郭健+曹珂+朱更瑞+方偉超+陳昌文+王新衛(wèi)+關(guān)利平

摘要： 以龍1-2-3、龍1-2-4、龍1-2-6、北京晚蟠桃、96-2-51、96-2-43各3份蟠桃和圓桃為試驗(yàn)材料，利用間接酶聯(lián)免疫法（ELISA）測(cè)定果實(shí)頂部和中部中果皮生長(zhǎng)素（IAA）、細(xì)胞分裂素（ZR）、赤霉素（GA3、GA4）4種植物內(nèi)源激素的含量；以中蟠桃10號(hào)和中桃紅玉為試驗(yàn)材料，研究果實(shí)發(fā)育過(guò)程中內(nèi)源激素的含量變化。結(jié)果表明，多數(shù)圓桃果實(shí)IAA、GA4含量顯著高于蟠桃，且3份圓桃種質(zhì)果實(shí)頂部的GA4含量明顯高于中部；同一時(shí)期，圓桃、蟠桃果實(shí)的ZR、GA3含量基本無(wú)差異；較其他激素而言，在整個(gè)發(fā)育期果實(shí)IAA含量相對(duì)較高。IAA、GA4對(duì)蟠桃、圓桃果實(shí)發(fā)育及果形形成具有非常重要的影響。

關(guān)鍵詞： 蟠桃；圓桃；果實(shí)；植物激素；果實(shí)發(fā)育；果形；中果皮；IAA；赤霉素

中圖分類(lèi)號(hào)： S662.101 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2016）03-0196-04

植物激素與果實(shí)發(fā)育密切相關(guān)，生長(zhǎng)素（IAA）與細(xì)胞分裂素（ZR）被認(rèn)為是調(diào)控果實(shí)發(fā)育過(guò)程的主要植物激素[1]，Pattison等認(rèn)為，番茄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中生長(zhǎng)素濃度存在明顯差異，果實(shí)中心部位IAA濃度高于中果皮[2]。赤霉素（GA3、GA4）亦具有促進(jìn)番茄果實(shí)坐果及果實(shí)發(fā)育的功能，研究表明，在番茄花后8 d及成熟前15 d，赤霉素含量存在高峰，與細(xì)胞分裂及膨大有關(guān)[3]。玉米素類(lèi)細(xì)胞分裂素在葡萄細(xì)胞分裂與果實(shí)發(fā)育中具有顯著作用[4]。大量研究表明，生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素、赤霉素在果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起重要作用[5]。

桃果實(shí)生長(zhǎng)曲線屬雙“S”形，在花后子房迅速膨大為第Ⅰ期；果實(shí)生長(zhǎng)緩慢期、核木質(zhì)化開(kāi)始，這是胚的生長(zhǎng)高峰期，為第Ⅱ期；果實(shí)第2次迅速生長(zhǎng)，細(xì)胞體積增長(zhǎng)、果肉厚度明顯增加，直至果實(shí)成熟，為第Ⅲ期。研究認(rèn)為，蟠桃的縱徑在第Ⅰ期、第Ⅲ期顯著小于圓桃，側(cè)徑?jīng)]有差異；在整個(gè)發(fā)育過(guò)程中，蟠桃的縱徑是圓桃的60%左右[6]。

桃果形具有扁平形（蟠桃）與圓形（普通桃）2種主要類(lèi)型，該性狀由1對(duì)等位基因控制，其中扁平形（S）對(duì)圓形（s）為顯性[7]。果實(shí)發(fā)育與植物內(nèi)源激素也具有密不可分的關(guān)系，不同果形桃品種果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育與主要激素的作用關(guān)系尚未清楚。目前，桃果形的研究主要集中于果形基因的定位，而未見(jiàn)果形形成生理機(jī)制以及蟠桃、圓桃橫軸與縱軸方向細(xì)胞分裂、膨大等調(diào)控的相關(guān)報(bào)道。本試驗(yàn)通過(guò)測(cè)定2種不同果形桃品種果實(shí)發(fā)育期不同部位生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素及赤霉素的含量，比較其差異，從生理水平初步探討導(dǎo)致果形出現(xiàn)差異的原因，研究植物內(nèi)源激素對(duì)果形形成的作用，以確定導(dǎo)致桃果形差異的主要內(nèi)源激素。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料均來(lái)自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹(shù)研究所國(guó)家桃種質(zhì)資源圃。采集龍1-2-3、龍1-2-4、龍1-2-6、北京晚蟠桃、96-2-51、96-2-43共6個(gè)桃品種硬核后、未成熟前果實(shí)頂部與中部的中果皮果肉，研究果實(shí)不同部位的內(nèi)源激素含量。以中蟠桃10號(hào)（蟠桃）、中桃紅玉（圓桃）2個(gè)桃品種為試驗(yàn)材料，采集果實(shí)第1次快速生長(zhǎng)期（S1）、硬核期（S2）、第2次快速生長(zhǎng)期（S3）、生理成熟期（S4）共4個(gè)時(shí)期的中果皮果肉，不區(qū)分部位，研究不同果形桃品種果實(shí)發(fā)育過(guò)程中的激素含量變化；中桃紅玉4個(gè)采樣時(shí)間分別是4月22日（花后30 d）、5月12日（花后50 d）、5月28日（花后65 d）、6月14日（花后85 d）；中蟠桃10號(hào)4個(gè)采樣時(shí)間分別是4月22日（花后30 d）、5月28日（花后65 d）、6月14日（花后 85 d）、7月9日（花后110 d）。液氮速凍，于超低溫冰箱中保存、備用。

1.2 測(cè)定方法

采用間接酶聯(lián)免疫法[8]測(cè)定，測(cè)定的激素種類(lèi)包括生長(zhǎng)素（IAA）、細(xì)胞分裂素（ZR）、赤霉素（GA3、GA4），ELISA試劑盒由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)提供。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用 Excel 2007和SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實(shí)IAA含量差異分析

IAA具有促進(jìn)細(xì)胞分裂、果實(shí)發(fā)育的作用。由圖1可見(jiàn)，圓桃、蟠桃各3個(gè)共6個(gè)桃品種中，圓桃、蟠桃果實(shí)均未表現(xiàn)出明顯的頂部IAA含量高于或低于中部的變化規(guī)律；3個(gè)圓桃果實(shí)的IAA含量幾乎全部顯著高于蟠桃，其果實(shí)整體的平均IAA含量高于蟠桃，為蟠桃的3倍。這說(shuō)明IAA在促進(jìn)圓桃果實(shí)沿縱軸方向生長(zhǎng)發(fā)育的作用方面強(qiáng)于蟠桃，IAA可能促進(jìn)了圓桃果實(shí)頂部細(xì)胞的分裂與膨大，而使圓桃形成圓形的果實(shí)。

由圖2可見(jiàn)，隨果實(shí)生育期發(fā)展，IAA含量變化整體呈下降趨勢(shì)；與中蟠桃10號(hào)相比，中桃紅玉果實(shí)在S1—S2發(fā)育前期維持相對(duì)較高濃度的IAA，在S2—S3時(shí)期果實(shí)IAA含量高于中蟠桃10號(hào)，這表明果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，有一段時(shí)間（S2—S3時(shí)期）圓桃果實(shí)的IAA含量高于蟠桃。

2.2 果實(shí)ZR含量差異分析

ZR是細(xì)胞分裂素中的1種，也具有促進(jìn)細(xì)胞分裂的作用。由圖3可見(jiàn)，不同品種果實(shí)頂部與中部的ZR含量各不相同，無(wú)論是圓桃還是蟠桃，同一個(gè)品種果實(shí)頂部與中部ZR含量差異不顯著；圓桃果實(shí)平均ZR含量為蟠桃的2倍，相比于IAA的3倍，差異相對(duì)較小。由圖4可見(jiàn)，果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，中蟠桃10號(hào)、中桃紅玉果實(shí)的ZR含量均逐漸降低，在果實(shí)相同發(fā)育時(shí)期，兩者果實(shí)的ZR含量無(wú)顯著性差異。這說(shuō)明ZR在促進(jìn)圓桃與蟠桃果實(shí)發(fā)育過(guò)程中的作用基本相同，并不是造成果形差異的主要因素。

2.3 果實(shí)GA4含量差異分析

GA4具有促進(jìn)細(xì)胞分裂、伸長(zhǎng)及膨大的作用。由圖5可見(jiàn)，6個(gè)桃品種中，圓桃果實(shí)頂部的GA4含量顯著高于果實(shí)中部，龍1-2-3、龍1-2-4、龍1-2-6果實(shí)頂部的GA4含量分別是果實(shí)中部的2.3、1.5、1.6倍；蟠桃果實(shí)頂部與中部的GA4含量沒(méi)有與圓桃類(lèi)似的變化規(guī)律，且果實(shí)頂部與中部GA4含量差異不顯著。3個(gè)圓桃的GA4平均含量比蟠桃高78%。

由圖6可見(jiàn)，隨果實(shí)生育期發(fā)展，中蟠桃10號(hào)、中桃紅玉果實(shí)的GA4含量變化呈相反趨勢(shì)，并非整個(gè)發(fā)育期圓桃的GA4含量都高于蟠桃；在S2—S3時(shí)期，中桃紅玉果實(shí)的GA4含量高于中蟠桃10號(hào)，這段時(shí)期恰好也是圓桃果實(shí)IAA含量高于蟠桃的時(shí)期；果實(shí)同一發(fā)育時(shí)期，中蟠桃10號(hào)在發(fā)育前期（S1）的GA4含量顯著高于中桃紅玉，是其1.8倍；中蟠桃10號(hào)硬核期果實(shí)的GA4含量顯著下降，下降幅度為50%，后趨于穩(wěn)定；在發(fā)育前期至硬核期，中桃紅玉果實(shí)的GA4含量維持較高水平，后下降并趨于穩(wěn)定。

2.4 果實(shí)GA3含量差異分析

由圖7可見(jiàn)，6個(gè)桃品種中，無(wú)論圓桃還是蟠桃，果實(shí)頂部GA3含量整體上未明顯表現(xiàn)出高于或低于果實(shí)中部的變化規(guī)律，圓桃與蟠桃果實(shí)的GA3整體平均含量相差不大，圓桃果實(shí)GA3平均含量?jī)H比蟠桃高18%，相對(duì)于IAA、GA4、ZR，其含量變化在圓桃、蟠桃中差異最不明顯。由圖8可見(jiàn)，隨果實(shí)生育期發(fā)展，GA3含量變化整體呈下降趨勢(shì)；在相同發(fā)育時(shí)期，圓桃、蟠桃果實(shí)的GA3含量差異不顯著。因此，GA3在果形形成過(guò)程中的地位與ZR相同，僅作為果實(shí)發(fā)育過(guò)程中需要的一種內(nèi)源激素，并不是影響果形產(chǎn)生差異的主要原因。

3 結(jié)論與討論

植物激素對(duì)果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育及成熟具有重要作用，授粉受精是果實(shí)發(fā)育的第一步，也是最重要的一步，受精后的子房產(chǎn)生大量的植物激素，進(jìn)一步促進(jìn)子房壁及植物其他器官的生長(zhǎng)發(fā)育[9]。有研究表明，種子中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的增加，促進(jìn)了果實(shí)細(xì)胞分裂及細(xì)胞膨大[10]。桃果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育及桃圓、扁不同果形的形成也應(yīng)該受到各種植物激素的廣泛作用，前人研究多集中在測(cè)定桃果實(shí)軟化與激素的關(guān)系、蟠桃裂果與激素的關(guān)系及縫合線變軟與激素的關(guān)系等[11-13]。有研究指出，果實(shí)內(nèi)源激素含量的不均勻會(huì)導(dǎo)致蘋(píng)果果實(shí)的偏斜，即產(chǎn)生非正常果形的果實(shí)[14]，通過(guò)外施IAA、BA、GA3等激素，可以降低蘋(píng)果果實(shí)的偏斜[15]。前人對(duì)蘋(píng)果正常果與畸形果內(nèi)源激素的含量進(jìn)行分析認(rèn)為，內(nèi)源激素的差異是導(dǎo)致畸形果出現(xiàn)的一個(gè)重要因素，畸形果中的內(nèi)源激素含量普遍低于正常果[16]。同樣，梨果實(shí)偏斜也是由于內(nèi)源激素含量不均勻引起的[17]。另外，有研究表明，外施赤霉素可以促進(jìn)番茄形成單性結(jié)實(shí)的果實(shí)，且與正常授粉受精后發(fā)育的果實(shí)基本相同[18]。閆國(guó)華等認(rèn)為，赤霉素可能參與促進(jìn)蘋(píng)果細(xì)胞伸長(zhǎng)，進(jìn)而影響果實(shí)發(fā)育的生物學(xué)過(guò)程[19]。

相比圓桃，蟠桃果形扁平的性狀是否也是由于內(nèi)源激素分布不均勻而導(dǎo)致的？本試驗(yàn)從果實(shí)頂部與中部等不同部位著手，分別測(cè)定3種圓桃、3種蟠桃果實(shí)頂部與中部主要的內(nèi)源激素含量，分析導(dǎo)致蟠桃、圓桃果形形成差異的生理因素。結(jié)果表明，6份桃種質(zhì)中，無(wú)論果實(shí)頂部或中部，圓桃果實(shí)的IAA、GA4含量要明顯高于蟠桃，而相對(duì)于圓桃，蟠桃是一種果形變扁的“畸形果”，這與激素含量差異引起畸形果實(shí)產(chǎn)生的結(jié)論[14，16]較為一致。圓桃果實(shí)頂部與中部GA4含量的顯著差異及圓桃、蟠桃整體平均GA4水平的差異，反映圓桃果實(shí)頂部較高濃度的GA4促進(jìn)了果實(shí)頂部的細(xì)胞伸長(zhǎng)、細(xì)胞分裂等，使果實(shí)具有向上生長(zhǎng)、膨大的能力，并最終表現(xiàn)出圓桃的果形特點(diǎn)。對(duì)于蟠桃而言，由于GA4分布不規(guī)律，且GA4含量整體低于圓桃，則表現(xiàn)出區(qū)別于圓桃的果形特點(diǎn)。

在桃整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，測(cè)定2個(gè)不同果形桃品種果實(shí)的4種主要植物內(nèi)源激素含量發(fā)現(xiàn)，IAA含量在果實(shí)發(fā)育初期較高，并隨果實(shí)發(fā)育逐漸降低，這與Boettcher 等研究結(jié)論[20-21]較為一致；在發(fā)育S2—S3時(shí)期，中桃紅玉果實(shí)的IAA含量高于中蟠桃10號(hào)，這說(shuō)明圓桃在形成圓形果實(shí)過(guò)程中，一段時(shí)間內(nèi)較高濃度的IAA促進(jìn)了圓形果實(shí)的正常發(fā)育；中蟠桃10號(hào)與中桃紅玉果實(shí)的GA4含量變化差異相對(duì)較大，兩者GA4含量變化呈相反趨勢(shì)，這說(shuō)明在形成不同果形果實(shí)的過(guò)程中，GA4確實(shí)起到極其重要的作用，與Serrani等研究結(jié)論[22]趨于一致；同一時(shí)期，圓桃、蟠桃果實(shí)的ZR、GA3含量差異不明顯，這2種激素在圓桃、蟠桃果實(shí)發(fā)育及果形形成過(guò)程中表現(xiàn)較為一致，不是影響果形出現(xiàn)差異的因素。有研究表明，種子是果實(shí)中植物激素的主要來(lái)源，種子中豐富的植物激素刺激著種子周?chē)M織的快速正常生長(zhǎng)[23-24]，蘋(píng)果果實(shí)內(nèi)含有種子的多少甚至決定著蘋(píng)果的果形[25]。而蟠桃果核、果實(shí)呈扁平狀，發(fā)育過(guò)程中容易出現(xiàn)裂核、裂果等極端類(lèi)型[6]，這些潛在的特點(diǎn)可能對(duì)激素的產(chǎn)生及運(yùn)輸產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致對(duì)果形的形成產(chǎn)生影響。

因此，本研究初步認(rèn)為，IAA、GA4共同參與調(diào)控桃果實(shí)發(fā)育過(guò)程中果形的形成，其中IAA通過(guò)在一定時(shí)期內(nèi)不同類(lèi)型果中的濃度差異，決定果形的形成；而GA4一方面通過(guò)不同濃度決定果形，另一方面通過(guò)圓桃中果實(shí)頂部與中部的濃度差異決定圓桃果形的形成。但是，這2種激素如何具體調(diào)控果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而形成不同圓、扁形狀的桃果實(shí)還有待于進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]Seymour G B，Granell A. Fruit development and ripening[J]. Journal of Experimental Botany，2014，65（16）：4489-4490.

[2]Pattison R J，Catala C. Evaluating auxin distribution in tomato（Solanum lycopersicum） through an analysis of the PIN and AUX/LAX gene families[J]. The Plant Journal，2012，70（4）：585-598.

[3]Srivastava A，Handa A K. Hormonal regulation of tomato fruit development：a molecular perspective[J]. Journal of Plant Growth Regulation，2005，24（2）：67-82.

[4]肖年湘，郁松林，王春飛. 6-BA、玉米素對(duì)全球紅葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖分含量和轉(zhuǎn)化酶活性的影響[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2008，17（3）：227-231.

[5]Mariotti L，Picciarelli P，Lombardi L A. Fruit-set and early fruit growth in tomato are associated with increases in indoleacetic acid，cytokinin，and bioactive gibberellin contents[J]. Journal of Plant Growth Regulation，2011，30（4）：405-415.

[6]王力榮. 桃果實(shí)無(wú)毛和扁平基因的遺傳多效性研究[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[7]Lesley J W. A genetic study of saucer fruit shape and other characters in the peach[J]. Proc Am Soc Hortic Sci，1940，37：218-222..

[8]吳頌如，陳婉芬，周 燮. 酶聯(lián)免疫法（ELISA）測(cè)定內(nèi)源植物激素[J]. 植物生理學(xué)通訊，1988（5）：53-57.

[9]Klee H J，Giovannoni J J. Genetics and control of tomato fruit ripening and quality attributes[J]. Annual Review of Genetics，2011，45：41-59.

[10]Blumenfeld A，Gazit S. Cytokinin activity in avocado seeds during fruit development[J]. Plant Physiology，1970，46（2）：331-333.

[11]Pan L，Zeng W F，Niu L，et al. Sequence characteristics and expression analysis of IAA-leucine resistant1-like hydrolase genes in peach[J]. Acta Horticulturae Sinica，2015，42（2）：243-251.

[12]李 陽(yáng)，劉悅萍，張 巍. 桃果實(shí)不同發(fā)育時(shí)期正常和裂核果實(shí)內(nèi)激素含量的變化[C]. 第一屆細(xì)胞、分子生物學(xué)、生物物理學(xué)和生物工程會(huì)議，黑龍江齊齊哈爾，2010.

[13]張 雪，劉志民，陳華君，等. 桃果實(shí)縫合線軟化過(guò)程中內(nèi)源激素的變化[J]. 果樹(shù)學(xué)報(bào)，2008，25（2）：172-177，封4.

[14]梁家偉. 外源激素對(duì)富士蘋(píng)果果形影響的研究[D]. 烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[15]杜 研，李建貴，侍 瑞，等. BA、GA3和IAA對(duì)富士蘋(píng)果果形形成的影響[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2013，49（9）：895-901.

[16]杜 研. 阿克蘇富士蘋(píng)果果形形成機(jī)理與調(diào)控研究[D]. 烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[17]陳小明. 梨果形偏斜因子研究[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2010.

[18]Ohmiya A. Effects of auxin on growth and ripening of mesocarp discs of peach fruit[J]. Scientia Horticulturae，2000，84（3/4）：309-319.

[19]閆國(guó)華，甘立軍，孫瑞紅，等. 赤霉素和細(xì)胞分裂素調(diào)控蘋(píng)果果實(shí)早期生長(zhǎng)發(fā)育機(jī)理的研究[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2000，27（1）：11-16.

[20]Boettcher C，Keyzers R A，Boss P K. Sequestration of auxin by the indole-3-acetic acid-amido synthetase GH3-1 in grape berry （Vitis vinifera L.） and the proposed role of auxin conjugation during ripening[J]. Journal of Experimental Botany，2010，61（13）：3615-3625.

[21]Tatsuki M，Nakajima N，F(xiàn)ujii H，et al. Increased levels of IAA are required for system 2 ethylene synthesis causing fruit softening in peach（Prunus persica L. Batsch）[J]. Journal of Experimental Botany，2013，64（4）：1049-1059.

[22]Serrani J C，Ruiz-Rivero O，F(xiàn)os M A. Auxin-induced fruit-set in tomato is mediated in part by gibberellins[J]. The Plant Journal，2008，56（6）：922-934.

[23]Crane J C. Growth substances in fruit setting and development[J]. Annual Review of Plant Physiology，1964，15：303-326.

[24]Ozga Z A，Yu J，Reinecke D M. Pollination-，development-，and auxin-specific regulation of gibberellin 3-hydroxylase gene expression in pea fruit and seeds[J]. Plant Physiology，2003，131（3）：1137-1146.

[25]杜 研，李建貴，侍 瑞，等. 授粉受精對(duì)富士蘋(píng)果果形形成的影響[J]. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，36（3）：202-206.