何平, 李林光, 王海波, 常源升

(山東省果樹(shù)研究所, 山東 泰安 271000)

桃(Prunuspersica) 屬于薔薇科(Rosaceae)李屬(Prunus)。中國(guó)是世界桃的第一生產(chǎn)大國(guó)，面積和產(chǎn)量均居世界首位。 桃是我國(guó)為數(shù)不多的具有明顯國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的果品之一。桃生產(chǎn)中, 存在病蟲(chóng)害嚴(yán)重、著色不良、外觀品質(zhì)差等問(wèn)題, 降低了果實(shí)的商品性。為了促進(jìn)桃果實(shí)著色, 改善果實(shí)品質(zhì), 生產(chǎn)上常通過(guò)加強(qiáng)肥水管理、減少負(fù)載量等手段以促進(jìn)果實(shí)著色。前人已在多種園藝作物上開(kāi)展了葉面噴施肥料促進(jìn)果實(shí)著色的研究。關(guān)軍鋒等[1]研究表明, 在甜櫻桃果實(shí)成熟前施用Ca肥可顯著提高果實(shí)中花色苷含量。周開(kāi)兵[2]、高丹[3]等一致認(rèn)為, 在荔枝果實(shí)膨大期噴施P、K和Ca肥可促進(jìn)果皮著色。于忠范等[4]在蘋(píng)果上噴施Ca肥, 明顯改善果實(shí)色澤；而金會(huì)翠[5]、姜學(xué)玲[6]等在蘋(píng)果上噴施K肥，增加了果皮花色苷含量, 促進(jìn)果實(shí)著色。另有研究發(fā)現(xiàn), 在葡萄[7，8]和溫州蜜柑[9]上葉面施用Mg肥, 可提高果實(shí)花色素含量。由些可見(jiàn), 施用K、Mg、Ca肥可促進(jìn)果實(shí)著色, 改善果實(shí)品質(zhì), 但目前有關(guān)K、Mg和Ca元素營(yíng)養(yǎng)對(duì)桃果皮著色的機(jī)理研究較少。本試驗(yàn)以生產(chǎn)上廣泛栽培的‘春雪’桃為材料, 在果實(shí)轉(zhuǎn)色期進(jìn)行葉面噴施K、Mg、Ca肥, 研究其對(duì)果實(shí)色澤、品質(zhì)及著色相關(guān)基因表達(dá)的影響, 以期為科學(xué)、合理使用葉面肥料改善桃果實(shí)品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017年在山東省果樹(shù)研究所天平湖實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行。果園土質(zhì)為砂壤土, 管理水平較好, 株行距為2 m×4 m, 主干型整枝。以6年生‘春雪’桃為材料, 選擇生長(zhǎng)、結(jié)果、干周、冠徑及樹(shù)勢(shì)等基本一致健壯樹(shù)進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

選擇長(zhǎng)勢(shì)基本一致的樹(shù)體作為試材, 于5月15日(轉(zhuǎn)色期)、5月20日分別用K、Mg、Ca肥整株噴施。參照高丹等[3]的方案, 設(shè)置7個(gè)肥料處理: Mg(1.5% MgCl2溶液)、K(0.5% KCl溶液)、Ca(0.3% CaCl2溶液)、K+Mg(0.5% KCl溶液與1.5%MgCl2溶液按7∶4混合)、K+Ca(0.5% KCl溶液與0.3%CaCl2溶液按7∶1混合)、Mg+Ca(1.5% MgCl2溶液與0.3% CaCl2溶液按4∶1混合)和K+Mg+Ca(0.5% KCl溶液、1.5% MgCl2溶液與0.3% CaCl2溶液按7∶1∶ 4混合), 以葉面噴清水為對(duì)照(CK)。單株小區(qū),重復(fù)3次。第二次處理后, 每隔5 d取一次樣, 直至果實(shí)成熟。分別于5月25日(S1)、5月30日(S2)、6月5日(S3)、6月10日(S4)和6月15日(S5)沿樹(shù)冠外圍距地面1.5～2.0 m處隨機(jī)采收10個(gè)果實(shí),重復(fù)3次。采后帶回實(shí)驗(yàn)室, 檢測(cè)各項(xiàng)果皮色澤、果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)。果皮用液氮迅速冷凍, -80℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

果皮色澤參照高丹等[3]的方法采用全自動(dòng)色差計(jì)測(cè)定，根據(jù)分布均勻的測(cè)定點(diǎn)果皮a、b值換算出色度角[h=tan-1(b/a)]，h值越小果皮綜合色澤越紅。花色苷含量參照李合生[10]的比色法測(cè)定。葉綠素含量參照Arnon等[11]的方法測(cè)定。類黃酮含量參考 Meyers等[12]的提取方法, 采用 NaNO2-Al(NO3)3比色法測(cè)定。

果肉可溶性固形物含量用蒽酮比色法于620 nm波長(zhǎng)下測(cè)定, 根據(jù)蔗糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算可溶性固形物含量。

單果質(zhì)量檢測(cè): 每次采果后隨機(jī)選取30個(gè)果, 用游標(biāo)卡尺(0.02 mm)測(cè)量果實(shí)的縱、橫、側(cè)徑, 用天平(0.01 g)稱重, 計(jì)算平均單果重。

1.4 樣品RNA提取、cDNA合成及熒光定量PCR分析

采用天根Trizol Universal總RNA提取試劑(DP424)提取桃果實(shí)表皮的RNA, 步驟參考其說(shuō)明書(shū)。采用TransScript Ⅱ All-in-One First-Strand cDNA Synthesis SuperMix for qPCR(北京全式金)試劑盒對(duì)提取的RNA進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄; 用SYBRGreen染料進(jìn)行熒光定量PCR(qRT-PCR)分析, 以2-ΔΔCt法計(jì)算基因的差異倍數(shù)。每個(gè)樣品重復(fù)3次。選用PpN1(ppa009483m)為內(nèi)參基因, 引物序列如表1 所示。

表1 用于qRT-PCR分析的基因及其引物

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS軟件統(tǒng)計(jì)分析, 每個(gè)數(shù)據(jù)分析重復(fù)5次, 用Microsoft Excel軟件制作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面噴肥處理對(duì)果皮著色的影響

由表2看出, 隨著桃果實(shí)成熟,著色增加，果皮色度角h 值呈下降趨勢(shì)。不同噴肥處理在果實(shí)轉(zhuǎn)色期對(duì)色度角h 值產(chǎn)生明顯的影響。在S1期, 不同噴肥處理的h值與CK無(wú)顯著差異; 在S2期, K、K+Mg和K+Ca處理的h值與CK差異不顯著, 其余噴肥處理的h值均顯著低于CK; 在S3期, 各噴肥處理的h值均顯著低于CK, 其中Mg、Ca和Mg+Ca處理的h值降低幅度較大; 在S4期, Mg、Ca、Mg+Ca和K+Mg+Ca處理的h值顯著低于CK, 其余處理的h值與CK無(wú)顯著差異; 在S5期, Ca處理的h值顯著低于CK, 其余處理的h值與CK差異不顯著?？梢?jiàn), 各處理在果實(shí)轉(zhuǎn)色期對(duì)果皮著色均有一定影響, 但Mg+Ca處理可以顯著地促進(jìn)果皮提前著色。

2.2 葉面噴肥處理對(duì)果皮花色苷、葉綠素含量的影響

由表3看出, 隨著果實(shí)成熟, 果皮中花色苷含量均逐漸升高, 不同噴肥處理對(duì)春雪桃果皮花色苷含量有明顯影響。在S1、S2期, 各噴肥處理的果皮花色苷含量與同期CK差異不顯著; 在S3期, Ca、Mg+Ca、K+Mg+Ca處理的果皮花色苷含量顯著高于CK, 其余各噴肥處理的果皮花色苷含量與CK差異不顯著; 在S4期，除K、Mg處理外，其它處理均顯著高于對(duì)照；S5期, 各噴肥處理的果皮花色苷含量均顯著高于CK。可見(jiàn), 不同噴肥處理可促進(jìn)果皮花色苷積累。

表2 不同噴肥處理對(duì)桃果皮色度角h值的影響

注: 同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示差異達(dá)5%顯著水平。下同。

表3 不同噴肥處理對(duì)桃果皮花色苷含量的影響

如圖1所示, 在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中, 果皮中葉綠素含量總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。在S1和S2期, 各噴肥處理與同期對(duì)照差異不顯著; S3期Mg處理和S4期Mg+Ca處理的果皮中葉綠素含量顯著低于CK, 其余各處理差異不顯著; 在S5期, Ca、Mg+Ca處理的果皮葉綠素含量顯著低于CK, 其余各處理與CK差異不顯著。Ca與Mg+Ca處理在果實(shí)采收期(S5期)，果皮中葉綠素含量分別為對(duì)照果實(shí)的43.3%與48.1%。

2.3 葉面噴肥處理對(duì)果實(shí)可溶性固形物、類黃酮含量的影響

如圖2所示, 隨著春雪桃果實(shí)成熟, 可溶性固形物含量逐漸升高, 不同處理對(duì)果肉可溶性固形物含量產(chǎn)生一定影響。在S1期, 不同噴肥處理與CK差異不顯著; 在S2期, K處理優(yōu)于Ca處理, 且兩個(gè)處理均顯著高于CK; 在S3期, Ca處理效果最好, K處理次之, K+Mg+Ca處理略好于CK, 其余各處理低于CK; 在S4期, Ca處理效果最佳, Mg+Ca處理次之, 隨后為Mg處理和K處理, 且均顯著高于CK; 在S5期, Ca處理效果最佳, K處理次之, 隨后為Mg+Ca、K+Mg+Ca處理, 且均顯著高于CK, 其余處理與CK差異不顯著。在果實(shí)采收期, Ca處理果實(shí)中可溶性固形物含量比對(duì)照高29.3%。

圖1 不同噴肥處理對(duì)桃果皮葉綠素含量的影響

圖2 不同噴肥處理對(duì)春雪桃果實(shí)可溶性固形物含量的影響

如圖3所示, 春雪桃果實(shí)成熟過(guò)程中, 果皮中類黃酮含量整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì); 不同噴肥處理不同程度地降低春雪桃果皮中類黃酮含量。在S1、S2期, 各噴肥處理的果皮類黃酮含量與同期CK差異不顯著; 在S3期，各噴肥處理的類黃酮含量均低于對(duì)照，除Mg、K+Mg外均與CK差異顯著; 在S4、S5期, 各噴肥處理的果皮類黃酮含量顯著低于CK。在果實(shí)采收期(S5期), Mg+Ca和K+Mg+Ca處理春雪桃果皮中類黃酮含量分別比對(duì)照低30.8%和23.2%。

圖3 不同噴肥處理對(duì)桃果皮類黃酮含量的影響

2.4 葉面噴肥處理對(duì)果實(shí)大小及形狀的影響

如表4所示, 在果實(shí)采收期(S5期)不同噴肥處理對(duì)春雪桃果實(shí)單果重沒(méi)有顯著影響, 各處理與對(duì)照在果實(shí)縱、橫、側(cè)徑及果形指數(shù)上也不存在顯著差異。由此可知, 葉面噴肥對(duì)春雪桃產(chǎn)量影響不大。

表4 不同噴肥處理對(duì)桃單果重、果實(shí)縱橫側(cè)徑的影響

2.5 葉面噴肥處理對(duì)花色苷代謝相關(guān)基因表達(dá)的影響

二氫黃酮醇還原酶(DFR)、無(wú)色花色素雙加氧酶(LDOX)、類黃酮糖基轉(zhuǎn)移酶(UFGT)是花色苷生物合成的關(guān)鍵酶。如圖4所示, 轉(zhuǎn)色初期, 基因DFR、LDOX、UFGT表達(dá)量較低, 隨著春雪桃果實(shí)成熟, 基因表達(dá)量迅速升高, 均在果實(shí)采收前期(S4期)達(dá)到峰值, 其后表達(dá)量降低。在果實(shí)采收期(S5期), Ca與Mg+Ca處理果實(shí)著色相關(guān)基因DFR、LDOX、UFGT的表達(dá)量均高于對(duì)照,兩處理UFGT基因的表達(dá)量分別為對(duì)照的2.54倍與2.18倍。

圖4 不同噴肥處理對(duì)春雪桃基因DFR、LDOX、UFGT表達(dá)的影響

3 討論

果品色澤是果實(shí)商品價(jià)值的重要體現(xiàn), 也是果實(shí)外觀品質(zhì)的重要指標(biāo), 其形成是由于葉綠素降解, 同時(shí)形成顯現(xiàn)類胡蘿卜素或花色苷的結(jié)果[13]。研究表明, Ca肥能夠有效改善果皮著色[3], 果實(shí)成熟前施Ca肥, 可以顯著提高花青素含量; Mg肥可以提高果實(shí)可溶性糖含量[14], 降低酸度[15], 從而改善果實(shí)品質(zhì); 陳建等[16]研究得出, Mg2+可以與花色素螯合, 對(duì)花色苷具有穩(wěn)定和保護(hù)作用。本試驗(yàn)結(jié)果表明, K、Mg和Ca素處理提高了春雪桃果皮中花色苷含量, 降低了葉綠素含量, 改善了果實(shí)色澤；對(duì)果面色澤參數(shù)分析發(fā)現(xiàn), 各處理在果實(shí)轉(zhuǎn)色期對(duì)果皮色度角h值均有一定影響, 果面色澤得到改善, 且Mg+Ca處理可以顯著促進(jìn)果皮提前著色。這一結(jié)果與前人在荔枝[3]、葡萄[7,8]、蘋(píng)果[4]上的研究結(jié)果相一致。

花色苷是在糖代謝基礎(chǔ)上形成的, 類黃酮糖基轉(zhuǎn)移酶將糖基從活化的供體分子轉(zhuǎn)移到花色素上, 使不穩(wěn)定的花色素轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的花色苷[17], 在葡萄果實(shí)中, 只有糖分達(dá)到一定濃度時(shí)果實(shí)方能開(kāi)始著色[18]; 利用蔗糖處理, 山楂果實(shí)花色苷合成酶基因上調(diào)表達(dá), 促進(jìn)花色苷的積累[19]。本研究結(jié)果表明, 隨著果實(shí)可溶性固形物含量的增加, 果皮中花色苷不斷積累; 不同噴肥處理可能通過(guò)促進(jìn)果實(shí)中糖類積累, 增強(qiáng)類黃酮糖基轉(zhuǎn)移酶活性進(jìn)而促進(jìn)花色苷的生物合成, 改善果實(shí)色澤。二氫黃酮醇還原酶、無(wú)色花色素雙加氧酶、類黃酮糖基轉(zhuǎn)移酶在果實(shí)著色過(guò)程中發(fā)揮重要作用。結(jié)構(gòu)基因DFR、LDOX的上調(diào)表達(dá)能夠?yàn)榛ㄉ丈锖铣商峁└嗟牡孜镂镔|(zhì), 與花色苷含量的增加密切相關(guān)[20]。Jeong等[21]研究表明, 花色苷合成途徑中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)基因VvUFGT的表達(dá)與葡萄果皮中總花色苷的積累呈現(xiàn)高度正相關(guān)性。本試驗(yàn)中不同噴肥處理上調(diào)了春雪桃果實(shí)花色苷合成結(jié)構(gòu)基因DFR、LDOX、UFGT的表達(dá), 果皮中花色苷含量增加, Ca與Mg+Ca處理果實(shí)著色關(guān)鍵基因UFGT的表達(dá)量顯著高于對(duì)照。這一結(jié)果為K、Ca和Mg素營(yíng)養(yǎng)提高桃果皮著色提供理論支持。

4 結(jié)論

葉面噴施K、Ca、Mg肥料改善了春雪桃果實(shí)著色，提高了果實(shí)品質(zhì), 促進(jìn)了著色相關(guān)基因的表達(dá), 其中以Ca與Mg+Ca處理效果最佳。