核桃雌花芽生理分化期芽中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的變化

摘要：采用形態(tài)學(xué)觀察和生理生化測(cè)定相結(jié)合的方法，研究核桃（Juglans regia L.）雌花芽生理分化期的可溶性糖、淀粉和蛋白質(zhì)含量的變化規(guī)律，并對(duì)比早實(shí)核桃與晚實(shí)核桃生理分化階段營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的不同，從而為生產(chǎn)上調(diào)控核桃雌花芽分化提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，核桃雌花芽生理分化階段可溶性糖呈先上升后下降的趨勢(shì)，可溶性淀粉含量呈先下降后上升的趨勢(shì)，可溶性蛋白質(zhì)含量呈整體上升的趨勢(shì)。通過(guò)不同品種間營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的比較可知，在核桃雌花生理分化階段，早實(shí)核桃的可溶性糖和可溶性淀粉含量高于晚實(shí)核桃，但其可溶性蛋白質(zhì)含量低于晚實(shí)核桃。

關(guān)鍵詞：核桃（Juglans regia L.）；雌花芽；生理分化期；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

中圖分類號(hào)：S664.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）19-5047-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.19.037

Agricultural University， Baoding 071001， Hebei， China）

Abstract： In this paper， by using the method of combining morphology observation and physiological and biochemical test， the laws of various factors changes in the period of physiological differentiation were researched， including flower buds sugar， starch， protein， and the difference of nutrient contents between precocious walnut and serotinous walnut in the physiological differentiation stage were compared， which would provide a theoretical basis for the production of walnut female flower buds differentiation. The results showed that， during walnut female flower buds physiological differentiation stage， soluble sugar content was upward after a decline， and soluble starch content was downward after increased， protein content appeared upward trend. Through the comparison of nutrient content among different varieties， the results indicated that， during walnut female flower buds physiological differentiation stage， the sugar and starch content of precocious walnut was higher than serotinous walnut， but the protein content of precocious walnut was lower than serotinous walnut.

Key words： Juglans regia L.； female floral bud； physiological differentiation stage； nutriment

核桃（Juglans regia L.）是中國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)樹(shù)種[1]。近年來(lái)，核桃品種化栽培發(fā)展迅速，特別是早實(shí)核桃以其早果豐產(chǎn)等突出特點(diǎn)，發(fā)展速度較快，但早實(shí)核桃原產(chǎn)于新疆，存在對(duì)部分地區(qū)自然條件不適應(yīng)的現(xiàn)象，結(jié)果后很快表現(xiàn)早衰和病蟲(chóng)害嚴(yán)重等缺點(diǎn)，而中國(guó)傳統(tǒng)栽培的核桃品種多為晚實(shí)核桃，對(duì)自然條件有很好的適應(yīng)性。但晚實(shí)核桃以頂花芽結(jié)果為主，幼樹(shù)生長(zhǎng)較旺，形成花芽也較少，坐果率較低，造成了晚實(shí)核桃進(jìn)入盛果期較晚。花芽分化是指由葉芽的生理組織狀態(tài)轉(zhuǎn)化為花芽的生理組織狀態(tài)，然后發(fā)育成花器官原基雛形的過(guò)程。果樹(shù)花芽分化與多種物質(zhì)有關(guān)，作為結(jié)構(gòu)物質(zhì)和能量物質(zhì)的可溶性糖、蛋白質(zhì)和淀粉在花芽分化過(guò)程中起著重要作用[2-4]，還有研究表明淀粉積累水平是花芽形成的重要限制性因子[5-9]，而分化的好壞又直接影響以后的開(kāi)花率及果實(shí)的產(chǎn)量。本研究以6年生清香核桃為試材，通過(guò)測(cè)定雌花芽生理分化期可溶性糖、淀粉、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化規(guī)律，旨在探究晚實(shí)核桃雌花芽生理分化過(guò)程中各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化規(guī)律，對(duì)比早實(shí)核桃與晚實(shí)核桃雌花生理分化期階段內(nèi)含物含量的不同，為生產(chǎn)上調(diào)控晚實(shí)核桃雌花芽分化提供理論依據(jù)，為提高晚實(shí)核桃產(chǎn)量和質(zhì)量奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

研究雌花生理分化期芽?jī)?nèi)可溶性糖、淀粉、蛋白質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化試驗(yàn)以6年生清香核桃為材料。

研究不同品種生理分化期芽?jī)?nèi)含物的變化試驗(yàn)的材料包括香玲、遼寧1號(hào)、西扶1號(hào)、中林3號(hào)4個(gè)早實(shí)核桃品種和晉龍1號(hào)、清香、明珠、晉薄1號(hào)4個(gè)晚實(shí)核桃品種，每個(gè)品種選取5棵生長(zhǎng)勢(shì)一致且無(wú)病蟲(chóng)害的核桃樹(shù)作為試驗(yàn)材料。試驗(yàn)材料砧木為32年生實(shí)生核桃，于2005年春進(jìn)行高接。

試材地點(diǎn)位于河北省定州市唐河故道，沙壤，肥力較差。

1.2 方法

1.2.1 核桃雌花芽生理分化期的確定 根據(jù)前人研究[1]及形態(tài)學(xué)觀察來(lái)確定核桃雌花芽生理分化期。形態(tài)學(xué)觀察采用剝芽法，于5月下旬開(kāi)始每隔5 d從樹(shù)體不同方位的外圍中采集短枝頂芽15個(gè)。采回后剝?nèi)[片，在解剖鏡下觀察雌花芽分化情況。

1.2.2 生理學(xué)研究 ①雌花芽生理分化期糖、可溶性淀粉和蛋白質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化試驗(yàn)取材。從樹(shù)冠的各方位采取外圍枝條的混合芽，每5 d采一次樣，重復(fù)3次，樣品用冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室，放在超低溫冰箱中保存。②不同品種雌花芽生理分化期可溶性糖、可溶性淀粉和蛋白質(zhì)含量的差異試驗(yàn)取材。從樹(shù)冠的各方位采取外圍枝條上的混合芽（6月10日），每個(gè)品種重復(fù)3次。樣品用冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室，放在超低溫冰箱中保存。

1.3 測(cè)定方法

可溶性糖含量的測(cè)定方法采用蒽酮比色法[10]；可溶性淀粉含量的測(cè)定方法采用蒽酮比色法[10]；可溶性蛋白質(zhì)含量的測(cè)定方法采用考馬斯亮藍(lán)法[11]。3個(gè)指標(biāo)均為鮮重測(cè)定值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析方法

對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，分別采用DPS、Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、作圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 核桃雌花芽生理分化期的確定

根據(jù)前人研究[1]確定形態(tài)分化期前2周左右花芽生理分化期開(kāi)始。試驗(yàn)采用剝芽法觀察核桃花芽形態(tài)分化期，推斷生理分化期。通過(guò)剝芽發(fā)現(xiàn)6月19日清香核桃進(jìn)入雌花形態(tài)分化期，因此確定生理分化期的起始時(shí)間為6月4日。進(jìn)入形態(tài)分化期的花芽并不是馬上停止生理分化，生理分化期在形態(tài)分化期開(kāi)始1周左右后停止，核桃雌花生理分化期大約持續(xù)20 d左右，因此確定本試驗(yàn)材料清香核桃雌花芽生理分化期的范圍為6月4-26日。

2.2 核桃雌花芽生理分化期芽?jī)?nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化

2.2.1 可溶性淀粉、糖含量的動(dòng)態(tài)變化 圖1為清香核桃雌花芽生理分化階段可溶性糖和淀粉含量的變化。由圖1可以看出，可溶性糖含量在生理分化期呈先上升后下降的趨勢(shì)，并在6月14日出現(xiàn)最高峰；而可溶性淀粉含量則呈先下降后上升的趨勢(shì)，在6月19日出現(xiàn)低谷。在雌花生理分化階段可溶性糖含量較高而可溶性淀粉含量較低。可溶性糖和淀粉是花芽分化的營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)，在花芽生理分化階段，可溶性糖大量積累，而淀粉分解為可溶性糖，從而保證花芽形態(tài)分化期的正常進(jìn)行。

2.2.2 蛋白質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化 由圖2可以看出，在雌花生理分化階段蛋白質(zhì)含量整體呈上升趨勢(shì)。蛋白質(zhì)作為一種結(jié)構(gòu)物質(zhì)，是花器官形態(tài)建成的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，蛋白質(zhì)在花芽生理分化階段不斷積累，保證形態(tài)分化時(shí)花器官各原基形態(tài)分化進(jìn)程的順利進(jìn)行。

2.3 雌花芽生理分化期早實(shí)核桃和晚實(shí)核桃芽?jī)?nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的比較

2.3.1 可溶性糖含量的比較 如圖3所示，通過(guò)早實(shí)核桃和晚實(shí)核桃可溶性糖含量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出，雌花生理分化階段遼寧1號(hào)的可溶性糖含量最高，其含量達(dá)到了鮮重的1.45%，西扶1號(hào)的可溶性糖含量最低，僅為鮮重的0.88%，遼寧1號(hào)的可溶性糖含量是西扶1號(hào)的1.65倍。經(jīng)方差分析，各品種之間可溶性糖含量差異不顯著，但早實(shí)核桃（香玲、遼寧1號(hào)、中林3號(hào)）的可溶性糖含量普遍高于晚實(shí)核桃（晉龍1號(hào)、晉薄1號(hào)、清香、明珠）。

2.3.2 可溶性淀粉含量的比較 由圖4可知，雌花生理分化階段早實(shí)核桃香玲的可溶性淀粉含量最高，達(dá)到鮮重的0.90%，晚實(shí)核桃晉薄1號(hào)的可溶性淀粉含量最低，僅為鮮重的0.27%，香玲的可溶性淀粉含量是晉薄1號(hào)的3.33倍。經(jīng)方差分析，香玲、中林3號(hào)與晉薄1號(hào)之間存在顯著差異，與其他品種間差異不顯著。綜合數(shù)據(jù)表明早實(shí)核桃（中林3號(hào)、遼寧1號(hào)、香玲）可溶性淀粉含量普遍高于晚實(shí)核桃（明珠、晉龍1號(hào)、清香、晉薄1號(hào)）。

2.3.3 可溶性蛋白質(zhì)含量的比較 由圖5可知，中林3號(hào)在雌花生理分化期間芽?jī)?nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量最低，僅為5.67 mg/g，明珠可溶性蛋白質(zhì)含量最高，達(dá)到23.34 mg/g，明珠可溶性蛋白質(zhì)含量是中林3號(hào)的4.12倍。經(jīng)方差分析，明珠與晉龍1號(hào)、晉薄1號(hào)和清香之間差異不顯著，與其他品種間差異顯著。早實(shí)核桃（遼寧1號(hào)、香玲、中林3號(hào)、西扶1號(hào)）的可溶性蛋白質(zhì)含量低于晚實(shí)核桃（清香、晉龍1號(hào)、明珠、晉薄1號(hào)）。

3 討論

碳水化合物作為花芽分化必需的能量和物質(zhì)基礎(chǔ)已得到普遍認(rèn)可，作為結(jié)構(gòu)物質(zhì)和能量物質(zhì)的碳水化合物在花芽分化中起著重要作用[12，13]。可溶性糖與細(xì)胞液濃度緊密相關(guān)，可溶性糖含量的升高使細(xì)胞液濃度升高，細(xì)胞液濃度的升高則有利于花芽分化[14]。淀粉是果樹(shù)中最常見(jiàn)和普遍的碳水化合物貯存形式，其水平可以代表植物有機(jī)營(yíng)養(yǎng)水平。試驗(yàn)結(jié)果表明，可溶性糖在核桃雌花芽生理分化期呈上升趨勢(shì)，形態(tài)分化期開(kāi)始下降，而可溶性淀粉在生理分化期呈先下降后上升的趨勢(shì)。武萍萍等[15]研究發(fā)現(xiàn)，成花新梢在積累可溶性糖的過(guò)程中進(jìn)行花芽形態(tài)分化，碳水化合物并未積累到最高即進(jìn)入形態(tài)分化。奈李在進(jìn)行花芽分化時(shí)，葉片中的可溶性糖在生理分化期達(dá)到了最高值，但是在形態(tài)分化期降到了最低，這說(shuō)明奈李在形態(tài)分化過(guò)程中要消耗大量的糖類物質(zhì)[16]。楊梅花芽開(kāi)始分化后，葉片中的還原糖、蔗糖、可溶性糖含量明顯增加，更利于花芽的孕育[17]。孫乃波等[18]研究了圖得拉、北輝、全明星3個(gè)草莓品種葉片中淀粉含量的變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，葉片淀粉含量在生理分化期略下降，分化期開(kāi)始上升。許多研究[2，19]表明，淀粉在花芽分化過(guò)程中水解為糖后供花芽分化利用，為植物花芽分化提供充足的營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)，而且其含量與花芽分化的進(jìn)程呈正相關(guān)。在荔枝成花研究中發(fā)現(xiàn)淀粉含量分布可能是荔枝枝梢接受成花誘導(dǎo)，反映誘花效果的一個(gè)標(biāo)志[20]，而且花誘導(dǎo)不一定要求很高的碳水化合物水平，更重要的可能涉及碳水化合物的源庫(kù)方向轉(zhuǎn)換，即成花誘導(dǎo)期間，花發(fā)端部位必須成為調(diào)運(yùn)碳水化合物的庫(kù)[21，22]。在生產(chǎn)上樹(shù)齡相同的核桃，早實(shí)核桃雌花成花比例均顯著高于晚實(shí)核桃，本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)不同品種核桃雌花芽在生理分化期營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的比較，發(fā)現(xiàn)總體來(lái)說(shuō)，早實(shí)核桃可溶性糖、淀粉含量高于晚實(shí)核桃，但可溶性蛋白質(zhì)含量卻低于晚實(shí)核桃。這一結(jié)果表明高水平的可溶性糖和淀粉能極顯著促進(jìn)雌花分化。

蛋白質(zhì)與植物性狀表達(dá)的關(guān)系最直接。郭金麗等[2]在研究蘋(píng)果梨花芽分化時(shí)得知，在生理分化期花芽和成花短枝中的蛋白質(zhì)大量積累，證明花芽分化需要較高的蛋白質(zhì)含量。李秉真等[23]研究認(rèn)為，在蘋(píng)果梨花芽分化過(guò)程中總伴有蛋白質(zhì)合成過(guò)程增強(qiáng)，也表明花器官形成需要消耗大量的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)是生命現(xiàn)象的直接體現(xiàn)者和生理功能的執(zhí)行者，在植物成花的轉(zhuǎn)變過(guò)程中既是結(jié)構(gòu)物質(zhì)又是不可或缺的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)在雌花生理分化階段蛋白質(zhì)含量整體呈上升趨勢(shì)，這與郭金麗等[2]、李秉真等[23]、呂小軍[24]的研究結(jié)果一致。但晚實(shí)核桃的可溶性蛋白質(zhì)含量顯著高于早實(shí)核桃，其可能的原因是早實(shí)核桃易成花，在花器官形成過(guò)程中消耗了大量的蛋白質(zhì)。在核桃上有關(guān)蛋白質(zhì)與花芽分化的關(guān)系及蛋白質(zhì)對(duì)植物性別分化機(jī)理的影響報(bào)道較少，今后需通過(guò)精細(xì)的蛋白質(zhì)電泳技術(shù)研究雌雄花發(fā)育過(guò)程中特異蛋白質(zhì)的出現(xiàn)和消失，并與分子生物學(xué)技術(shù)相聯(lián)系，研究花性別發(fā)育的基因表達(dá)和調(diào)控機(jī)理，在分子水平上揭示核桃花性別發(fā)育的本質(zhì)。

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