植物生长调节剂对百香果的影响

杨 琴，俞 露，赵 芷，池继焰，谭书明

（贵州大学酿酒与食品工程学院，贵阳 550025）

0 引言

百香果(Passiflora edulia)是西番莲科西番莲属的多年生常绿藤本水果作物，因具有香蕉、芒果、草莓等多种芳香成分，有“果汁之王”的美称[1]。百香果营养丰富，含有丰富的有机酸、维生素[2]、必需氨基酸和非必需氨基酸[3]、矿物质及各类芳香物质，包括酯类、醇类、烃类等[4]。百香果营养丰富，但百香果在生产种植上存在问题很多，产量偏低，果实品质不稳定，易受自然条件的影响，干旱或积水、霜冻灾害都会导致百香果产量降低和果实品质下降[5-6]。

植物生长调节剂是一种人工合成的具有植物激素功能的一类物质，可稳产增产、改善品质、增强作物抗逆性。大量研究表明，植物生长调节剂可以有效改善果实品质，但改善果实品质的机理研究较少。郑奇志[7]应用萘乙酸、赤霉素对甜樱桃进行处理，樱桃单果重、色度及可溶性固形物含量明显增加。陈利娜[8]在始花期、盛花期用植物生长调节剂处理石榴，石榴坐果率、硬度和内容物品质均得到改善。张嘉[9]用植物生长调节剂对‘嘎啦’苹果进行处理，发现其可加速果实横向生长，在提高可溶性固形物含量、硬度、单果质量等方面均表现良好。二苯脲、激动素提高了大马士革玫瑰产量及挥发油含量[10]。亏缺灌溉条件下植物生长调节剂可以提高茄子果实产量、水分生产力，保持果实品质[11]。植物生长调节剂通过影响玉米形态结构的变化，改善基底节间质量，增加叶绿素含量(SPAD)、净光合速率(Pn)、Rubisco酶活性[12]。2,4-二氯苯氧乙酸是一种生长素类植物生长促进剂，能够通过影响番茄糖代谢改善果实品质[13]。氨基寡糖素能够通过增加柑橘抗逆性提高果实品质[14-15]。芸苔素内酯应用于葡萄、香蕉及香柚等果树作物，发现芸苔素内酯能够通过影响植株生理生化使植株养分吸收改变，从而改善果实品质[16-18]。笔者对百香果喷施3种植物生长调节剂，初步研究其对果实品质的影响及机制，以期筛选出适宜百香果使用的植物生长调节剂。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于贵州省农业科学院果树研究所镇宁基地(25°25′N，105°35′E)，属亚热带湿润气候区，海拔350～800 m，全年平均气温17.4～19.7℃，平均降雨量1277 mm，全年无霜。

供试材料为1年生紫香与黄百香果杂交紫果‘台农一号’。百香果种植方式为棚架式栽培[19]，棚架由2 m×3 m的钢管搭建而成，全长18 m，棚架之间间隔1.5 m，棚架两侧间隔3 m栽种1株百香果，每个棚区栽种12株百香果。土壤类型以回填的黄壤为主。

1.2 试验设计

设4个处理，每个处理设3个小区，每一个棚架作为一个试验小区，喷施清水(A)作为对照，对百香果整株叶面喷施10 mg/L的2,4-二氯苯氧乙酸(B)、50 mg/L的5%氨基寡糖素(C)、0.05 mg/L的0.01%24-表芸苔素内酯(D)，完全随机排列。于幼果期（6月14日）、果实膨大期（7月16日）、果实转色期（8月20日）各喷施1次。试验植株按常规栽培措施管理。2020年9月中旬，采摘茎尖下部第4、5片小叶置于液氮中，进行相关生理生化指标的测定。于百香果果实达到商业成熟度90%时进行果实的采收，果实带回实验室，散去田间热，置于4℃冰箱保存备用。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 百香果氮代谢相关产物含量及其关键酶活性测定 用剪刀取茎尖往下第4～5片叶片，用锡纸包裹，置于离心管中，液氮速冻后带回实验室置于-80℃冰箱用于测定相关指标。采用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量、水杨酸-硫酸法测定硝态氮含量、试剂盒测定硝酸还原酶(nitrate reductase，NR)活力；参照文献[20]测定谷氨酰胺合成酶(glutamune synthetase，GS)活力，以每小时生成的γ-谷氨酰羟肟酸的吸光值变化定义为1个酶活性单位；参考文献[21]测定谷氨酸草酰乙酸转氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase，GOT)、谷氨酸丙酮酸转氨酶(glutamic pyruvic transaminase，GPT)活力。

1.3.2 百香果防御体系相关物质及其酶活测定 用剪刀取茎尖往下第4～5片叶片，用锡纸包裹，置于离心管中，液氮速冻后带回实验室置于-80℃冰箱用于测定相关指标。采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛含量(malondialdehyde，MDA)，钼蓝比色法测定抗坏血酸含量(ascorbic acid，ASA)含量，分光光度法测定还原型谷胱甘肽含量，碘量滴定法测定过氧化氢酶(catalase，CAT)活力，愈创木酚法测定过氧化物酶(peroxidase，POD)活力。

1.3.3 果实品质测定 每个处理随机取15个果实，利用1/100天平称量单果重，游标卡尺测定果实纵横径。从15个果实中随机取6个果实，用GY-5B型数显水果硬度计测定果实硬度，然后取出果肉，利用PALBXIACID F5型便携式糖酸测定仪测定可溶性固形物及有机酸含量，采用2,6-二氯靛酚法测定Vc含量，考马斯亮蓝法测定蛋白质含量，蒽酮比色法测定可溶性糖含量。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel软件处理数据和作图，SPSS进行方差分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 药剂对百香果叶片氮代谢关键酶活力的影响

3种植物生长调节剂处理可使百香果NR活力显著下降，GS活力显著升高。方差分析结果（表1）表明，B、C、D处理后NR较对照组显著降低了25.34%、26.82%、29.65%(P＜0.05)；同时植物生长调节剂处理后GS活力较对照组显著升高了100.74%、25.92%、62.53%(P＜0.05)，其中以C处理增幅最小，B处理增幅最大。

表1 药剂处理对百香果叶片氮代谢关键酶活力的影响

B、D处理后百香果GOT活力较对照组降低了1.60%、3.10%，C处理后GOT增加了2.61%，方差分析结果表明，B、C处理对百香果GOT活力无显著影响，D处理显著低了GOT活力(P＜0.05)。B、D处理后百香果GPT活力较对照组升高了8.35%、1.44%，C处理后GPT减少了15.20%，方差分析结果表明，B、D处理对百香果GPT活力无显著影响，C处理显著降低了GPT活力(P＜0.05)。

2.2 药剂对百香果叶片氮代谢产物含量影响

B、D处理后百香果叶片硝态氮含量较对照组降低了18.18%、13.41%（图1），C处理后硝态氮含量增加17.33%，经方差分析，4种处理对百香果叶片硝态氮含量无显著影响(P＜0.05)。B、C、D处理后可溶性蛋白含量较对照组减低了54.18%、47.26%、10.11%，方差分析结果表明，D处理百香果叶片可溶性蛋白含量显著低于对照组，显著高于B、C处理(P＜0.05)。

图1 药剂处理对百香果硝态氮和可溶性蛋白含量的影响

2.3 药剂处理对百香果叶片非酶促防御系统的影响

3种植物生长调节剂处理对百香果非酶促防御系统影响如表2。B、C处理后百香果叶片MDA含量分别降低了47.30%、1.93%，D处理MDA含量提高了1.75%，方差分析显示，B处理显著降低了MDA含量，C、D处理与对照组间无显著性差异(P＜0.05)。C、D处理后百香果叶片GSH含量分别降低了16.27%、9.51%，B处理GSH含量提高了0.17%，方差分析结果表明，B处理与对照组间无显著性差异，C处理显著降低了GSH含量。B、D处理后百香果叶片ASA分别提高了8.13%、5.48%，C处理GSH含量降低了16.90%，方差分析显示，B、D处理与对照组间无显著性差异，C处理显著降低了GSH含量(P＜0.05)。

表2 药剂处理对百香果叶片非酶促防御系统的影响

2.4 药剂处理对百香果叶片酶促防御系统的影响

由图2可知，喷施3种植物生长调节剂后，叶片防御酶系中CAT和POD的活性改变不一致。B、D处理后百香果叶片CAT活力较对照组升高了31.99%、12.52%，C处理后CAT活力降低了7.32%，方差分析结果表明，B、D处理百香果叶片CAT活力显著高于对照组，C处理CAT活力显著低于对照组(P＜0.05)。C、D处理后百香果叶片POD活力较对照组降低了60.53%、26.86%，B处理后POD活力升高了79.44%，方差分析结果表明，B处理百香果POD活力显著高于对照组，C、D处理POD活力显著低于对照组(P＜0.05)。

图2 药剂对百香果叶片酶促防御系统的影响

2.5 药剂对百香果果实外观品质的影响

3种植物生长调节剂对百香果果实外观品质影响如表3，喷施3种不同药剂对百香果单果重、纵径、横径均无显著影响。百香果平均单果质量为50～55 g，纵径58～62 mm，横径54～58 mm。单果质量对照组最低(50.89 g)，氨基寡糖组最高(54.12 g)。百香果果实的纵横径芸苔素内酯最大，氨基寡糖组最低，但4个处理间差异较小，无显著性差异，且果型都为近圆形。

表3 药剂对百香果果实的外观品质的影响

2.6 药剂对百香果果实食用品质的影响

3种植物生长调节剂对百香果食品品质影响如表4。3种药剂处理后百香果果实可溶性固形物含量及有机酸含量升高。方差分析结果表明，处理后百香果果实可溶性固形物较对照组显著升高了5.82%、3.53%、6.03%(P＜0.05)。B、C、D处理后百香果果实有机酸较对照组显著升高了4.87%、8.97%、10.58%(P＜0.05)，果实酸味更加丰富。B处理提高了百香果固酸比，果实更甜，C、D处理降低了果实固酸比，果实滋味更加丰富。

表4 药剂处理对百香果果实的食用品质的影响

可溶性固形物大致可表征百香果含糖量[22]，除糖类外，还包含酸、维生素、矿物质等。B、C处理后百香果果实可溶性糖含量较对照组降低了1.86%、1.69%，D处理后百香果果实可溶性糖含量升高了12.95%，方差分析结果表明，B、C处理百香果果实可溶性糖含量与对照组无显著性差异，D处理百香果果实可溶性糖含量显著高于对照组(P＜0.05)。

2.7 药剂处理对百香果果实营养特性的影响

如图4所示，B、C处理后果实Vc含量较对照组降低了30.75%、5.27%，C处理后Vc含量较对照组升高了24.57%，方差分析结果表明，B、C处理百香果果实Vc含量显著低于对照组，D处理Vc含量显著高于对照组(P＜0.05)。B、D处理后可溶性蛋白含量较对照组升高了13.09%、25.46%，C处理后可溶性蛋白含量较对照组降低了0.71%，方差分析显示，B、D处理百香果可溶性蛋白含量显著高于对照组，C处理可溶性蛋白与对照组间无显著性差异(P＜0.05)。

图4 药剂对百香果维生素C和蛋白质含量的影响

2.8 百香果氮代谢、防御系统与果实品质相关性分析

从表5可以看出，NR活力与果实可溶性固形物含量极显著负相关，GS活力与果实可溶性固形物含量极显著正相关；GOT活力与可溶性糖含量极显著负相关，硝态氮含量与可溶性糖含量显著负相关；NR活力、可溶性蛋白含量与果实有机酸含量显著负相关；GOT活力、硝态氮含量与果实可溶性蛋白含量极显著负相关，CAT、GS活力与可溶性蛋白含量显著正相关；POD活力、可溶性蛋白含量与果实Vc含量极显著负相关，MDA含量与可溶性蛋白含量显著正相关。

表5 百香果氮代谢、防御系统与果实品质相关性分析

相关性分析显示，百香果果实品质与叶片氮代谢、防御系统之间具有较高的相关性。植物生长调节剂引起氮同化相关酶(NR、GS)活性的变化，通过转氨酶(GOT、GPT)的作用使植物产生生理效应，氮代谢相关代谢物含量改变，最终提高百香果果实的品质。百香果在正常生理状态下，防御系统中酶系和相关产物达到一个平衡，在果实发育成熟时期，施用植物生长调节剂能够促进植物通过调节自身防御系统维持果实发育成熟所需物质能量，改善果实品质[18]。植物生长调节剂通过影响百香果叶片的氮代谢过程、防御系统相关代谢物含量及防御酶活性，进而影响百香果的品质。

3 结论与讨论

3.1 植物生长调节剂对百香果氮代谢与防御系统的影响

硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶在氮素同化中起着关键作用。本研究发现3种植物生长调节剂能够提高百香果叶片中GS活力而降低NR活力，这表明在果实形成和发育时期百香果利用硝态氮能力下降，主要通过利用铵态氮供给百香果相关含氮物合成。与张运红[23]研究结果一致。另外，百香果叶片中硝态氮含量无明显变化，而叶片中可溶性蛋白含量均降低，则可能是由于在百香果果实形成发育时期叶片中可溶性蛋白转运到果实中，从而提高果实品质，这与冯刚[24]发现赤霉素、多效唑处理后，核桃叶片中可溶性蛋白含量显著高于对照组研究结果不一致，这可能是物种生育期不同造成的。植物生长调节剂可以通过影响百香果氮代谢酶系活力，影响百香果对氮物质的吸收利用，导致百香果叶片中含氮物质含量存在差异。

研究发现2,4-二氯苯氧乙酸处理显著提高了田间苗CAT、POD活力，提高了非酶系防御体系中GSH、ASA含量，而MDA最小，质膜过氧化损伤最低。氨基寡糖素处理中非酶促防御系统中GSH、ASA含量均为最低，MDA含量与对照处理间无显著性差异；酶促防御系统中，CAT、POD活力均为最低，在非逆境胁迫下，氨基寡糖素对百香果的防御体系相关酶活及产物均为最低。芸苔素内酯处理GSH含量显著低于对照处理，ASA、MDA含量与对照组间差异不显著；芸苔素处理提高了百香果CAT活力，降低了POD活力，饶君凤[25]研究发现芸苔素内酯提高了番红花CAT活力、POD活力与对照处理间无显著差异，这可能是由于物种间不同产生的差异。

3.2 植物生长调节剂对百香果果实品质的影响

3种植物生长调节剂对百香果外观品质无显著影响，但改善了百香果食用品质和营养品质。2,4-二氯苯氧乙酸处理提高了百香果可溶性固形物、有机酸和可溶性蛋白含量，而果实中Vc含量降低。氨基寡糖素显著提高了果实可溶性固形物含量、有机酸含量，果实酸味更丰富，而Vc含量低于对照组。这与陆红霞[26]用氨基寡糖处理柑橘后，发现柑橘酸度降低，Vc含量提高，果实的可溶性固形物与常规对照差异不大结果不一致。芸苔素内酯处理百香果果实的可溶性固形物、维生素C和可溶性蛋白质含量均显著上升，这与冯晓雪使用0.6 mg/L的芸苔素内酯处理‘红地球’葡萄所得结果一致。根据Victoria Otie[27]报道，芸苔素内酯的应用提高了玉米蛋白质含量，可能是由于芸苔素内酯能增强脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和蛋白质合成，从而提高了优质玉米籽粒的转化酶活性；有研究发现[29]外源芸苔素内酯可以通过上调维生素C合成相关基因的表达，使得果实中维生素C含量增加。综上，芸苔素内酯处理后，百香果果实可溶性固形物、有机酸、可溶性糖、Vc和可溶性蛋白含量均显著高于对照处理，芸苔素内酯处理对百香果品质提升效果最优。

3.3 百香果氮代谢、防御系统与果实品质的相关性

在果实发育成熟期，植株的氮代谢及防御系统会发生变化而影响果实品质，三者间存在相关性。刘迁杰[28]发现，在不同施氮水平下，番茄中NR活性与果实Vc和可溶性蛋白含量之间存在显著相关，有机酸含量与糖酸比之间存在显著负相关；GS活性与Vc和可溶性蛋白含量之间存在极显著相关。冯晓雪[29]应用0.6 mg/L的天然芸苔素处理‘红地球’葡萄提高了葡萄CAT、POD活力，果实中可溶性固形物、可滴定酸、Vc含量均升高。相关性分析表明，百香果NR与果实可溶性固形物、有机酸显著负相关；GS与可溶性固形物含量呈极显著正相关，与可溶性蛋白显著正相关；GOT活力与可溶性糖、可溶性蛋白极显著负相关。POD活力与百香果果实Vc含量极显著负相关，CAT活力与可溶性蛋白显著正相关，与可溶性固形物极显著负相关；MDA含量与果实Vc含量极显著正相关。杨贵琴[30]研究也发现，猕猴桃中防御酶系相关酶活性变化，能够影响植株体内活性氧平衡，进而影响果实的品质。

综上，在百香果果实形成发育成熟过程中，植物生长调节剂处理可以通过影响百香果氮代谢过程和防御系统相关代谢物含量及防御酶活性影响果实品质。其中，芸苔素内酯通过增加氮代谢中GS活力，减少叶片中可溶性蛋白含量；增加CAT活力，降低POD活力使百香果果实可溶性固形物、有机酸、可溶性蛋白和Vc等含量增加，达到改善百香果果实品质，且在3种植物生长调节剂中效果最优。

本研究在百香果果实发育成熟不同时期施用3种植物生长调节剂，通过测定百香果氮代谢及防御系统相关酶类及代谢物含量、果实品质，分析之间的相关性。初步得出植物生长调节剂通过影响百香果氮代谢及防御系统相关代谢物及防御酶，使百香果果实品质发生改变。但通过代谢物含量、酶活与果实品质相关性分析，只能得出百香果果实品质与氮代谢和防御系统有关，无法得出植物生长调节剂影响果实品质机理机制。后续还需研究施用植物生长调节剂后，百香果氮代谢和防御系统相关酶类及代谢物动态变化，利用蛋白组学技术、分子生物学手段揭示氮代谢和防御系统如何影响百香果果实品质。