KT、6-BA对红颜草莓果实品质的影响

张利英， 刘雪霞， 朱昌华， 甘立军

(南京农业大学 生命科学学院， 南京 210095)

我国的草莓商业化种植虽然起步较晚，但发展迅速，目前草莓的种植面积和产量均居世界首位，已成为世界草莓第一大国[1]。虽然我国草莓种植广泛，且品种众多，但在生产上依然存在抗病性差、不耐储运、畸形果、品质参差不齐、商品性差等问题。为满足人们对草莓果实品质的更高要求，草莓的种植技术需要进一步提高，且相关的生理基础也需要继续探索。

细胞分裂素是一类促进细胞分裂的激素，具有广泛的生物学效应，如诱导芽的分化、解除顶端优势、打破种子休眠、调控营养物质运输和促进花芽分化和结实等作用[2]。在对根的形态建成的研究中发现，细胞分裂素负调控中柱鞘细胞的细胞分化，并抑制根原基的形态建成[3]。细胞分裂素还调控生殖器官的发育[4-6]。在水稻中过表达细胞分裂素信号组分基因，增强细胞分裂素信号通路的活性，可促进花器官分生组织的细胞分裂和分化，增加生殖器官的数目[4]。在水稻花器官分生组织发育过程中，细胞分裂素氧化酶活性的丧失或降低，使局部细胞分裂素的浓度升高，增加了小穗花器官数目和每穗粒数，进而增加产量[6]。作为植物体内重要的调控因子，细胞分裂素在农业生产上也具有广泛的应用。如通过叶面喷施细胞分裂素可以提高玉米幼苗的抗旱性，保持抗氧化酶在干旱条件下的活性，从而维持玉米的产量[7]。细胞分裂素对果实具有促进膨大的作用，因此其在果树生产中的应用也日益广泛，如人工合成的细胞分裂素氯吡苯脲(Forchlorfenuron，CPPU)和6-苄氨基腺嘌呤(6-Benzylaminopurine，6-BA)被用于促进西瓜、梨、葡萄等果实的坐果和膨大[8-10]。

细胞分裂素在草莓上的应用也有所研究，如叶面喷施6-BA可显著提高草莓叶片的光合速率并增加植株干重，对草莓植株的质量有显著的提高作用[11]。另外，在草莓开花期间细胞分裂素有可能对花的形成具有促进作用，表现了其在增加草莓产量上的潜力[12]。草莓生产中施用CPPU后确实发现其具有提高座果率、单果重和单株产量的作用[13]，但目前外源施用细胞分裂素对草莓果实营养成分的影响还鲜有研究，因此，本文以八倍体‘红颜’草莓为材料，研究了外源施用激动素(Kinetin, KT)和6-BA两种细胞分裂素对草莓果实的大小和糖、酸以及抗氧化物质等的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于 2015—2016年在江苏省句容市行香镇草莓大棚内进行，供试材料为凤梨草莓(Fragaria×ananassaDuch.)‘红颜’。 KT、6-BA从华通(常州)生化有限公司购买。

1.2 方法

1.2.1 材料处理

实验设置4组处理，分别为：200 μmol/L KT和200 μmol/L 6-BA(使用浓度依据前期预实验而定)，pH 6.2的磷酸缓冲溶液作为对照。草莓花授粉后分别于第1、3、5、7和第9天用移液枪吸取处理液滴于子房上，前2次处理液为30 μL，后3次为50 μL。草莓成熟后进行采样。实验每个处理设置3次重复，每个重复4株，每株取2个草莓果实。

1.2.2 测定项目与方法

使用千分之一天平称量草莓鲜重，用游标卡尺测量草莓横径和纵径；氨基酸含量采用全自动氨基酸分析仪(L-8900、日本Hitachi公司)测定；可溶性固形物使用手持阿贝折光仪测定；可溶性糖采用苯酚-硫酸法测定[14]；可溶性蛋白采用考马斯亮蓝法测定[14]；总酚采用 Folin-Ciocalteu 法测定[15]；总黄酮含量采用 AlCl3比色法测定[16]；抗坏血酸采用邻菲啰啉法测定[15]。取处理后26 d的草莓果实(此时果实处于白果期，果实细胞分裂减缓，主要以细胞膨大为主)中间髓部，用FAA固定液(100 mL固定液含甲醛5 mL，冰乙酸5 mL和70%乙醇90 mL)固定，细胞大小的测定采用石蜡切片法[17]。细胞面积的测定方法：将制备好的切片置于显微镜(Zeiss Axio Imager.A1)载物台上镜检，随机选择3个视野观察拍照，利用软件ImageJ 1.32j software(https://imagej.nih.gov/ij/)分析细胞的面积。

1.3 数据处理

用 Microsoft Excel 软件进行数据计算分析和作图， 用 SPSS 软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 KT、6-BA 处理对草莓单果重、横径和纵径的影响

细胞分裂素对细胞分裂具有促进作用。从图1可以看出，细胞分裂素KT和6-BA处理的草莓果实重量显著高于对照，分别比对照增加了20.00%和16.67%，但两种细胞分裂素处理之间的差异不显著。与对草莓重量的影响相似，细胞分裂素KT和6-BA处理也导致了草莓果实横径和纵径的增大，并且差异显著。

图1 KT、6-BA处理对草莓果实单果重(A)、横径(B)、纵径(C)的影响

2.2 KT、6-BA处理对草莓果实细胞大小的影响

为了从细胞水平上进一步研究两种细胞分裂素对草莓果实的影响，我们取处理后26 d的果实髓部进行石蜡切片。由图2可知，KT和6-BA处理的草莓果实大细胞居多，而对照处理的草莓细胞以中等的和小细胞居多。由图3可知，KT和6-BA处理的草莓果实细胞的面积比对照处理细胞面积增大92.29%和52.48%，差异显著。这表明两种细胞分裂素处理增大了果实细胞的面积。

A：Control；B：KT；C：6-BA

图2KT、6-BA对草莓果实细胞大小的影响

Figure 2 Effects of KT, 6-BA on the cell size of strawberry fruit

图3 KT、6-BA处理对草莓果实细胞面积的影响

2.3 KT、6-BA处理对草莓可溶性固形物、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

由图4可知，细胞分裂素KT和6-BA显著增加了草莓果实中可溶性固形物含量，两种处理的可溶性固形物含量分别比对照增加了50.00%和43.33%，且都差异显著。可溶性糖是可溶性固形物的主要成分，KT处理的果实可溶性糖含量显著升高，比对照增加了约1倍。而6-BA虽然使可溶性糖含量增加，但并未达到显著水平。与对可溶性固形物的影响相似，与对照相比，KT和6-BA都显著增加了草莓果实可溶性蛋白的含量。

图4 KT、6-BA处理对可溶性固形物(A)、可溶性糖(B)和可溶性蛋白(C)含量的影响

2.4 KT、6-BA处理对草莓氨基酸含量的影响

氨基酸是草莓果实的重要成分，细胞分裂素在调节细胞分裂的过程中也会对氨基酸的含量产生一定的影响。由表1的结果可以看出，大部分种类的氨基酸含量在KT、6-BA和对照3个处理之间的差异并不十分明显，但多个氨基酸在3种处理中的含量呈相似的特点。如天冬氨酸、苏氨酸、谷氨酸、甘氨酸、缬氨酸、蛋氨酸和亮氨酸7种氨基酸在3种处理的含量从多到少依次为KT、6-BA、对照。其余10种氨基酸在3种处理中的含量差异都很小。总氨基酸含量与天冬氨酸等氨基酸的含量变化相似，总氨基酸在3种处理中的含量从多到少依次也是KT、6-BA、对照。

表1 KT、6-BA处理对草莓氨基酸含量的影响(g/100 g DW)

2.5 KT、6-BA 处理对草莓果实抗坏血酸、花青素、总酚和黄酮含量的影响

草莓抗坏血酸含量很高，是草莓重要的营养成分之一。由图5可知，细胞分裂素KT和6-BA可以显著增加草莓果实中抗坏血酸含量，分别比对照分别增加了33.33%和45.55%。KT和6-BA都显著增加了草莓果实中花青素含量，分别比对照增加了84.75%和94.92 %。 KT和6-BA处理也都显著增加了草莓果实中总酚的含量，分别比对照增加了28.45%及37.24%。草莓果实中黄酮含量，6-BA处理比对照增加了51.67%，差异显著；KT处理虽然比对照有所增加，但未达到显著水平。

3 讨论与结论

草莓果实发育呈现双“S”变化趋势，细胞从小绿期到大绿期生长缓慢，这个过程细胞分裂旺盛，但细胞数量的增加并没有使细胞的体积明显增大。由大绿期到白果期，细胞面积增长较迅速直至白果期到达第一个高峰[18]。细胞分裂素促进细胞分裂的作用已被完全证实，如在苹果果实发育过程中，细胞分裂素通过促进苹果果肉细胞的分裂导致了苹果果实体积的增大[19]。我们的实验结果显示，KT和6-BA处理的草莓果实细胞面积相比于对照具有一定程度的增大，草莓果实单果重显著增大，同时果实的长度和宽度也显著增加。这种果实细胞的增大是导致果实体积增大的因素之一。另一方面，草莓果实的增大也可能与输入果实的营养物质的增加有关。已有研究表明，细胞分裂素CPPU处理瓠瓜子房对叶片碳同化物分配的影响时，发现CPPU处理后果实的库强增加，能够促使同化物由叶到果实的输送[20]。细胞分裂素对库源作用的调节使草莓对果实部分的营养输入增加，使草莓果实营养物质含量增加和果实的增大。

图5 KT、6-BA 处理对草莓果实抗坏血酸(A)、花青素(B)、总酚(C)、黄酮(D)含量的影响

可溶性固形物和可溶性糖含量是水果甜度和果实品质的重要指标，因此植物生长过程中糖分的积累对最终果实品质的形成至关重要。对拟南芥的研究发现，细胞分裂素能调节蔗糖酶的表达并调动己糖的运输[21]。在葡萄的研究中也发现，6-BA、玉米素可通过影响葡萄果实发育过程中转化酶的活性来增加果实糖分的积累。同样地，我们的研究结果显示，相比对照，激动素和6-BA都显著提高了草莓果实的可溶性固形物和可溶性糖含量。黄卫东等[22]认为，细胞分裂素主要是通过改变库源之间碳水化合物的分配来增加碳水化合物向果实的输入来增加果实糖分的含量。在对苹果的研究中发现细胞分裂素不但能提高苹果总糖和蛋白质的含量，同时也提高了苹果总酸的含量。因此，细胞分裂素几乎对植物果实中糖、酸和蛋白质等植物中3种主要的有机物都有影响[23-24]。辛守鹏等[25]研究结果显示，细胞分裂素CPPU通过增强葡萄果实对光合产物的竞争能力起作用，从而促进光合产物从源(叶片)到库(果实)的转移，改善果实品质。

草莓以富含抗坏血酸著称，其抗坏血酸含量是草莓果实品质的重要指标。花青素是决定果实颜色的主要色素，对草莓鲜艳的果色起着重要作用。激动素和6-BA均不同程度地提高了草莓果实中抗坏血酸和花青素的含量，对草莓的外观和内在品质都有一定的提高，为细胞分裂素在草莓产业的应用提供了参考价值。酚类和黄酮是植物中重要的次生代谢产物，对果实的颜色、风味和抗氧化能力有重要作用[26]，还可以提高植物抗性[27]。激动素和6-BA都在一定程度上提高了草莓果实中酚类和总黄酮的含量。草莓虽然果实鲜美，但其耐贮性很差，商品货架期较短。酚类和黄酮可以赋予果实抗菌作用，有利于草莓果实的贮存[28]。

综合以上实验结果可以发现，外源施加细胞分裂素可以显著增加草莓果实可溶性糖、可溶性蛋白和氨基酸等营养物质的含量，并增加抗坏血酸、花青素、酚类和黄酮类等抗氧化物质的含量，同时草莓果实的单果重也显著增加。因此，细胞分裂素参与调控草莓果实发育过程中营养物质和抗氧化物质的积累，具有提高草莓果实品质和产量的潜力，在草莓的生产上有广泛的应用前景。