人工摘叶对大樱桃休眠花芽中激素和抗氧化酶活性的影响

人工摘叶对大樱桃休眠花芽中激素和抗氧化酶活性的影响

落叶树的自然失眠是限制器官栽培成熟的重要因素。从本质上讲，失眠是一个从芽开始的过程，内源素在芽的失眠中起着重要作用。遗尿症的诱导、初始和结束均受内源素的控制。芽在睡觉过程中会产生大量生物氧气，一些可以用作信号物质，而另一些会容易氧化脂质，从而影响代谢的正常进行。热带地区，人工落叶处理可使休眠的果树萌芽开花，如爪哇的苹果，落叶处理可使果实一年两熟。温带地区，由于早期落叶，某些果树也能在秋天二次开花。对于脱叶打破休眠的研究，高东升等曾以桃树为试材,研究化学药剂脱叶的破眠效应。对于人工摘叶调控温带果树休眠的机理，目前还没有深入的研究，本试验通过研究人工摘叶对大樱桃花芽内源激素及活性氧代谢的影响，找出摘叶调控休眠的深层次机理，为生产上更好地打破大樱桃休眠，实现超早促成栽培提供理论参考。1材料和方法1.1树体的初生长特性测定试验于2002年10月5日～2003年1月5日在山东农业大学教学基地果树示范园进行。试验材料为山东农业大学园艺学院1995年从乌克兰灌溉园艺所引进的欧洲甜樱桃品种早红宝石、极佳、维卡和抉择，以莱阳矮樱桃(PrunuspseudocerasusL.)作砧木，8年生，常规管理。根据高东升等人的结论，于对树体最有利的9月底至10月初（10月5日）进行摘叶处理，每个品种各选长势均一的20棵树，10棵做人工摘叶处理，10棵做对照，每个处理各选4棵树进行生化指标的测定，其余用于解除休眠试验，混合随机取样。从10月7日开始，以早红宝石为试材，每隔7d从树体中部枝条采集发育饱满的花芽，用冰瓶带回，去离子水清洗干净，吸水纸吸干表面水分后，用作激素测定的部分放液氮中冷冻20min，然后置超低温冰箱中（-70℃）保存待测。其余花芽用于H2O2含量及O2-·含量、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性的测定。1.2pod活性的测定按林植芳的方法测定H2O2含量，按参考文献的方法测定O2-·含量，以OD值作为H2O2和O2-·含量的相对指标。SOD和CAT的活性按赵世杰等的方法测定，采用孙文全的方法测定POD的活性。从11月10日开始，每个树种每隔2d采集人工摘叶与自然落叶带有花芽的枝条各15个，在水暖温室中清水培养，估算花芽的自然休眠结束期，以花芽萌发率超过50%作为休眠结束的标志。另选长势均一的3棵早红宝石樱桃，从2002年10月7日开始，每隔7d从树体中部枝条上采集无病虫害的完整成熟大叶，迅速用冰瓶带回实验室，洗净擦干后，在液氮中冷冻20min，置超低温冰箱中冷冻保存，进行激素的测定。激素的测定采用HPLC法，参考付蕾等的方法进行。2结果与分析2.1叶片aba测定从图1可以看出，秋季随着日照时间的缩短，受短日照的诱导，叶片ABA含量急剧升高，至11月4日叶片中ABA高达2110.19ng·g-1FW，比10月7日增加105.50%。而GA3、ZT和IAA的含量不断降低，11月4日与10月7日相比，其值分别下降63.3%、56.1%和68.0%。2.2花芽中ga3和aba含量的变化由图2(A）可知，正常花芽中IAA含量不断升高。摘叶后花芽中IAA含量较未摘叶花芽有所降低。摘叶初期花芽中GA3含量有大幅下降（图2B），摘叶后16d达低谷，之后缓慢上升。而对照花芽GA3含量在采样期间一直呈下降趋势。至11月4日，摘叶和未摘叶花芽中GA3含量分别为198.57和67.23ng·g-1FW，摘叶花芽是对照的2.95倍。ZT的变化趋势与GA3相似(图2C)。对照花芽中ABA含量随时间延长急剧升高(图2D)。摘叶后花芽中ABA含量不断降低，11月4日ABA含量只有73.34ng·g-1FW，较10月7日降低73.62%，仅为同期未摘叶花芽的12.82%。2.3od210g-1hp摘叶明显增加了花芽中的H2O2含量，摘叶后30d，花芽中的H2O2为2.18△OD410·g-1FW，较采样初期增加44.37%（图3），比同期对照增加34.57%。与H2O2的变化相反，摘叶明显降低了O2-．含量，摘叶后30d，花芽O2-．含量较对照降低了25.49%。2.4花芽中pod、cat活性O2-．含量高低与SOD活性直接相关，SOD催化O2-·歧化分解为H2O2和O2-·。由图4(A）可知，休眠前期花芽中SOD活性不断下降，摘叶后有较大提高，处理后23d达最高值52.5U·g-1FW，较对照增加62.04%，这与摘叶后O2-．含量的降低及H2O2含量的升高是一致的。植物体内的H2O2一般由CAT分解或被POD利用掉。休眠前期对照花芽中POD、CAT活性不断升高（图4B,C）。摘叶提高了POD活性，摘叶后30dPOD活性达1.66△OD530·mg-1FW·min-1，较对照增加14.48%。与POD相反，摘叶后CAT活性下降，摘叶后30d花芽中CAT活性仅为1.02mgH2O2·g-1·min-1，较对照降低25.55%。2.5花芽萌发时间由表可以看出，摘叶后各品种第一花芽萌发和50%花芽萌发的时间都较对照明显提前，而且第一花芽提前开放的天数多于50%花芽萌发提前的天数。不同品种提前的天数顺序依次为早红宝石>极佳>维卡>抉择，与其成熟期顺序一致，说明人工摘叶对解除花芽休眠效果明显。3外部因素促进睡眠的活性如何能够找到有效打破落叶果树自然休眠的人工技术措施，以实现超早促成栽培一直是果树设施栽培研究的重要方向。试验表明，温带地区人工摘叶能有效打破大樱桃花芽的休眠，可使萌芽期提早3～6d。由于摘叶去掉了激素合成的中心，使得激素的库源关系失去平衡，花芽中的各种激素迅速减少，其中，ABA下降尤为明显；摘叶后期GA3、ZT等促进生长的激素含量回升，这可能是由于ABA和GA3、ZT之间有拮抗作用，ABA的降低间接促进了GA3和ZT的增加，从而促进了休眠的解除。H2O2、O2-．等活性氧物质是细胞正常代谢产生的有毒物质，脂质过氧化将直接干扰和破坏生物膜发挥其生物功能。正常情况下,活性氧产生与清除之间维持平衡。高东升等认为H2O2作为一种休眠的信号物质，其变化与休眠进程一致，对H2O2和O2-．的清除是促进休眠花芽代谢正常进行的基础。摘叶增加了大樱桃花芽中的H2O2含量，O2-．含量有明显降低，这可能是由于SOD活性的增加和CAT活性的下降促进了H2O2的积累，减少了H2O2的降解，而H2O2含量的增高又促进了休眠解除的启动。摘叶后POD的活性显著升高，可能是H2O2的增加刺激了POD活性的增强，以减少对生物膜的伤害，促进休眠的解除。综上，摘叶通过降低花芽中休眠激素ABA的含量，促进GA3等生长激素的合成，改变花芽中内源激素的平衡，同时提高抗氧化酶促系统的活性，以提高H2O2的含量，传递休眠解除信号，促进休眠的解除。摘叶还通过降低O2-·含量减轻其伤害。至于摘叶是否对果树花器官发生及果实发育进程产生消极影响，还需进行深入研究。4花芽内源激素含量试验结果表明，摘除叶片对大樱桃花芽休眠进程有重要影响，较对照花芽提前2～4d解除休眠。早期摘叶能显著改变大樱桃休眠花芽的内源激素含量