土壤水分對(duì)川早枇杷頭花開(kāi)花結(jié)果特性和花朵保護(hù)酶活性的影響

林立金，張 瀟，韓 娟，朱虹玉，劉 磊，王 均，廖明安

(1. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 果蔬研究所，四川 成都 611130；2. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，四川 成都 611130；3. 邛崍市農(nóng)業(yè)和林業(yè)局，四川 成都 611530；4.成都市農(nóng)林科學(xué)院，四川 成都 611130)

枇杷(EriobotryajaponicaLindl.)別名盧橘，為薔薇科(Rosaceae)枇杷屬(Eriobotrya)植物[1]。枇杷秋萌冬花，開(kāi)花分3批，依開(kāi)花時(shí)期，果實(shí)分為頭花果、二花果和三花果。福建省農(nóng)科院果樹(shù)所培育的早鐘6號(hào)頭花果成熟期早，品質(zhì)優(yōu)良，錯(cuò)季節(jié)上市，價(jià)格高，在市場(chǎng)銷(xiāo)售中占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，是我國(guó)目前主栽的早熟枇杷品種[2]。川早枇杷是早鐘6號(hào)產(chǎn)生的一個(gè)自然芽變品系，2008年發(fā)現(xiàn)于四川省雅安市漢源縣，其早熟特性?xún)?yōu)于早鐘6號(hào)[3]。在雅安市漢源縣栽培，川早枇杷頭批花7月中下旬開(kāi)放，開(kāi)放早，花量大，頭花果12月底陸續(xù)成熟，成熟期特早，售價(jià)最高。但因頭批花花期正值高溫干燥天氣，大多數(shù)花因無(wú)法坐果而脫落，導(dǎo)致川早枇杷頭花果坐果率低，產(chǎn)量和好果率低，成為生產(chǎn)上重要的限制因子[4]。

土壤水分是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要因子，水分不足直接影響樹(shù)體的生長(zhǎng)和發(fā)育，造成減產(chǎn)和果實(shí)品質(zhì)不佳[5-6]。枇杷是原產(chǎn)于中國(guó)的重要亞熱帶果樹(shù)，需水量較大，花果期需充足水分，對(duì)土壤水分的反應(yīng)比較敏感。但是其根系分布比較淺，而且多種植于丘陵山地，灌溉條件差，因此，季節(jié)性干旱成為制約枇杷提高單產(chǎn)的主要因素[7]。研究不同土壤水分條件下枇杷的生理反應(yīng)和開(kāi)花結(jié)果特性，對(duì)提高水分利用率，保障枇杷產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有很好的實(shí)踐意義。

宋鳳斌等[8]研究表明，抽穗期的玉米植株經(jīng)不同強(qiáng)度水分脅迫處理后，花粉和花絲中SOD活性下降，膜脂過(guò)氧化作用增強(qiáng)，對(duì)生物膜系統(tǒng)產(chǎn)生直接傷害，花粉和花絲發(fā)育受影響，降低雌穗花絲受精能力，減少穗粒數(shù)，從而造成減產(chǎn)。倪書(shū)邦等[9]認(rèn)為，在水分脅迫下，澳洲堅(jiān)果的花粉育性、坐果率及光合產(chǎn)物隨著水分脅迫強(qiáng)度的加劇而下降，處于過(guò)飽和灌溉的處理也表現(xiàn)為降低的結(jié)果。楊再?gòu)?qiáng)等[10]研究表明，重度水分脅迫使枇杷單果重顯著下降。早熟枇杷頭花花期正值干旱季節(jié)，但有關(guān)土壤水分對(duì)早熟枇杷頭花開(kāi)花結(jié)果特性和花朵保護(hù)酶活性影響的研究甚少。為此，本試驗(yàn)以川早枇杷為材料，探究土壤水分脅迫條件下川早枇杷頭花授粉受精特性和花朵保護(hù)酶活性的相關(guān)變化規(guī)律，以期為早熟枇杷的合理灌水以及提高其頭花坐果率和減輕干旱脅迫對(duì)其開(kāi)花結(jié)果的影響提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

在四川省漢源縣小關(guān)村枇杷園選取4年生川早枇杷樹(shù)12株，2011年3月份嫁接，當(dāng)年定植，砧木為枇杷本砧實(shí)生苗，生長(zhǎng)健壯且生長(zhǎng)勢(shì)基本一致。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2015年6月在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場(chǎng)避雨棚內(nèi)進(jìn)行，供試土壤均采自四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場(chǎng)農(nóng)田。采用盆栽控水試驗(yàn)，每盆種1株。本試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次：正常灌溉CK(Normal irrigation )、輕度水分脅迫LS(Mild water stress)、中度水分脅迫MS(Moderate water stress)和重度水分脅迫SS(Severe water stress)，其土壤含水量分別為土壤田間持水量的85%～90%，70%～75%，50%～55%和30%～35%。稱(chēng)重法控制不同處理土壤水分條件，從川早枇杷小花枝軸剛分離期開(kāi)始至幼果直徑達(dá)到1.5 cm時(shí)為止，進(jìn)行定時(shí)定量澆灌水分(每周3次，每次時(shí)間為18:00)。

1.2.1 川早枇杷頭花花序和花器性狀的觀(guān)察 于川早枇杷頭花盛花期，各處理隨機(jī)選取5個(gè)花序，用游標(biāo)卡尺測(cè)量并記錄每個(gè)花序的長(zhǎng)、寬，每個(gè)花序的花序支軸數(shù)、花序頂部花數(shù)以及每序花朵總數(shù)。并于盛花期各處理隨機(jī)選取5朵小花，5個(gè)花蕾，進(jìn)行解剖觀(guān)察，用游標(biāo)卡尺測(cè)量并記錄花蕾長(zhǎng)、寬，花藥長(zhǎng)、寬以及花絲和花柱長(zhǎng)度。

1.2.2 川早枇杷頭花花粉育性及柱頭可授性的調(diào)查 于川早枇杷頭花盛花期，各處理隨機(jī)取5朵大蕾期花，剝?nèi)』ㄋ帲涓闪焉⒎蹠r(shí)收集花粉，放置于干凈的離心管中，貼上標(biāo)簽，置1～4 ℃冰箱中保存。

花粉活力測(cè)定：用TTC染色法[11-12]。取少量花粉直接放入載玻片上，加1滴0.5%TTC溶液，用鑷子攪拌均勻，蓋上蓋玻片，置于25～30 ℃恒溫箱內(nèi)10～15 min。在普通光學(xué)顯微鏡下統(tǒng)計(jì)3個(gè)視野的花粉活力?；ǚ刍盍?率)=(變紅的花粉個(gè)數(shù)/花粉總個(gè)數(shù))×100%。

花粉萌發(fā)率測(cè)定[13]：于干凈的載玻片上，用膠頭滴管滴加已配好的10%蔗糖+0.01%硼酸+1%瓊脂的固體培養(yǎng)基，待冷卻凝固后，用毛筆蘸取花粉輕輕彈到載玻片上，置于鋪上濕潤(rùn)紗布的培養(yǎng)皿內(nèi)，并蓋上培養(yǎng)皿，以防止水分過(guò)快蒸發(fā)，放在25 ℃組培室培養(yǎng)，12 h后在光學(xué)顯微鏡下統(tǒng)計(jì)花粉萌發(fā)率。各水分處理重復(fù)3次，取平均值?；ǚ勖劝l(fā)率(%)=(已萌發(fā)的花粉數(shù)目/花粉總數(shù))×100%。柱頭可授性及黏液分泌情況采用聯(lián)苯胺-過(guò)氧化氫法[11-12]檢測(cè)。

1.2.3 川早枇杷頭花花朵保護(hù)酶活性的測(cè)定及坐果率的調(diào)查 于川早枇杷頭花盛花期，晴天上午8：00-9：00各處理隨機(jī)取5朵大蕾期花測(cè)定保護(hù)酶(SOD、POD和CAT)活性[14-16]。在川早枇杷初花期每個(gè)處理標(biāo)記5個(gè)花序，并記錄各花序總花朵數(shù)，并于幼果直徑達(dá)1.5 cm時(shí)統(tǒng)計(jì)已坐果數(shù)，并計(jì)算坐果率，同時(shí)記錄每盆坐果數(shù)以及每果種子數(shù)，取平均值。坐果率(%)=(坐果數(shù)/開(kāi)花數(shù))×100%。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 川早枇杷的頭花花序和花器性狀

在水分脅迫條件下， 川早枇杷頭花花序長(zhǎng)度和花序?qū)挾染S土壤水分脅迫的加劇而下降，在正常灌溉CK時(shí)最長(zhǎng)，重度水分脅迫SS時(shí)最短(表1)。與CK相比，各處理花序長(zhǎng)度分別降低了8.06%，17.67%，37.91%，各處理花序?qū)挾确謩e降低了12.05%，38.33%，47.53%，且處理SS均極顯著低于CK，說(shuō)明土壤重度缺水時(shí)對(duì)花序長(zhǎng)度和寬度存在極顯著的影響。花序支軸數(shù)隨土壤水分減少呈降低趨勢(shì)，處理LS與CK差異不顯著，處理MS和SS與CK差異極顯著，說(shuō)明花序支軸數(shù)在土壤中度缺水時(shí)就受到極顯著影響。花序頂部花數(shù)在CK時(shí)達(dá)最大數(shù)，且極顯著高于其余各處理，但各處理間差異不明顯，說(shuō)明土壤水分對(duì)其影響極大，土壤輕度缺水時(shí)花序頂部花數(shù)就受到極顯著影響。每序花朵總數(shù)隨土壤水分變化存在著極顯著差異，均呈降低趨勢(shì)，說(shuō)明每序花朵總數(shù)受土壤水分影響極大，對(duì)水分虧缺極敏感。

表1 川早枇杷的頭花花序性狀Tab.1 The first florescence flower inflorescence characters of Chuanzao loquat

注：數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；CK、LS、MS、SS分別為正常灌溉、輕度水分脅迫、中度水分脅迫、重度水分脅迫；小寫(xiě)字母表示5%的顯著水平，大寫(xiě)字母表示1%的顯著水平。表2-4，圖2同。

Notes：Values are means ± SD； CK， LS， MS and SS are normal irrigation， mild water stress， moderate water stress， severe water stress， respectively； The lowercase indicates the significant difference at 5% level，and the uppercase indicates the significant difference at 1% level.The same as Tab.2-4，F(xiàn)ig.2.

川早枇杷頭花各花器性狀對(duì)土壤水分脅迫表現(xiàn)出不同的反應(yīng)，花器官不同，對(duì)土壤水分脅迫的反應(yīng)存在著差異(表2)?；ɡ匍L(zhǎng)在CK時(shí)值最大且隨著土壤水分的減少而降低，CK與處理LS差異不明顯，但極顯著大于處理MS和SS，說(shuō)明輕度水分脅迫對(duì)花蕾伸長(zhǎng)抑制不明顯，中度和重度水分脅迫對(duì)花蕾伸長(zhǎng)有強(qiáng)的抑制作用；花蕾寬在各處理間差異不明顯，說(shuō)明花蕾寬度對(duì)土壤水分反應(yīng)不敏感?；ㄋ庨L(zhǎng)與花藥寬在CK時(shí)均達(dá)最大值，且與其余各處理間達(dá)到極顯著差異，說(shuō)明輕度土壤缺水就能?chē)?yán)重影響花藥的長(zhǎng)度和寬度；花藥長(zhǎng)各處理間相比差異不顯著，花藥寬處理LS與處理SS相比差異達(dá)顯著水平，說(shuō)明在重度缺水時(shí)對(duì)花藥寬的影響大于花藥長(zhǎng)?；ńz長(zhǎng)在CK時(shí)值最大并呈遞減趨勢(shì)，但各處理間差異不顯著，說(shuō)明花絲長(zhǎng)受土壤水分影響不大。花柱長(zhǎng)最大值為CK，最小值為處理SS；處理LS與CK相比差異不顯著，處理MS和SS與CK相比差異極顯著，說(shuō)明土壤中度和重度缺水時(shí)對(duì)花柱伸長(zhǎng)有極顯著抑制作用。

表2 川早枇杷的頭花花器性狀

2.2 川早枇杷的頭花花粉育性及柱頭可授性

具有可授性的柱頭，呈現(xiàn)出過(guò)氧化物酶活性，此酶可催化過(guò)氧化氫的分解，釋放氧氣，同時(shí)使聯(lián)苯胺被氧化為藍(lán)色產(chǎn)物，氣泡數(shù)越多，顏色越深，過(guò)氧化物酶活性越強(qiáng)，柱頭可授性越強(qiáng)。由表3和圖1可知，川早枇杷進(jìn)行柱頭可授性檢驗(yàn)，在處理CK時(shí)，氣泡數(shù)最多且有大量黏液分泌，柱頭具強(qiáng)可授性(圖1-A)；在處理LS時(shí)氣泡數(shù)較多，可授性較強(qiáng)，有黏液分泌(圖1-B)；隨著土壤水分的減少，氣泡數(shù)急劇減少，黏液分泌減少，處理MS時(shí)柱頭具可授性，有很少黏液分泌(圖1-C)，處理SS時(shí)，柱頭部分具可授性，有很少黏液分泌(圖1-D)。

土壤水分對(duì)川早枇杷花粉育性的影響如表3和圖1所示?；ǚ刍盍桶l(fā)芽率均隨土壤水分脅迫的加強(qiáng)而下降，各處理花粉活力與CK(圖1-E)相比分別降低了17.46%(圖1-F)，28.35%(圖1-G)，52.52%(圖1-H)，且各處理與CK之間差異極顯著；各處理花粉發(fā)芽率與CK(圖1-I)相比分別降低了34.47%(圖1-J)，43.27%(圖1-K)，46.52%(圖1-L)，處理CK極顯著大于其余各處理。說(shuō)明土壤水分含量嚴(yán)重影響川早枇杷花粉活性，是保證川早枇杷花粉育性的重要條件。

表3 川早枇杷的頭花花粉育性及柱頭可授性Tab.3 The first florescence stigma receptivity and pollen viability of Chuanzao loquat

注：+/-.可授性較弱；+.可授性一般；++.可授性較強(qiáng)；+++.可授性強(qiáng)；*/-.黏液分泌很少；*.黏液分泌一般；**.黏液分泌很多。

Notes：+/-.Stigma receptivity with weakness；+.Stigma receptivity with general；++.Stigma receptivity with strong；+++.Stigma receptivity with very strong；*/-.A few mucous secretions；*. Mucous secretions；** .A lot of mucous secretions.

2.3 川早枇杷的頭花花朵保護(hù)酶活性

在水分脅迫條件下，川早枇杷頭花花朵的SOD、POD和CAT活性都發(fā)生變化，均隨土壤水分脅迫的加強(qiáng)呈降低趨勢(shì)(圖2)。由圖2-A可知，SOD活性在CK時(shí)最強(qiáng)，各處理的SOD活性逐漸降低，處理LS與CK相比差異不顯著，處理MS和SS與CK的差異達(dá)到極顯著水平。由圖2-B可知，各處理的POD活性也逐漸降低，CK與處理LS、MS、SS的POD活性差異極顯著，各處理間POD活性差異不大。由圖2-C可知，CAT在CK時(shí)活性最強(qiáng)，處理 LS時(shí)次之，處理MS時(shí)最小，處理SS時(shí)又升高，且處理LS與CK相比差異顯著，處理MS和SS與CK相比差異極顯著。

A.CK下，柱頭具強(qiáng)可授性(10×4)；B.處理LS下，柱頭具較強(qiáng)可授性(10×4)；C.處理MS下，柱頭具可授性(10×4)；D.處理SS下，柱頭部分具可授性(10×4)；E.CK下，花粉活力高(10×4)；F.處理LS下，花粉活力較高(10×4)；G.處理MS下，花粉活力較低(10×4)；H.處理SS下，花粉活力低(10×4)；I.CK下，花粉發(fā)芽率高(10×10)；J.處理LS下，花粉發(fā)芽率較高(10×4)；K.處理MS下，花粉發(fā)芽率低(10×10)；L.處理LS下，花粉發(fā)芽率很低(10×10)。

圖2 川早枇杷的頭花花朵保護(hù)酶活性Fig. 2 The protective enzyme activity of Chuanzao loquat in the first florescence

SOD、POD、CAT 3種酶活性相比較，降低程度不同。SOD活性隨土壤水分脅迫的加劇降低趨勢(shì)最大，在處理SS時(shí)酶活性幾乎喪失，說(shuō)明SOD對(duì)水分脅迫反應(yīng)最敏感。CAT活性隨土壤水分脅迫加劇的變化趨勢(shì)較SOD平緩且處理MS和SS時(shí)的CAT活性差異不明顯，說(shuō)明其對(duì)水分脅迫反應(yīng)不如SOD敏感。隨土壤水分脅迫的加劇，POD活性變化趨勢(shì)最平緩，說(shuō)明其對(duì)水分脅迫反應(yīng)最不敏感。

2.4 川早枇杷的頭花花朵坐果率

川早枇杷頭花花朵坐果率隨土壤水分的變化如表4所示。由表4可知，隨著土壤水分脅迫的加劇，川早枇杷的平均坐果數(shù)和平均坐果率均降低，表現(xiàn)為：CK>LS>MS>SS。各處理與CK相比，平均坐果數(shù)分別降低40.19%，49.01%，79.41%，平均坐果率分別降低37.02%，51.21%，78.71%，均達(dá)到極顯著差異水平，說(shuō)明水分脅迫抑制了花粉活力，導(dǎo)致授粉受精不良，使坐果率降低，重度水分脅迫對(duì)其影響最大。川早枇杷種子數(shù)隨土壤水分變化的表現(xiàn)為：LS>SS>MS>CK，只有LS和SS與CK相比，差異極顯著，說(shuō)明土壤水分脅迫在一定程度上影響川早枇杷種子數(shù)。

表4 川早枇杷的頭花花朵坐果率Tab.4 The fruit setting rate of Chuanzao loquat in the first florescence

3 討論

在果樹(shù)生產(chǎn)中，水分是影響果樹(shù)產(chǎn)量的一個(gè)重要因子，尤其是花期受到旱害導(dǎo)致減產(chǎn)的幅度最大[9， 17]。本試驗(yàn)研究中，川早枇杷頭花花期經(jīng)不同土壤水分處理后，花序長(zhǎng)度和寬度在重度水分脅迫(SS)時(shí)均大幅降低，與CK差異極顯著；花序支軸數(shù)和花序頂部花數(shù)隨土壤水分降低而減少，分別在中度水分脅迫(MS)和輕度水分脅迫(LS)時(shí)與CK達(dá)極顯著差異，最終導(dǎo)致每序花朵總數(shù)大幅減少。隨土壤水分脅迫加劇，花蕾長(zhǎng)，花藥長(zhǎng)、寬，花柱長(zhǎng)均大幅縮短。說(shuō)明土壤水分通過(guò)影響花朵數(shù)量和花器官發(fā)育，使處于缺水下的川早枇杷頭花不具進(jìn)行授粉受精的良好條件，最終導(dǎo)致其授粉受精不良，坐果率低，產(chǎn)量低。

枇杷的坐果率與柱頭可授性、花粉活力及花粉管動(dòng)力等密切相關(guān)[18-19]。本試驗(yàn)研究表明，隨著土壤水分含量降低，川早枇杷頭花柱頭可授性及黏液分泌能力逐漸減弱，從而影響花粉的黏附和萌發(fā)，影響授粉受精和產(chǎn)量。而花粉能否在柱頭上萌發(fā)并穿過(guò)柱頭，不僅與柱頭可授性有關(guān)，與花粉活力和發(fā)芽率也密切相關(guān)。張維強(qiáng)等[20]研究認(rèn)為，在玉米植株小花分化至開(kāi)花期進(jìn)行輕度、中度和重度水分脅迫處理，均降低了玉米的花粉活力。本試驗(yàn)研究表明，各處理花粉活力及發(fā)芽率均低于CK，且與CK達(dá)到極顯著差異，說(shuō)明土壤水分通過(guò)影響花粉活力及發(fā)芽率對(duì)川早枇杷頭花授粉受精產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致其授粉受精不良，結(jié)果少，產(chǎn)量低。

楊再?gòu)?qiáng)等[21]在水分脅迫對(duì)番茄保護(hù)酶活性及果實(shí)產(chǎn)量影響的研究中表明，隨水分脅迫加劇及時(shí)間延長(zhǎng)，葉片保護(hù)酶活性降低，膜脂過(guò)氧化作用逐漸加強(qiáng)，葉綠素合成受到抑制，光合產(chǎn)物下降，果實(shí)產(chǎn)量降低。本試驗(yàn)研究表明，隨水分脅迫程度的加強(qiáng)，川早枇杷頭花的SOD、POD、CAT活性均大幅降低，但各保護(hù)酶對(duì)水分敏感程度不同，在重度水分脅迫時(shí)，SOD活性幾乎喪失，對(duì)水分脅迫敏感，POD和CAT仍具較高活性，對(duì)水分脅迫敏感程度低于SOD。由此可見(jiàn)，在土壤水分脅迫下，川早枇杷清除活性氧自由基的抗氧化能力是有一定限度的，水分脅迫加劇時(shí)，保護(hù)酶活性下降，活性氧的積累超過(guò)其清除能力，生物膜功能受損，造成川早枇杷生理代謝紊亂，最終影響產(chǎn)量。

綜上，在川早枇杷頭花發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期很有必要采取適當(dāng)?shù)墓喔却胧?/p>