PR107兩種割膠制度膠乳生理參數的季節變化

王岳坤　陽江華　秦云霞

摘 要 采用S/2 d3（對照）和S/2 d3+ET2% Ga2（2）6/y（刺激）2種割制對PR107第3割齡膠樹割膠，分析株次產量和膠乳生理參數的季節變化。結果表明：開割第1個月（未施乙烯利），2種割制株次干膠產量（RY）、膠乳轉化酶最適活性（Vmax）、蔗糖含量（Suc）、無機磷含量（Pi）、硫醇含量（R-SH）、pH值遞增，總固形物含量（TSC）遞減。在5～11月（包含6個刺激周期），對照割制RY基本穩定，刺激割制RY周期性變化：刺激后第1、第2刀RY遞增，第5、第8刀RY遞減。在7～9月（第2蓬葉穩定后），2種割制Vmax、pH值均較高。對照割制TSC在7月中旬至8月中旬超過40%，在9月上旬至11月上旬穩定在35%～36%；刺激割制TSC在6月上旬至11月上旬基本穩定在33%～35%。2種割制Pi和R-SH在5～12月呈上升趨勢。與對照割制相比，刺激割制Vmax、pH值、Pi、R-SH較高，TSC、Suc較低。刺激割制年株產干膠3.21 kg，比對照割制高22.6%，樹圍生長量比對照割制低0.28 cm，割線死皮率比對照割制高1%，顯示刺激割制的一些副作用。

關鍵詞 橡膠樹；膠乳生理參數；乙烯利刺激；季節變化

中圖分類號 S794.1 文獻標識碼 A

乙烯利刺激是提高橡膠樹膠乳產量的重要手段，刺激不僅增加膠樹的排膠量，又增強乳管膠乳再生作用。關于乙烯利刺激增產機理的研究已經持續四、五十年時間[1-2]，中國在2006年頒布了《橡膠樹割膠技術規程》，推廣橡膠樹刺激割制[3]。PR107是中國20世紀50年代從國外引進的優良無性系，產膠能力中等，晚熟，抗風力強，耐刺激，60、70年代大規模推廣種植，目前仍是海南比較受歡迎的橡膠品系[2]。PR107是中國應用膠乳診斷指導采膠比較成功的橡膠品系，是研究膠乳代謝和開展分子生物學研究的重要材料。近幾年，產量相關基因的克隆和表達分析是橡膠樹的一個研究熱點，分析基因表達的乙烯利調控模式和分析基因表達對酶活性的調控及對橡膠產量的作用是這些研究的重要內容[4-5]。由于中國植膠區氣候季節性明顯，橡膠樹物候和產膠特性均有明顯的季節變化，在不同的季節布置試驗有可能獲得不一致的研究結果。如何減少氣象因素和橡膠樹物候對試驗的干擾，是獲得準確、科學研究結果的關鍵。

盡管國內對PR107品系特性和刺激割膠方法已有很多報道[6-11]，但對膠乳生理參數季節變化的報道很少，僅莫業勇等[12]在1999年報道PR107第5割齡膠樹在S/2 d2割制下，株次干膠產量和7項膠乳生理參數的季節變化。考慮目前推廣的割制主要是S/2 d3以及膠乳轉化酶活性調控機制是一個研究熱點，本試驗以PR107第3割齡膠樹為材料，設置S/2 d3和S/2 d3+ET 2% Ga2（2）6/y兩種割制，分析株次干膠產量、膠乳轉化酶最適活性、總固形物含量、蔗糖含量、無機磷含量、硫醇含量、pH值的季節變化，比較刺激前、后刀次各項生理參數的差異，探討膠乳生理參數與干膠產量復雜的相關性，為相關的科學研究以及割膠生產提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

PR107來自中國熱帶農業科學院試驗場二隊，60株，健康、生勢及產量基本一致。膠樹于2000年種植，2007年開割，采用S/2 d3割制。試驗時間2009年1～12月，膠樹在2月中旬至3月下旬抽第1蓬葉，5月中旬至6月底抽第2蓬葉， 9月上旬至10月上旬抽第3蓬葉。

據海南大學儋州氣象站（距試驗地2 km）觀測，2009年年均溫23.9 ℃，降雨量2 195 mm，5～10月的降雨量占年降雨量的93%（圖1）。10月12日出現熱帶風暴“芭瑪”，最大風速達15 m/s，當日降雨量達100 mm。

1.2 方法

1.2.1 試驗設置 試驗設對照、刺激2個區，每區30株膠樹。對照區采用S/2 d3割制。刺激區采用S/2 d3+ET2% Ga2（2）6/y割制，拔去膠線后，在割線和割面上涂2%乙烯利水劑2 mL。刺激周期8～10刀，施藥時間為2009-05-06、06-09、07-08、08-21、09-21、10-31，施藥后24 h割膠。2個處理區均在04-11開割，12-12停割，全年割69刀。

1.2.2 采樣日期 采樣日期分布于2009年4～12月，以月-日（涂藥次數～刀次）表示，即：04-11（0～1）、 04-23（0～5）、 05-04（0～8）、 05-07（1～1）、 05-10（1～2）、 05-20（1～5）、 05-30（1～8）、 06-07（1～10）、 06-10（2～1）、 06-13（2～2）、 06-25（2～5）、 07-06（2～8）、 07-09（3～1）、 07-13（3～2）、 07-26（3～5）、 08-05（3～8）、 08-19（3～11）、 08-22（4～1）、 08-25（4～2）、 09-07（4～5）、 09-19（4～8）、 09-22（5～1）、 09-25（5～2）、 10-09（5～5）、 10-26（5～8）、 10-29（5～9）、 11-01（6～1）、 11-04（6～2）、 11-12（6～5）、 11-20（6～8）、 12-02（6～12）、 12-11（6～15）。全年采樣32次。

1.2.3 膠乳采集和生理指標測定 上午7 ： 00～7 ： 30割膠，用冰鎮的50 mL離心管收集5～10 min流出的膠乳樣品10 mL，將同處理膠樹樣品混合，冰鎮條件下帶回實驗室。取4～5 mL膠乳樣品，測定總固形物含量（TSC）；取2 mL膠乳樣品，加入18 mL 2.5%三氯乙酸，離心后得上清液，測定膠乳蔗糖含量（Suc）、無機磷含量（Pi）、硫醇含量（R-SH）[11]；取40 mL膠乳樣品，用pH計測定膠乳pH值（4 ℃）；取40 mL膠乳樣品，4 ℃ 30 000 ×g離心2 h，取中層液（C-乳清）測定轉化酶最適活性（Vmax）[13]。酶活性以1 mL C-乳清樣品在1 min內降解的蔗糖μmol數表示，酶活性單位“μmol/（min×mL）”簡記為“U”。

1.2.4 干膠產量估算 （1）采樣刀次干膠產量（RY）=膠乳重量×TSC×0.9÷株數。（2）未采樣刀次干膠產量（RY）估算。設相鄰的2個采樣刀次為第k、第k+m刀，第k+i刀未采樣，則第k+i刀的干膠產量RYk+i=RYk+（RYk+m-RYk）×i÷m，其中1≤i

1.2.5 死皮發生情況、樹圍生長量觀測 在4月和12月進行死皮情況調查，4月的死皮調查是確保試驗樹全部為健康樹，12月的死皮調查是比較2種處理的死皮發生情況。割膠時在割線上的不排膠部位作標記，測量割線死皮長度和整個割線長度，用2種方法計算死皮的發生情況。（1）割線死皮率=死皮割線總長度÷割線總長度×100%。（2）死皮率=死皮病株數÷調查總株數×100%，死皮指數=[∑（死皮級別×該級死皮株數）]÷（調查株數×5）×100[2]。在1月和12月測出膠樹距地面1 m處的樹圍，計算年樹圍生長量。

1.3 數據處理

1.3.1 產量和生理參數季節變化制圖 先對采樣日期進行數值化：如m月n日采樣，m月有p天（p=28、30或31），m月n日的時間數值X=m+（n-1）÷p。然后以采樣刀次的參數值為縱坐標，以時間數值X為橫坐標制作Excel散點圖。

1.3.2 凈增產率的計算 （1）株次產量凈增產率=[（刺激區涂藥后第i刀產量÷涂藥前1刀產量）÷（對照區涂對照物后第i刀產量÷涂對照物前1刀產量）-1]×100%。（2）刺激周期產量凈增產率=[（刺激區涂藥后1～8刀的總產量÷涂藥前1刀的產量）÷（對照區涂對照物后1～8刀的總產量÷涂對照物前1刀的產量）-1]×100%。

1.3.3 產量和凈增產率的方差分析 用SAS 9.1.3統計軟件對0、1、2、5、8刀（0為刺激前1刀）的干膠產量進行方差分析，并用Duncan方法進行均數間的多層比較；同樣方法分析1、2、5、8刀次的凈增產率。

2 結果與分析

2.1 株次干膠產量

從圖2可見，開割第1個月，2種割制干膠產量均大幅上升，第8刀（05-04割膠）株次產量達36～39 g，比第1刀（04-11割膠）增產近100%。對照割制5～7月株次產量保持在36～40 g范圍；8月產量升至43～48 g范圍，平均產量比7月增加22%；9～10月產量回復至38～40 g。刺激割制5～11月株次產量有6個周期的起落變化：刺激后第1和第2刀產量遞增，第5和第8刀產量回落，刺激后第2刀產量凈增加（37.7±4.5）%，極顯著高于其它刀次（表1）。12月，2種割制株次產量均呈下降趨勢。

對照割制、刺激割制年單株干膠產量分別為2.62、3.21 kg，刺激割制年單株產量比對照割制增加22.6%。在刺激割制的6個刺激周期中，第3、4刺激周期凈增產率20%～21%，第1、5刺激周期凈增產率為16%～17%，第2、6刺激周期凈增產率為7%～10%。

2.2 轉化酶最適活性（Vmax）

膠乳轉化酶活性是乳管細胞糖類代謝強度的重要標志。轉化酶活性受pH值的敏感調控，酶最適pH值7.15～7.20，酶對蔗糖Km值為21 mmol/L（pH7.2）[1，14-16]。本試驗測定轉化酶的反應體系pH值為7.2，蔗糖濃度為100 mmol/L，酶活性近似于酶的最適活性Vmax，它主要反映膠乳C-乳清中轉化酶的相對含量[1]。從圖3可見，開割第1個月，2種割制Vmax均快速上升（由0.7 U上升至1.2～1.4 U）；5月中旬至12月膠樹停割，2種割制Vmax均在1.2～1.6 U范圍變化，刺激割制Vmax一般比對照割制高0.1～0.2 U，變化趨勢基本與對照割制相同，并且刺激前、后刀次的Vmax沒有明顯差異。

2.3 總固形物含量（TSC）

膠乳TSC反映排膠難易程度和膠乳的再生能力。由圖4看出，4月中旬至6月上旬，2種割制TSC均急速下降，4月中旬TSC接近50%，6月上旬降至33%～36%；第1次刺激之后，刺激割制TSC低于對照割制，并且差值隨時間逐漸擴大，6月上旬比對照割制低2%。在6～8月，2種割制TSC均呈先增后降趨勢，7月中旬至8月中旬對照割制TSC超過40%，刺激割制TSC保持在33%～36%范圍。在9～11月上旬，2種割制TSC分別保持在35%～37%和33%～34%。11月中旬后，2種割制TSC均呈下降趨勢；12月，對照割制TSC降至32%，刺激割制降至30%。

比較刺激割制刺激前、后刀次的TSC發現，它們的差異并未達顯著水平，表明單次刺激沒有導致TSC的明顯變化。但比較2種割制TSC變化發現，多個周期的乙烯利刺激使TSC下降，TSC的季節變化減少。

2.4 蔗糖含量（Suc）

蔗糖是橡膠烴生物合成的原料，膠乳Suc反映膠樹的蔗糖供給能力和產膠潛力。由圖5可見，2種割制Suc變化趨勢均呈雙峰形，4～5月Suc上升，5月下旬至7月上旬，Suc相對穩定，刺激割制在6月上旬第2次刺激后Suc下降了2～3 mmol/L。7月下旬至8月中旬，2種割制Suc均降至8～9 mmol/L水平，形成Suc低谷。8月下旬至9月上旬，兩種割制Suc均快速上升；9月中旬至11月上旬，對照、刺激割制Suc分別保持在13～15 mmol/L和11～12 mmol/L范圍，形成明顯的Suc高峰。11月上旬之后，2種割制Suc均持續下降。

比較刺激割制刺激前、后刀次的Suc發現，它們的差異并未達顯著水平，表明單次刺激沒有導致Suc的明顯變化。比較2種割制Suc變化發現，多個周期的乙烯利刺激使Suc含量下降，Suc的季節變化減少。

2.5 無機磷含量（Pi）

無機磷參與糖酵解調控和能量代謝中ATP的生成，是反映乳管系統代謝能力的重要指標，與膠乳產量有一定相關性。由圖6可見，2種割制Pi的季節變化均呈遞增趨勢，并且變化曲線很相似。5月中旬至9月下旬，刺激割制Pi比對照割制高2～3 mmol/L；10月上旬至11月下旬，刺激割制Pi比對照割制高4～6 mmol/L。刺激割制刺激前、后刀次的Pi差異未達顯著水平。

2.6 硫醇含量（R-SH）

硫醇參與膠管細胞代謝副產物（活性氧）的清除，促進膠乳穩定和排膠順暢；硫醇還是乳管代謝一些關鍵酶的激活劑，與膠乳再生作用密切相關。由圖7可見，4月中旬至6月上旬，2種割制R-SH均呈遞增趨勢變化。6月中旬至10月上旬，刺激割制R-SH在0.55～0.72 mmol/L范圍變化，R-SH比對照割制高0.15～0.20 mmol/L。10月上旬至12月，2種割制R-SH均直線上升。刺激割制刺激前、后刀次的R-SH差異未達顯著水平。

2.7 膠乳pH值

膠乳pH值是乳管細胞糖酵解多種關鍵酶（如轉化酶、PEPCase、GAPDH、丙酮酸脫羧酶）的調控因子，膠乳pH值輕微上升，能明顯激活糖酵解途徑，因此膠乳pH值與膠乳再生密切相關[1]。由圖8可見，4月中旬至5月下旬，2種割制pH值明顯遞增；6～12月，對照割制pH值在6.8～7.0范圍變化，刺激割制pH值在6.9～7.1范圍變化，相同刀次刺激割制pH值比對照割制高0.05～0.15。刺激割制刺激前、后刀次的pH值差異未達顯著水平。

2.8 死皮情況和樹圍生長

經過1年的試驗，對照割制和刺激割制的割線死皮率分別為3.7%和4.7%，刺激割制割線死皮率比對照高1.0%，死皮指數對對照高2.0，樹圍生長量比對照小0.3 cm（表2）。

3 討論與結論

采用S/2 d3割制對PR107第3割齡膠樹割膠，5～11月產量比較穩定，6月沒有明顯低產期，僅8月出現產量高峰，這與莫業勇等采用S/2 d2割制對PR107第5割齡膠樹割膠的研究結果存在差異[12]。可能有兩方面原因：（1）本試驗割膠強度較低，6月膠樹抽第2蓬葉對產量影響較小；（2）本試驗在10月遭遇熱帶風暴"芭瑪"襲擊，葉子受到一定程度破壞，因光合同化物積累較少，10月沒有出現第二產量高峰。本試驗S/2 d3割制膠乳TSC、Suc、Pi、R-SH的變化趨勢與莫業勇等的研究結果相似[12]，表明這些生理參數的季節變化與割膠頻率關系不大。

采用S/2 d3+ET2% Ga2 6/y割制割膠，干膠產量呈周期性變化（每周期刺激后第1、第2刀產量遞增，第5、第8刀產量回落），而膠乳Vmax、TSC、Suc、Pi、R-SH、pH均未有這種規律性變化，表明乙烯利刺激對干膠產量的影響速度快，效果明顯，但對生理參數影響遲緩，效果也不明顯，因為生理參數的變化是橡膠樹內外環境條件（包括割制）綜合作用的結果，其變化幅度也保持一定范圍（特別是pH、Suc、TSC、Vmax的變化），利于膠樹維護正常的膠乳再生功能。干膠產量與膠樹的膠乳再生功能和排膠功能均有關系，這是刺激割制株次干膠產量與生理參數具有不同變化規律的主要原因。

比較刺激割制和對照的膠乳生理參數發現，刺激割制膠樹具有較高的Vmax、pH值、無機磷、硫醇含量和較低的TSC，表明刺激割制膠樹產膠能力較高、排膠比較順暢，這與其干膠產量較高密切相關。但是采用刺激割制的膠樹樹圍生長量比對照少0.28 cm，割線死皮率比對照高1%，呈現刺激割制的一些副作用。按照2006年農業部頒布的《橡膠樹割膠技術規程》：PR107開割頭3年膠樹使用S/2 d3割制，可用0.5%～1.0%的乙烯利刺激，每年施藥4～5次[3]。可見本試驗刺激濃度偏高，刺激次數偏多，出現上述刺激副作用，也是意料之中的結果。試驗提示我們，應用刺激割制時應降低割膠強度、控制割膠深度、增加施肥量，出現死皮的膠樹應及時停割，只有盡量減少刺激的副作用，避免傷樹，才能保證膠樹獲得持續高產、穩產。

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