‘玉露香梨’僵芽发生与活性氧代谢的关系

杨盛，郝国伟，白牡丹，张晓伟，李凯，石美娟，程培红，郭黄萍，李六林

（1山西省农业科学院果树研究所/果树种质创制与利用山西省重点实验室，太原030031；2山西农业大学园艺学院，山西太谷030801）

‘玉露香梨’僵芽发生与活性氧代谢的关系

杨盛1,2，郝国伟1，白牡丹1，张晓伟1，李凯1，石美娟1，程培红1，郭黄萍1，李六林2

（1山西省农业科学院果树研究所/果树种质创制与利用山西省重点实验室，太原030031；2山西农业大学园艺学院，山西太谷030801）

为明确减缓营养生长对降低‘玉露香梨’僵芽发生的作用机制，以河北魏县正常发育的‘玉露香梨’短枝顶芽为对照，结合山西太谷的‘玉露香梨’短枝顶芽，研究花芽分化期不同‘玉露香梨’园活性氧代谢的变化规律。结果表明：魏县僵芽梨园新梢年生长长度和直径均极显著大于魏县正常梨园和太谷正常梨园，且枝条停长时间最晚；花芽形态分化期间，魏县正常梨园与太谷正常梨园‘玉露香梨’芽内的SOD、CAT和POD活性以及MDA含量表现出先升高后降低的趋势，而魏县僵芽梨园芽内的SOD和POD活性呈下降趋势，CAT活性和MDA含量则呈先升后降趋势；魏县僵芽梨园芽内SOD、CAT和POD活性整体显著低于魏县正常梨园、太谷正常梨园，MDA含量显著高于正常梨园。可见，营养生长过旺可能导致‘玉露香梨’僵芽的发生；同时，僵芽的发生与芽内SOD、CAT和POD活性密切相关。

‘玉露香梨’；僵芽；活性氧代谢

0 引言

梨树是中国第三大果树，位居苹果和柑橘之后，其产量居世界之首。近年来，在部分梨树栽培地区发现部分品种有僵芽现象，如‘玉露香梨’、‘新高’、‘雪花梨’等。同一地区不同年份僵芽发生程度差异显著，严重时僵芽率可达90%以上，轻度发生的年份僵芽率不足10%。国内外关于果树僵芽的报道很少，关于桃树僵芽发生主要原因的研究表明，春季气温高时花芽很快萌动，抗寒力降低，致使低温来临之时失去抵抗能力而形成僵芽[1]。为及早解决这一问题，从2009年开始，课题组在‘玉露香梨’僵芽发生较严重的河北魏县开展了僵芽发生期调查，从外部形态观察芽体在8月初开始出现芽鳞松散，髓部及鳞片基部干瘪、变黑等现象；显微结构进一步观察发现芽体于7月中旬开始出现褐变。‘玉露香梨’僵芽在花芽分化当年就已发生，并非冻害所致。

大量研究表明，通过拉枝、环割和控水等栽培措施可协调果树营养生长与生殖生长间的关系[2-4]。如拉枝能削弱顶端优势，促进树冠生长、果树成花与结果，提高果实产量，改善果实品质[5-6]。环割能抑制枝条生长，降低叶片的光合速率，促生短果枝并使结果母枝增粗，有利于开花结果[7-9]。‘玉露香梨’在山西干旱地区花芽发育良好，而在高温潮湿的河北中南部地区僵芽发生严重。课题组在生产上采取控水、拉枝、环割、喷施生长延缓剂等措施，减缓了枝条的营养生长，降低了僵芽的发生，其作用机理是否与延缓生长后导致抗性增加有关还未见报道。高温高湿胁迫可导致植物活性氧积累，膜脂过氧化程度加重，营养生长加速。大量的抗逆研究也证明了以上理论[11-13]。笔者研究高温高湿胁迫下减缓营养生长的栽培措施对高温高湿胁迫的缓解效应，旨在为开展僵芽防控措施的研究提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2013—2014年在河北魏县和山西太谷梨园进行，供试验材料为‘玉露香梨’。

河北魏县地处北纬36°03′，东经114°43′，年均气温10.5℃，大于10℃的年积温4416℃，无霜期240天，年平均降雨量526 mm左右，降雨主要集中在6—8月，海拔高度45.5～58.5 m。山西太谷梨园地处北纬37°26′、东经112°32′，年均气温9.8℃，大于10℃的年积温3529℃，无霜期149天，年平均降雨450 mm左右，蒸发量为降水量的4倍，约1800 mm，海拔高度750 m。

魏县僵芽梨园和太谷梨园都采用常规管理。魏县正常梨园在常规管理的基础上配合控氮、控水、拉枝、环割、喷施生长延缓剂等栽培措施。3个梨园都以杜梨为砧木，树龄均为15年，树形为疏散分层形，其中魏县僵芽梨园与魏县正常梨园为相邻果园。

在花芽分化期（6月初—8月中旬），分别在魏县僵芽梨园、魏县正常梨园和太谷梨园各选择树势和负载量相对一致的20棵‘玉露香梨’为试验树，每15天随机从树体不同方位选取短果枝芽100个作为待测样品，3次重复。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 玉露香梨新稍生长量的测定卷尺测定新稍长度；游标卡尺测定新稍粗度；不同梨园取代表性的10棵玉露香梨进行标记，测定100个新稍，计算平均值。

另外，还可以将每章章节和大小标题作为线索，标题是文章的眼睛，透过标题能够大致了解文章围绕的中心内容。也可以从自身理解的角度进行复习，搞清楚历史状况本质以及结论的变化，结合历史事件的发展对因果关系进行总结，对所有事件的发生都需要怀揣着为什么会发生的态度去学习，尽可能多方面多角度探索历史轨迹，用理性思维记住整个历史发展进程。高三学生一轮历史复习应该是系统理性思维以及多元化的，并且切记不可粗略的对知识进行回顾，时间一长就会忘得一干二净。

1.2.2 抗氧化酶活性和丙二醛含量测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)参照的方法测定[14]。取样品0.6 g，置于冰浴的研钵中，加入2 mL磷酸缓冲液(pH 7.8，50 mmol/L)和少许石英砂充分研磨，转入离心管中，10000 r/min离心15 min，上清液即为酶提取液。

丙二醛(MDA)含量测定参照李合生[14]的方法。取样品0.25 g，置于冰浴的研钵中，加入1.2 mL的TCA溶液(1 g/L)，研磨至匀浆，转入离心管中，10000 r/min离心10 min，上清液用于测定。

1.3 数据处理

采用Excel软件对数据进行处理和绘图，采用DPS和SPSS统计分析软件对数据进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 僵芽和正常芽形态分化期内温度变化情况

6月1 日—8月15日，山西太谷地区最高温度超过30℃的天数为36天，河北魏县最高温度超过30℃的天数为62天，比山西太谷多26天（图1～2）。河北魏县最高温度达35℃以上的天数为6天且集中在7月中旬，比山西太谷多出4天。期间内山西太谷地区平均温度为25.3℃，河北魏县的平均温度为27.0℃，比山西太谷高1.7℃。

2.2 僵芽和正常芽分化期降雨量情况

6月1 —15日，山西太谷降雨量为河北魏县的1.07倍；6月16—30日，山西太谷降雨量为河北魏县的1.06倍；7月1—15日，河北魏县降雨量猛增至山西太谷的2.08倍；7月16—31日河北魏县降雨量为山西太谷的1.41倍；8月1—15日河北魏县降雨量为山西太谷的1.51倍（图3）。

图1 太谷地区花芽形态分化期内温度的变化

图2 河北魏县地区花芽形态分化期内温度变化

图3 花芽形态分化期降雨量变化情况

2.3 不同玉露香梨园营养生长情况分析

由表1可知，魏县僵芽梨园新梢年生长长度和直径极显著大于魏县正常梨园和太谷正常梨园，魏县僵芽梨园枝条停长时间晚于正常梨园。

表1 ‘玉露香梨’营养生长情况分析

2.4 僵芽和正常芽内保护酶活性的变化

从图4可以看出，僵芽梨园芽内SOD活性从6月15日以后低于魏县正常梨园和太谷正常梨园的。花芽形态分化前期，不同梨园芽内SOD活性呈现上升趋势，僵芽梨园在6月15日达到最高值0.32 U/g，而魏县、太谷正常梨园在7月1日达到最高值，分别为0.42、0.44 U/g，之后都呈下降趋势。僵芽梨园芽内POD活性在花芽形态分化期间总体低于魏县正常梨园和太谷正常梨园的，且呈下降趋势；魏县正常梨园和太谷正常梨园芽内POD活性变化趋势呈先增后降趋势，7月15日均达到最高值。3个梨园在花芽形态分化期间芽内CAT活性变化趋势基本一致，皆为先升后降，于7月15日达到最高值，且僵芽梨园芽内CAT活性整个时期低于魏县正常梨园和太谷正常梨园的。

图4 花芽形态分化期芽内抗氧化酶活性的变化

2.5 僵芽和正常芽内MDA含量的变化

由图5可见，僵芽梨园芽内MDA含量高于魏县、太谷正常梨园的，且变化趋势都表现为先升后降。魏县正常梨园和太谷正常梨园芽内MDA含量在7月1日达到最高，而僵芽梨园在8月1日才达到最高值。

图5 花芽形态分化期芽内MDA含量的变化

3 结论

河北魏县地区高温及持续时间和降雨量均高于山西太谷地区，使得僵芽梨园新梢依然旺盛生长，生长量显著高于正常梨园。同时，魏县新稍生长旺盛梨树短枝顶芽在发育过程中内部变褐、枯萎出现芽鳞松散、死亡现象。

使用减缓营养生长的栽培措施，有效地降低了魏县正常梨园芽内MDA含量的增加程度，提高植株的抗逆能力；同时，魏县正常梨园芽内SOD活性在6月15日继续呈上升趋势，并于7月1日达到最高值，且之后活性显著高于魏县僵芽梨园，表明其自我调控能力上升；魏县正常梨园CAT活性显著高于魏县僵芽梨园，抑制了高温高湿对CAT活性的破坏。魏县正常梨园内POD活性整体上都高于魏县僵芽梨园，减轻了植株活性氧胁迫，‘玉露香梨’芽可以正常发育。

因此，拉枝、控水、环割和喷施生长延缓剂等措施削弱了高温高湿条件下梨树的营养生长，提高了芽体对逆境的抗性，有利于花芽发育，显著降低了梨僵芽发生率。

4 讨论

4.1 高温高湿对花芽分化影响

高温高湿是农业生产中常见的环境胁迫之一，会加速植株营养生长，对花芽分化产生不利影响。Rytter[15]研究认为枝条的停长是花芽分化正常进行的前提。通过平衡营养生长与生殖生长之间的关系来减少营养生长，可显著抑制树体外围新梢长度，减少徒长枝的数量，对于控制树冠郁闭、改善光照条件具有良好的作用。

4.2 活性氧代谢对花芽分化的影响

MDA是植物细胞膜脂过氧化的最终产物，能与细胞内各种成分发生反应，从而抑制细胞保护酶活性，降低抗氧化物含量，造成膜严重损伤[16-21]。黄连在高温胁迫后，叶片中MDA含量均升高，且显著高于对照组[22]。

SOD、CAT和POD的活性与植物体内活性氧代谢直接相关，且在一定程度上代表了植物体清除活性氧自由基的能力，也间接反映出植物抗逆性的强弱。猕猴桃在高温胁迫初期SOD、CAT和POD活性呈上升趋势，随胁迫时间延长，活性下降；MDA和脯氨酸含量一直呈上升趋势；SOD、CAT和POD活性及脯氨酸含量都高于对照（未经热锻炼），MDA含量增加比对照低[23-24]。在夏季高温伏旱季节来临前，草地早熟禾品种叶片中SOD和POD活性呈现较高水平，MDA含量较低，草坪生长旺盛，表现出较好的质量。进入高温伏旱胁迫阶段，叶片中SOD和POD活性下降，MDA含量升高，叶片衰老枯黄，草坪质量显著下降[25]。

SOD是植物体内清除自由基的首要物质，它可以消除超氧阴离子自由基，降低细胞内活性氧水平，保护细胞免受氧化损伤。不同植株的保护酶系统在承受逆境胁迫时可能存在一个阀值，当处于阀值之内时，保护酶的活性会随胁迫程度的增强而增强，超过阀值时，酶活性则会出现下降的现象[26]。

CAT是植物体内重要的活性氧清除酶，可以清除体内的H2O2，使之分解为H2O和O2，从而使细胞免于遭受过氧化氢的毒害。本研究结果亦表明，魏县僵芽梨园CAT活性显著低于太谷梨园，使用减缓营养生长的栽培措施后，魏县正常梨园CAT活性显著高于魏县僵芽梨园，抑制了高温高湿对CAT活性的破坏。

POD可以清除细胞内有害自由基，对细胞起保护作用。减缓营养生长的栽培措施，显著提高了高温高湿下POD的活性。魏县正常梨园内POD活性整体上都高于魏县僵芽梨园，减轻了植株活性氧胁迫，‘玉露香梨’芽体可以正常的生长发育。

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Effects of Reactive Oxygen Metabolism on Wizened Bud Development of‘Yulu Xiangli’Pear

Yang Sheng1,2,Hao Guowei1,Bai Mudan1,Zhang Xiaowei1,Li Kai1, Shi Meijuan1,Cheng Peihong1,Guo Huangping1,Li Liulin2

(1Pomology Institute,Shanxi Academy of Agricultural Sciences/ Shanxi Key Laboratory of Germplasm Improvement and Utilization in Pomology,Taiyuan 030031,Shanxi,China;2College of Horticulture,Shanxi Agricultural University,Taigu 030801,Shanxi,China)

The aim of this study was to clarify the mechanism of slowing vegetative growth to reduce wizened bud occurring in‘Yulu Xiangli’pear.Experiments were conducted to investigate the relative reasons induced wizened bud and the change regularity of metabolism of active oxygen during flower bud differentiation using normal flower buds in short shoot from Weixian,Hebei and Taigu,Shanxi as control,wizened bud in Weixian as research material.The results showed that length and diameter of shoot growth in the wizened bud pear orchard were significantly longer than that in normal pear orchards and the time of shoot stopped growing was latest in the wizened bud pear orchard.In the period of flower bud differentiation,the content of SOD,CAT, POD and MDA in shoots in normal pear orchards increased at first and decreased subsequently.But in wizened bud pear orchard,the activity of SOD and POD showed a downtrend,the activity of CAT and content of MDA increased at first and decreased subsequently.Activity of SOD,CAT and POD in the wizened bud were significantly lower than that in normal bud,but the content of MDA was significantly higher.All of aboveindicated that excessive vegetative growth might lead to the occurrence of wizened bud,which was closely related to the activity of SOD,CAT and POD in buds.

‘Yuluxiangli’;Wizened Bud;Reactive Oxygen Metabolism

661.1

A论文编号：cjas15070007

国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目“国家梨产业技术太谷综合试验站”(CARS-29-24)；山西省基础研究项目“梨花芽分化过程中‘僵芽’发生机理的研究”(2014021030-1)。

杨盛，男，1983年出生，山西晋中人，助理研究员，在读博士研究生，研究方向：梨育种与栽培。通信地址：030800山西省晋中市太谷县省农科院果树所，E-mail：ys20080808@163.com。

郭黄萍，女，1959年出生，山西太原人，研究员，硕士生导师，研究方向：梨育种与栽培。通信地址：030800山西省晋中市太谷县省农科院果树所，Tel：0354-6215255，E-mail：ghping1959@163.com。李六林，男，1970年生，山西晋中人，教授，博士生导师，研究方向：果树栽培。通信地址：030801山西省晋中市太谷县山西农业大学园艺学院，Tel：0354-6285908，E-mail：tgliulin@163.com。

2015-07-16，

2015-09-16。