授粉液中添加幾丁聚糖對庫爾勒香梨樹坐果率及果實(shí)品質(zhì)的影響

姬 瑞,王 蘭,王 喆,茍長青,郝海婷,馮宏祖

(塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)院/南疆農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部阿拉爾作物有害生物科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站/南疆特色果樹高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室,新疆阿拉爾 843300)

0 引 言

【研究意義】庫爾勒香梨(PyrussinkiangensisYü)(以下簡稱香梨),屬薔薇科(rosaceae)、梨亞科(Pomoideae)梨屬(Pyrus)植物,異花授粉結(jié)實(shí)[1]。在生產(chǎn)中,由于香梨花期授粉時間較短,研究在春季短時間內(nèi)提高授粉花粉的坐果率,以實(shí)現(xiàn)大面積香梨園的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)顯得尤為重要。香梨授粉期間易受到高低溫等各種環(huán)境因素的影響[2],授粉時花粉需即配即施[3],但仍不可避免地會造成花粉活力的下降,導(dǎo)致香梨坐果率受到影響。分析調(diào)控對授粉時花粉活力的影響,對提高香梨坐果率及改善果實(shí)品質(zhì)以及實(shí)現(xiàn)香梨高效授粉具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】幾丁聚糖,又名殼聚糖,是幾丁質(zhì)脫乙?；笊锝到獾漠a(chǎn)物。幾丁聚糖作為一類植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)能不同程度提高種子發(fā)芽率、調(diào)節(jié)植株生長以及改良果實(shí)品質(zhì)[4]。Liu Hai等[5]研究發(fā)現(xiàn),用不同濃度的幾丁聚糖浸泡桔梗種子對提高產(chǎn)量,改善其光合作用、抗性和品質(zhì)效果顯著。E.Barka等[6]研究發(fā)現(xiàn)較高濃度的幾丁聚糖對葡萄植株生長有負(fù)面影響,低劑量的幾丁聚糖促進(jìn)植株生長,低濃度的幾丁聚糖在促進(jìn)營養(yǎng)生長方面是有益的。劉扣生等[7]研究發(fā)現(xiàn),在青花菜不同生長期噴施幾丁聚糖能顯著增加類黃酮、可溶性總糖、可溶性蛋白等品質(zhì)平均含量。劉峰等[8]發(fā)現(xiàn)以幾丁聚糖對采后臍橙進(jìn)行涂膜,能一定程度的抑制果實(shí)呼吸作用及VC含量的降解,減緩總糖升高和可滴定酸降低。羊堅(jiān)等[9]研究結(jié)果表明,鴨梨花粉液中添加適當(dāng)濃度的幾丁聚糖能夠促進(jìn)花粉萌發(fā),而較高濃度的幾丁聚糖能抑制花粉的離體萌發(fā)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】幾丁聚糖作為一種新型的植物誘抗劑,在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究雖然已有報道,但主要集中在果蔬采后保鮮、植物病害防治及抗性作用機(jī)理等方面,而在果樹生產(chǎn)中用于提高果樹坐果率和果實(shí)品質(zhì)改良的研究相對較少,尤其是在香梨花期施用幾丁聚糖的研究尚鮮見報道。需研究花粉授粉液中添加不同濃度幾丁聚糖對授粉花粉活力及香梨果實(shí)品質(zhì)等指標(biāo)的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】在香梨授粉液中添加幾丁聚糖,研究植物免疫誘抗劑幾丁聚糖對花粉活力、香梨樹坐果率及果實(shí)品質(zhì)的影響,篩選出最佳的幾丁聚糖施濃度,為生產(chǎn)上合理利用幾丁聚糖提高香梨坐果率及改善果實(shí)品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2021年4月9日在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)阿拉爾市塔里木大學(xué)庫爾勒香梨園(40°32′26″N,81°17′17″E,海拔1 011 m)進(jìn)行,供試?yán)鏄錇?3年生庫爾勒香梨樹,南北向種植,株行距2 m×4 m,果園常規(guī)水肥管理。

試驗(yàn)材料為塔里木大學(xué)梨園的庫爾勒香梨,授粉花粉為鴨梨花粉由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所提供,花粉伴侶由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所提供,0.5%幾丁聚糖水劑(太抗)由成都特普生物科技股份有限公司生產(chǎn)。

花粉離體萌發(fā)試驗(yàn)材料配方:基礎(chǔ)培養(yǎng)液(10%蔗糖+100 mg/L硼酸);萌發(fā)培養(yǎng)基(10%蔗糖+100 mg/L硼酸+1%瓊脂);花粉液(1 mL基礎(chǔ)培養(yǎng)液+10 mg花粉)。

田間液體授粉具體配方:花粉營養(yǎng)液(花粉伴侶∶白砂糖∶水=1∶50∶500),授粉液(花粉伴侶∶花粉∶白砂糖∶水=1∶1∶50∶500)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1.1 室內(nèi)不同濃度幾丁聚糖處理下鴨梨花粉離體萌發(fā)

取100 mL萌發(fā)培養(yǎng)基于錐形瓶中加熱至瓊脂融化,待溫度下降至50℃以下,分別加入不同濃度0.5%幾丁聚糖(0.00、0.25、0.50、1.00、1.25、2.50、5.00 mL/L),以不加幾丁聚糖為對照CK,將配制好的培養(yǎng)基倒入直徑10 cm的培養(yǎng)皿中放涼作為萌發(fā)培養(yǎng)基;取200 μL花粉液均勻分布于萌發(fā)培養(yǎng)基上,每個濃度設(shè)3次重復(fù)。培養(yǎng)皿置于25℃恒溫暗培養(yǎng)2 h,培養(yǎng)2 h后在體式顯微鏡下統(tǒng)計(jì)各處理的花粉萌發(fā)數(shù)量,記錄數(shù)據(jù)在Excel中計(jì)算萌發(fā)率。

1.2.1.2 授粉液中添加不同濃度幾丁聚糖進(jìn)行田間授粉

選取樹齡樹勢基本一致、樹體生長結(jié)果良好的植株,分別全樹噴施加入0、0.25、0.50、1.00、1.25、2.50、5.00 mL/L幾丁聚糖的授粉液(分用CK、J1、J2、J3、J4、J5、J6表示),3株為1次重復(fù),各處理重復(fù)3次,共7個處理。授粉后隨機(jī)選40簇花序,每簇花序留5朵花并標(biāo)記。授粉2周后對標(biāo)記的授粉香梨樹進(jìn)行調(diào)查,統(tǒng)計(jì)花序坐果率和花朵坐果率。于9月上旬香梨成熟期采收不同濃度處理的果實(shí)樣品,每個處理選取3棵香梨樹,在每棵香梨樹上隨機(jī)選取果樹不同方位15個香梨鮮果,低溫貯存用于各樣品品質(zhì)的測定。

1.2.2 測定指標(biāo)

1.2.2.1 花粉活力

培養(yǎng)皿置于25℃恒溫暗培養(yǎng)2 h后,每個培養(yǎng)皿選取3個大小一樣的視野在顯微鏡下觀測并用LAS V4.10軟件系統(tǒng)拍照,各拍照視野要求50粒以上的花粉粒,統(tǒng)計(jì)花粉萌發(fā)數(shù),花粉粒長出花粉管即為花粉萌發(fā)?；ǚ勖劝l(fā)率=萌發(fā)花粉數(shù)/總花粉數(shù)×100%。

1.2.2.2 坐果率

于授粉2周后調(diào)查標(biāo)記的授粉香梨樹,花序坐果率=結(jié)實(shí)花序/花序數(shù)×100%,花朵坐果率=結(jié)實(shí)數(shù)/開花數(shù)×100%。

1.2.2.3 果實(shí)品質(zhì)

于9月上旬香梨成熟期采取果實(shí)樣品,預(yù)處理后-80℃低溫貯存用于各品質(zhì)指標(biāo)的測定。用0.01 g電子天平測量單果重,7個果作為1次重復(fù);用GY-3手握式果實(shí)硬度計(jì)測定硬度;游標(biāo)卡尺測定果實(shí)縱橫徑,并計(jì)算果形指數(shù)=果實(shí)縱徑/果實(shí)橫徑;用PAL-1數(shù)顯糖度計(jì)測定可溶性固形物含量;采用蒽酮比色法測定[10]可溶性總糖含量;參照國標(biāo)法(GB/T 12456-2021)酸堿指示劑滴定法測定可滴定酸含量;采用鉬藍(lán)比色法[11]測定VC含量;糖酸比=可溶性總糖含量/可滴定酸含量;固酸比=可溶性固形物含量/可滴定酸含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與制圖,SPSS 25進(jìn)行顯著差異性分析、主成分分析及果實(shí)品質(zhì)綜合評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度幾丁聚糖處理對授粉花粉活力的影響

研究表明,0.5 mL/L處理的花粉萌發(fā)率顯著高于CK,為最大值41.26%;當(dāng)濃度增加到1.0 mL/L時花粉萌發(fā)率顯著下降,2.5和5 mL/L處理的花粉萌發(fā)率顯著低于對照,其余處理與對照無顯著性差異。適當(dāng)濃度的幾丁聚糖可以促進(jìn)花粉的萌發(fā),而幾丁聚糖濃度過高均會抑制花粉的萌發(fā)。與不添加幾丁聚糖CK相比,添加不同濃度幾丁聚糖處理下的花粉萌發(fā)率表現(xiàn)出不同程度的影響,其中以0.5 mL/L處理對提高香梨花粉的萌發(fā)效果最佳。圖1,圖2

注:同列不同字母表示差異顯著 (P<0.05),下同

注:A.0 mL/L;B.0.25 mL/L;C.0.50 mL/L;D.1.00 mL/L;E.1.25 mL/L;F.2.50 mL/L;G.5.00 mL/L

2.2 授粉液中添加不同濃度幾丁聚糖授粉對香梨坐果率的影響

研究表明,授粉液添加幾丁聚糖影響香梨樹坐果率,隨幾丁聚糖濃度的升高,花序坐果率及花朵坐果率均呈現(xiàn)出先逐漸增加后降低的趨勢,即J2>J1>CK>J3>J4>J5>J6。與未添加幾丁聚糖的CK相比,J2和J1的花序坐果率分別增加了14.26%和22.83%,花朵坐果率分別增加了16.64%和22.64%,J3和J4與對照組差異不顯著,而J5、J6顯著低于對照。授粉液中添加適當(dāng)濃度的幾丁聚糖授粉能夠提高香梨的坐果率,其中以J2處理的提高效果最為明顯。圖3

圖3 不同濃度幾丁聚糖處理下 庫爾勒香梨坐果率變化

2.3 授粉液中添加不同濃度幾丁聚糖授粉對香梨果實(shí)外在品質(zhì)的影響

研究表明,授粉液中添加不同濃度的幾丁聚糖授粉均可增加香梨果實(shí)的單果重,J2>J3>J1>J4>J5>J6>CK,其中J1、J2、J3處理的單果重增長較為明顯,以J2單果重最大,達(dá)到了136.25g,與對照相比增長了6.42%。與對照相比,J2、J3處理的縱徑和橫徑均顯著增加,J2、J3處理能增加香梨果實(shí)體積。各處理的果形指數(shù),除J5、J6與對照沒有明顯差異外,其余處理均顯著大于對照,果實(shí)形狀為卵圓形,以J2處理的果形指數(shù)最大為1.21。

J1、J2及J3處理的果實(shí)硬度均顯著小于對照,J6處理的果實(shí)硬度稍大于對照,適當(dāng)濃度的幾丁聚糖會降低果實(shí)硬度,而過高濃度的幾丁聚糖會引起果實(shí)硬度的增加,J4、J5、J6處理的果實(shí)硬度與對照相比沒有明顯差異。

J2處理后果實(shí)的單果重、果形指數(shù)均顯著增加,果實(shí)硬度較對照顯著變小,J2處理可以有效地改善果實(shí)外觀品質(zhì)。表1

表1 不同濃度幾丁聚糖處理下庫爾勒香梨外在品質(zhì)變化

2.4 授粉液中添加不同濃度幾丁聚糖授粉對香梨果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的影響

研究表明,授粉液中添加不同濃度幾丁聚糖授粉后,果實(shí)中的可溶性固形物、糖酸比、固酸比、VC的含量隨著幾丁聚糖濃度的增大均表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢,其中J3的可溶性固形物含量最高,為13.21%,較CK有顯著提高,而當(dāng)幾丁聚糖濃度增加到J5、J6處理濃度時,可溶性固形物含量有不同程度的降低;糖酸比、固酸比是衡量風(fēng)味品質(zhì)的主要指標(biāo),各處理中,J2處理的糖酸比、固酸比顯著增加,較CK分別增加了64.77%、71.91%;噴施添加不同濃度幾丁聚糖授粉液均可不同程度的提高果實(shí)中VC含量,其中J5處理的VC含量最高,為6.41 mg/100g,較CK增加了13.45%;可溶性糖含量也有所改善,除J5、J6外,其余處理均使可溶性糖含量提高;J6處理下的可滴定酸含量顯著上升,達(dá)到了0.67%,而J1、J2及J3可顯著減少可滴定酸含量,其中以J2處理后的可滴定酸含量最低為0.36%,較對照降低了37.93%。

J1及J2處理顯著提高可溶性固形物與VC含量,使可滴定酸含量下降,有效改善了果實(shí)的品質(zhì)與風(fēng)味。 表2

表2 不同濃度幾丁聚糖處理下庫爾勒香梨內(nèi)在品質(zhì)變化

2.5 授粉液中添加不同濃度幾丁聚糖授粉處理的香梨果實(shí)品質(zhì)綜合評價

研究表明,前3個因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到了95.017%,前3個主成分包含了絕大部分的原始信息,可以作為有效成分對果實(shí)品質(zhì)實(shí)行進(jìn)一步評價,并將上述的11個指標(biāo)減少成3個各自不關(guān)聯(lián)的主成分。主成分1在單果重、果形指數(shù)、可溶性固形物、VC、固酸比及糖酸比上具有較高載荷量;主成分2在縱徑、橫徑上具有較高載荷量;主成分3在硬度、可溶性糖、可滴定酸上具有較高載荷量。

表3 各果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)主成分 分析的特征向量

以前3個主成分對應(yīng)的特征值比前3個特征值之和為權(quán)重結(jié)合特征向量得到3個主成分的函數(shù)表達(dá)式。表3

F1=0.291X1+0.261X2+0.228X3+0.327X4-0.319X5+0.332X6+0.215X7-0.338X8+0.284X9+0.343X10+0.342X11

F2=-0.274X1+0.537X2+0.615X3-0.239X4+0.076X5-0.004X6-0.022X7-0.048X8-0.437X9+0.015X10+0.031X11

F3=-0.095X1-0.043X2-0.045X3+0.022X4+0.319X5+0.190X6+0.905X7+0.092X8-0.080X9-0.083X10-0.093X11

上述表達(dá)式中的11個未知數(shù)分別代表果實(shí)品質(zhì)的11個指標(biāo)。結(jié)合3個主成分函數(shù)加權(quán)求和可以得出綜合評分的函數(shù)表達(dá)式:

綜合得分F=(8.279/10.452)F1+(1.423/10.452)F2+(0.749/10.452)F3

綜合排名依次為J2>J3>J1>J4>CK>J6>J5。表4

表4 不同濃度幾丁聚糖處理的品質(zhì)綜合評價

3 討 論

3.1 幾丁聚糖對授粉花粉活力及坐果率的影響

花粉作為植物有性生殖過程中的雄配子體,其活力的強(qiáng)弱在授粉過程中起到關(guān)鍵作用[12],已有大量研究發(fā)現(xiàn)花粉活力與坐果率之間具有一定相關(guān)性[13]。李黎等[14]的研究結(jié)果表明,花粉萌發(fā)率與坐果率之間具有正相關(guān)關(guān)系,花粉活力較強(qiáng)時香梨坐果率也相對較高。研究發(fā)現(xiàn),幾丁聚糖對授粉花粉萌發(fā)有較大的影響,較高濃度的幾丁聚糖(2.5、5 mL/L)顯著抑制花粉萌發(fā),但在適當(dāng)范圍內(nèi)(0～0.5 mL/L)濃度增加與花粉萌發(fā)率、坐果率呈正比,當(dāng)濃度達(dá)到(0.5 mL/L)時花粉萌發(fā)率和坐果率達(dá)到最大值,隨后呈下降趨勢,適當(dāng)濃度的幾丁聚糖具有提高花粉萌發(fā)的效果,而過高濃度會使花粉萌發(fā)率下降,原因可能是由于過高濃度導(dǎo)致部分花粉細(xì)胞結(jié)構(gòu)受損,導(dǎo)致花粉正常萌發(fā)受到影響。

3.2 授粉液中添加不同濃度幾丁聚糖授粉對果實(shí)品質(zhì)的影響

品質(zhì)的優(yōu)劣對果實(shí)商品性起著至關(guān)重要的作用[15],其中可溶性固形物含量、糖酸比是影響果實(shí)口感和風(fēng)味的重要指標(biāo)[16]。劉扣生等[7]在青花菜上研究表明,花序分化期噴施不同濃度的幾丁聚糖能顯著增加可溶性糖、多酚等品質(zhì)指標(biāo)含量,有效改善青花菜的品質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),各濃度幾丁聚糖對香梨可溶性固形物、糖、酸含量有不同程度的影響,具體表現(xiàn)為在適宜濃度范圍內(nèi)果實(shí)品質(zhì)優(yōu)劣與幾丁聚糖濃度成正比,其中以J2處理下果實(shí)品質(zhì)改善效果最好,但過高濃度的幾丁聚糖會導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)的下降。隨著幾丁聚糖濃度的增加果實(shí)品質(zhì)中的多數(shù)指標(biāo)含量呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢,表現(xiàn)為過高濃度的幾丁聚糖會導(dǎo)致果實(shí)中可溶性固形物含量及可溶性糖含量的減少、可滴定酸含量的增加,致使果實(shí)品質(zhì)降低。該種結(jié)果可能是由于授粉時較高濃度的幾丁聚糖噴施到枝葉上,刺激枝葉生長,導(dǎo)致花朵營養(yǎng)不足,影響果實(shí)發(fā)育及品質(zhì)。

通過對授粉液中添加不同濃度幾丁聚糖處理的各果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,得到單果重、果形指數(shù)、可溶性固形物、VC、固酸比及糖酸比為第一主成分的主要指標(biāo),且第一主成分的貢獻(xiàn)率達(dá)到了75.265%。在品質(zhì)綜合評價過程中,果實(shí)中的外觀因子及果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)占據(jù)主導(dǎo)地位,這與趙丹等[17]對香梨品質(zhì)主成分分析中的結(jié)果相似。根據(jù)主成分分析的結(jié)果,綜合評價各處理的果實(shí)品質(zhì),得到排名依次為J2>J3>J1>J4>CK>J6>J5。J2處理可以有效提高香梨產(chǎn)量和顯著改善果實(shí)品質(zhì),授粉液中添加適當(dāng)濃度的幾丁聚糖有利于提高香梨的商品性價值,幾丁聚糖在改善香梨果實(shí)品質(zhì)上的應(yīng)用還需進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

庫爾勒香梨授粉液中添加不同濃度的幾丁聚糖對授粉花粉活力、坐果率及品質(zhì)表現(xiàn)出很大的差異。篩選出幾丁聚糖濃度在0.25～1.25 mL/L時能夠在提高花粉萌發(fā)率、坐果率及很好的改善果實(shí)品質(zhì),其中以0.5 mL/L濃度為最佳。當(dāng)幾丁聚糖濃度達(dá)到2.50～5.00 mL/L時會導(dǎo)致花粉萌發(fā)率、坐果率及果實(shí)品質(zhì)的下降。0.5 mL/L幾丁聚糖濃度處理后改善果實(shí)品質(zhì)效果最好,在提高花粉萌發(fā)率和坐果率的同時又能提高果實(shí)品質(zhì)。