張鵬飛，張燕，鞏磊，紀薇，高美英，劉亞令，郝曉娟

(1.山西農(nóng)業(yè)大學 園藝學院，山西 太谷 030801；2.信陽農(nóng)林學院，河南 信陽 464000;3.山西農(nóng)業(yè)大學 生命科學學院，山西 太谷 030801；4.山西農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，山西 太谷 030801)

棗(ZizyphusjujubaL.)是我國重要的干果樹種，但近年來秋季降雨引起的裂果率高達25.4%～95.0%，研究棗裂果過程中細胞壁多糖及其降解酶的變化規(guī)律，找出合適的調(diào)節(jié)物質(zhì)，對揭示棗裂果機理和提出防治措施具有重要的指導意義。

許多人通過顯微觀察發(fā)現(xiàn)棗裂果過程中細胞壁發(fā)生降解[1]，果實表皮厚度和裂果率呈顯著負相關[2]，有關細胞壁多糖及其降解酶的代謝研究則主要集中在棗貯藏過程[3～5]，對棗果實發(fā)育及成熟過程中細胞壁多糖代謝的研究鮮有報道，棗果皮細胞壁組分代謝與棗裂果發(fā)生的關系未能明確。植物細胞壁中的多糖主要有纖維素、半纖維素和果膠類，果膠在棗果皮中的代謝變化直接影響棗果皮對果肉擠壓的應變力，而纖維素和半纖維素在棗果皮中的含量變化可反映果皮強度的變化。彭堅等[6]研究表明，隨著荔枝果實成熟，原果膠分解，水溶性果膠增加，果皮應變力降低，裂果容易發(fā)生，對裂果過程中纖維素、半纖維素含量變化研究相對較少。

目前植物生長調(diào)節(jié)劑多被用于提高棗的坐果率，在棗果防裂試驗中只有初步應用[7]，對棗裂果的調(diào)控機理并不十分清楚。6-芐基氨基嘌呤(6 Benzylaminopurine，6-BA)是人工合成的細胞分裂素，具有促進細胞分裂和非分化組織分化，抑制植物呼吸和乙烯的合成，防止老化，提高植物各種抗傷害性等功能[8]。6-糠氨基嘌呤(Kinetin，KT)能夠促進植物組織內(nèi)細胞的分裂和分化，可延緩植物組織中蛋白質(zhì)和葉綠素的降解，延遲植物的衰老[9]。鄰羥基苯甲酸(水楊酸Salicylic acid，SA)是一種新的植物內(nèi)源激素，其主要生理作用是促進生根，抑制乙烯的生物合成，延遲果實的后熟和衰老等[10]。6-BA、KT及SA等植物生長調(diào)節(jié)劑通過調(diào)節(jié)果實發(fā)育進程影響裂果率，但其對果皮細胞壁組分代謝的影響研究較少。

裂果現(xiàn)象在許多植物中存在，如葡萄、蘋果、櫻桃、棗、桃、柑橘、荔枝等果樹[11]以及番茄[12]、西瓜[13]等蔬菜，裂果造成的損失巨大。造成植物的裂果原因多種多樣，生產(chǎn)中的防治方法也不盡相同，但都沒有達到理想的效果，主要是因為裂果發(fā)生的機理還未研究清楚。本研究通過在棗果實膨大期到白熟期的過渡時期噴施6-BA、KT-30、SA等植物生長調(diào)節(jié)劑，研究其對棗果實中細胞壁多糖及裂果率的影響，為探討植物生長調(diào)節(jié)劑防治棗裂果的可能性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2012 年在山西省林業(yè)科學研究院清徐基地進行，供試品種為“壺瓶棗(Z.jujubacvHuping)”，6 年生，改良疏散分層形整枝，第一層4個主枝，第二層2個主枝，樹高1.8～2.0 m，生長勢和結果一致，管理良好。室內(nèi)測定在山西農(nóng)業(yè)大學園藝學院中心實驗室進行。

1.2 試驗設計

試驗設3個處理，分別為10 mg·kg-16-BA、10 mg·kg-1KT-30和5 mmol·kg-1SA，以噴等量清水為對照。于8月9日棗果進入白熟期時噴施處理，單株小區(qū)，5次重復。

果實樣品采集時間為果實發(fā)育的白熟期、脆熟期至完熟期，具體采樣時間為8月16日至9月20日，每7 天采樣1次。采樣對象為第一層主枝上，發(fā)育期一致的果實，注意避開調(diào)查裂果率的枝子。樣品采集后放入冰盒立即帶回實驗室，放入-80℃超低溫保存，用于各項指標的測定?？偣z、纖維素、半纖維素的取樣測定部位是果肩部位的果皮。

1.3 研究指標

1.3.1 裂果率調(diào)查

分別于9月6日、9月13日和9月20日共3次調(diào)查裂果率。以植株東南方向的1個主枝作為調(diào)查對象，第一次調(diào)查裂果數(shù)的同時記錄坐果總數(shù)，以后只調(diào)查記錄裂果數(shù)，調(diào)查后將裂果摘除，裂果率為各次調(diào)查的累積裂果數(shù)與坐果總數(shù)的比值，以百分數(shù)記。

1.3.2 細胞壁多糖的測定

果皮果膠的提取與測定按照韓雅姍[14]的方法進行，纖維素、半纖維素含量按照高峻鳳等[15]的方法進行，用島津UV-2450 紫外可見分光光度計進行測定。

1.4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析

采用SAS統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析和相關性分析，用Excel軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同生長調(diào)節(jié)劑處理對棗果實裂果率的影響

由圖1可見，噴施6-BA,裂果率降低，KT-30和SA使裂果率有所增加。方差分析表明，9月6日SA處理裂果率為45.1 %，與6-BA 處理差異極顯著。9月13日6-BA處理裂果率為15.4%，極顯著低于KT-30、SA處理和CK。9月20日6-BA處理裂果率26.0%，極顯著低于其它處理。這說明噴施10 mg·kg-16-BA具有較好的防裂效果。

圖1 不同生長調(diào)節(jié)劑處理后裂果率的變化Fig.1 The changes of fruit cracking rate after different growth regulators treatments注：不同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05),不同大寫字母表示組間差異極顯著(P<0.01)。圖2～圖4同。Note:Different lowercase leffers indicate different between experiment groups at P<0.05,and different capital letters mean P<0.01.The same as Fig.2～Fig.4.

圖2 不同生長調(diào)節(jié)劑處理后總果膠含量的變化Fig.2 The changes of total pectin content after different growth regulators treatments

圖3 不同生長調(diào)節(jié)劑處理后纖維素含量的變化Fig.3 The changes of cellulose content after different growth regulators treatments

圖4 不同生長調(diào)節(jié)劑處理后半纖維素含量的變化Fig.4 The changes of hemicellulose content after different growth regulators treatments

2.2 不同生長調(diào)節(jié)劑對棗果皮總果膠含量的影響

由圖2可見，從8月16日至9月20日，各處理及CK棗果皮中總果膠含量高峰在8月23日出現(xiàn)，之后呈下降趨勢，說明在棗果實成熟過程中果皮總果膠含量會降低。8月23日各處理的平均值極顯著高于9月13日和9月20日，其它時期之間差異不顯著。將各階段的果膠含量取平均值，依次為KT-30 9.6 mg·g-1、CK 7.3 mg·g-1、SA 6.0 mg·g-1和6-BA 6.0 mg·g-1，KT-30極顯著高于CK，CK極顯著高于SA和6-BA處理，SA和6-BA處理間差異不顯著。

2.3 不同生長調(diào)節(jié)劑對棗果皮纖維素含量的影響

由圖3可見，6-BA處理使果實中的纖維素含量增加，平均為348.1 mg·g-1，與CK差異極顯著；SA處理果實中纖維素含量降低，為236.6 mg·g-1，極顯著低于CK，KT-30處理比CK中纖維素含量略低，差異不顯著。

2.4 不同生長調(diào)節(jié)劑對棗果皮半纖維素含量的影響

從圖4中可見，棗果白熟期到脆熟期之間，半纖維素含量有一定幅度的升高，脆熟期到完熟期果皮中的半纖維素含量逐漸降低。比較半纖維素的平均值，6-BA 處理后為25.8 mg·g-1，極顯著低于CK的32.6 mg·g-1，說明6-BA處理能夠降低棗果皮中半纖維素含量；KT-30處理后為42.1 mg·g-1，高于CK，說明KT-30處理能夠增加棗果皮中半纖維素含量，SA處理后為31.6 mg·g-1，與CK之間的差異不顯著。

2.5 棗果皮中細胞壁多糖與裂果率的相關性分析

將9月6日、9月13日和9月20日的棗果皮細胞壁中的多糖物質(zhì)總果膠、纖維素和半纖維素含量與同期裂果率進行相關性分析，設裂果率為y，果膠為x1，纖維素為x2，半纖維素為x3，通過SAS軟件中的多元線性回歸模型，建立了細胞壁多糖與裂果率之間的回歸方程:

y=1.97188+0.03202x1-0.00466x2-

0.01129x3

回歸模型的顯著性檢驗概率<0.0001，決定系數(shù)0.9465，說明回歸模型極顯著并有較高的擬合精度，在回歸模型中各個參數(shù)的檢驗顯著，自變量的重要性依次為纖維素、半纖維素和果膠。

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)(表1)，裂果率與纖維素之間的偏相關系數(shù)為-0.9710，顯著性檢驗概率<0.0001，說明裂果率與纖維素含量之間呈極顯著負相關。裂果率與果膠含量之間呈正相關，與半纖維素之間呈負相關。偏相關系數(shù)的分析結果與回歸方程計算結果一致，證明此回歸方程能夠反映裂果率與細胞壁多糖之間的關系。

表1細胞壁多糖與裂果率的偏相關系數(shù)

Table1 The partial correlation coefficients between cell wall polysaccharide and fruit cracking rate

果膠Pectin纖維素Cellulose半纖維素Hemicellulose裂果率0.5280-0.9710-0.8212Pr>F0.1167< 0.00010.0036

3 結論和討論

棗樹裂果是一種生理失調(diào)癥狀，主要是由于果實內(nèi)部水分過多產(chǎn)生向外的應力，果實表皮的應變力無法承受應力而裂開[16]，是果實對內(nèi)部生長與外界環(huán)境不協(xié)調(diào)作出反應而使果實表面出現(xiàn)開裂的生理現(xiàn)象。裂果主要發(fā)生在棗果實發(fā)育的白熟期到脆熟期，降雨是引發(fā)裂果的重要外因，果實表皮細胞壁多糖的降解導致的細胞壁松弛則是裂果的主要內(nèi)因。試驗過程中調(diào)查發(fā)現(xiàn)，8月初棗樹剛進入白熟期時沒有發(fā)生裂果，8月底開始出現(xiàn)裂果，降雨會加重裂果的發(fā)生，到脆熟期時伴隨著降雨發(fā)生大量裂果，完熟期后裂果減少。本試驗中，在棗果實發(fā)育的脆熟期至完熟期，棗果實表皮細胞壁多糖物質(zhì)總果膠、纖維素和半纖維素含量都呈下降趨勢，而裂果率呈上升趨勢。不同植物生長調(diào)節(jié)劑處理后細胞壁多糖物質(zhì)下降的幅度不同，裂果率也不同。相關性分析顯示纖維素、半纖維素含量與裂果率之間呈顯著負相關，而果膠含量與裂果率呈正相關。纖維素對裂果率影響最大，顯著性檢驗概率<0.0001，同時裂果率與纖維素之間的偏相關系數(shù)為-0.9714，顯著性檢驗概率<0.0001，說明裂果率與纖維素含量之間呈極顯著負相關，表皮中的纖維素含量能夠反映棗果實發(fā)生裂果的難易程度。試驗中6-BA處理降低了裂果的發(fā)生，其原因可能就在于6-BA處理保持了較高的細胞壁纖維素含量水平。

試驗所使用的3種植物生長調(diào)節(jié)劑，6-BA可以延緩葉綠素的降解，抑制冬棗果實紅色素的合成[17]。KT能降低種子核酸和蛋白質(zhì)分解活性且能促進細胞分裂、阻止衰老，郭曄紅等[18]研究表明6 mg·kg-1細胞激動素處理白刺種子1 h，其發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、種子生活力均最高，而10 mg·kg-1KT處理白刺種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均最低，說明KT的高濃度與低濃度的生理作用不同。作為一種新型植物激素，外源SA處理可延緩蘋果、梨、桃、香蕉和獼猴桃等果實的成熟衰老過程，這種效應可能是通過抑制果實組織中乙烯的合成來實現(xiàn)的[19]。本試驗發(fā)現(xiàn)在8月初棗果實剛進入白熟期時噴施植物生長調(diào)節(jié)劑能夠影響果皮中細胞壁多糖物質(zhì)果膠、纖維素以及半纖維素的降解過程，從而影響裂果的發(fā)生。

試驗發(fā)現(xiàn)在壺瓶棗果實白熟期噴施10 mg·kg-16-BA有較好的防裂效果，但仍需進一步試驗確定最佳的處理時間和噴施次數(shù)。宋曉雪等[20]認為不同種類的果實細胞壁結構不同，催化其成熟軟化的酶也不盡相同。試驗僅分析了植物生長調(diào)節(jié)劑對細胞壁多糖物質(zhì)含量變化的影響，未對細胞壁多糖降解酶進行研究，因此需要對棗果實成熟過程中細胞壁多糖降解酶進行進一步的研究，以確定在細胞壁多糖降解過程中的關鍵酶，并開展相應的酶活性的調(diào)控研究，延緩細胞壁多糖的降解，減少裂果的發(fā)生。

參 考 文 獻

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