KT、6-BA對紅顏草莓果實品質的影響

張利英， 劉雪霞， 朱昌華， 甘立軍

(南京農業大學 生命科學學院， 南京 210095)

我國的草莓商業化種植雖然起步較晚，但發展迅速，目前草莓的種植面積和產量均居世界首位，已成為世界草莓第一大國[1]。雖然我國草莓種植廣泛，且品種眾多，但在生產上依然存在抗病性差、不耐儲運、畸形果、品質參差不齊、商品性差等問題。為滿足人們對草莓果實品質的更高要求，草莓的種植技術需要進一步提高，且相關的生理基礎也需要繼續探索。

細胞分裂素是一類促進細胞分裂的激素，具有廣泛的生物學效應，如誘導芽的分化、解除頂端優勢、打破種子休眠、調控營養物質運輸和促進花芽分化和結實等作用[2]。在對根的形態建成的研究中發現，細胞分裂素負調控中柱鞘細胞的細胞分化，并抑制根原基的形態建成[3]。細胞分裂素還調控生殖器官的發育[4-6]。在水稻中過表達細胞分裂素信號組分基因，增強細胞分裂素信號通路的活性，可促進花器官分生組織的細胞分裂和分化，增加生殖器官的數目[4]。在水稻花器官分生組織發育過程中，細胞分裂素氧化酶活性的喪失或降低，使局部細胞分裂素的濃度升高，增加了小穗花器官數目和每穗粒數，進而增加產量[6]。作為植物體內重要的調控因子，細胞分裂素在農業生產上也具有廣泛的應用。如通過葉面噴施細胞分裂素可以提高玉米幼苗的抗旱性，保持抗氧化酶在干旱條件下的活性，從而維持玉米的產量[7]。細胞分裂素對果實具有促進膨大的作用，因此其在果樹生產中的應用也日益廣泛，如人工合成的細胞分裂素氯吡苯脲(Forchlorfenuron，CPPU)和6-芐氨基腺嘌呤(6-Benzylaminopurine，6-BA)被用于促進西瓜、梨、葡萄等果實的坐果和膨大[8-10]。

細胞分裂素在草莓上的應用也有所研究，如葉面噴施6-BA可顯著提高草莓葉片的光合速率并增加植株干重，對草莓植株的質量有顯著的提高作用[11]。另外，在草莓開花期間細胞分裂素有可能對花的形成具有促進作用，表現了其在增加草莓產量上的潛力[12]。草莓生產中施用CPPU后確實發現其具有提高座果率、單果重和單株產量的作用[13]，但目前外源施用細胞分裂素對草莓果實營養成分的影響還鮮有研究，因此，本文以八倍體‘紅顏’草莓為材料，研究了外源施用激動素(Kinetin, KT)和6-BA兩種細胞分裂素對草莓果實的大小和糖、酸以及抗氧化物質等的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于 2015—2016年在江蘇省句容市行香鎮草莓大棚內進行，供試材料為鳳梨草莓(Fragaria×ananassaDuch.)‘紅顏’。 KT、6-BA從華通(常州)生化有限公司購買。

1.2 方法

1.2.1 材料處理

實驗設置4組處理，分別為：200 μmol/L KT和200 μmol/L 6-BA(使用濃度依據前期預實驗而定)，pH 6.2的磷酸緩沖溶液作為對照。草莓花授粉后分別于第1、3、5、7和第9天用移液槍吸取處理液滴于子房上，前2次處理液為30 μL，后3次為50 μL。草莓成熟后進行采樣。實驗每個處理設置3次重復，每個重復4株，每株取2個草莓果實。

1.2.2 測定項目與方法

使用千分之一天平稱量草莓鮮重，用游標卡尺測量草莓橫徑和縱徑；氨基酸含量采用全自動氨基酸分析儀(L-8900、日本Hitachi公司)測定；可溶性固形物使用手持阿貝折光儀測定；可溶性糖采用苯酚-硫酸法測定[14]；可溶性蛋白采用考馬斯亮藍法測定[14]；總酚采用 Folin-Ciocalteu 法測定[15]；總黃酮含量采用 AlCl3比色法測定[16]；抗壞血酸采用鄰菲啰啉法測定[15]。取處理后26 d的草莓果實(此時果實處于白果期，果實細胞分裂減緩，主要以細胞膨大為主)中間髓部，用FAA固定液(100 mL固定液含甲醛5 mL，冰乙酸5 mL和70%乙醇90 mL)固定，細胞大小的測定采用石蠟切片法[17]。細胞面積的測定方法：將制備好的切片置于顯微鏡(Zeiss Axio Imager.A1)載物臺上鏡檢，隨機選擇3個視野觀察拍照，利用軟件ImageJ 1.32j software(https://imagej.nih.gov/ij/)分析細胞的面積。

1.3 數據處理

用 Microsoft Excel 軟件進行數據計算分析和作圖， 用 SPSS 軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 KT、6-BA 處理對草莓單果重、橫徑和縱徑的影響

細胞分裂素對細胞分裂具有促進作用。從圖1可以看出，細胞分裂素KT和6-BA處理的草莓果實重量顯著高于對照，分別比對照增加了20.00%和16.67%，但兩種細胞分裂素處理之間的差異不顯著。與對草莓重量的影響相似，細胞分裂素KT和6-BA處理也導致了草莓果實橫徑和縱徑的增大，并且差異顯著。

圖1 KT、6-BA處理對草莓果實單果重(A)、橫徑(B)、縱徑(C)的影響

2.2 KT、6-BA處理對草莓果實細胞大小的影響

為了從細胞水平上進一步研究兩種細胞分裂素對草莓果實的影響，我們取處理后26 d的果實髓部進行石蠟切片。由圖2可知，KT和6-BA處理的草莓果實大細胞居多，而對照處理的草莓細胞以中等的和小細胞居多。由圖3可知，KT和6-BA處理的草莓果實細胞的面積比對照處理細胞面積增大92.29%和52.48%，差異顯著。這表明兩種細胞分裂素處理增大了果實細胞的面積。

A：Control；B：KT；C：6-BA

圖2KT、6-BA對草莓果實細胞大小的影響

Figure 2 Effects of KT, 6-BA on the cell size of strawberry fruit

圖3 KT、6-BA處理對草莓果實細胞面積的影響

2.3 KT、6-BA處理對草莓可溶性固形物、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

由圖4可知，細胞分裂素KT和6-BA顯著增加了草莓果實中可溶性固形物含量，兩種處理的可溶性固形物含量分別比對照增加了50.00%和43.33%，且都差異顯著。可溶性糖是可溶性固形物的主要成分，KT處理的果實可溶性糖含量顯著升高，比對照增加了約1倍。而6-BA雖然使可溶性糖含量增加，但并未達到顯著水平。與對可溶性固形物的影響相似，與對照相比，KT和6-BA都顯著增加了草莓果實可溶性蛋白的含量。

圖4 KT、6-BA處理對可溶性固形物(A)、可溶性糖(B)和可溶性蛋白(C)含量的影響

2.4 KT、6-BA處理對草莓氨基酸含量的影響

氨基酸是草莓果實的重要成分，細胞分裂素在調節細胞分裂的過程中也會對氨基酸的含量產生一定的影響。由表1的結果可以看出，大部分種類的氨基酸含量在KT、6-BA和對照3個處理之間的差異并不十分明顯，但多個氨基酸在3種處理中的含量呈相似的特點。如天冬氨酸、蘇氨酸、谷氨酸、甘氨酸、纈氨酸、蛋氨酸和亮氨酸7種氨基酸在3種處理的含量從多到少依次為KT、6-BA、對照。其余10種氨基酸在3種處理中的含量差異都很小。總氨基酸含量與天冬氨酸等氨基酸的含量變化相似，總氨基酸在3種處理中的含量從多到少依次也是KT、6-BA、對照。

表1 KT、6-BA處理對草莓氨基酸含量的影響(g/100 g DW)

2.5 KT、6-BA 處理對草莓果實抗壞血酸、花青素、總酚和黃酮含量的影響

草莓抗壞血酸含量很高，是草莓重要的營養成分之一。由圖5可知，細胞分裂素KT和6-BA可以顯著增加草莓果實中抗壞血酸含量，分別比對照分別增加了33.33%和45.55%。KT和6-BA都顯著增加了草莓果實中花青素含量，分別比對照增加了84.75%和94.92 %。 KT和6-BA處理也都顯著增加了草莓果實中總酚的含量，分別比對照增加了28.45%及37.24%。草莓果實中黃酮含量，6-BA處理比對照增加了51.67%，差異顯著；KT處理雖然比對照有所增加，但未達到顯著水平。

3 討論與結論

草莓果實發育呈現雙“S”變化趨勢，細胞從小綠期到大綠期生長緩慢，這個過程細胞分裂旺盛，但細胞數量的增加并沒有使細胞的體積明顯增大。由大綠期到白果期，細胞面積增長較迅速直至白果期到達第一個高峰[18]。細胞分裂素促進細胞分裂的作用已被完全證實，如在蘋果果實發育過程中，細胞分裂素通過促進蘋果果肉細胞的分裂導致了蘋果果實體積的增大[19]。我們的實驗結果顯示，KT和6-BA處理的草莓果實細胞面積相比于對照具有一定程度的增大，草莓果實單果重顯著增大，同時果實的長度和寬度也顯著增加。這種果實細胞的增大是導致果實體積增大的因素之一。另一方面，草莓果實的增大也可能與輸入果實的營養物質的增加有關。已有研究表明，細胞分裂素CPPU處理瓠瓜子房對葉片碳同化物分配的影響時，發現CPPU處理后果實的庫強增加，能夠促使同化物由葉到果實的輸送[20]。細胞分裂素對庫源作用的調節使草莓對果實部分的營養輸入增加，使草莓果實營養物質含量增加和果實的增大。

圖5 KT、6-BA 處理對草莓果實抗壞血酸(A)、花青素(B)、總酚(C)、黃酮(D)含量的影響

可溶性固形物和可溶性糖含量是水果甜度和果實品質的重要指標，因此植物生長過程中糖分的積累對最終果實品質的形成至關重要。對擬南芥的研究發現，細胞分裂素能調節蔗糖酶的表達并調動己糖的運輸[21]。在葡萄的研究中也發現，6-BA、玉米素可通過影響葡萄果實發育過程中轉化酶的活性來增加果實糖分的積累。同樣地，我們的研究結果顯示，相比對照，激動素和6-BA都顯著提高了草莓果實的可溶性固形物和可溶性糖含量。黃衛東等[22]認為，細胞分裂素主要是通過改變庫源之間碳水化合物的分配來增加碳水化合物向果實的輸入來增加果實糖分的含量。在對蘋果的研究中發現細胞分裂素不但能提高蘋果總糖和蛋白質的含量，同時也提高了蘋果總酸的含量。因此，細胞分裂素幾乎對植物果實中糖、酸和蛋白質等植物中3種主要的有機物都有影響[23-24]。辛守鵬等[25]研究結果顯示，細胞分裂素CPPU通過增強葡萄果實對光合產物的競爭能力起作用，從而促進光合產物從源(葉片)到庫(果實)的轉移，改善果實品質。

草莓以富含抗壞血酸著稱，其抗壞血酸含量是草莓果實品質的重要指標。花青素是決定果實顏色的主要色素，對草莓鮮艷的果色起著重要作用。激動素和6-BA均不同程度地提高了草莓果實中抗壞血酸和花青素的含量，對草莓的外觀和內在品質都有一定的提高，為細胞分裂素在草莓產業的應用提供了參考價值。酚類和黃酮是植物中重要的次生代謝產物，對果實的顏色、風味和抗氧化能力有重要作用[26]，還可以提高植物抗性[27]。激動素和6-BA都在一定程度上提高了草莓果實中酚類和總黃酮的含量。草莓雖然果實鮮美，但其耐貯性很差，商品貨架期較短。酚類和黃酮可以賦予果實抗菌作用，有利于草莓果實的貯存[28]。

綜合以上實驗結果可以發現，外源施加細胞分裂素可以顯著增加草莓果實可溶性糖、可溶性蛋白和氨基酸等營養物質的含量，并增加抗壞血酸、花青素、酚類和黃酮類等抗氧化物質的含量，同時草莓果實的單果重也顯著增加。因此，細胞分裂素參與調控草莓果實發育過程中營養物質和抗氧化物質的積累，具有提高草莓果實品質和產量的潛力，在草莓的生產上有廣泛的應用前景。