赤霉素拉长寒富苹果果柄及改善果实品质效应的研究

王 梦，刘 文，张肇为，吕德国，秦嗣军

（1.沈阳农业大学园艺学院，沈阳 110161 2.沈阳工学院，辽宁 抚顺 113122）

寒富苹果是适宜辽宁省中北部及相似气候区栽培的苹果品种[1]，综合性状优异，但其果柄短粗，在套袋、摘袋时容易引起人为的机械性落果，采收过程中果柄易脱落，一旦操作不当就会造成经济损失。在这种情况下，通过喷施外源植物生长调节剂处理，拉长寒富苹果果柄，为有袋栽培和采摘提供便利，同时对寒富苹果产业发展具有重要意义。果柄是由花柄发育而来的，花柄是一种特化的节间距，大多数调控花柄发育的基因也调控节间距的延伸[2]。外源GA4可以促进节间伸长，减少节间数量[3]。花柄与茎的结构相似，因此影响茎的因素对果柄也会有一定影响。普洛马林是一种重要的植物生长调节剂，其主要成分为6-苄基嘌呤和赤霉素GA4+7等比例的混合物，在果树上多用于促进果树幼苗发枝，促进果实生长发育，增大果个、改善果形指数、促进着色、提高含糖量等。赤霉素促进植物新生组织伸长，为果树常用外源植物生长调节剂之一。前人研究表明，外源喷施赤霉素能促进葡萄花序伸长，花序长度与赤霉素浓度成正比[4]；在甜樱桃新梢生长期喷施GA3后，发现其新梢生长量是对照组的2倍，并可使其内源GA3发生变化[5]；盛花期喷施普洛马林能显著提高苹果果形指数和果实品质[6]。在外源植物生长调节剂作用原理的研究中发现，赤霉素可通过促进细胞分裂和细胞膨大促进花梗伸长[7]。本研究针对辽宁地区苹果产业现状及寒富苹果生产中存在的问题，应用外源植物生长调节剂赤霉素拉长寒富苹果果柄长度和改善果实品质，旨在通过拉长果柄降低生产成本，并改良果形和果实品质。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2016~2017年和2021年在沈阳农业大学校内科研基地（41°82'N，123°56'E）进行，试验材料为寒富/GM256/山定子苹果树，栽植于2012年，树形为自由纺锤形。果园实行常规管理，自然授粉，人工疏果。供试GA3为北京索莱宝科技有限公司产品，HPLC≥90%；普洛马林（Promalin，Pr）是美国华仑公司的产品，有效成分含量3.6%。

1.2 方法

取GA3粉末先用少许乙醇溶解，再用清水配制0.2%、0.3%、0.5%、1%梯度处理液，备用。Pr用清水配制成浓度为0.5%的处理液。

1.2.1 GA3对不同果位寒富苹果果柄长度的影响于2016年4月26日（苹果初花期花蕾露红时，晴天）16:00用不同浓度GA3喷施花序处理，6月幼果期疏果时设置保留中心果和边缘果2种果位处理，每个处理随机选取30个果实测量果柄长度。

1.2.2 不同GA3喷施时期和浓度对寒富苹果果柄长度的影响2017年，在花芽开绽（4月15日）、花蕾露红（4月

18日）和花序分离（4月24日）3个时期用0,0.2%、0.3%、1%GA3喷施花序，果柄发育稳定后（5月27日）每个处理随机选取30个中心果果柄进行测量，考察不同喷施时期和浓度对果柄长度的影响。

1.2.3 GA3和Pr对寒富苹果果柄长度的影响2021年4月20日（花蕾露红期，晴天），设置0.5%GA3和0.5%普洛马林（Pr）喷施花序处理，处理后0,5,10,15,20,25d调查果柄长度，比较不同植物生长调节剂产品对寒富苹果果柄长度的影响。

1.2.4 GA3和Pr对寒富苹果果柄细胞形态的影响GA3和Pr处理5d和15d，取果柄分别进行横向和纵向解剖，制作石蜡切片对果柄横向、纵向切面细胞数量和形态进行观察。取样后用FAA固定后委托武汉塞维尔生物科技公司采用番红固绿染色法进行检测。固定液为：3.7%甲醛10mL，50%乙醇50mL，5%乙酸5mL，超纯水35mL。1.2.5 GA3和Pr对寒富苹果果柄内源激素含量的影响提取方法：取0.1g冷冻的苹果果柄，研磨成粉末，加入900μL提取液（异丙醇∶水∶盐酸=2∶1∶0.02），在4℃条件振荡30min，加入900μL二氯甲烷后振荡，4℃10000r∙min-1离心5min。吸出下层有机相至2mL离心管中，避光。在样品管中加900μL二氯甲烷，4℃振荡30min，离心，吸出下层有机相，将2次有机相合并，在氮气流下吹干，用400μL80%甲醇（0.1%甲酸水）复溶，过0.22μL有机滤膜后上机测定。

测定方法：GA3、IAA、ZT、ABA含量测定采用Waters-TQD超高效液相色谱质谱联用仪进行检测分析，色谱柱为C18，进样量为10μL。流动相A为超纯水；B为纯乙腈；C为0.1%甲酸水；D为纯甲醇[8]。

1.2.6 GA3和Pr对寒富苹果果实品质的影响果实成熟期后采收，从中随机选取30个果实进行果实外观品质测定和5个果实进行内在果实品质测定。用电子天平测定果实的单果重；使用电子游标卡尺测量果实的横径和纵径，并计算出果形指数；采用台式硬度计测量果实的硬度；用数显糖度计测量可溶性固形物；可溶性糖和可滴定酸含量则分别采用蒽酮比色法及综合滴定法[9]。

1.3 数据处理方法

试验所得数据结果均采用Excel与DPS软件进行处理，采用单因素（one-way ANOVA）法进行方差分析（p<0.05），利用Origin 9.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 GA3处理对不同果位寒富苹果果柄长度的影响

由图1可知，对照处理边缘果果柄长度明显大于中心果，喷施GA3处理后，不同果位果柄长度均显著增加，1%GA3处理的果柄长度最长，分别为35.20mm和41.05mm，分别比未喷施GA3的对照果柄长度增加51.27%和51.31%，可见GA3处理对不同果位寒富苹果果柄长度影响基本相同，由于中心果果柄较短，后续试验以中心果为材料继续进行研究。

图1 不同浓度赤霉素处理对寒富苹果果柄长度的影响Figure 1 Effects of different concentration of GA3 treatments on fruit stalk length of Hanfu apple

2.2 不同GA3浓度和不同喷施时间对寒富苹果果柄长度的影响

由表1可知，在相同浓度GA3处理的情况下，花蕾露红期各处理果柄最长，花序分离期和花芽开绽期果柄长度差异不大。果柄长度随着GA3处理浓度的增加而伸长，浓度越高，果柄的拉长效果越明显，花蕾露红期1%浓度赤霉素处理的果柄长度比对照长52.01%，对寒富苹果果柄拉长效果最好。

表1 不同GA3处理浓度和时间对寒富苹果果柄长度的影响Table 1 Effects of different concentrations and times of GA3 application on fruit stalk length of Hanfu apple/mm

2.3 GA3和Pr对寒富苹果果柄长度的影响

由表2可知，对照果柄在处理后5~15d快速伸长，处理后20d之后果柄长度基本不再增加，在处理10d之前,喷施GA3和Pr的处理与对照没有显著差异，处理15d时表现出果柄显著长于对照，且Pr处理的果柄更长，处理20d之后果柄长度变化均较小。处理25d时Pr处理果柄长度为28.77mm，比对照长23.96%，GA3处理果柄长度为26.46mm，显著低于Pr处理。

表2 不同外源植物生长调节剂处理对寒富苹果果柄长度的影响Table 2 Effects of different exogenous hormone treatments on fruit stalk length of Hanfu apple

2.4 GA3和Pr处理对寒富苹果果柄细胞形态的影响

由图2可知，处理5d时，对照皮层细胞体积较小，细胞数量多，Pr和GA3处理皮层细胞横截面明显增大，细胞数量少，说明外源激素处理是通过细胞增大而不是细胞数量增加来改变果柄长度的。处理15d时，对照皮层细胞明显较处理5d时增大，Pr和GA3处理细胞略有增大，三者间差距缩小。Pr和GA3处理果柄韧皮部的比例明显较CK增大。由图3可知，处理5d时CK皮层细胞最小，GA3处理最大；处理15d时，3个处理皮层细胞均明显伸长，Pr和GA3处理皮层细胞较CK长。

图2 GA3和Pr处理5d（A、B和C）和15d（D、E和F）寒富苹果果柄细胞横向解剖结构Figure 2 Transverse anatomical structure of Hanfu fruit stalk cells after GA3 and Pr treatments for 5d(A,B and C)and 15d(D,E and F)

图3 GA3和Pr处理5d（A、B和C）和15d（D、E和F）寒富苹果果柄细胞纵向解剖结构Figure 3 Longitudinal anatomical structure of Hanfu fruit stalk cells after GA3 and Pr treatments for 5d(A,B and C)and 15d(D,E and F)

2.5 GA3和Pr处理对寒富苹果果柄激素含量的影响

由表3可知，4种激素中，GA3含量最高。在处理5d时，对照的果柄赤霉素含量与处理0d时基本相同，处理15d时，赤霉素含量显著增加，比处理0d时增加了90.42%。处理5d时Pr处理的赤霉素含量最高，较对照升高了90.42%。GA3处理的果柄中赤霉素含量呈先增加后降低的变化趋势，在处理15d时含量显著低于对照和Pr处理。果柄生长发育过程中Pr处理的IAA含量始终高于其他处理。处理5d时，对照果柄中IAA含量与处理0d时基本相同，处理15d时IAA含量仅略有升高；Pr和GA3处理IAA含量显著高于对照。随果柄生长发育，对照ABA含量一直升高，处理15d时含量达到1.63ng·g-1；Pr处理ABA含量呈先升高后降低的变化趋势，处理5d时含量最高，达1.71ng·g-1；处理5d和处理15d GA3处理果柄中ABA含量变化不大。随果柄生长发育，各处理ZT含量呈降低趋势，不同处理间差异不显著。

表3 GA3和Pr处理对寒富苹果果柄激素含量的影响Table 3 Effects of GA3 and Pr on hormones in fruit stalk of Hanfu apple

2.6 GA3和Pr处理对寒富苹果果实品质的影响

由表4可知，GA3和Pr处理果形指数显著高于CK，果实性状得到明显改善。Pr处理的单果重显著高于CK，GA3和Pr处理果实硬度显著小于CK，可溶性固形物含量显著高于CK，可滴定酸含量和可溶性糖含量与CK没有显著差异。

表4 GA3和Pr处理对寒富苹果果实品质的影响Table 4 Effects of GA3 and Pr on fruit quality of Hanfu apple

3 讨论与结论

果形指数是苹果果实的外观品质指标，0.95以上为优质果型。目前市场上现有的果型剂主要成分均是赤霉素和细胞分裂素[10]，而本研究更注重于改善果柄长度，降低成本和损失，同时在此基础上改善果形。CURRY等[11]在外源喷施赤霉素对元帅系苹果的研究中发现，在花蕾露红期喷施赤霉素处理可使元帅系苹果果柄长度提高10mm，果实高度提高2.8mm，从而达到拉长果柄和提高果形指数的作用。本研究结果表明，在花序分离前期、花芽开绽、花蕾露红、花序分离时进行GA3处理，均能显著提高果柄长度，且随着赤霉素浓度的增加而拉长效果增加。花蕾露红期进行外源植物生长调节剂处理效果最好，GA3处理浓度越高拉长效果越显著，0.5%的Pr处理比0.5%的GA3处理效果好，这与CURRY等[11]用普洛马林和GA3处理元帅苹果的结果一致。果柄的快速生长发育时期在沈阳为4月下旬至5月上旬，果柄的发育时期与枝条节位发育具有相关性，因此在这一时期通过喷施外源植物生长调节剂可以促进寒富苹果果柄的生长，这与杜社妮[12]在花芽开绽到花序分离时喷施外源赤霉素能够促进枝条的生长的结果较一致。

本研究结果表明，各处理在采收期果形指数相比于对照均有所提高，这说明在花序分离前期喷施植物生长调节剂可以在一定程度上改良寒富苹果的果形指数。各处理可滴定酸和可溶性糖含量无明显差异，外源植物生长调节剂处理对单果重、硬度以及可溶性固形物等果实品质影响不一致，这说明外源植物生长调节剂处理花序在改善果柄长度和提高果形指数的基础上，对果实的其他品质影响不大，这与薛晓敏等[13]在不同果形剂处理对‘天汪一号’苹果果实品质影响的研究结果相一致。

在果树上，提高果实糖度的先决条件就是增加果实库强。夏国海等[14]在研究激素与葡萄果实蔗糖积累代谢的关系中发现，赤霉素能在幼果膨大期促进果糖积累。李节法等[15]在盛花后25d外源涂抹赤霉素对‘翠冠’梨果实研究中发现，赤霉素处理显著提高梨果实的单果重和可溶性糖含量。本研究发现外源赤霉素处理能够提高果实单果重和可溶性固形物的含量，可能与赤霉素促进果实细胞膨大有关，也可能是由于增加为果枝供应养分的光合叶面积之故。试验当年单果重过大有可能与当年气候雨水大有一定关系，但3年试验可溶性糖含量均未有明显增加，可能是与前人处理时间不同所导致。

目前已有研究表明，外源赤霉素能够促进茎的伸长，调节植物内源激素的含量。高等植物发育的高度可塑性依赖于激素和环境因素对细胞伸长的协同调控。赤霉素作为植物激素的一种，与植物生长发育息息相关。赤霉素在促进种子萌发、调控内源激素、促进茎秆伸长、诱导植物成花等方面具有重要作用[16]。马庆华等[17]在冬枣花期促果措施研究中发现，花期喷施外源GA3能提高植物体内GA3、IAA与ZR的含量。许多学者将赤霉素应用在甘蔗上以此来促进甘蔗茎的伸长，研究发现在茎伸长早期叶面施用GA3可以通过影响节间伸长显著增加植株高度。外源GA3可以改变甘蔗茎尖内源激素GA3和ABA的水平，随后破坏ETH、IAA和细胞分裂素之间的平衡，最终促进节间的生长和发育[18-19]。同样，QIU等[20]研究表明外源GA3处理可以提高内源GAs水平，降低ABA和ETH水平。本试验结果表明，在花蕾露红期，外源喷施赤霉素能够提高果柄内源GA3、IAA含量，说明外源赤霉素处理可通过调节植物内源激素含量从而促进果柄伸长，这与前人研究结果一致。但本研究发现，外源赤霉素处理能够提高果柄ABA含量，这可能与果柄部位特殊有关。

闫国华等[21]在赤霉素对元帅系苹果的研究中发现，赤霉素和细胞分裂素这类具有细胞分裂活性的物质能够促进细胞的伸长，从而达到拉长果柄长度和提高果形指数的作用。本试验通过观察果柄细胞显微结构发现，外源赤霉素处理的皮层细胞体积增大，但数目未增加，说明外源植物生长调节剂通过促进细胞增大而不是细胞分裂导致果柄拉长。同时，在果柄发育期ZT含量无变化，也间接证明外源赤霉素不是通过细胞分裂促进果柄伸长的。王迪[22]对烟草花柄发育的石蜡切片观察发现，花柄长度的变化是由于花柄细胞伸长造成的，与细胞的分裂无关，这与本研究结果一致。

本试验结果表明，赤霉素处理能够显著提高果柄长度并改善果型。外源赤霉素处理能够显著提高果柄发育期内GA3、IAA和ABA含量。花蕾露红期外源赤霉素处理通过细胞体积增大而不是细胞分裂进而促进苹果果柄伸长。外源赤霉素处理果实硬度降低6.5%，但可以明显拉长果柄，有利于降低用工成本和果损失率，同时可以通过增大果个、拉长果形、提高可溶性固形物含量提高果实品质。因此，在花蕾露红期外源喷施赤霉素可应用于寒富苹果栽培管理，普洛马林的作用效果较好，可为寒富苹果产业节本提质增效发展提供保障。