高天瑜，鄭 斌，許文天，梁清志，王松標(biāo)，李 蕊，曾教科，武紅霞

(1 海南大學(xué)園藝學(xué)院，海口，570288；2 農(nóng)業(yè)部熱帶果樹生物學(xué)重點實驗室/中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所，廣東湛江，524091；3 海南省熱帶園藝采后處理與保鮮重點實驗室，廣東湛江，524091)

杧果MangiferaindicaL.素有“熱帶果王”之稱，果實香氣濃郁，深受消費者喜愛。杧果成花是由外部環(huán)境條件和內(nèi)部發(fā)育狀態(tài)共同作用的結(jié)果，成花質(zhì)量和數(shù)量直接決定了杧果產(chǎn)量，在杧果生產(chǎn)中具有重要價值和意義。果樹普遍存在大小年結(jié)果的現(xiàn)象，如蘋果、梨、油梨、荔枝等，杧果也不例外[1]。生產(chǎn)中不同杧果品種間成花差異明顯，一些品種易成花，而有些主栽杧果品種成花難，影響杧果產(chǎn)量，嚴重制約杧果產(chǎn)業(yè)發(fā)展，但其成花差異的成因還未明確。影響果樹成花的因素很多，碳水化合物在成花過程中的作用非常重要，果實收獲后碳水化合物的積累對來年開花誘導(dǎo)具有重要作用[2]。碳水化合物是植物供能的主要物質(zhì)，植物成花前積累的養(yǎng)分多少直接影響成花的數(shù)量和質(zhì)量。Xing等[3]研究表明，“長富2號”蘋果在成花誘導(dǎo)時期，頂芽和臨近葉片的可溶性糖含量有顯著變化。蛋白質(zhì)的積累對成花也有舉足輕重的作用，劉宗莉等[4]發(fā)現(xiàn)枇杷葉片的可溶性蛋白質(zhì)升高對應(yīng)成花誘導(dǎo)；而夏橙葉片在成花過程中供應(yīng)給花芽大量的合成蛋白[5]。Kraus等[6]認為，碳水化合物與氮在決定花芽形成和果實生長方面起到不可忽略的作用。杧果成花的研究多集中在生理調(diào)控方面，適當(dāng)修剪枝條可促進腋芽發(fā)育，在頂端修剪后的前幾周小于20 ℃的低溫不少于350 h是花芽分化的必需條件[7]。不同品種杧果在休眠芽發(fā)育后期對溫度的響應(yīng)不同，Honey Gold等品種更易感應(yīng)低溫誘導(dǎo)[8]。對本單位保存的260余份杧果種質(zhì)資源初步觀察發(fā)現(xiàn)，不同杧果品種間成花存在明顯差異。因此本研究選擇易成花的典型品種“南多美”和難成花典型品種“椰香”為材料，對其成花過程中物候期、抽梢及開花情況進行觀察，測定成花過程不同發(fā)育階段頂芽的碳水化合物和可溶性蛋白含量變化，以期探明杧果成花過程中營養(yǎng)物質(zhì)變化規(guī)律，從而為調(diào)控杧果花芽分化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所杧果種質(zhì)資源圃，選取樹體結(jié)構(gòu)、樹冠大小和枝梢生長勢相近的高接換種3年的“南多美”和“椰香”杧果各10株，采用相同管理方式，以保證其外部環(huán)境條件一致。參照林淑增等[9]的杧果花芽分化時期并稍有改動，待末次梢轉(zhuǎn)綠后，選擇花芽分化前不同階段(11月18日、11月27日、12月7日、12月17日)的頂芽，直至花芽分化后(12月30日)停止取樣，每個發(fā)育時期采集具有代表性的健康頂芽，并置于-80 ℃保存。

1.2 方法

1.2.1 物候期觀察及統(tǒng)計 在試驗樹不同方位隨機取10個結(jié)果母枝掛牌定點觀測。自2020年10月起，每隔10 d觀察杧果成花階段芽的狀態(tài)，并統(tǒng)計抽梢數(shù)直至停梢，于末次梢轉(zhuǎn)綠前后(11月4日和11月18日)測量秋梢長度和末次梢直徑。隨機抽取的單株結(jié)果母枝的開花枝條數(shù)占枝條總數(shù)的百分率即為成花率，從12月20日開始，每隔7 d調(diào)查枝條的成花率。

1.2.2 可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白含量測定 可溶性糖包括果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖等，其含量測定參考Rosa等[10]的方法，均采用高效液相色譜法(HPLC)。稱取頂芽樣品300 mg研磨粉碎，加入90%乙醇5 mL提取，于4 ℃ 12 000 r/min離心10 min，取上清液，剩余殘渣用5 mL乙醇均質(zhì)兩次后離心，合并兩次上清液；水浴蒸干后，殘渣在2 mL蒸餾水中重懸，過濾后上機測定，根據(jù)樣品的峰面積和不同糖組分的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算其含量。

淀粉含量測定采用微量法植物淀粉試劑盒完成。將乙醇提取后的沉淀于1.5 mL蒸餾水中重懸，95 ℃水浴糊化15 min，然后用緩沖淀粉糖苷酶水解所得糊化淀粉，常溫提取15 min，25 ℃ 3 000 r/min離心10 min，保留上清液，采用蒽酮比色法測定葡萄糖含量，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算淀粉含量。總碳水化合物的含量為可溶性糖與淀粉之和。

可溶性蛋白含量測定采用BCA法蛋白含量測定試劑盒完成。稱取頂芽樣品0.1 g研磨成粉末，加入1 mL蒸餾水冰浴勻漿，10 000 r/min 4 ℃離心10 min，取上清液稀釋待測；將試劑A和B按照50∶1比例混合，配制成工作液；取樣本5 μL和工作液200 μL，置于60 ℃水浴保溫30 min，于562 nm波長下測定吸光度值，由標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算可溶性蛋白含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2016進行分析處理，應(yīng)用SPSS 26軟件進行Duncan多重比較和相關(guān)性分析，用Origin 21進行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 成花階段枝梢生長和成花率差異

2020年10—12月，“南多美”和“椰香”兩個品種均未抽新梢，抽梢率沒有顯著變化。說明“南多美”和“椰香”在2020年10月底已經(jīng)停止抽梢，營養(yǎng)生長趨勢減緩。從表1看出，11月4日至11月18日，“南多美”和“椰香”的秋梢總梢長度有小幅度增加，但品種間差異不顯著，“南多美”的總梢長度大于“椰香”。兩個品種的末次梢直徑均有增加，且兩品種間有顯著性差異，“南多美”顯著高于“椰香”。說明“南多美”和“椰香”在休眠期前均有不同程度的營養(yǎng)物質(zhì)積累，品種間差異較大。

表1 兩個杧果品種不同時間總梢長度、末次梢直徑和成花率變化

2020年12月20日至2021年1月11日，“南多美”和“椰香”的成花率變化不大，“南多美”的成花率為21%，“椰香”的成花率為1%～2%。2021年1月11日后，兩個品種成花率均有大幅度增加，“南多美”為88%，“椰香”為33%。在成花過程中“南多美”成花率均顯著高于“椰香”，說明“南多美”的成花效果優(yōu)于“椰香”，即在自然條件下，“南多美”更易進行花芽分化。

2.2 花芽分化過程中碳水化合物含量變化

2.2.1 可溶性糖含量變化 從圖1可以看出，在成花過程中，“南多美”和“椰香”的果糖含量均呈上升趨勢，在12月30日達到最高，“南多美”為26.91 mg/g，“椰香”為19.93 mg/g。不同采樣時間，果糖含量均以“南多美”始終高于“椰香”，說明果糖的增加有利于杧果花芽分化，果糖的積累量越多越能提高成花的可能性。在12月17日和12月7日，“南多美”的果糖含量顯著高于“椰香”，說明果糖含量的增加在花序分化期起到顯著效果。

注：不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著，圖2和圖3同。

“南多美”和“椰香”的葡萄糖含量變化趨勢不同，“南多美”呈先升高后降低的趨勢，12月17日時含量最高，為32.72 mg/g；在11月18日處于最低水平，為12.13 mg/g。“椰香”的葡萄糖含量在成花不同發(fā)育階段呈上升趨勢，11月18日含量最低，為11.82 mg/g；12月30日達到最高，為18.74 mg/g。在12月7日和12月17日，葡萄糖含量均以“南多美”顯著高于“椰香”，說明葡萄糖在成花前期快速積累，有助于花芽形成。

在成花過程中，“南多美”和“椰香”的蔗糖含量均呈先下降后上升的趨勢?！澳隙嗝馈钡恼崽呛吭?2月17日最低，為21.90 mg/g；12月30日最高，為44.75 mg/g?！耙恪钡恼崽呛吭?2月7日最低，為45.42 mg/g；12月30日最高，為62.10 mg/g。在成花的各個時期，“椰香”的蔗糖含量均顯著高于“南多美”，說明成花前期蔗糖以消耗為主，成花后期則多為積累，不同品種間蔗糖含量差異較大。

“南多美”和“椰香”的麥芽糖含量變化趨勢不同。在成花的各個時期，“南多美”的麥芽糖含量逐漸升高，11月18日含量最低，為16.31 mg/g；12月30日含量最高，為37.94 mg/g。“椰香”則呈先少量下降后突增的趨勢，12月17日含量最低，為19.87 mg/g；12月30日含量最高，為35.80 mg/g。在11月18日、11月27日、12月7日和12月17日，兩個品種間麥芽糖含量差異顯著；11月27日至12月30日，“南多美”的麥芽糖含量均高于“椰香”。說明從成花過程中總趨勢來看，麥芽糖含量的增加有利于杧果成花。

2.2.2 淀粉和碳水化合物總量變化 從圖2可以看出，在成花的不同階段，“南多美”和“椰香”的淀粉含量變化不明顯?！澳隙嗝馈痹诔苫ㄟ^程中淀粉含量先增后減，11月18日含量最低，為34.85 mg/g；12月30日含量最高，為38.21 mg/g。11月27日時，“椰香”淀粉含量最低，為30.46 mg/g；12月30日含量最高，為41.00 mg/g。除11月27日外，兩個品種在成花的各個時期淀粉含量均無顯著性差異。說明杧果在成花過程中淀粉維持一個穩(wěn)定的水平。

圖2 兩個杧果品種成花過程中頂芽淀粉和碳水化合物總量變化

在成花不同階段，“南多美”和“椰香”的碳水化合物總量變化趨勢不同?！澳隙嗝馈钡奶妓衔锟偭恐饾u升高，11月18日含量最低，為114.89 mg/g；12月30日含量最高，為168.90 mg/g?！耙恪眲t呈先下降后增加，12月7日含量最低，為126.46 mg/g；12月30日含量最高，為177.57 mg/g。在11月18日和12月7日，兩個品種碳水化合物總量差異顯著。從成花過程總趨勢來看，碳水化合物不斷在花芽中積累，且在成花后期積累程度大幅度增加，碳水化合物含量的增加有利于杧果成花，積累量在品種間差異不明顯。

2.3 可溶性蛋白含量、碳水化合物與可溶性蛋白含量比值的變化

從圖3可以看出，“南多美”和“椰香”的可溶性蛋白含量變化趨勢基本一致，均呈先下降后增加的趨勢，且“椰香”的可溶性蛋白含量始終高于“南多美”。在12月17日和12月30日，兩個品種間的可溶性蛋白含量有顯著性差異。說明在成花過程中可溶性蛋白不斷在花芽中積累，且在成花后期積累程度大幅度增加，積累量在品種間差異較大。

圖3 兩個杧果品種成花過程中頂芽可溶性蛋白含量和碳水化合物與可溶性蛋白比值變化

碳水化合物與可溶性蛋白含量比值呈現(xiàn)先增后減的趨勢，兩個品種比值均在12月7日達到最大，分別為2.68和2.18。12月7日至12月30日，“南多美”的比值顯著高于“椰香”。說明碳水化合物與可溶性蛋白含量比值升高有利于花芽的生理分化，而花器官的形態(tài)分化則使比值降低。

2.4 碳水化合物、可溶性蛋白與成花率的相關(guān)性

從表2可以看出，杧果成花率與麥芽糖含量、碳水化合物總量和可溶性蛋白含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.506、0.641和0.456。成花率與果糖含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.816。綜合來看，杧果的成花率與成花期間頂芽的碳水化合物總量和可溶性蛋白含量有較大關(guān)系，其中果糖與麥芽糖含量影響較大。

表2 “南多美”和“椰香”兩個杧果品種成花過程中花芽碳水化合物、可溶性蛋白與成花率的相關(guān)性

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明，杧果成花過程中，蔗糖含量呈先升高后降低的趨勢，以“椰香”顯著高于“南多美”；果糖、葡萄糖和麥芽糖均呈現(xiàn)升高的趨勢，花芽分化后達到最高，以“南多美”顯著高于“椰香”；淀粉含量在花芽分化前以“南多美”高于“椰香”；可溶性蛋白含量在花芽分化后達到最高，以“椰香”顯著高于“南多美”。杧果成花過程中，碳水化合物和可溶性蛋白的積累有利于花芽分化，其比值呈先升高后降低的趨勢，以“南多美”顯著高于“椰香”，“南多美”成花率顯著高于“椰香”。

3.1 碳水化合物在成花過程中的作用

碳水化合物是植物生長發(fā)育過程的重要結(jié)構(gòu)物質(zhì)和能量供給，其積累和消耗在很大程度上影響著花芽分化的基本進程。碳水化合物在啟動花芽分化過程中起著關(guān)鍵作用，淀粉在花芽分化過程中水解為糖后供花芽分化利用；而葡萄糖、果糖等可溶性糖則被直接利用，為植物花芽分化提供充足的營養(yǎng)，其含量與花芽分化進程呈正相關(guān)。植物葉片在成花過程中，通過產(chǎn)生并傳遞糖信號到頂端分生組織，最終誘導(dǎo)形成花芽[11]。葉片和頂端分生組織中糖類物質(zhì)的交換和傳遞是造成植物由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變的原因，而不是結(jié)果[12]。李辛雷等[13]研究報道，杜鵑紅山茶可溶性糖的含量在生理分化期逐漸積累，在形態(tài)分化開始時達最高，此后逐漸降低。劉俊松等[14]在柑桔中測得可溶性糖在花芽分化期先上升后下降，可以得出可溶性糖在成花前期的積累有利于花芽分化。外施低濃度的葡萄糖可以顯著促進蘋果頂芽的花芽分化，增加花芽分化誘導(dǎo)期內(nèi)頂芽葡萄糖和蔗糖的含量[15]。在“妃子笑”荔枝成花過程中，淀粉含量在花芽分化期有較大積累，為后續(xù)花器官的生長發(fā)育儲備充足營養(yǎng)[16]。杧果相關(guān)研究中，葡萄糖的庫—源流動為花芽分化積累了主要能量物質(zhì)[17]。成花穩(wěn)定的Amrapali在成花各個時期中葉片碳水化合物總量高于較難成花的Dashehari[18]。本研究中，花芽分化前，易成花品種“南多美”的淀粉含量顯著或略高于難成花品種“椰香”；兩個品種的果糖、葡萄糖和麥芽糖含量在成花過程均呈升高趨勢，在花芽分化后達到最高；且易成花品種“南多美”顯著高于難成花品種“椰香”。表明成花過程中碳水化合物的累積對杧果成花具有積極作用。

蔗糖在成花過程中起到非常重要的作用，蔗糖是光合作用的主要產(chǎn)物，是果樹體內(nèi)糖分運輸?shù)闹饕问絒19]；還可作為植物開花的信號因子起作用。蔗糖可通過細胞壁轉(zhuǎn)化酶(CWINV)、中性轉(zhuǎn)化酶(NINV)、液泡轉(zhuǎn)化酶(VINV)或蔗糖合成酶(SUSY)轉(zhuǎn)化為果糖和葡萄糖[20]。有研究表明，蔗糖能夠調(diào)控對果糖有聚合作用的酶(6-SFT)活性及其相關(guān)基因的表達[21]。另外相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，蔗糖轉(zhuǎn)化酶(INV)是高等植物體內(nèi)控制蔗糖分解的關(guān)鍵酶，而轉(zhuǎn)化酶抑制子(InvInh)則通過與轉(zhuǎn)化酶結(jié)合成復(fù)合物來抑制INV酶活性。INV與InvInh相結(jié)合參與糖信號的傳導(dǎo)，從而在糖代謝和果樹發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用[22]。?？∑娴萚23]與苗小榮等[24]發(fā)現(xiàn)InvInh基因在花中表達量高于莖和葉，可能是成花后期蔗糖含量積累的原因之一。本研究中，在杧果成花過程中蔗糖含量呈先下降后升高的趨勢，且以難成花品種“椰香”顯著高于易成花品種“南多美”；蔗糖在花芽分化早期消耗，后期大量積累，其對成花的作用機制還有待于進一步研究。

3.2 可溶性蛋白在成花過程中的作用

可溶性蛋白包括結(jié)構(gòu)蛋白和酶蛋白，是花器官建成的重要結(jié)構(gòu)物質(zhì)，在成花過程中的需求量大[25]。馥郁滇丁香“香妃”在成花過程中，可溶性蛋白在營養(yǎng)生長期處于中等水平，在花序原基分化期達到最高水平[26]。郭金麗等[27]和馬青枝等[28]認為蘋果梨的花芽分化過程與蛋白質(zhì)合成增加有關(guān)?；ㄑ糠只陂g，香草蘭的葉芽蛋白質(zhì)含量持續(xù)下降，花芽和混合花芽的蛋白質(zhì)含量則先上升后下降，說明花芽在花序分化前期需累積大量蛋白質(zhì)[29]。李志娟[30]報道，萱草莖尖在花序原基分化期需消耗大量的蛋白質(zhì)，莖尖可溶性蛋白質(zhì)含量的升高更有利于萱草花芽分化。黃潤生等[31]通過對油茶的代謝物分析，得出激素調(diào)節(jié)可能在成花后期促進氨基酸合成可溶性蛋白。本研究中，兩個杧果品種可溶性蛋白含量在花器官分化期達到最高，說明杧果花器官的建成需要大量可溶性蛋白積累。

3.3 碳水化合物與可溶性蛋白含量比值對成花的影響

成花的碳氮比學(xué)說認為，碳作為主要供能物質(zhì)可以促進花芽分化，氮作為主要結(jié)構(gòu)物質(zhì)則促進營養(yǎng)生長。因此很多學(xué)者研究認為，C/N較高時，有利于植物開花，反之則促進營養(yǎng)生長。張建銘等[32]通過研究大花梔子成花誘導(dǎo)期和花芽孕育期的碳氮比發(fā)現(xiàn)，在成花誘導(dǎo)期，碳氮比的變化不明顯；而在花芽孕育期，碳氮比呈明顯升高趨勢。蛋白質(zhì)在成花轉(zhuǎn)變過程中既是結(jié)構(gòu)物質(zhì)又是不可或缺的營養(yǎng)物質(zhì)，可溶性蛋白是成花的重要因素[33]。Kitsaki等[34]對油橄欖成花研究發(fā)現(xiàn)，在碳水化合物充足的條件下，氮的代謝更傾向于合成蛋白質(zhì)。馥郁滇丁香“香妃”的可溶性糖/可溶性蛋白維持在較低水平有利于成花[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，花芽生長發(fā)育過程中兩個品種碳水化合物與可溶性蛋白比值均呈先升高后降低的趨勢，12月7日達到最高，12月30日達到最低，且易成花的“南多美”的比值顯著高于難成花的“椰香”。由此可見，碳水化合物與可溶性蛋白比值升高有利于杧果花芽的生理分化，而比值降低則有利于花器官的形態(tài)建成。