蓝果忍冬果实发育过程中形态指标及内源激素含量的变化

赵利娟　霍俊伟　秦栋　刘朋　马旿晛　刘煜池

摘要：【目的】探討蓝果忍冬果实不同发育时期内源激素含量的变化规律，为蓝果忍冬果实生长发育生理机制研究及调控提供参考依据。【方法】采用液相色谱法测定蓓蕾和长白山1号两个蓝果忍冬品种（系）果实发育过程中的玉米素（ZT）、赤霉素（GA3）、生长素（IAA）和脱落酸（ABA）含量。【结果】蓓蕾和长白山1号果实生长曲线均呈不明显双S型。盛花后6 d果实内GA3、IAA和ABA含量均处于峰值，此后随着果实的发育逐渐下降；第Ⅱ快速生长期前期和中期果实内GA3、IAA和ZT含量均出现一个小峰值，第Ⅱ快速生长期后期ABA含量出现高峰（蓓蕾为4.88 μg/gFW，长白山1号为3.32 μg/gFW）。两个品种（系）果实中GA3和IAA与单果重、横径的相关系数绝对值大于0.500。【结论】蓝果忍冬果实发育初期ABA含量出现小高峰可促进落花，且高含量的GA3、IAA和小高峰含量的ABA及第Ⅱ快速生长期前期高含量的GA3、IAA和ZT有利于果实快速生长，采收前高含量的ABA有利于果实成熟，可作为蓝果忍冬生产上应用生长调节剂调控果实生长发育、成熟的理论依据。

关键词： 蓝果忍冬；果实发育；内源激素

中图分类号： S663.9 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2016）03-0436-06

0 引言

【研究意义】蓝果忍冬（Lonicwea caerulea L.）属忍冬科（Caprifoliaceae）、忍冬属（Lonicera Linn.）落叶灌木，其变种在我国广泛分布（中国植物志编辑委员会，1988），其果实富含酚类、维生素、花青苷及多种氨基酸等物质，可预防糖尿病、心血管疾病、癌症等（Jin et al.，2006）。蓝果忍冬是继越橘、黑穗醋栗、醋栗、树莓及沙棘等小浆果之后在我国发展的又一新兴树种，已在多地进行示范种植，但缺乏对其果实生长发育及成熟生理机理方面的研究。因此，探讨蓝果忍冬果实生长发育过程中内源激素的变化规律，对蓝果忍冬果实生长发育的生理机制研究及调控具有重要意义。【前人研究进展】已有研究证实，内源激素在葡萄（陈发河等，2002）、草莓（钟晓红等，2004）、荔枝（Wang et al.，2007）和梨（廖明安等，2009）等果实生长发育过程中起重要作用。刘丙花等（2007）研究发现，甜樱桃在生长发育过程中其脱落酸（ABA）含量呈下降—上升—下降—上升变化趋势，赤霉素（GA3）含量的变化动态与生长素（IAA）相似，在第Ⅰ、Ⅱ速长期各出现一次高峰，共同调控果实的生长发育。Zaharah等（2012）研究发现，芒果果实软化期的第4 d ABA含量出现高峰，IAA含量则一直呈下降趋势，共同促进果实软化。在蓝果忍冬研究方面，已开展了种质资源多样性（霍俊伟，2004）、生理活性物质及挥发性成分（王艺菲，2014）、组织快繁（于婷乔等，2014）等的评价工作。【本研究切入点】目前，关于蓝果忍冬果实发育过程中内源激素含量变化动态及其与果实生长发育、成熟关系的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】测定不同品种（系）蓝果忍冬果实不同发育时期的内源激素含量，分析其与果实生长发育的相关性，为蓝果忍冬果实生长发育生理机制研究及调控提供参考依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

供试品种（系）为8年生蓓蕾和长白山1号，是本课题组选育的优良品种（系）。长白山1号果实成熟期约比蓓蕾早2 d。试验所用果实采自东北农业大学蓝果忍冬种质资源圃。试验地立地条件一致，常规管理。

1. 2 试验方法

1. 2. 1 样品采集 选取生长健壮、整齐一致的植株挂牌，于盛花后6 d开始每隔6 d采样1次，直至果实完全成熟。采集的果实一部分直接测定果实横径、纵径和单果重，另一部分用液氮速冻并置于-80 ℃冰箱保存，用于内源激素含量测定。

1. 2. 2 果实横径、纵径和单果重测定 随机选取30个果实，用0.01%游标卡尺测定其横径和纵径。再随机选取30个果实，用千分之一天平测定单果重。

1. 2. 3 果实内源激素含量测定 GA3、IAA和ABA的提取及含量测定参照马海燕（2007）的方法并略有改动；玉米素（ZT）的提取及含量测定：在石油醚萃取后加入2.0 g PVPP，振荡1 h后置于超低温冰箱中直至完全结冰后取出，室温溶解，10000×g离心10 min，上清液pH调至8.0，再用乙酸乙酯萃取，其余操作过程与GA3、IAA和ABA的提取过程完全相同。另外，测定的色谱条件中仅流速变为0.9 mL/min，其余条件相同。

1. 3 统计分析

试验数据采用Excel 2003进行统计、制图，采用SPSS 17.0软件进行相关性分析。

2 结果与分析

2. 1 蓝果忍冬果实形态指标的变化情况

2. 1. 1 单果重的变化 从图1-A可以看出，蓝果忍冬果实单果重在发育过程中呈快—慢—快的不明显双S型变化趋势。其中，在第Ⅰ快速生长期（蓓蕾为盛花后6～24 d，长白山1号为盛花后6～18 d）蓝果忍冬果实快速膨大，两个品种（系）果实的净增长量分别占成熟时单果重的40.71%和33.00%；在缓慢生长期（蓓蕾为盛花后24～30 d，长白山1号为盛花后18～24 d），蓝果忍冬果实生长缓慢，外观上几乎无明显变化，但重量净增长64.00和71.00 g；在第Ⅱ快速生长期（蓓蕾为盛花后30～42 d，长白山1号为盛花后24～42 d），果实重量快速增加，净增长量分别占成熟时单果重的38.44%和47.32%。说明蓓蕾果实果重增长的主要时期在果实第Ⅰ快速生长期，长白山1号果实果重增长的主要时期在果实第Ⅱ快速生长期。另外，从坐果至果实成熟，果实各生长发育期长白山1号的果实单果重均略重于蓓蕾。

2. 1. 2 横径和纵径的变化 从图1-B、图1-C可以看出，蓝果忍冬果实横径、纵径均呈快—慢—快的不明显双S型变化趋势。其中，第Ⅰ快速生长期两个品种（系）果实的横径增加迅速，净增长量分别占成熟时的33.27%和24.62%；缓慢生长期横径净增长量仅增加0.24和0.80 mm，增长非常缓慢；第Ⅱ快速生长期两个品种（系）横径变化非常明显，净增长量分别占成熟时的33.63%和40.00%。蓓蕾和长白山1号果实的纵径在第Ⅰ快速生长期净增长量分别占成熟时的25.90%和22.32%；缓慢生长期果实纵径仅增加0.40和1.40 mm；第Ⅱ快速生长期，两个品种（系）的果实纵径净增长量分别占成熟时的18.11%和31.25%。

两品种（系）果实横径、纵径的变化趋势与单果重的变化趋势相对应，但蓓蕾果实的第Ⅰ快速生长期比长白山1号长6 d，第Ⅱ快速生长期则短6 d，总的生长发育时间相同。由此可见，两品种（系）果实生长曲线相似，仅果实发育时期存在一定差异。

2. 2 蓝果忍冬果实内源激素含量的变化情况

2. 2. 1 GA3含量的变化 从图2-A可以看出，蓓蕾和长白山1号果实发育过程中GA3含量均呈下降—上升—下降的变化趋势。其中长白山1号果实整个生长发育期的GA3含量均高于蓓蕾；蓓蕾和长白山1号果实中GA3含量在盛花后6 d均较高，随后逐渐下降，在进入缓慢生长期时降至最（蓓蕾为0.13 μg/gFW，长白山1号为0.27 μg/gFW）；GA3含量分别在盛花后30和24 d出现小高峰，分别为0.23和0.33 μg/gFW，分别是盛花后6 d时的61.02%和65.88%；GA3含量从小高峰期开始下降后直至果实成熟均维持在较低水平。

蓝果忍冬果实发育过程中GA3含量的两个高峰均出现在快速生长期，说明GA3可促进果实细胞体积膨大，有利于果实生长。

2. 2. 2 IAA含量的变化 从图2-B可以看出，蓓蕾和长白山1号果实的IAA含量变化趋势与GA3含量变化趋势相似。其中，除果实完全转色至果实成熟采收期外，长白山1号果实内IAA含量均高于蓓蕾；第Ⅰ快速生长期，两个品种（系）果实的IAA含量逐渐下降，可能是由于果实体积迅速增长的稀释作用所致；两个品种（系）果实内IAA含量分别在盛花后36和30 d时出现小高峰，分别为0.43和0.48 μg/gFW；随后IAA含量开始下降直至果实成熟均维持在较低水平。

蓓蕾和长白山1号果实的IAA含量出现高峰时果实正处于快速生长期，说明高含量的IAA可能是促进果实快速生长的因素之一。

2. 2. 3 ZT含量的变化 从图3-A可以看出，蓓蕾果实的ZT含量变化与长白山1号基本相同。其中，果实第Ⅰ快速生长期和缓慢生长期内ZT含量无明显变化，均维持在3.5 μg/gFW水平；第Ⅱ快速生长期，两个品种（系）果实ZT含量出现峰值（分别为3.83和3.91 μg/gFW）的时间与IAA含量出现第二次峰值的时间一致，分别为盛花后36和30 d，含量分别为盛花后6 d时的135.71%和122.20%；隨后ZT含量开始下降，约在3.00 μg/gFW水平上维持稳定，直至果实完全成熟采收。

蓓蕾和长白山1号果实的ZT含量均在第Ⅱ快速生长期出现峰值，说明ZT可能是促进果实第Ⅱ快速期生长的因素之一。

2. 2. 4 ABA含量的变化 从图3-B可以看出，在蓝果忍冬果实的整个发育过程中，ABA含量均出现两次高峰，其中蓓蕾果实的ABA含量高于长白山1号；盛花后6 d时出现第一次高峰，分别为4.55（蓓蕾）和2.82 μg/gFW（长白山1号），此时果实处于落花期和第Ⅰ快速生长初期，说明高含量ABA可能导致落花；随着果实的生长发育，ABA含量逐渐下降，盛花后30 d时降至最低水平（蓓蕾为2.36 μg/gFW，长白山1号为1.76 μg/gFW）；ABA含量的第二次高峰均出现在盛花后42 d，分别为盛花后6 d时的1.07（蓓蕾）和1.18倍（长白山1号），此时果实已进入成熟期，说明ABA可能起促进果实快速成熟作用。

2. 3 蓝果忍冬果实中内源激素间的平衡关系及其与果实形态指标的相关性

由表1可知，蓓蕾和长白山1号果实的ZT含量与IAA/ABA呈显著正相关（P<0.05，下同）；GA3含量与GA3/ABA和（GA3+IAA）/ABA呈极显著正相关（P<0.01，下同），与IAA/ABA呈显著正相关；（GA3+IAA）/ABA与IAA/ABA呈极显著正相关；ABA含量与（GA3+IAA+ ZT）/ABA呈极显著负相关。同时，长白山1号和蓓蕾果实的GA3/ABA与（GA3+IAA）/ABA分别呈极显著和显著相关；长白山1号果实的ZT含量与ABA含量和（GA3+IAA+ZT）/ABA显著相关，IAA含量与GA3/ABA呈显著相关，IAA/ABA与（GA3+IAA+ZT）/ABA呈显著相关，相关性均高于蓓蕾。说明蓝果忍冬果实内各激素间存在平衡关系，通过相互影响、共同调控果实生长发育，且不同品种（系）果实中激素间相关性存在差异。

蓓蕾和长白山1号果实的ZT含量与果实的单果重、横径及纵径间呈低度相关[相关系数的绝对值为0.300～0.500，相关不显著（P>0.05）]，ABA含量与单果重、横径及纵径的相关度更弱（相关系数的绝对值小于0.300）；GA3/ABA、IAA/ABA及（GA3+IAA）/ABA分别与果实的单果重、横径及纵径呈显著或极显著相关。长白山1号果实中GA3含量和IAA含量与单果重、横径及纵径呈极显著或显著相关，蓓蕾果实中IAA含量与单果重、横径及纵径间相关系数绝对值均大于0.800，且相关极显著。说明蓝果忍冬果实生长过程中，不同激素起着不同程度的调控作用，相对来说，GA3和IAA作用较强，且GA3对长白山1号果实的调控作用强于蓓蕾，IAA对蓓蕾果实的调控作用强于长白山1号。

3 讨论

本研究结果表明，蓓蕾和长白山1号蓝果忍冬果实的生长曲线均呈不明显的双S型，与霍俊伟（2004）对蓝果忍冬的研究结果基本一致，但蓓蕾果实的第Ⅰ快速生长期长于长白山1号，而长白山1号的第Ⅱ快速生长期长于蓓蕾。蓓蕾果实的净增长量在第Ⅰ快速生长期占比例较大，长白山1号果实的净增长量在第Ⅱ快速生长期占比例较大，可作为确定两个品种（系）最佳施肥期的理论依据。

阮晓等（2000）和陈善波（2008）研究认为，果实发育初期高含量的GA3和IAA有利于幼果坐果和促进果实细胞分裂。本研究也获得了类似结果，高含量的GA3和IAA可促进蓝果忍冬果实在第Ⅰ快速生长期快速生长。第Ⅱ快速生长期前期，果实内GA3和IAA含量均出现一次增长高峰，可能是促进果实第二次快速生长的原因。两个品种（系）果实内产生GA3的高峰均早于IAA产生高峰6 d，进一步证实了GA3对IAA的合成具有促进作用（李宗霆和周燮，1996；徐臣善，2013），且二者呈互为消长关系，使GA3+IAA总量维持在较高水平，对果实的生长发育起积极促进作用。刘小阳等（2006）研究发现，砀山酥梨果实发育期间高含量的ZT对果实细胞膨大起重要作用。本研究中蓓蕾和长白山1号果实中的ZT含量均在第Ⅱ快速生长期出现峰值，由此推断ZT含量峰值的出现可能是促进果实快速生长的另一个主要因素。

在葡萄（Wheeler et al.，2009；Sun et al.，2010）、甜樱桃（刘丙花等，2008；Hao et al.，2014）、草莓（Jia et al.，2011，2013）等果实发育初期其ABA含量较高，可能与落花落果（刘丙花等，2007）及果实发育初期的快速生长（Hao et al.，2014）有关。本研究中两个品种（系）蓝果忍冬果实落花期（第Ⅰ快速生长期初期）ABA含量出现第一次小高峰（盛花后6 d），说明ABA可能促进落花，同时促进果实快速生长（ABA与果实单果重、横径、纵径相关系数绝对值较大，为0.820～0.938）。Hao等（2014）研究认为，甜樱桃果实内高含量的ABA与其物质的转化、积累及果实成熟过程的启动相关。本研究中两个品种（系）蓝果忍冬第二次出现ABA含量高峰均在采收前6 d，初步认为高含量的ABA可促进果实成熟。

果实生长、发育及成熟的整个过程不是由单一的内源激素调控，而是多种内源激素相互作用的结果（陈善波，2008），且各激素间存在相互平衡关系。本研究的相关性分析结果表明，蓝果忍冬果实中ZT含量与IAA/ABA呈显著正相关；GA3含量與GA3/ABA和（GA3+IAA）/ABA呈极显著正相关，与IAA/ABA呈显著正相关；（GA3+IAA）/ABA与IAA/ABA呈极显著正相关；ABA含量与（GA3+IAA+ZT）/ABA高度相关，说明各激素间存在着相互促进、制约作用，进一步证实了各激素间存在着平衡关系。ZT含量与果实的单果重、横径及纵径低度相关；GA3、IAA含量和激素比值与果实的单果重、横径及纵径低度或中度相关（相关系数绝对值大于0.500），说明各内源激素共同促进果实生长发育。由于各激素的合成途径及作用方式较复杂，对蓝果忍冬果实中各内源激素间的相互协同作用等需进一步探究。

4 结论

蓝果忍冬果实发育初期ABA含量出现小高峰可促进落花，且高含量的GA3、IAA和小高峰含量的ABA及第Ⅱ快速生长期前期和中期高含量的GA3、IAA和ZT有利于果实快速生长，采收前高含量的ABA有利于果实成熟，可作为蓝果忍冬生产上应用生长调节剂调控果实生长发育、成熟的理论依据。

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（責任编辑 思利华）