王海芬，袁軍偉，張海娥，張京政，曹 飛，郭春磊，張麗麗，齊永順

(1.河北科技師范學(xué)院園藝科技學(xué)院，河北昌黎066600;2.河北省農(nóng)林科學(xué)院昌黎果樹研究所，河北昌黎066600)

適宜的枝量以及合理的枝條分布是蘋果可持續(xù)性生產(chǎn)并保證產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵［1］。對于成枝力弱的蘋果品種，刻芽可有效改善其枝條不同部位激素分布和含量，促進枝條萌芽發(fā)枝，便于生產(chǎn)者合理留枝，促進樹體盡早成形，利于早期產(chǎn)量的提高［2］。明確蘋果枝條內(nèi)源激素動態(tài)特征與發(fā)芽成枝對不同刻芽處理的差異反應(yīng)，對于適宜刻芽方式的選擇有重要指導(dǎo)意義［3］。果樹內(nèi)源激素與枝條萌芽、成花坐果關(guān)系密切，適宜的栽培措施可通過調(diào)控不同內(nèi)源激素的平衡來調(diào)節(jié)樹體營養(yǎng)和生殖平衡［4］，內(nèi)源激素的含量及不同激素比例可作為衡量栽培措施是否得當(dāng)?shù)闹匾罁?jù)。對于樹勢強旺蘋果品種如‘中秋王’等，頂端優(yōu)勢明顯，下部側(cè)芽萌發(fā)成枝力較弱，嚴重影響整形效果［5-8］?？萄考夹g(shù)可顯著影響果樹枝條內(nèi)源激素的分布［9］，削弱枝條頂端優(yōu)勢，緩和樹勢，促進輔養(yǎng)枝及骨干枝側(cè)芽的萌芽成枝，并為花芽分化打下基礎(chǔ)［10］。此類研究已有先例，刻芽對改善富士蘋果通風(fēng)透光條件、促發(fā)短枝、緩和生長勢、促進花芽形成作用顯著［11］。Anita S等［12］認為從樹體結(jié)構(gòu)來看，果樹產(chǎn)量是由1年生枝條上新梢的分布、花芽數(shù)量及其著生的位置共同決定的。刻芽處理對文冠果枝條各部位芽的內(nèi)源激素影響顯著，同一刻芽枝條側(cè)芽的內(nèi)源激素含量均高于對照組，枝條經(jīng)刻芽處理后，芽內(nèi)的GA3(赤霉素)、ZT(玉米素)、IAA(生長素)含量均呈增加趨勢，而ABA含量呈減少趨勢，單刻芽的作用高于環(huán)刻芽［13］。Bendokas［14］和 Veronica［15］等都認為植物內(nèi)源激素與側(cè)枝發(fā)生以及成花坐果之間的關(guān)系極大，且對幼樹側(cè)芽的腋花芽影響大于頂花芽。關(guān)于刻芽對果樹促發(fā)新梢的研究多集中在對于刻芽最終效果的評價方面［16-18］，而刻芽處理蘋果枝條不同部位內(nèi)源激素的動態(tài)特征及其與發(fā)芽成枝的關(guān)系鮮有報道。本研究以‘中秋王’蘋果3 a生幼樹的1 a生枝條為研究對象，經(jīng)不同刻芽處理后，對比其枝側(cè)芽激素動態(tài)、萌芽率、新梢生長等方面的變化，旨在為探討調(diào)控蘋果芽體萌發(fā)、成枝的生理機制提供理論參考，從而更好地指導(dǎo)蘋果整形栽培實踐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年在河北省撫寧縣榆關(guān)鎮(zhèn)東周村安鑫蘋果生產(chǎn)基地進行。該基地位于燕山東段(119.3°E，39.9°N)，在撫寧縣東15 km 處，海拔高113 m，年均降水量580 mm，年均氣溫10.6℃，無霜期172 d，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。土壤pH值為6.9，有機質(zhì)含量為1.28%，土壤為褐色砂質(zhì)壤土。

1.2 試驗材料

供試品種為生長勢一致的3 a生‘中秋王’蘋果，2015年春季栽植，基砧為八棱海棠(Malus×robusta(Carri?re)Rehder)，M26 為矮化中間砧，株行距為3 m×4 m，管理良好。

1.3 試驗方法

2018年3月17日，‘中秋王’蘋果樹體萌芽前在中心干上選取位置相同、長勢一致、長度約為60～70 cm的1 a生枝條(枝條與中心干基角大約60°)進行刻芽處理，設(shè)置4個處理:T1(全部刻芽):從枝條基部第6個芽開始往上每個芽刻一刀，連續(xù)刻到第35個芽;T2(基部刻芽):從枝條基部第5個芽開始往上每個芽刻一刀，連續(xù)刻到第15個芽;T3(中部刻芽):從枝條基部第15個芽開始往上每個芽刻一刀，連續(xù)刻到第25個芽;T4(上部刻芽):從枝條基部第25個芽開始往上每個芽刻一刀，連續(xù)刻到第35個芽;以不做刻芽處理的枝條作為對照(CK)。每個處理重復(fù)3次，每個重復(fù)包含10個枝條?？萄繒r用芽接刀在每個芽體上方5 mm處橫切一刀，深達木質(zhì)部，長度為枝條周長的1/3［19］。

1.4 指標測定

1.4.1 萌芽率 刻芽處理后1個月，分別調(diào)查不同處理枝條各部位(包括基部、中部及上部)的萌芽率。

萌芽率(%)=萌發(fā)芽數(shù)/調(diào)查總芽數(shù)×100

1.4.2 成枝力、枝類組成 新梢停止生長后，分別調(diào)查不同處理枝條基部、中部及上部成枝力、枝類組成類型(短枝＜5 cm，中枝5～20 cm，長枝＞20 cm)等形態(tài)指標［17］。

成枝力(%)=長枝數(shù)/調(diào)查總芽數(shù)×100

1.4.3 枝條芽體中的激素含量 試驗材料采集:處理后分別于 0、7、14、21、28 d 采集上、中、下 3 個部位的芽體(萌發(fā)芽采萌發(fā)后的全部芽體)，立即放入冰盒帶回實驗室，液氮速凍后于超低溫冰箱保存，待測。

主要儀器和試劑:日本島津公司SHIMADZULC-10ATvp型高效液相色譜儀，SPD-10ATvp紫外檢測器。甲醇為色譜純;其他試劑均為分析純;IAA、GA、ZT、ZR和ABA標準品均為Sigma公司產(chǎn)品;試驗用水為超純水。

色譜條件:色譜柱為島津生產(chǎn)的Shim-pack VP-ODSC18柱(250×4.6 mm，粒徑4.6μm);流動相為甲醇∶超純水(含0.5%冰乙酸)=45∶55;0.45μm有機系超微濾膜等。溫度為30℃，進樣量10μL，流速為0.7 mL·min-1，檢測波長254 nm。定量方法為外標法［20］，每個樣品激素含量測定設(shè)置3次重復(fù)。

內(nèi)源激素的提取:參照侯凱等［21］的HPLC法略加改動。稱取0.1 g的樣品，加入液氮研磨后分3次加6 mL 80%的甲醇(含1%冰乙酸)提取，4℃浸提15 h 后，4℃10 000 r·min-1離心 10 min，吸取上清液1 mL用含1%冰乙酸的超純水稀釋至甲醇含量為10%后混勻，過活化的C18小柱，用3mL 10%的甲醇清洗雜質(zhì)，再加入1 mL 80%的甲醇(含1%冰乙酸)洗脫，收集洗脫液過0.45μm濾膜后，直接上樣測定 IAA、GA3、ZT、ZR、ABA 激素含量。

內(nèi)源激素含量的計算公式為［13］:

式中，c代表樣品內(nèi)源激素濃度(ng·g-1);cs代表標樣濃度(ng·g-1);S1表示樣品峰面積;St代表標樣峰面積;m代表樣品質(zhì)量(g)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)采用新復(fù)極差法進行顯著性差異分析，軟件為Excel 2010和 SPSS 16.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同刻芽方式對蘋果枝條各部位萌芽率的影響

形態(tài)觀察結(jié)果顯示:刻芽處理后14 d(即3月31日)為芽膨大期，刻芽處理后21 d(即4月7日)為芽開綻期，刻芽處理對物候期無顯著影響。由圖1可見，對照枝條各部位萌芽率由高到低依次為:上部＞中部＞基部。刻芽1個月后，枝條總體萌芽率較對照均有顯著提高(P＜0.05，下同)，枝條基部萌芽率T1、T2處理顯著高于CK，T1處理最高，為83.6%，而T3、T4處理雖較CK有所提高，但差異不顯著，枝條中部萌芽率除T2處理與CK無顯著差異外，其他處理均顯著高于CK，枝條上部萌芽率T1、T4處理顯著高于CK，T4處理最高，為83.2%，而T2、T3處理雖較CK有所提高，但無顯著差異。

2.2 不同刻芽方式對蘋果枝條發(fā)枝特性的影響

圖1 不同處理下枝條各部位萌芽率對比Fig.1 Comparison of germination rate of different parts of branches in different treatments

由表1可見，對照枝條成枝力由高到低依次為:上部＞中部＞基部?？萄刻幚砜娠@著提高枝條被刻部位和相鄰部位的中長枝所占比例，相應(yīng)降低短枝率?；砍芍α烷L枝率以T2處理最高，為8.7%，短枝率最低，為74.1%，中枝率 T4處理最高，為15.6%;枝條中部成枝力和長枝率T3處理最高，分別為18.1%和22.5%，T4處理短枝率最低(55.6%)而中枝率最高(23.8%);枝條上部成枝力和長枝率T4處理最高，分別為35.4%和42.5%，短枝率T4處理最低，為35.8%。

2.3 不同刻芽方式對蘋果枝條內(nèi)源激素含量的影響

2.3.1 內(nèi)源IAA的變化 由表2可見，從對照枝條IAA分布特征看，IAA含量由高到低依次為上部＞中部＞基部?？萄亢?，枝條各部位IAA含量均呈先增加后降低的趨勢，IAA含量最高峰均出現(xiàn)在處理后14 d，此時處于芽膨大期，說明芽膨大期枝條為各部位IAA含量最高的時期。刻芽處理后7 d，枝條基部IAA含量T2處理最高，為7 499.3 ng·g-1，枝條中部IAA含量T3處理最高，為9 084.2 ng·g-1，枝條上部IAA含量T4處理最高，為9 651.4 ng·g-1?？萄刻幚砗?4 d，枝條基部IAA含量T2處理最高，為8 265.7 ng·g-1，枝條中部IAA含量T3處理最高，為9 679.5 ng·g-1，枝條上部IAA含量T4處理最高，達12 325.1 ng·g-1，說明刻芽可顯著提高枝條被刻部位芽體中IAA含量。

2.3.2 內(nèi)源GA3的變化 由表3可見，從對照枝條GA3分布特征看，GA3含量由高到低依次為上部＞中部＞基部。刻芽后，枝條各部位GA3含量均呈先增加后降低的趨勢，其中，枝條上部GA3含量最高峰出現(xiàn)在處理后14 d(即芽膨大期)，而枝條基部和中部GA3含量最高峰出現(xiàn)在處理后21 d(即芽開綻期)?？萄刻幚砗? d，枝條基部GA3含量T2處理最高，達24 329.4 ng·g-1，枝條中部 GA3含量 T1、T3 處理顯著高于CK?？萄刻幚砗?4 d，除T2處理與CK無顯著差異外，其他處理枝條上部GA3含量均顯著高于CK。刻芽處理后21 d，枝條基部GA3含量，T1、T2處理顯著高于CK，枝條中部GA3含量T1、T3處理顯著高于CK。說明刻芽可顯著提高枝條被刻部位及相鄰部位芽體中GA3含量。

2.3.3 內(nèi)源ZT的變化 由表4可見，從對照枝條ZT分布特征看，ZT含量由高到低依次為上部＞基部、中部?？萄亢?4 d內(nèi)枝條芽眼中ZT含量略有增加，但增加不顯著(P＜0.05)，而14 d后ZT含量迅速下降。說明枝條休眠芽打破休眠過程中ZT含量高峰出現(xiàn)在處理后14 d(即芽膨大期)，而刻芽對枝條ZT含量無影響。

2.3.4 內(nèi)源ZR的變化 由表5可見，從對照枝條ZR分布特征看，ZR含量由高到低依次為上部＞基部、中部?？萄亢?4 d內(nèi)枝條芽眼中ZR含量略有增加，但增加不顯著(P＜0.05，下同)，而14 d后ZR含量開始下降?？萄刻幚砗? d，枝條基部ZR含量除T4處理與CK無顯著差異(P＞0.05，下同)外，其他處理均顯著高于CK，對于枝條中上部ZR含量，所有處理與CK均無顯著差異。刻芽處理后14 d，除枝條上部ZR含量T1、T2處理顯著低于CK外，其他處理均與CK無顯著差異。說明枝條休眠芽打破休眠過程中ZR含量高峰出現(xiàn)在處理后14 d(即芽膨大期)，但刻芽對ZR含量無影響。

表1 不同刻芽處理下枝條各部位的發(fā)枝特性Table 1 Effects of different ways of bud-notching on sprouting in branches

表2 不同刻芽處理下枝條各部位芽體IAA含量動態(tài)/(ng·g-1)Table 2 Dynamics of IAA content treated with different ways of bud-notching in different parts of branches

表3 不同刻芽處理下枝條各部位芽體GA3含量動態(tài)/(ng·g-1)Table 3 Dynamics of GA3 content treated with different ways of bud-notching in different parts of branches

表4 不同刻芽處理下枝條各部位芽體ZT含量動態(tài)/(ng·g-1)Table 4 Dynamics of ZT content treated with different ways of bud-notching in different parts of branches

表5 不同刻芽處理下枝條各部位芽體ZR含量動態(tài)/(ng·g-1)Table 5 Dynamics of ZR content treated with different ways of bud-notching in different parts of branches

2.3.5 內(nèi)源ABA的變化 由表6可見，從對照枝條ABA分布特征看，ABA含量由高到低依次為基部＞中部＞上部?？萄亢螅l各部位ABA含量均呈先降低后增加的“V型”趨勢，其中，枝條基部和中部ABA含量在處理后21 d內(nèi)逐漸降低，21 d后含量迅速增加，而枝條上部ABA含量在處理后14 d內(nèi)逐漸降低，而14 d后含量開始增加?？萄刻幚砗? d，枝條基部ABA含量T1處理最低，為296.4 ng·g-1，枝條中部ABA含量T1、T3處理顯著低于CK，枝條上部ABA含量T1、T4處理顯著低于CK?？萄刻幚砗?4 d，枝條基部ABA含量T1處理最低，為169.3 ng·g-1，枝條中部ABA含量T3處理最低，為106.6 ng·g-1，枝條上部ABA含量T4處理最低，為40.7 ng·g-1。說明解除休眠過程中枝條各部位芽體中ABA含量不斷降低，而刻芽可顯著降低枝條被刻部位及相鄰部位芽體中ABA含量。

2.4 枝條萌芽率與成枝力、枝類組成的相關(guān)性分析

由表7可見，枝條萌芽率與成枝力呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，與短枝率呈顯著負相關(guān)(P＜0.05)，與長枝率呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。說明刻芽處理可顯著提高芽的萌芽率、成枝力和抽生長枝的比率，可能是由于刻芽造成的逆境促進了從根部運輸來的養(yǎng)分向枝條刻傷部位運輸以修復(fù)枝條受傷部位，造成整個樹體養(yǎng)分運輸向刻芽處理的1 a生枝條傾斜，從而促進刻芽部位芽眼的萌發(fā)及新梢生長量的增加。

表6 不同刻芽處理下枝條各部位芽體ABA含量動態(tài)/(ng·g-1)Table 6 Dynamics of ABA content treated with different ways of bud-notching in different parts of branchs

表7 枝條萌芽率與成枝力、枝類組成的相關(guān)系數(shù)矩陣Table 7 Matrix of correlation coefficients between any two of germination rate，sprout rate，short shoot rate，medium shoot rate，and long shoot rate

2.5 枝條萌芽率與內(nèi)源激素含量的相關(guān)性分析

利用枝條萌芽率和不同時期內(nèi)源激素含量進行相關(guān)性分析，由表8可見，枝條刻芽處理后14 d IAA含量與萌芽率呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，刻芽處理后14 d ABA含量與萌芽率呈極顯著負相關(guān)(P＜0.01)，刻芽處理7 d枝條IAA/ABA比值與萌芽率呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，刻芽處理7 d枝條ZT/IAA比值與萌芽率呈極顯著負相關(guān)(P＜0.01)，刻芽處理14 d枝條ZR/GA3比值與萌芽率呈極顯著負相關(guān)(P＜0.01)。

3 討 論

刻芽是果樹上常用的促萌增枝技術(shù)措施［22-24］，春季刻芽可調(diào)節(jié)蘋果旺枝的生長勢，分散旺枝的頂端發(fā)枝優(yōu)勢，提高旺枝基部和中部發(fā)枝數(shù)，緩和旺枝生長勢，促進樹體盡早成形及早花早果［25］。張建光等［26］在萌芽前對黃冠梨高接樹1a生枝上所有芽進行刻芽處理，結(jié)果提高了成枝力、長枝率和枝條總生長量。Renton等［27］認為枝條萌發(fā)新梢長度是評價刻芽效果的一個重要指標。魏常燕等［28］研究認為刻芽可提高核桃枝條萌芽率，但與對照差異不顯著，萌芽成枝主要是由新梢的分布情況及其所著生的位置決定的。上述結(jié)論出現(xiàn)爭議的原因可能是刻芽處理時期不同造成的，通常處理的時間越晚對萌芽率造成的影響越?。?9］。本研究中刻芽可顯著提高枝條萌芽率和成枝力(P＜0.05)，萌芽率和成枝力均為上部＞中部＞基部，這是由于頂端優(yōu)勢造成的。萌芽是成枝的基礎(chǔ)，本研究中枝條萌芽率與成枝力呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)，而與短枝率呈顯著負相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，與長枝率呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，說明刻芽處理顯著促發(fā)新梢生長，這與郭素萍等［16］的研究結(jié)論基本一致。

表8 枝條萌芽率與內(nèi)源激素含量的相關(guān)系數(shù)矩陣Table 8 Matrix of correlation coefficient between germination rate and endogenous hormone content

內(nèi)源激素GA3、ABA、IAA等對促發(fā)休眠芽的作用不盡相同［30］。IAA含量增加能促進休眠芽解除休眠［31］，同時能促進枝條增長加粗［32］。本研究中 3月17日后枝條基部、中部、上部IAA含量均呈先增加后降低的趨勢，3月31日達到峰值后IAA含量迅速降低，刻芽處理不影響各類激素的變化趨勢，但可顯著增加各個部位枝條中IAA含量，這可能與枝條萌芽率和成枝力顯著增加有關(guān)。Olsen等［33］研究證實GA3主要通過影響芽體內(nèi)細胞的分化及伸長來調(diào)控芽的萌發(fā)及成枝狀況，GA3并不是單獨影響芽的萌發(fā)，而是通過調(diào)節(jié)IAA水平，改變ZT/IAA比值而起到間接的調(diào)控作用［34］。本研究中3月17日后GA3含量也呈先增加后降低的趨勢，3月31日達到峰值后GA3含量迅速降低，刻芽處理可顯著增加枝條中GA3含量。ZT和ZR是細胞分裂素，主要存在于細胞分裂旺盛的部位如根尖、莖尖、萌發(fā)的種子和生長期的果實等［35］。伴隨休眠的解除，ZT的含量下降到一定水平后趨于平穩(wěn)，并在此時促進細胞分裂和生長，ZR對于促進側(cè)芽的生長作用顯著，萌芽期芽體中通常伴隨著ZR含量的增加［17］，但在之前的研究中刻芽處理能否影響ZR含量尚未有定論。本研究中枝條ZT和ZR的含量在3月17日后略有增加，3月31日后快速降低，而刻芽對ZT和ZR含量無顯著影響。ABA促進芽休眠且對休眠芽萌發(fā)有抑制作用［36-37］。本研究ABA的含量在4月7日前呈逐漸降低趨勢，4月7日后迅速增加，刻芽可顯著降低枝條芽內(nèi)ABA含量，從而促進了萌芽率和成枝力的提高，這與前人研究結(jié)論基本一致。

在植物休眠芽萌發(fā)過程中不是單一激素起作用，而是各種激素綜合作用的結(jié)果［38］，各類激素之間通過相互制約、相互促進作用共同達成一種平衡，萌芽過程中平衡被打破從而表現(xiàn)出相應(yīng)的增效與拮抗效應(yīng)［39］。GA3/ABA和ZT/IAA值在一定范圍內(nèi)可促進芽的萌發(fā)，刻芽主要是通過提高蘋果休眠芽芽體內(nèi)GA3/ABA值來提高萌芽率［40］，也有學(xué)者認為枝條的萌芽率主要是通過(IAA+GA3+ZR)/ABA比值來調(diào)控的，比值較大的芽體易萌發(fā)成枝［41］。本研究中刻芽處理后14 d枝條萌芽率與IAA含量呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，與ABA含量呈極顯著負相關(guān)(P＜0.01);刻芽處理7 d枝條萌芽率與IAA/ABA呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，與ZT/IAA比值呈極顯著負相關(guān)(P＜0.01);刻芽處理14 d枝條萌芽率與ZR/GA3呈極顯著負相關(guān)(P＜0.01)。綜上，枝條萌芽率不僅與內(nèi)源激素的含量、比例有關(guān)，更是由枝條所處的生理時期、芽眼著生位置、內(nèi)源激素的動態(tài)特征共同決定的。

4 結(jié) 論

1)春季萌芽前對中秋王蘋果1 a生枝條進行刻芽處理可顯著提高枝條總體萌芽率、成枝力(P＜0.05)。枝條基部刻芽可顯著提高枝條基部萌芽率和各部成枝力(P＜0.05)，中部刻芽可顯著提高枝條中基部萌芽率和中上部成枝力(P＜0.05)，枝條上部刻芽可顯著提高枝條上部萌芽率和中上部成枝力(P＜0.05)。說明刻芽可顯著促進刻芽部位及相鄰部位芽眼的萌發(fā)及新梢生長量的增加。枝條萌芽率與成枝力呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)，與短枝率呈顯著負相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，與長枝率呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)。

2)刻芽后，IAA、GA3含量逐漸升高而ABA含量逐漸降低，枝條各部IAA含量和枝條上部GA3含量在芽膨大期達到峰值，而枝條中基部GA3含量高峰出現(xiàn)在芽開綻期，枝條中基部ABA含量也在芽開綻期降至最低，枝條上部ABA含量在芽膨大期降至最低，上述3種激素含量達到極值后，IAA、GA3含量迅速降低而ABA含量迅速升高，枝條刻芽后7 d的ZT/IAA和刻芽后14 d的ZR/GA3與萌芽率相關(guān)系數(shù)最高，對枝條萌發(fā)的調(diào)控作用最大。