火龙果生长发育过程中内源激素含量变化

2022-06-12张瀚杨福孙胡文斌孙会举李洪立

江苏农业科学 2022年10期

张瀚杨福孙胡文斌孙会举李洪立

摘要：为了明确火龙果花、果发育期间内源激素含量的变化特点及4种激素的协同作用，研究激素调控火龙果花、果发育过程中的作用机制，为外源喷施激素调控花期提供理论基础。结果表明：（1）生长期红心火龙果植株的正常结果枝中吲哚乙酸（IAA）含量较高，白玉龙、双色、以色列黄龙表现为花期结果枝中细胞分裂素（CTK）含量较高，除白玉龙和以色列黄龙外均表现为正常结果枝中赤霉素（GA）含量较高，同时上述品种均表现为果期带果结果枝中脱落酸（ABA）含量较高。CTK、ABA作为促花激素，大多作用于花期，对火龙果花的花芽分化及花的发育起到促进作用。（2）在火龙果花、果发育过程中，红心火龙果各品种IAA、CTK含量均表现为在花期呈逐渐上升的趋势，至初果期达到最大值，说明IAA与CTK在火龙果的坐花、坐果期均具有促进花和果实生长的作用。GA含量的变化情况与之相似，ABA含量呈波浪式变化，在花发育的前期ABA水平较高，促进花的发育，坐果期ABA含量较高，促进火龙果花向果实转化的过程以及花的脱落。（3）火龙果发育过程中CTK/ABA呈波浪式变化，到初果期时达到最大值，盛果期时逐渐降低。除以色列黄龙品种外IAA/ABA也呈波浪式变化，在花期先升高后降低，到初果期达到最大值。果期GA/CTK表现为先降低后升高的趋势。CTK/IAA在果期表现为先降低后升高的趋势。CTK/ABA在初果期较高。IAA/ABA由盛花期到果期表现为先降低后升高再降低的趋势，在初果期比值较高。CTK/IAA、IAA/ABA较高有利于火龙果花的花芽分化和花的发育，CTK/ABA较高有利于火龙果果实的发育和火龙果花向果实的转化。GA/CTK较高有利于花和果实的发育。

关键词：火龙果;生长素;细胞分裂素;脱落酸;生长发育;内源激素

中图分类号： S667.901 文獻标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）10-0110-07

火龙果（Hylocereus undatus）别称青龙果、红龙果，主要是仙人掌科量天尺属或蛇鞭柱属的植物，原产于中南美洲的热带雨林，属可食用的果实类仙人掌科植物[1-2]。目前有十几个国家将量天尺属的火龙果发展成为新兴产业。我国于20 世纪 90 年代初引入火龙果种植，目前仅在广东、广西、海南、贵州和福建等部分热带、亚热带地区种植。截至2019年，我国火龙果产业规模已超过6万hm2，产值已超过100亿元[3]。我国火龙果产业正在稳步发展，市场潜力巨大。海南省雨量充沛，光热资源丰富，非常适合火龙果产业的发展。火龙果在海南省种植可1年产3批，1年内重复挂果3～4次，年产量可达45～75 t/hm2，主要分布在乐东、东方、琼海等县市，以东方县种植面积最大，种植面积超过 2 200 hm2，年总产量达 7.76万t。目前火龙果产业在海南省得到迅猛发展，海南省种植火龙果面积大于0.8万hm2[4]。

由于火龙果在海南省一年多批，导致同一产地、同一季节的火龙果花期、果期不一致，这一现象对火龙果的大批量采摘以及火龙果的应季销售造成影响。同时火龙果还存在着同一批次果实品质参差不齐，不同批次同一产地火龙果产量不均的问题，同一批次的火龙果果型存在较大差异，这严重降低了火龙果的市场价值，阻碍了火龙果产业的长足发展。当前火龙果的反季节销售已成为销售热点，海南岛火龙果在4—11月均可产果，12月至次年3月为营养生长期，通过利用海南省的热带资源以及相应的化控技术在火龙果反季节栽培中实现产量、质量的同步提升对火龙果的产业发展具有重要意义。

植物内源激素作为一种调控植物花期、促进果实生长的重要信号分子，在植物的开花与结果、成熟与衰老、休眠与萌发、细胞分裂及组织器官分化等方面起着重要作用[5]，在农业生产和研究中被广泛应用。生长素多在生长旺盛的部位生成，有促进细胞伸长、促进器官分化的积极作用。陈晨等的研究表明，外源喷施40 mg/kg生长素能在较短时间内促进叶用莴苣生长[6]。郭芳军等的研究表明，对烤烟喷施生长素，能有效提高根系和叶片中硝酸还原酶（NR）、叶片转化酶（INV）的活性，并增加总糖、总钾的含量[7]。细胞分裂素在植株内具有促进细胞分裂、防止叶片衰老、调节营养分配的作用。李颖的研究表明，喷施6-苄基氨基嘌呤（6-BA）可提高淹水条件下花生的籽仁蛋白质含量和油酸含量与亚油酸含量的比值，降低粗脂肪与可溶性糖含量，结荚期、花针期及饱果期喷施6-BA能有效提高单株结果数[8]。刘世红等的研究表明，对油棕叶面喷施细胞分裂素可以有效增加雌花数量，为提高油棕产量打下了良好的物质基础[9]。赤霉素具有促进细胞增长、种子萌发、开花过程中性别分化及果实生长的作用。温玥的研究表明，对油茶进行不同浓度的赤霉素处理能够显著提高油茶花芽的分化率和饱满度，同时提高花芽中可溶性糖和可溶性蛋白质等物质的积累[10]。祖超等的研究表明，对胡椒喷施赤霉素可以提高淀粉合成酶的活性，使淀粉累积实现促花，最终增加花穗数量及产量[11]。脱落酸是一种具有倍半萜结构的植物激素，在植物生长发育过程（特别是种子休眠、萌发以及萌发后生长等）中起到重要作用，并调控植物对环境胁迫的响应以及果实的发育。李芳菲等的研究表明，不同浓度脱落酸（ABA）处理均能显著增加葡萄果皮花色苷含量，降低果肉中叶绿素和类胡萝卜素含量，增加葡萄果穗质量、单粒质量以及可溶性固形物、果皮类黄酮含量[12]。王海波等的研究表明，ABA参与桃芽自然休眠诱导，赤霉素（GA3）调节自然休眠的启动，但其对休眠诱导的调节作用是通过二者的平衡变化实现的[13]。

本试验以6个优良火龙果品种为研究对象，比较不同品种火龙果生长发育过程中生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸等各种激素含量的差异，以期通过激素喷施处理对火龙果花、果的生长过程进行有效调控。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为三年生可正常挂果的金都1号、香蜜龙、桂红龙、白玉龙、双色、以色列黄龙植株，株行距分别为0.2、2.6 m，试验地位于海南省文昌市，植株取自海南省火龙果热带作物品种资源库，植株均采用地膜覆盖及水肥一体化管理措施。E664E504-03CA-4E5E-B1BB-4C8A6205F0AF

1.2 试验方法

同时标记50株火龙果植株，自2019年5月1日至9月1日，分别于火龙果的生长期、花期、结果期进行取样，每个品种标记50朵花，分别取结果枝、花和果，花、果每10 d取1次样（自花苞露出后），每次取10朵花、10个果，取样后立即用干冰速冻带回实验室后在-80 ℃冰箱中冷冻保存，待测其各部位内源激素含量。其中，初花期：花苞露出后5～10 d，盛花期：花苞露出后15～20 d，坐果期：谢花后5～10 d;初果期：谢花后15～20 d;盛果期：谢花后25～30 d。正常结果枝为不带幼花的结果枝条，带花结果枝为生长着幼花的结果枝，带果结果枝为生长着幼果的结果枝。

1.3 测定项目

激素含量测定采用双抗体夹心法酶联免疫吸附试验ELISA试剂盒法（由南京建成生物有限公司提供）。往预先包被植物吲哚乙酸（IAA）、细胞分裂素（CTK）、赤霉素、脱落酸捕获抗体的包被微孔中，依次加入样品、标准品、亲和素-辣根过氧化物酶（HRP），在37 ℃培养箱中孵育60 min后彻底洗涤。用显色剂3，3′，5，5′-四甲基联苯胺（TMB）显色，37 ℃ 避光显色10 min。最后加终止液终止反应（此时蓝色立转黄色），加终止液后10 min以内用酶标仪在450 nm波长下测定各种激素的吸光度（D），计算样品中各激素的含量。

1.4 数据处理

采用Excel 2019、SPSS 20.0进行数据处理及分析。

2 结果与分析

2.1 火龙果结果枝不同激素含量

由图1可知，香蜜龙、桂红龙、双色、金都1号正常结果枝中的IAA含量较高，其次是带果结果枝，带花结果枝中IAA含量较低。白玉龙和以色列黄龙带果结果枝中的IAA含量较高，其次是带花结果枝，正常结果枝中IAA含量较低。香蜜龙、桂红龙和金都1号的正常结果枝和带果结果枝中CTK含量较高，白玉龙、双色、以色列黄龙均表现为正常结果枝和带花结果枝中CTK含量较高，带果结果枝中CTK含量较低。香蜜龙、桂红龙、金都1号均表现为正常结果枝和带花结果枝中GA含量较高，带果结果枝中GA含量较低。白玉龙带花结果枝中GA含量较高，以色列黄龙正常结果枝和带果结果枝中GA含量较高。香蜜龙、桂红龙、双色、金都1号、白玉龙、以色列黄龙均表现为带果结果枝中ABA含量较高，其次是带花结果枝，正常结果枝中ABA含量较低。

2.2 同一品系火龙果花、果发育期间激素含量变化情况

从图2中可以看出，香蜜龙、桂红龙、金都1号由花期开始到初果期IAA含量呈升高趋势，初果期达到最大值，香蜜龙的IAA含量较高，达到36.7 ng/mg，金都1号次之，盛果期IAA含量逐渐降低。香蜜龙、桂红龙、金都1号由花期开始到初果期CTK含量明显升高，初果期达到最大值，到盛果期逐渐降低，金都1号的CTK含量较高，达到1 010.5 ng/mg，香蜜龙次之。香蜜龙和金都1号由花期到初果期GA含量明显升高，桂红龙初花期到盛花期，GA含量略微降低，坐果期到初果期明显上升，三者均到初果期达到最大值，金都1号GA含量较高，达到 1 475.8 ng/mg，其次是桂红龙。桂红龙、金都1号由初花期到盛花期ABA含量逐渐下降，到坐果期逐渐上升达到最大值，桂红龙的ABA含量最高，达到164.02 ng/mg，金都1号次之，初果期ABA含量明显降低，盛果期又升高。

2.3 同一品系火龙果花、果发育期间激素比例变化情况

由图3可知，香蜜龙、桂红龙、金都1号的CTK/ABA呈波浪式变化，到初果期时达到最大值，金都1号达到7.65，盛果期时逐渐降低。初花期到盛花期CTK/IAA略有升高，到初果期逐渐降低并达到最低值，香蜜龙的CTK/IAA最低，为24.7，盛果期又逐渐升高。IAA/ABA也呈波浪式变化趋势，到初果期达到最大值，香蜜龙的IAA/ABA最大，达到0.3，金都1号次之。GA/CTK表现为先降低后升高的趋势，在盛花期达到最低值，香蜜龙的GA/CTK最低，仅为1.33，到盛果期逐渐升高，桂红龙的GA/CTK最高，达到1.81。

2.4 不同品系火龙果花、果发育期间激素含量变化情况

由图4可知金都1号和双色的IAA含量均表现为初花期到初果期逐渐升高，以色列黄龙表现为先降低后升高的趋势，4个品种均在初果期达到最大值，以色列黄龙的IAA含量最高，达到 36.3 ng/mg，初果期至盛果期IAA含量都逐渐降低，盛果期以色列黄龙IAA含量最高，金都1号次之，双色品种最低。金都1号、白玉龙的CTK含量均表现为先升高后降低的趋势，金都1号、白玉龙和以色列黄龙在初果期达到最大值，双色在坐果期达到最大值，为853.8 ng/mg。4个品种的GA含量变化趋势差异较大，白玉龙、以色列黄龙均在盛果期达到最大值，以色列黄龙的GA含量最高，达到 1 530.4 ng/mg，白玉龙次之，金都1号在初果期达到最大值1 475.9 ng/mg。白玉龙、双色、金都1号的ABA含量均表现为先降低再升高再降低再升高的波浪式变化规律，在盛果期以色列黄龙的ABA含量最高，达到189.0 ng/mg，白玉龙含量最低。

2.5 不同品系火龙果花、果发育期间激素比例变化情况比较

由图5可知，不同品系火龙果CTK/ABA的变化趋势相似，在花苞发育期先升高后降低，果实发育初期到后期也呈先升高后降低的趋势，在初果期达到最大值，金都1号的比值最高，达到7.65。白玉龙、金都1号、以色列黄龙在花发育成果的过程中CTK/IAA变化趋势相似，由初花期到盛花期过程中逐渐上升，坐果期到初果期逐渐降低，盛果期逐渐增加，双色在初花期到坐果期过程中先降低后升高，坐果期达到最高值，双色的比值最高，达到32.9，初果期逐漸下降，盛果期又增加，呈波浪式变化。白玉龙、双色、金都1号的IAA/ABA均是呈波浪式变化，初花期到坐果期先升高后降低，在坐果期达到最低点，初果期再增加并达到最大值，金都1号的比值最高，达到0.27，盛果期IAA/ABA逐渐降低。不同火龙果品种GA/CTK变化不大，都表现为初花期开始降低，初果期含量最低，盛果期逐渐增加。E664E504-03CA-4E5E-B1BB-4C8A6205F0AF

3 討论与结论

相关研究表明，IAA的主要作用是促进细胞的伸长生长，CTK的主要作用是促进细胞分裂，适宜浓度的IAA和CTK有助于果实坐果和幼果期果实发育。邹锋康等的研究表明，生长素主要调控植物不定根及茎部的伸长生长[14]。梁喜龙等的研究表明，细胞分裂素可促进花、果发育及籽粒形态建成[15]。温玥的研究表明，外源喷施赤霉素能促进油茶的花芽分化和饱满度[10]。高美玲等研究发现，适宜浓度的 ABA 在西瓜种子生长过程中起到促进发育的作用[16]。本试验研究表明，香蜜龙、桂红龙、金都1号、双色正常结果枝中的IAA含量较高，其次是带果结果枝，带花结果枝中IAA含量较低，GA含量的分布则与之不同。白玉龙和以色列黄龙带果结果枝的IAA含量较高，其次是带花结果枝，正常结果枝中IAA含量较低。金都1号、香蜜龙的带果结果枝中CTK含量较高，白玉龙、双色、以色列黄龙带花结果枝中CTK含量较高，带果结果枝中CTK含量较低。白玉龙带花结果枝中GA含量较高，以色列黄龙正常结果枝和带果结果枝中GA含量较高。金都1号、以色列黄龙的带果结果枝中ABA含量较高。IAA在生长期的结果枝中含量较高，CTK在花期和果期的结果枝中含量较高，GA在花期结果枝中含量较高，ABA在花期和果期的结果枝中含量较高。说明IAA主要作用于火龙果枝条的生长，CTK、GA、ABA等能在一定程度上对花芽的诱导发育以及果实的发育产生影响。

相关研究表明，植物内源激素是花、果发育过程中的重要诱导因子之一，对花和果的生长发育和产量及品质的形成起着重要的调控作用。四大内源激素对花、果发育的单独作用已被大量报道。生长素、赤霉素和细胞分裂素在果实发育初期是最主要的调控因子。王碧青等研究发现，较高水平的 IAA能够促进荔枝果皮和果实生长发育[17]。赤霉素对花器官的生长与发育起着非常关键的作用，尤其是对雄蕊、花瓣与子房。冯慧等的研究表明，赤霉素能促进芍药鳞芽发育，延缓花瓣衰老[18]。脱落酸则会促进花瓣衰老。樊卫国等研究发现，高浓度的 ABA 能够促进刺梨种皮细胞代谢和细胞分裂，种子产生的ABA含量与果实颜色转化密切相关[19]。本试验结果表明，在火龙果花、果发育过程中，IAA、CTK含量在花期呈逐渐上升的趋势，至初果期达到最大值，盛果期缓慢下降，说明IAA与CTK在坐花、坐果期均具有促进细胞分裂、伸长和分化的作用，促进花和果实的生长。红心火龙果花和果实中GA含量的变化情况与IAA和CTK相似，花期逐渐升高至初果期达到最高峰，盛果期下降，而双色品种表现为初花期至盛花期降低，坐果期升高，初果期降低的趋势，GA含量在坐果期达到最大值。这可能是由于双色品种与其他品种相比，发育较早，前期已相对完成激素水平的上升和营养物质的储备。火龙果花和果实中的ABA含量呈波浪式变化，初花期含量较高，至盛花期含量下降，坐果期升高达到最高峰，初果期下降，盛果期又升高，说明在花发育的前期ABA水平较高，可以促进花的发育，坐果期ABA含量较高，会促进花向果实转化的过程以及花的脱落。

相关研究表明，花、果发育过程中的激素调控机制并不决定于单一的激素，而是几种激素之间的协同作用，即不同激素的动态平衡和不同激素的比值变化[20]。激素平衡能够在代谢水平上较真实地反映成花、坐果机制。ABA、CTK被认为是促花激素，以及ABA、CTK、IAA和GA等激素之间的比例也会诱导细胞分裂和分化。

刘玉梅等通过测定芍药开花过程中内源激素的变化，表明高比值的IAA/ABA和IAA/GA，低比值的CTK/GA和ABA/GA，有利于单朵花期的延长[21]。韩先焱等通过对山葡萄幼果发育过程中内源激素含量的变化进行研究，结果表明内源激素 ABA、IAA、GA含量及变化会影响山葡萄幼果发育，较高浓度的IAA 与低浓度的ABA可以减少落果，而 GA有助于提高坐果率[22]。成花诱导期植物营养体需要较高的 ABA/IAA、ZR/IAA 及 ABA/GA 的比值，一旦进入花芽孕育期，则比值逐渐降低，这一变化有利于营养生长向生殖生长转变。赵通测定了李光杏花芽分化时期的内源激素含量变化，结果表明花芽分化还与 CTK/IAA、ABA/IAA、CTK/GA、IAA/GA、ABA/GA 等平衡有着密切关系，内源激素间的平衡与综合作用促进了李光杏的花芽分化[23]。

本试验结果表明，火龙果发育过程中CTK/ABA呈波浪式变化，在花发育期先升高后降低，到初果期时达到最大值，盛果期时逐渐降低。除以色列黄龙品种外IAA/ABA也呈波浪式变化趋势，在花发育期先升高后降低，到初果期达到最大值。不同品系火龙果在果实发育期GA/CTK表现为先降低后升高的趋势，整体而言，初花期的CTK/IAA最高，其次是盛花期，CTK/ABA在盛花期和初果期较高，IAA/ABA由盛花期到果实发育期表现为先降低后升高再降低的趋势，在初果期比值较高。CTK/IAA、IAA/ABA较高有利于火龙果的花芽分化和花的发育，CTK/ABA较高有利于火龙果果实的发育和火龙果花向果实的转化，GA/CTK较高有利于花和果实的发育。

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