植物生长调节剂处理对金弹类金柑幼果生长发育的影响

陈棕林,周岐伟,崔芸瑜,蒙容君,李东旭,赖家业

(1 广西大学林学院,南宁,530004,2 广西大学农牧产业发展研究院,南宁,530004)

芸香科金柑属(Fortunellaswingle)金弹(F.crassifolia)为多年生果树,一年可开花结果3～4批[1],其果实椭圆形或近球形,采收期为11月至12月上旬[2],营养丰富,具有较大利用价值[3],金弹在广西常被称为金桔。在柑桔类果树中通常使用的生长调节剂有赤霉素(GA3)、噻苯隆(TDZ)、油菜素内酯(又称芸苔素内酯,BR)和乙烯利(ETH)等,而以赤霉素应用最广。有研究发现,柑桔喷施GA3能有效抑制裂果的发生,但对果实品质的影响不显著[4]。BR能提高柑桔着果率、增大果实横纵径以及增加产量,且对柑桔品质无不良影响[5]。李俊等研究了金柑果实的理化性状及其活性成分的动态变化规律,明确了9-12月金柑的单果质量、pH值、糖酸比和可溶性固形物等理化指标均上升[6]。李钊阳等研究发现,在幼果期和果实膨大期喷施0.2% TDZ可溶液剂3～4 mg/kg,能够显著提高金柑的单果质量、可溶性固形物和含糖量[7]。陆少峰等[8]于金柑谢花7 d后,喷施GA330 mg/L,间隔7 d和14 d后再分别使用细胞分裂素(CTK) 5 mg/L +萘乙酸(NAA) 10 mg/L处理一次,可有效提高果实横纵径和单果质量。目前,国内外对金柑幼果生长方面的相关报道较少。促进幼果生长对金柑产量增加和果实品质改善有重要作用。本研究选取生产上常用的3种植物生长调节剂[GA3、6-苄氨基嘌呤(6-BA)和BR]对金柑果树进行喷施试验,以期确定最适用于金柑幼果生长的植物生长调节剂及浓度。

1 材料与方法

1.1 试验地概况和试验材料试验地点位于广西桂林阳朔县白沙镇金柑种植基地(北纬24°84′,东经110°49′),属中亚热带季风性气候,年总降雨量1 700 mm,年平均气温为20 ℃,年平均日照时数为1 432.1 h,海拔为450 m,坡度约15°,南坡。试验区土壤由硅质岩演化而成,土层深厚,含小片状砂石。

试验时间为2021年。选用17年生“阳朔1号”金柑实生树为试验对象,株行距3 m×4 m,种植密度为833株/hm2,植株生长正常,无病虫害,管理条件一致。

1.2 主要试剂GA3,由北京酷来搏科技有限公司生产。6-BA,由北京酷来搏科技有限公司生产。28-表高芸苔素内酯(有效成分含量0.004%,水剂),由云大科技生产。硼酸和磷酸二氢钾,由国药集团化学试剂有限公司生产。乙二胺四乙酸二钠镁、乙二胺四乙酸二钠锌和钼酸钠,由上海麦克林生化科技股份有限公司生产。

1.3 试验方案选用GA3、6-BA和28-表高芸苔素内酯(BR)3种植物生长调节剂,每种植物生长调节剂设4个梯度浓度处理,另设置一个空白对照,共13个处理。各浓度以有效成分计,具体为:T1:GA310 mg/L,T2:GA320 mg/L,T3:GA330 mg/L,T4:GA340 mg/L,T5:6-BA 40 mg/L,T6:6-BA 50 mg/L,T7:6-BA 60 mg/L,T8:6-BA 70 mg/L,T9:BR 0.020 mg/L,T10:BR 0.027 mg/L,T11:BR 0.040 mg/L,T12:0.080 mg/L BR,CK:空白。每3株金柑为一个小区,每个处理3次重复,处理组按随机区组排列。各处理配置相同的叶面肥,包括对照组,叶面肥为硼酸300.00 mg/L、钼酸钠0.25 mg/L、乙二胺四乙酸二钠镁180.00 mg/L、乙二胺四乙酸二钠锌8.33 mg/L和磷酸二氢钾1 500.00 mg/L。施用方法为喷雾法,使用手摇压缩式喷雾器,喷湿至植株叶片正反面都湿润且叶和花药液不下滴为准。在第二批花期后幼果膨大期进行喷施,共喷施2次,第一次为2021年6月22日,第二次为7月6日,每次均加叶面肥。

1.4 测定指标和方法幼果横径、纵径和果柄长度的测定:在第一次处理时,每株试验树选取东、西、南、北、中5个方向的枝条,并挂牌标记。使用游标卡尺测量幼果横径、纵径和果柄长度。幼果横径和纵径共进行4次测量,第一次是7月6日,之后隔14 d(7月20日、8月4日)连续测量两次,8月17日测量一次。以8月17日测定数据计算果形指数,果形指数=果实纵径/果实横径。8月17日测量一次果柄长度。

幼果可溶性糖、还原糖、可溶性蛋白含量和过氧化物酶活性的测定:在8月17日,每株试验树从挂牌枝条上共采样50个幼果,用塑料袋封装,当天用冰袋装箱运回实验室。幼果采用1/4取样法取样,磨碎混匀后匀浆,用于品质指标测定。总糖的测定采用蒽酮法[9],还原糖的测定采用3,5-二硝基水杨酸法[9],可溶性蛋白的测定采用考马斯亮蓝法[10],使用紫外分光光度计测定法测过氧化物酶的活性,参考张志良等方法[10]。

1.5 数据分析采用SPSS 25.0软件进行方差分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 植物生长调节剂处理对金柑幼果横径生长的影响不同处理的幼果横径均呈现相同的增长趋势。在GA3(T1-T4)处理组中,7月6日仅T2的横径显著大于CK,GA3其他处理与CK无显著差异;8月17日,T2和T3的横径均显著大于CK,其中,T2的横径最大,较CK提高12.21%。在6-BA(T5-T8)处理组中,8月17日T7和T8的横径显著大于CK,其中,T7的横径最大,较CK提高11.47%。在BR(T9-T12)处理组中,8月17日,T9和T10的横径显著大于CK,其中,T10的横径最大,较CK提高10.05%(见图1)。8月17日,各处理幼果横径排序为,T2>T3>T4>T7>T10>T8>T11>T1>T12>T6>T9>T5>CK。

注:A:GA3(T1-T4)处理组;B:6-BA(T5-T8)处理组;C:BR(T9-T12)处理组;不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。图2同。图1 不同处理对金柑幼果生长发育过程中果实横径变化的影响

2.2 植物生长调节剂处理对金柑幼果纵径生长的影响不同处理的幼果纵径均呈现相同的增长趋势。在GA3(T1-T4)处理组中,8月17日GA3各处理的纵径均显著大于CK,其中T2的纵径最大,较CK提高16.33%。在6-BA(T5-T8)处理组中,8月17日,T6、T7和T8的纵径显著大于CK,其中,T7的纵径最大,较CK提高12.48%。在BR(T9-T12)处理组中,8月17日BR各处理的纵径均显著大于CK,其中,T10纵径最大,较CK提高11.08%(见图2)。8月17日各处理按幼果纵径排序为,T2>T7>T3>T4>T11>T8>CK>T10>T5>T6>T12>T9>T1。

图2 不同处理对金柑幼果生长发育过程中果实纵径变化的影响

2.3 植物生长调节剂处理对金柑幼果果形的影响在所有处理中,仅T1和T4的果形指数显著大于CK,其中,T4的果形指数最大,其他处理与CK无显著差异。所有处理对幼果果柄长度的影响不显著(见图3)。

注:不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。图3 植物生长调节剂不同处理金柑幼果果形

2.4 植物生长调节剂处理对金柑幼果可溶性糖和还原糖的影响随着各供试植物生长调节剂使用浓度的增加,幼果可溶性糖和还原糖含量均先升后降,有显著变化。在GA3(T1-T4)处理组中,T3的可溶性糖和还原糖含量均为最大,显著高于CK,分别较CK提升24.02%和19.59%。在6-BA(T5-T8)处理组中,T7的可溶性糖含量最大,显著高于CK,较CK提高9.35%。在BR(T9-T12)处理中,T10的可溶性总糖含量最大,显著高于CK,较CK提高22.32%。综合比较,可溶性糖含量与CK相比显著提高的处理有T3、T10、T2、T11、T7和T9,其中,T3和T10处于相同水平且显著高于其他处理;还原糖含量与CK相比显著提高的处理仅为T3(见表1)。

表1 不同处理对金柑幼果可溶性糖和还原糖含量的影响 mg/g

2.5 植物生长调节剂处理对金柑幼果可溶性蛋白含量和过氧化物酶活性的影响随着各供试植物生长调节剂使用浓度的增加,幼果可溶性蛋白含量和过氧化物酶活性先升后降,且有显著性变化。在GA3(T1-T4)处理中,可溶性蛋白含量最大的是T3,是CK的1.87倍;T2的过氧化物酶活性最大,是CK的3.20倍。在6-BA(T5-T8)处理中,可溶性蛋白含量和过氧化物酶活性最大的均为T7,分别是CK的1.70和5.16倍。在BR(T9-T12)处理中,T10的可溶性蛋白含量和过氧化物酶活性最高,分别是CK的1.77和2.02倍。综合比较,除T1外,其他植物生长调节剂处理的可溶性蛋白含量均显著高于CK,其中,T3的可溶性蛋白含量最高,显著高于除T10和T7外的其他植物生长调节剂处理;除T9外,其他植物生长调节剂处理的过氧化物酶活性均显著高于CK,其中,T7的过氧化物酶活性最高,显著其他植物生长调节剂处理(见表2)。

表2 不同处理对金柑幼果可溶性蛋白含量和过氧化物酶活性的影响

2.6 植物生长调节剂处理对金柑幼果生长的综合评价相关性分析:将不同处理后幼果的8个相关指标进行相关性分析结果表明,幼果的横径与纵径呈极显著正相关(p<0.01),与果形指数呈极显著负相关(p<0.01),与果柄长度、可溶性糖、还原糖和过氧化物酶呈显著正相关(p<0.05);纵径与可溶性糖和还原糖呈极显著正相关(p<0.01),与果柄长度、果形指数和过氧化物酶呈显著正相关(p<0.05);可溶性糖与还原糖呈极显著正相关(p<0.01),与可溶性蛋白呈显著正相关(p<0.05);还原糖与可溶性蛋白呈极显著正相关(p<0.01)(见表3)。

表3 不同处理对金柑幼果各项指标的相关性分析

主成分分析:对7个相关指标(横径、纵径、果柄长度、可溶性糖、还原糖、可溶性蛋白和过氧化物酶)进行主成分分析,提取特征值大于1的2个主成分,进行综合分析。结果表明,不同处理对金柑幼果生长发育的影响排名依次为:T7>T3>T2>T8>T10>T11>T6>T9>T4>T5>T1>T12>CK(见表4)。

表4 不同外源植物生长调节剂处理金柑幼果综合得分及排名

3 讨论

3.1 植物生长调节剂处理对金柑幼果横纵径、果柄长度和果形指数的影响GA3是金柑生产中使用最广泛的,主要生理功能是为了促进植物细胞分裂,茎叶伸长,加速植物的生长发育[11];6-BA可增强植物的光合作用,促进细胞生长,抑制叶绿素降解,提高氨基酸含量,延缓叶片衰老,在调控作物生长和提高产量方面发挥重要的作用[12];芸苔素能够促进营养生长,能促进植物花芽分化和生长发育[13]。在本研究中,金柑幼果横纵径随着GA3浓度的增大呈先升后降,与沙建川等对苹果幼果的试验结果相似[14];另外,陆少峰等[8]对金柑的研究结果也得到相同结论。其原因可能是,外源GA3处理提升了金柑幼果的生长素含量,加速果实吸收营养,导致果实生长的养分竞争处于优势,进而促进了细胞的伸长和果实膨大[15]。在本研究中,一定浓度6-BA处理对金柑幼果的横纵径也有显著增大作用,这与张赫男等对甘蓝型油菜角果的相关研究结果一致,这是由于细胞分裂素会具有促进细胞分裂以及细胞增大的功能,对植物组织器官发育拥有着较大的影响。在本研究中,一定浓度BR处理同样对金柑幼果横纵径有显著性增大作用[16],与江丽等在油脂转化期喷施一定浓度的外源BR显著提高茶果的横纵径的结论相同[17]。

果形指数是反映果实形状的指标,当果形指数在1.0～1.1时,果形为圆[18]。本试验发现,仅T1和T4的果形指数显著增大。不同处理的果柄长度差异不显著。

3.2 植物生长调节剂处理对金柑幼果可溶性糖、还原糖、可溶性蛋白和过氧化物酶的影响可溶性蛋白对果实的发育有重要作用,是与产量最密切的营养物质,另外可溶性糖在植物生命周期中也具有重要作用,它不仅为植物的生长发育提供能量和代谢中间产物,而且具有信号功能,它也是植物生长发育和基因表达的重要调节因子[19]。采用一定浓度的GA3、6-BA和BR进行喷施,金柑幼果的可溶性糖均显著高于对照组,这与李腾基等使用GA3和6-BA处理墨兰所得结果相同[20],但GA3、6-BA和BR超过一定浓度后,在促进细胞增大和细胞分裂的同时,导致营养供应不充足[21],金柑幼果的可溶性糖反而下降。

唐实玉等的研究发现,GA3对色木槭的可溶性蛋白的含量有显著提升作用[22];金鑫等在对老芒麦幼苗的研究过程中发现,使用6-BA处理可显著提升可溶性蛋白含量[23],并且使用BR处理也有同样的效果,杨凤英等[24]在豆角上的研究也得到了相同结论。本研究中,绝大多数植物生长调节剂处理(T1除外)的可溶性蛋白含量显著高于对照。分析认为,可溶性蛋白与植物组织器官的生长密切相关,由于是金柑果实膨大期,幼果生长旺盛,外源植物生长调节剂促进了幼果生长,因此可溶性蛋白含量较高。

适当的植物生长调节剂处理(T3)后金柑幼果的还原糖含量显著高于对照,这与周龙等[25]研究结果一致。

过氧化物酶与呼吸作用、光合作用以及生长素的氧化等都有关系,在植物生长发育过程中它的活性不断发生变化。本研究表明,所有GA3和6-BA处理后金柑幼果的过氧化物酶活性显著高于对照;较高浓度BR处理后,过氧化物酶活性也显著高于对照。

4 结论

在金柑第二批花期后幼果膨大期(6月下旬至7月上旬),间隔约半月使用一定浓度GA3、6-BA和BR等(配合叶面肥)喷施两次后,与对照(仅喷叶面肥)相比,可以促进幼果生长,对幼果横纵径和内含物质有显著促进作用,而对果柄长度的影响不显著。GA320 mg/L (T2)处理对幼果横纵径的增长效果最好,GA330 mg/L (T3)处理幼果的可溶性糖、还原糖和可溶性蛋白含量最高,6-BA 60 mg/L (T7)处理幼果的过氧化物酶活性最高。通过对3种不同外源植物生长调节剂处理金柑幼果各项指标进行综合评价分析发现,各处理综合得分排序为T7>T3>T2>T8>T10>T11>T6>T9>T4>T5>T1>T2>CK,即6-BA 60 mg/L(T7)的效果最佳,最能促进金柑幼果生长发育。