每个重复10株树。先抹除零星萌发夏芽，待挂牌枝条的夏梢统一萌发时，开始进行留梢和去梢处理。详细试验方案参照文献［8］。

2009年5月14日和2010年5月11日，挂牌枝条夏芽统一萌发，此时开始进行取样，每3 d取样1次，共取样7次。每次取果实（连同果柄一起摘下）时，先随机选取5～10个果实，立即放入玻璃瓶密封，用于乙烯释放量的测定。其余样品立即用刀片把离区从果实中切开，离区样品包含约2.0 mm厚度的果实和2.0 mm长度的果柄，用液氮保存后带回实验室，用于生长素（IAA）、赤霉素（GAs）、玉米素核苷（ZR）和脱落酸（ABA）的测定。

1.2 内源激素含量的测定

IAA、GAs、ZR和ABA的测定：称取约1.0 g果实或离区样品，研磨后用样品提取液提取，经C-18固相萃取柱过滤后真空浓缩，用酶联免疫吸附法测定各激素含量，方法及试剂盒均由中国农业大学作物化控室提供。

乙烯释放量的测定：将5～10个幼果置于已知体积的玻璃容器中，26℃条件下密封3 h，用GC-17A型气相色谱仪测定乙烯的浓度［9］。色谱柱为活性氧化铝填充柱（2.0 m×0.3 mm），柱温80℃，载气为氦气（He），流速30 m L/min，火焰离子检测器（FID），温度140℃，进样口温度150℃。以每小时每千克样品所产生的乙烯气体为释放速率，以μL/kg·h表示。

图1　夏梢生长对幼果（A）、离区（B）中IAA含量的影响

2　结果与分析

2.1 夏梢生长对IAA含量的影响

如图1所示，夏梢抽生后的前6 d，留梢、去梢果实中IAA含量均是呈先上升后迅速下降的变化趋势。夏梢抽生后9～12 d，留梢果实的IAA含量快速上升且显著高于去梢的，其中夏梢抽生后9 d 和12 d，其内源IAA含量分别是去梢的1.43倍和2.02倍。夏梢抽生15 d后，处理间差异不明显。夏梢抽生后0～9 d，留梢、去梢离区中的IAA含量均表现为先下降而在夏梢抽生后6 d又上升的变化趋势，夏梢抽生后9～12 d，去梢的IAA含量快速下降，而留梢的则维持在较高水平。

2.2 夏梢生长对GAs含量的影响

由图2可知，留梢、去梢果实中GAs含量变化均呈M型走势，处理间的差异在于留梢的GAs含量出现峰值的时间比去梢的约提早3 d。离区中，除了夏梢抽长9 d时留梢的GAs含量短暂低于去梢之外，其余时期处理间差异不明显，且趋势基本相同。表明夏梢生长并没有改变果实、离区中GAs含量的变化。

图2　夏梢生长对幼果（A）、离区（B）GAs含量的影响

2.3 夏梢生长对ZR含量的影响

如图3所示，留梢、去梢果实中ZR含量变化趋势一致，均呈波浪式上升走势，于夏梢抽长9 d时达到峰值，此后ZR含量逐渐下降并趋于平缓。留梢、去梢对离区ZR含量的影响亦较一致，均是先上升、后下降并趋于平稳的变化趋势，于夏梢抽长9 d时出现峰值，ZR含量分别为385.19、422.02 ng/g（ FW），说明夏梢生长不影响离区ZR含量变化趋势。

图3　夏梢生长对果实（A）、离区（B）ZR含量的影响

2.4 夏梢生长对ABA含量的影响

夏梢生长3 d后，果实中ABA含量一直高于去梢的ABA含量，夏梢生长9 d后，ABA含量迅速上升，12 d时出现累积高峰，此时的ABA含量为去梢的2.28倍，此后其含量一直维持在较高的水平；而去梢处理果实中ABA的含量在整个试验期间变幅较小（图4A）。留梢、去梢离区中ABA含量变化趋势一致，均呈缓慢上升之势，但留梢的ABA含量明显比去梢的高（图4B）。

图4　夏梢生长对果实（A）、离区（B）ABA含量的影响

2.5 夏梢生长对乙烯释放量的影响

如图5所示，夏梢生长3 d后，幼果中的乙烯释放量开始增加，夏梢生长6 d后显著高于去梢的乙烯释放量，夏梢生长9 d后幼果中的乙烯释放量达峰值，是同时期去梢处理的2.43倍；之后幼果中的乙烯释放量一直维持在较高的水平。而去梢果实中的乙烯释放量在整个试验期间呈缓慢微升之趋势。

图5　夏梢生长对幼果乙烯释放量的影响

图6　夏梢生长对幼果（A）、离区（B）中ABA/ （IAA+GAs+ZR）比值的影响

2.6 夏梢生长对ABA/（IAA+GAs+ZR）的影响

ABA/（IAA+GAs+ZR）比值的变化可反映4种内源激素的相对平衡状态。由图6可知，留梢处理果实的ABA/（IAA+GAs+ZR）比值表现为波浪式上升趋势，于夏梢生长6 d、15～18 d时显著高于去梢的，此时的比值分别为去梢的1.41倍、1.75倍和2.0倍。留梢、去梢离区的ABA/ （IAA+GAs+ZR）比值均呈缓慢上升趋势，其中夏梢生长6 d、18 d时明显高于去梢处理的，分别为去梢的1.82倍和1.38倍。

2.7 内源激素含量与落果率的相关性分析

试验期间分别对AAR和RAR进行调查，明确了夏梢诱导砂糖橘落果的规律，相关的落果率数据已发表［8］。相关性分析结果（表1）表明，除IAA含量与落果率的相关性为负相关外，其余的激素与落果率均呈正相关。其中果实的乙烯释放量与RAR（r=0.757**）、AAR（r=0.883**），以及离区的ABA含量与AAR（r=0.873**）均达到极显著正相关水平，表明ABA、ETH的升高是促进落果的原因之一。

表1　内源激素含量与落果率的相关性分析

3　结论与讨论

IAA可抑制［10］亦可促进［11］幼果脱落。本试验结果表明，总体上果实、离区的IAA含量与落果率均呈负相关，其中果实的IAA与AAR达到显著负相关水平，表明IAA是抑制砂糖橘幼果脱落的。但在夏梢生长12 d前后的落果高峰期，果实的IAA含量与RAR（r=0.711**）、AAR（r=0.859**），以及离区的IAA含量与RAR（r=0.94**）的相关性均达到极显著正相关水平，表明此时的IAA反而是促进脱果的。有研究认为防止幼果脱落的前提条件是幼果必须持续不断地通过果柄离层输出IAA，当幼果正常的IAA极性输出被抑制后，将导致幼果脱落［11］。新梢是IAA的主要合成部位，合成的IAA通过韧皮部以极性输出方式控制其顶端优势，新梢中大量IAA的输出必然抑制幼果中IAA的正常极性输出，最终导致幼果脱落［12］。因此认为，新梢生长条件下，应该从IAA总量及其极性运输两方面加以考虑IAA的调控落果机制。

GAs是启动幼果细胞分裂及细胞膨大的催化剂，对促进柑橘子房向幼果的转变尤其关键［13］。柑橘中，在第1次生理落果期间，外源喷施 GAs能显著提高座果率，但到了6月落果期（第2次生理落果期），GAs对柑橘坐果的影响不大［4，14］。ZR被认为与植物的细胞分裂和伸长等生理有关。幼果中的ZR不仅能促进细胞分裂，还具有与GAs协同调运同化物进入果实的作用［15］。在苹果中ZR起到促进落果的作用［6］，而柑橘中ZR主要是与促进果实细胞分裂及生长发育有关，对坐果影响不明显［16］。本试验中，夏梢诱导砂糖橘幼果脱落的时期属6月落果期，同样发现夏梢生长并没有影响果实、离区GAs、ZR含量的变化趋势，相关性分析表明GAs、ZR含量与落果的相关性并不显著。因此认为，砂糖橘夏梢生长诱导幼果脱落时，内源GAs、ZR与果实脱落的相关性较低。

ABA是调控果实脱落的关键激素之一。研究发现，在柑橘的子房、幼果脱落期，其内源ABA峰值与脱落的高峰期往往高度一致［16］；环割可降低柑橘的落果率，原因之一是环割降低果实的ABA含量而抑制落果［17］；相反，摘除柑橘结果枝功能叶后，发现先是幼果ABA含量上升，然后幼果才大量脱落［4-5］。说明ABA在柑橘幼果坐果中的作用，但有关ABA对脱落的影响，有研究认为这是通过促进果实乙烯释放量的提高间接影响落果的，而不是直接的调控作用［18］。本试验中，夏梢生长3 d后，果实和离区中的ABA含量开始高于去梢的ABA含量，相关性分析发现离区ABA含量与AAR含量（r=0.873**）的相关性达到极显著正相关，表明ABA含量的升高是促进落果的原因之一。

乙烯促进植物器官的脱落，相关的研究在柑橘［4］、苹果［19］等果树上已有报道。本试验中，夏梢生长3 d后，果实的乙烯释放量开始高于去梢的乙烯释放量，夏梢生长6 d后达到差异显著水平，而去梢后则明显抑制果实的乙烯释放量；与落果率的相关性分析发现，乙烯含量与RAR （r=0.757**）、AAR（r=0.883**）均达到极显著正相关，说明果实中乙烯含量的升高不利于坐果。

IAA、GAs和ZR为促进植株生长类激素，ABA则是抑制生长类激素。在甜橙［20］、甜樱桃［21］上均发现ABA/（IAA+GAs+ZR）比值高不利于坐果。本研究中，夏梢生长6 d（落果率迅速增大期）及15 d后（落果率高峰期），留梢处理果实、离区的该比值和落果率是一致的，暗示内源激素的平衡亦是影响幼果脱落的一个因素。

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（责任编辑杨贤智）

Effects of summer shoots growth on endogenous hormones of fruitlet in ‘Shatangju' Mandarin

HUANG Yong-jing1，2，WU Wen1，CHEN Jie-zhong2，MA Pei-qia1，TANG Xiao-lang1

（1.Fruit Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of South Subtropical Fruit Biology and Genetic Resource Utilization，Ministry of Agriculture，Guangzhou 510640，China；2.College of Hotirculture，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China）

Key words：Shatangju；summer shoots；endogenous hormones； abscission

Abstract：The objective of this work was to investigate the effects of shoot-growth on contents of endogenous hormones and abscission of fruitlets in Citrus.8-year old trees of ‘Shatangju' mandarin（Citrus reticulata Blanco） were used as materials.The results showed that the contents of abscisic acid（ABA） and ethylene significantly increased by the summer shoots.Correlation analysis indicated that there was significantly positive correlationship between ABA and the accumulative abscission rate（AAR） in abscission zone（AZ），as well ethylene with the relative abscission rate （RAR） and AAR.While the shoot-growth did not affect the contents of gibberellins（GAs） and zeatin riboside（ZR），and the content of GAs or ZR didn't show a significantly positive correlationship with fruitlet abscission rate.Indole acetic acid（IAA） had negative correlationship with fruitlet abscission rate，indicating that IAA would inhibit the fruitlet abscission.But at the 9-15th day after summer shoot growth，the IAA content in fruitlet and AZ suddenly increased，and had significantly positive correlationship with fruitlet abscission rate，indicating the complexity of IAA and abscission.The hormonal balance was analyzed，it was found that there was break of ABA/（IAA+GAs+ZR） at the 6th day or the 15-18th day of summer shoots growth，indicating that the increase of ABA and ethylene contents，as the break of hormonal balance were factors causing fruitlet abscission.

中图分类号：S666.2

文献标识码：A

文章编号：1004-874X（2016）01-0040-06

收稿日期：2015-10-15

基金项目：广东省自然科学基金（2015A030310432，2015A030313426）；广东省科技计划项目（2014A070 713015， 2014A020208058）

作者简介：黄永敬（1974-），男，博士，副研究员，E-mail：yjhgzh@126.com

通讯作者：陈杰忠（1958-），男，硕士，教授，E-mail：cjzlxb@scau.edu.cn