环剥与药剂处理对龙眼果实落果及果柄离层响应的影响

李松刚，张 蕾，洪继旺，何书强，杨子琴

（中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/国家热带果树品种改良中心，海南 海口 571101）

【研究意义】 龙眼（Dimocarpus longanLour.）是我国著名的热带亚热带特色果树，正造龙眼坐果力极强，生产上往往需要疏果来保证果实品质，耗费大量的人力和财力；而反季节龙眼在盛花后60 d 左右易出现大量落果，导致产量下降，严重制约了产业发展。因此，对龙眼产业来说，疏果和保果同样重要，对龙眼果实负载调节研究显得尤为重要。由于果实脱落在农业生产效益影响较大，因而在生产上常常采用各种措施来调控果实脱落，如喷施生长素类化合物可延缓果实脱落，采用乙烯合成抑制剂（如AVG，aminoethoxyvinylglycine）能有效防止果实脱落，采用乙烯作用抑制剂硫代硫酸银也能抑制果实脱落［1-2］。【前人研究进展】在果实脱落前，果柄的离层部位会对脱落信号作出响应。果柄离层脱落调控受多种因素影响，乙烯-生长素平衡模式调控器官脱落已被人们普遍接受［3］。生长素从果实向果柄离层转移的通量控制了乙烯的敏感性，碳水化合物胁迫会直接导致生长素的输出受抑制，当生长素供应衰退时，离层对乙烯应答即启动脱落信号［2］。乙烯可以诱导果实脱落，是主导植物器官脱落的关键激素。乙烯在油茶未成熟果实脱落中起重要作用，两个CoACO基因是参与乙烯调控作用的关键基因［4］。150 mg/L 乙烯合成抑制剂AVG 处理后可增加大豆成花量（单株达192.43 朵）及产量（单株达39.12 g）；100 μmo/L乙烯促进剂ACC（1-aminocylopropane-1-carboxylic acid）处理的效果与150 mg/L AVG 处理相反，单株成花量仅为68.40 朵，单株产量仅为12.39 g［5］。乙烯促进棉花叶片的脱落，是通过促进纤维素酶（GhCel1）在离层的高表达和脱落区乙烯生物合成酶活性来实现［6］。内源IAA 含量的增加有利于减少果实脱落，提高坐果，可能因为高浓度的IAA 影响了果实组织对乙烯的敏感性［7］。有研究认为苹果小果脱落前乙烯爆发可能是导致种子中MDPIN1、MDARR5 和MDIAA3 转录水平降低的原因，通过抑制果实向离层的生长素极性运输来调节小果状态从而导致小果脱落［8］。Hagemann等［9］在芒果小果脱落的研究中发现，乙烯利诱导的脱落过程开始于果柄中生长素极性转运能力的降低，随后乙烯受体上调，最后果实中蔗糖浓度降低。【本研究切入点】目前很少有对龙眼果实脱落调控药剂综合作用效果的研究。【拟解决的关键问题】本研究针对当前各潜在生长调节剂对龙眼果实发育调控效果展开研究，以期探索正造和反季节龙眼果实负载调节的配套试剂，为龙眼疏果及保果技术研发提供依据，辅助产业再升级。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所国家热带果树品种改良中心进行。试验选择发育良好、长势和坐果相对一致的7 年生石硖龙眼树20 株，正造龙眼树3 月进入盛花期，盛花后50～60 d 对果穗进行药剂处理；反季节龙眼树5 月底催花，9 月初对果穗进行药剂处理。

供试药剂如下：百草枯（Sigma，856177）、乙烯利（上海华谊集团华原化工有限公司）、尿素（Biosharp，BS124）、2,4-D（阿拉丁，D104423）、活性氧清除剂DMTU（Zrbiorise，ZRXX13337）、IAA（索莱宝，I8020）。

1.2 试验方法

1.2.1 正造龙眼疏果处理 2021 年5 月，在供试龙眼树的不同方位各选择生长势基本一致的果穗，分别作如下处理：T1，环剥+去叶+清水浸泡果穗5 s（在距果穗基部约10 cm 处环剥韧皮部，宽度2 mm 深达木质部，同时摘除环剥口以上叶片）；T2，20 mg/L 百草枯浸泡果穗5 s；T3，0.3 mL/L 40%乙烯利浸泡果穗5 s；T4，0.54 mL/L 40%乙烯利浸泡果穗5 s；T5，1 mL/L 40%乙烯利浸泡果穗5 s；T6，100 g/L 尿素浸泡果穗5 s；CK：以不作任何处理的果穗作为对照。每个处理3 次重复，每个重复10 个果穗。

1.2.2 反季节龙眼保果处理 2021 年9 月，在供试龙眼树的不同方位各选择生长势基本一致的果穗，分别作如下处理：T1，环剥+1 mmol/L IAA浸泡果穗5 s；T2，环剥+去果（从果蒂处去除果实、保留完整果柄离层）+IAA（1 mmol/L 琼脂糖凝胶）扣在原果实生长位置；T3，环剥+2 mg/L 2,4-D 浸泡果穗5 s；T4，环剥+4 mg/L NAA 浸泡果穗5 s；T5，环剥+1 g/L DMTU 浸泡果穗5 s；CK：以环剥+去叶+清水浸泡果穗5 s 作为对照（在距果穗基部约10 cm 处环剥韧皮部、宽度2 mm 深达木质部，同时摘除环剥口以上叶片）。每个处理3 次重复，每个重复10 个果穗。

1.3 调查项目及方法

1.3.1 落果率调查 以处理当天为初始值（落果率0%）计算落果率动态，直至果穗果实全部落完。果实脱落的判定标准是用手指轻轻触碰脱落即为落果。落果率（%）=累计落果数/初始果数×100。

1.3.2 果柄离层分离力调查 果柄离层分离力参照杨子琴等［10］方法采用拉力试验机测定。

2 结果与分析

2.1 环剥与药剂处理对正造龙眼果穗疏果效果的影响

从图1 可以看出，随着时间的延长，各处理龙眼果穗的累积落果率逐渐升高，环剥处理可诱导100%龙眼果实在6 d 内全部脱落；随着乙烯利浓度的升高，乙烯利处理的龙眼果穗落果率逐渐升高，浸泡果穗10 d 后检测到0.3 mL/L 40%乙烯利处理果穗的落果率为11.88%，0.54 mL/L 40%乙烯利处理果穗的落果率为36.47%，1 mL/L 40%乙烯利处理果穗的落果率为53.05%；百草枯处理后10 d 内诱发29.23%的果实脱落，10 d 后落果趋缓；100 g/L 尿素处理可诱导龙眼果实10 d 内出现35.43%的落果率，10 d 后落果量极少。跟踪观察处理1 个月后果实发育状态发现，乙烯利处理的龙眼果穗果实脱落效果比百草枯和尿素更持久，且尿素处理对弱果的落果效果更显著。

图1 环剥与药剂处理对正造龙眼疏果效果的影响Fig.1 Effects of girdling and chemical treatment on fruit thinning of on-season longan

2.2 环剥与药剂处理对正造龙眼果穗果柄离层分离力的影响

正造龙眼坐果力极强，生产上往往需要通过疏果来达到树体的合理负载平衡。研究表明，30%的果实疏除量在生产上最为合适［11］。由图2 可知，正常坐果的龙眼果实果柄分离力在1 000 gf 以上，果实坐果牢固不易发生脱落，环剥去叶处理可阻断外源碳水化合物供应、迅速诱导全部果实脱落，果柄分离力在处理后第3 天下降到383.25 gf，达到不可逆脱落状态。20 mg/L 百草枯处理可诱导一段时间内龙眼果柄离层分离力出现下降状态，处理后第1 天下降至880.80 gf，随后持续下降，至处理后第5 天下降至谷底508.80 gf，随后缓慢上升，至处理后10 d 上升至800 gf。随着乙烯利处理浓度的升高，龙眼果柄分离力下降速度加快，当乙烯利处理浓度为0.3 mL/L时果柄离层分离力下降较慢，处理后10 d 内未达到不可逆分离力临界值；当乙烯利处理浓度达到0.54 mL/L 时，可诱导龙眼果实持续缓慢脱落；当乙烯利处理浓度达到1 mL/L 时，诱导果柄分离力更快速下降至脱落临界值，且持续加速脱落。100 g/L 尿素处理可在10 d 内达到果实疏果效果，且后期未脱落果实的果柄离层分离力逐渐上升。

图2 环剥与药剂处理对正造龙眼果柄离层分离力的影响Fig.2 Effects of girdling and chemical treatment on pedicel abscission layer separation force of on-season longan

2.3 环剥与药剂处理对反季节龙眼果穗保果效果的影响

从图3 可以看出，反季节龙眼果穗环剥处理可导致龙眼果实在6 d 内全部脱落。当环剥去叶处理的龙眼果穗果实完全脱落时，环剥+IAA 处理果穗落果率为78.72%，环剥+2,4-D 处理果穗的落果率为60.20%，环剥+NAA 处理果穗的落果率为69.43%，环剥+1DMTU 处理果穗的落果率为82.23%。IAA 和DMTU 浸泡果穗处理可抑制前期果柄离层对脱落信号的响应，并可延迟果实完全脱落2 d，但不能阻止果实脱落的进程；2,4-D 和NAA 浸泡果穗处理可抑制前期果柄离层对脱落信号的响应，并可延迟果实完全脱落3 d，但同样不能阻止果实脱落的进程；而将果实沿果基部切除，采用含有IAA 的琼脂糖扣在果柄上原来果实生长的位置，可以完全抑制果柄离层的分离。

图3 环剥与药剂处理对反季节龙眼碳水化合物胁迫下保果效果的影响Fig.3 Effects of girdling and chemical treatments on fruit preserving of off-season longan under carbohydrate stress

图4 环剥与药剂处理对反季节龙眼果柄离层分离力的影响Fig.4 Effects of girdling and chemical treatments on pedicel abscission layer separation force of off-season longan

2.4 环剥与药剂处理对反季节龙眼果穗果柄离层分离力的影响

环剥+去叶处理可导致反季节龙眼果柄分离力迅速下降，在4 d 内降至脱落不可逆状态。环剥+IAA 和环剥+DMTU 浸泡果穗均可短暂延缓果柄分离力的下降趋势，但在处理后6 d 果柄分离力也下降至500 gf。环剥+2,4-D、环剥+NAA 浸泡果穗处理较环剥+IAA、环剥+DMTU 处理在延缓离层分离力下降方面更有效，但不能阻止果柄离层分离力下降的趋势，在处理后第7 天下降至300 gf。而环剥去果+IAA 处理可完全抑制果柄离层分离力下降。

3 讨论

很多研究表明乙烯与脱落相关的水解酶基因表达有密切关系［6,12-13］。葡萄幼果期乙烯敏感性调节了果实的脱落，连续的果柄极性生长素运输导致乙烯感知降低，从而抑制脱落［14］，这与本研究结果相似，即增加乙烯效应的处理均对龙眼有疏果效果。胁迫条件可诱导植物组织产生大量H2O2，同时也会诱导器官脱落，因此H2O2被认为与器官脱落的诱导有关［15-17］，但是还没有证据直接支持活性氧与乙烯产生有关，因此推测H2O2可能是通过影响IAA 的极性运输来调控果实脱落。

反季节龙眼的坐果力相对于正造龙眼略弱，尤其在盛花后60 d左右容易出现短期的果实脱落。碳水化合物胁迫下其他各种保果措施只能延缓果实脱落，而不能抑制果实脱落。本研究发现，在环剥+药剂处理后龙眼落果率不断升高，采用含有IAA 的琼脂糖取代果实扣在果柄伤口处可以完全抑制果柄离层的分离，直到处理后第9 天除环剥+去果+IAA 琼脂糖处理果柄外果实均落完，表明去果后在切口覆盖含有IAA 的琼脂糖可以代替种子产生的IAA 而调节离层中IAA 及乙烯的平衡，延缓果实脱落，IAA 是果实输出的脱落抑制信号，碳水化合物亏缺是导致果实IAA 合成和输出障碍的原因。在不去果情况下，环剥+药剂处理后第1～3 天落果幅度较小、均在11%以下，而第4 天落果率迅速上升，其中环剥+去叶+清水的对照落果率最高、达到31.62%，表明外源IAA、2,4-D、NAA 和DMTU 可一定程度降低碳水化合物胁迫诱导的前期落果。环剥+药剂处理第7 天各处理落果率相近，且环剥+2,4-D 处理的落果率明显低于其他药剂处理，表明其在延缓碳水化合物胁迫诱发的果实脱落方面效果较好。

跨越脱落区的生长素极性转运在脱落调节中比生长素的局部浓度更重要，IAA 在近轴端区域的积累加速了脱落酸和乙烯的生物合成，大量聚集的IAA 上调了离层活性氧的保护机制［7］。Jin 等［12］在杨树叶片脱落研究中发现几种生长素转运蛋白在脱落过程中下调，抑制极性生长素转运延迟了杨树叶片脱落；乙烯信号不参与这些生长素转运蛋白的调节和脱落区的形成，外源性生长素在没有乙烯信号传导的情况下延迟脱落，因此认为生长素可能独立于乙烯信号传导对细胞分离起作用。果实发育过程中会在种子中产生内源IAA，而IAA 在果实脱落/坐果平衡中的作用众所周知［3］。环剥+去叶处理可导致果实碳水化合物亏缺已经被证实［18］，所产生的脱落信号进一步传递给果柄离层，诱发果实脱落，这说明碳水化合物亏缺减弱了IAA 在离层的影响，并将此信号传导至果柄诱发龙眼果实脱落。

4 结论

果穗环剥+去叶所导致的碳水化合物胁迫可快速诱导龙眼果实脱落，而乙烯利、百草枯、尿素浸泡果穗也可以导致龙眼果实迅速脱落。IAA可代替果实的存在完全抑制龙眼果柄离层的分离，即IAA 从果实向果柄的极性运输可抑制果柄离层对脱落信号的响应。疏果药剂和保果药剂的浸泡果穗处理结果表明乙烯、除草剂、尿素对正造龙眼有疏果效果，其中100 g/L 尿素效果最好；生长素类物质可有效延缓反季节龙眼幼果期落果，但还不能抑制龙眼果实脱落进程。果实持续输出的IAA 流可以完全抑制果柄分离，因此生产上建议从加强树体碳水化合物积累着手保证果实IAA 持续合成及输出。