環剝與藥劑處理對龍眼果實落果及果柄離層響應的影響

李松剛，張 蕾，洪繼旺，何書強，楊子琴

（中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所/國家熱帶果樹品種改良中心，海南 海口 571101）

【研究意義】 龍眼（Dimocarpus longanLour.）是我國著名的熱帶亞熱帶特色果樹，正造龍眼坐果力極強，生產上往往需要疏果來保證果實品質，耗費大量的人力和財力；而反季節龍眼在盛花后60 d 左右易出現大量落果，導致產量下降，嚴重制約了產業發展。因此，對龍眼產業來說，疏果和保果同樣重要，對龍眼果實負載調節研究顯得尤為重要。由于果實脫落在農業生產效益影響較大，因而在生產上常常采用各種措施來調控果實脫落，如噴施生長素類化合物可延緩果實脫落，采用乙烯合成抑制劑（如AVG，aminoethoxyvinylglycine）能有效防止果實脫落，采用乙烯作用抑制劑硫代硫酸銀也能抑制果實脫落［1-2］。【前人研究進展】在果實脫落前，果柄的離層部位會對脫落信號作出響應。果柄離層脫落調控受多種因素影響，乙烯-生長素平衡模式調控器官脫落已被人們普遍接受［3］。生長素從果實向果柄離層轉移的通量控制了乙烯的敏感性，碳水化合物脅迫會直接導致生長素的輸出受抑制，當生長素供應衰退時，離層對乙烯應答即啟動脫落信號［2］。乙烯可以誘導果實脫落，是主導植物器官脫落的關鍵激素。乙烯在油茶未成熟果實脫落中起重要作用，兩個CoACO基因是參與乙烯調控作用的關鍵基因［4］。150 mg/L 乙烯合成抑制劑AVG 處理后可增加大豆成花量（單株達192.43 朵）及產量（單株達39.12 g）；100 μmo/L乙烯促進劑ACC（1-aminocylopropane-1-carboxylic acid）處理的效果與150 mg/L AVG 處理相反，單株成花量僅為68.40 朵，單株產量僅為12.39 g［5］。乙烯促進棉花葉片的脫落，是通過促進纖維素酶（GhCel1）在離層的高表達和脫落區乙烯生物合成酶活性來實現［6］。內源IAA 含量的增加有利于減少果實脫落，提高坐果，可能因為高濃度的IAA 影響了果實組織對乙烯的敏感性［7］。有研究認為蘋果小果脫落前乙烯爆發可能是導致種子中MDPIN1、MDARR5 和MDIAA3 轉錄水平降低的原因，通過抑制果實向離層的生長素極性運輸來調節小果狀態從而導致小果脫落［8］。Hagemann等［9］在芒果小果脫落的研究中發現，乙烯利誘導的脫落過程開始于果柄中生長素極性轉運能力的降低，隨后乙烯受體上調，最后果實中蔗糖濃度降低。【本研究切入點】目前很少有對龍眼果實脫落調控藥劑綜合作用效果的研究。【擬解決的關鍵問題】本研究針對當前各潛在生長調節劑對龍眼果實發育調控效果展開研究，以期探索正造和反季節龍眼果實負載調節的配套試劑，為龍眼疏果及保果技術研發提供依據，輔助產業再升級。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所國家熱帶果樹品種改良中心進行。試驗選擇發育良好、長勢和坐果相對一致的7 年生石硤龍眼樹20 株，正造龍眼樹3 月進入盛花期，盛花后50～60 d 對果穗進行藥劑處理；反季節龍眼樹5 月底催花，9 月初對果穗進行藥劑處理。

供試藥劑如下：百草枯（Sigma，856177）、乙烯利（上海華誼集團華原化工有限公司）、尿素（Biosharp，BS124）、2,4-D（阿拉丁，D104423）、活性氧清除劑DMTU（Zrbiorise，ZRXX13337）、IAA（索萊寶，I8020）。

1.2 試驗方法

1.2.1 正造龍眼疏果處理 2021 年5 月，在供試龍眼樹的不同方位各選擇生長勢基本一致的果穗，分別作如下處理：T1，環剝+去葉+清水浸泡果穗5 s（在距果穗基部約10 cm 處環剝韌皮部，寬度2 mm 深達木質部，同時摘除環剝口以上葉片）；T2，20 mg/L 百草枯浸泡果穗5 s；T3，0.3 mL/L 40%乙烯利浸泡果穗5 s；T4，0.54 mL/L 40%乙烯利浸泡果穗5 s；T5，1 mL/L 40%乙烯利浸泡果穗5 s；T6，100 g/L 尿素浸泡果穗5 s；CK：以不作任何處理的果穗作為對照。每個處理3 次重復，每個重復10 個果穗。

1.2.2 反季節龍眼保果處理 2021 年9 月，在供試龍眼樹的不同方位各選擇生長勢基本一致的果穗，分別作如下處理：T1，環剝+1 mmol/L IAA浸泡果穗5 s；T2，環剝+去果（從果蒂處去除果實、保留完整果柄離層）+IAA（1 mmol/L 瓊脂糖凝膠）扣在原果實生長位置；T3，環剝+2 mg/L 2,4-D 浸泡果穗5 s；T4，環剝+4 mg/L NAA 浸泡果穗5 s；T5，環剝+1 g/L DMTU 浸泡果穗5 s；CK：以環剝+去葉+清水浸泡果穗5 s 作為對照（在距果穗基部約10 cm 處環剝韌皮部、寬度2 mm 深達木質部，同時摘除環剝口以上葉片）。每個處理3 次重復，每個重復10 個果穗。

1.3 調查項目及方法

1.3.1 落果率調查 以處理當天為初始值（落果率0%）計算落果率動態，直至果穗果實全部落完。果實脫落的判定標準是用手指輕輕觸碰脫落即為落果。落果率（%）=累計落果數/初始果數×100。

1.3.2 果柄離層分離力調查 果柄離層分離力參照楊子琴等［10］方法采用拉力試驗機測定。

2 結果與分析

2.1 環剝與藥劑處理對正造龍眼果穗疏果效果的影響

從圖1 可以看出，隨著時間的延長，各處理龍眼果穗的累積落果率逐漸升高，環剝處理可誘導100%龍眼果實在6 d 內全部脫落；隨著乙烯利濃度的升高，乙烯利處理的龍眼果穗落果率逐漸升高，浸泡果穗10 d 后檢測到0.3 mL/L 40%乙烯利處理果穗的落果率為11.88%，0.54 mL/L 40%乙烯利處理果穗的落果率為36.47%，1 mL/L 40%乙烯利處理果穗的落果率為53.05%；百草枯處理后10 d 內誘發29.23%的果實脫落，10 d 后落果趨緩；100 g/L 尿素處理可誘導龍眼果實10 d 內出現35.43%的落果率，10 d 后落果量極少。跟蹤觀察處理1 個月后果實發育狀態發現，乙烯利處理的龍眼果穗果實脫落效果比百草枯和尿素更持久，且尿素處理對弱果的落果效果更顯著。

圖1 環剝與藥劑處理對正造龍眼疏果效果的影響Fig.1 Effects of girdling and chemical treatment on fruit thinning of on-season longan

2.2 環剝與藥劑處理對正造龍眼果穗果柄離層分離力的影響

正造龍眼坐果力極強，生產上往往需要通過疏果來達到樹體的合理負載平衡。研究表明，30%的果實疏除量在生產上最為合適［11］。由圖2 可知，正常坐果的龍眼果實果柄分離力在1 000 gf 以上，果實坐果牢固不易發生脫落，環剝去葉處理可阻斷外源碳水化合物供應、迅速誘導全部果實脫落，果柄分離力在處理后第3 天下降到383.25 gf，達到不可逆脫落狀態。20 mg/L 百草枯處理可誘導一段時間內龍眼果柄離層分離力出現下降狀態，處理后第1 天下降至880.80 gf，隨后持續下降，至處理后第5 天下降至谷底508.80 gf，隨后緩慢上升，至處理后10 d 上升至800 gf。隨著乙烯利處理濃度的升高，龍眼果柄分離力下降速度加快，當乙烯利處理濃度為0.3 mL/L時果柄離層分離力下降較慢，處理后10 d 內未達到不可逆分離力臨界值；當乙烯利處理濃度達到0.54 mL/L 時，可誘導龍眼果實持續緩慢脫落；當乙烯利處理濃度達到1 mL/L 時，誘導果柄分離力更快速下降至脫落臨界值，且持續加速脫落。100 g/L 尿素處理可在10 d 內達到果實疏果效果，且后期未脫落果實的果柄離層分離力逐漸上升。

圖2 環剝與藥劑處理對正造龍眼果柄離層分離力的影響Fig.2 Effects of girdling and chemical treatment on pedicel abscission layer separation force of on-season longan

2.3 環剝與藥劑處理對反季節龍眼果穗保果效果的影響

從圖3 可以看出，反季節龍眼果穗環剝處理可導致龍眼果實在6 d 內全部脫落。當環剝去葉處理的龍眼果穗果實完全脫落時，環剝+IAA 處理果穗落果率為78.72%，環剝+2,4-D 處理果穗的落果率為60.20%，環剝+NAA 處理果穗的落果率為69.43%，環剝+1DMTU 處理果穗的落果率為82.23%。IAA 和DMTU 浸泡果穗處理可抑制前期果柄離層對脫落信號的響應，并可延遲果實完全脫落2 d，但不能阻止果實脫落的進程；2,4-D 和NAA 浸泡果穗處理可抑制前期果柄離層對脫落信號的響應，并可延遲果實完全脫落3 d，但同樣不能阻止果實脫落的進程；而將果實沿果基部切除，采用含有IAA 的瓊脂糖扣在果柄上原來果實生長的位置，可以完全抑制果柄離層的分離。

圖3 環剝與藥劑處理對反季節龍眼碳水化合物脅迫下保果效果的影響Fig.3 Effects of girdling and chemical treatments on fruit preserving of off-season longan under carbohydrate stress

圖4 環剝與藥劑處理對反季節龍眼果柄離層分離力的影響Fig.4 Effects of girdling and chemical treatments on pedicel abscission layer separation force of off-season longan

2.4 環剝與藥劑處理對反季節龍眼果穗果柄離層分離力的影響

環剝+去葉處理可導致反季節龍眼果柄分離力迅速下降，在4 d 內降至脫落不可逆狀態。環剝+IAA 和環剝+DMTU 浸泡果穗均可短暫延緩果柄分離力的下降趨勢，但在處理后6 d 果柄分離力也下降至500 gf。環剝+2,4-D、環剝+NAA 浸泡果穗處理較環剝+IAA、環剝+DMTU 處理在延緩離層分離力下降方面更有效，但不能阻止果柄離層分離力下降的趨勢，在處理后第7 天下降至300 gf。而環剝去果+IAA 處理可完全抑制果柄離層分離力下降。

3 討論

很多研究表明乙烯與脫落相關的水解酶基因表達有密切關系［6,12-13］。葡萄幼果期乙烯敏感性調節了果實的脫落，連續的果柄極性生長素運輸導致乙烯感知降低，從而抑制脫落［14］，這與本研究結果相似，即增加乙烯效應的處理均對龍眼有疏果效果。脅迫條件可誘導植物組織產生大量H2O2，同時也會誘導器官脫落，因此H2O2被認為與器官脫落的誘導有關［15-17］，但是還沒有證據直接支持活性氧與乙烯產生有關，因此推測H2O2可能是通過影響IAA 的極性運輸來調控果實脫落。

反季節龍眼的坐果力相對于正造龍眼略弱，尤其在盛花后60 d左右容易出現短期的果實脫落。碳水化合物脅迫下其他各種保果措施只能延緩果實脫落，而不能抑制果實脫落。本研究發現，在環剝+藥劑處理后龍眼落果率不斷升高，采用含有IAA 的瓊脂糖取代果實扣在果柄傷口處可以完全抑制果柄離層的分離，直到處理后第9 天除環剝+去果+IAA 瓊脂糖處理果柄外果實均落完，表明去果后在切口覆蓋含有IAA 的瓊脂糖可以代替種子產生的IAA 而調節離層中IAA 及乙烯的平衡，延緩果實脫落，IAA 是果實輸出的脫落抑制信號，碳水化合物虧缺是導致果實IAA 合成和輸出障礙的原因。在不去果情況下，環剝+藥劑處理后第1～3 天落果幅度較小、均在11%以下，而第4 天落果率迅速上升，其中環剝+去葉+清水的對照落果率最高、達到31.62%，表明外源IAA、2,4-D、NAA 和DMTU 可一定程度降低碳水化合物脅迫誘導的前期落果。環剝+藥劑處理第7 天各處理落果率相近，且環剝+2,4-D 處理的落果率明顯低于其他藥劑處理，表明其在延緩碳水化合物脅迫誘發的果實脫落方面效果較好。

跨越脫落區的生長素極性轉運在脫落調節中比生長素的局部濃度更重要，IAA 在近軸端區域的積累加速了脫落酸和乙烯的生物合成，大量聚集的IAA 上調了離層活性氧的保護機制［7］。Jin 等［12］在楊樹葉片脫落研究中發現幾種生長素轉運蛋白在脫落過程中下調，抑制極性生長素轉運延遲了楊樹葉片脫落；乙烯信號不參與這些生長素轉運蛋白的調節和脫落區的形成，外源性生長素在沒有乙烯信號傳導的情況下延遲脫落，因此認為生長素可能獨立于乙烯信號傳導對細胞分離起作用。果實發育過程中會在種子中產生內源IAA，而IAA 在果實脫落/坐果平衡中的作用眾所周知［3］。環剝+去葉處理可導致果實碳水化合物虧缺已經被證實［18］，所產生的脫落信號進一步傳遞給果柄離層，誘發果實脫落，這說明碳水化合物虧缺減弱了IAA 在離層的影響，并將此信號傳導至果柄誘發龍眼果實脫落。

4 結論

果穗環剝+去葉所導致的碳水化合物脅迫可快速誘導龍眼果實脫落，而乙烯利、百草枯、尿素浸泡果穗也可以導致龍眼果實迅速脫落。IAA可代替果實的存在完全抑制龍眼果柄離層的分離，即IAA 從果實向果柄的極性運輸可抑制果柄離層對脫落信號的響應。疏果藥劑和保果藥劑的浸泡果穗處理結果表明乙烯、除草劑、尿素對正造龍眼有疏果效果，其中100 g/L 尿素效果最好；生長素類物質可有效延緩反季節龍眼幼果期落果，但還不能抑制龍眼果實脫落進程。果實持續輸出的IAA 流可以完全抑制果柄分離，因此生產上建議從加強樹體碳水化合物積累著手保證果實IAA 持續合成及輸出。