核桃雌花芽生理分化期芽中營養物質含量的變化

摘要：采用形態學觀察和生理生化測定相結合的方法，研究核桃（Juglans regia L.）雌花芽生理分化期的可溶性糖、淀粉和蛋白質含量的變化規律，并對比早實核桃與晚實核桃生理分化階段營養物質含量的不同，從而為生產上調控核桃雌花芽分化提供理論依據。結果表明，核桃雌花芽生理分化階段可溶性糖呈先上升后下降的趨勢，可溶性淀粉含量呈先下降后上升的趨勢，可溶性蛋白質含量呈整體上升的趨勢。通過不同品種間營養物質含量的比較可知，在核桃雌花生理分化階段，早實核桃的可溶性糖和可溶性淀粉含量高于晚實核桃，但其可溶性蛋白質含量低于晚實核桃。

關鍵詞：核桃（Juglans regia L.）；雌花芽；生理分化期；營養物質

中圖分類號：S664.1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）19-5047-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.19.037

Agricultural University， Baoding 071001， Hebei， China）

Abstract： In this paper， by using the method of combining morphology observation and physiological and biochemical test， the laws of various factors changes in the period of physiological differentiation were researched， including flower buds sugar， starch， protein， and the difference of nutrient contents between precocious walnut and serotinous walnut in the physiological differentiation stage were compared， which would provide a theoretical basis for the production of walnut female flower buds differentiation. The results showed that， during walnut female flower buds physiological differentiation stage， soluble sugar content was upward after a decline， and soluble starch content was downward after increased， protein content appeared upward trend. Through the comparison of nutrient content among different varieties， the results indicated that， during walnut female flower buds physiological differentiation stage， the sugar and starch content of precocious walnut was higher than serotinous walnut， but the protein content of precocious walnut was lower than serotinous walnut.

Key words： Juglans regia L.； female floral bud； physiological differentiation stage； nutriment

核桃（Juglans regia L.）是中國重要的經濟樹種[1]。近年來，核桃品種化栽培發展迅速，特別是早實核桃以其早果豐產等突出特點，發展速度較快，但早實核桃原產于新疆，存在對部分地區自然條件不適應的現象，結果后很快表現早衰和病蟲害嚴重等缺點，而中國傳統栽培的核桃品種多為晚實核桃，對自然條件有很好的適應性。但晚實核桃以頂花芽結果為主，幼樹生長較旺，形成花芽也較少，坐果率較低，造成了晚實核桃進入盛果期較晚?；ㄑ糠只侵赣扇~芽的生理組織狀態轉化為花芽的生理組織狀態，然后發育成花器官原基雛形的過程。果樹花芽分化與多種物質有關，作為結構物質和能量物質的可溶性糖、蛋白質和淀粉在花芽分化過程中起著重要作用[2-4]，還有研究表明淀粉積累水平是花芽形成的重要限制性因子[5-9]，而分化的好壞又直接影響以后的開花率及果實的產量。本研究以6年生清香核桃為試材，通過測定雌花芽生理分化期可溶性糖、淀粉、蛋白質等營養物質的變化規律，旨在探究晚實核桃雌花芽生理分化過程中各種營養物質的變化規律，對比早實核桃與晚實核桃雌花生理分化期階段內含物含量的不同，為生產上調控晚實核桃雌花芽分化提供理論依據，為提高晚實核桃產量和質量奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

研究雌花生理分化期芽內可溶性糖、淀粉、蛋白質含量的動態變化試驗以6年生清香核桃為材料。

研究不同品種生理分化期芽內含物的變化試驗的材料包括香玲、遼寧1號、西扶1號、中林3號4個早實核桃品種和晉龍1號、清香、明珠、晉薄1號4個晚實核桃品種，每個品種選取5棵生長勢一致且無病蟲害的核桃樹作為試驗材料。試驗材料砧木為32年生實生核桃，于2005年春進行高接。

試材地點位于河北省定州市唐河故道，沙壤，肥力較差。

1.2 方法

1.2.1 核桃雌花芽生理分化期的確定 根據前人研究[1]及形態學觀察來確定核桃雌花芽生理分化期。形態學觀察采用剝芽法，于5月下旬開始每隔5 d從樹體不同方位的外圍中采集短枝頂芽15個。采回后剝去鱗片，在解剖鏡下觀察雌花芽分化情況。

1.2.2 生理學研究 ①雌花芽生理分化期糖、可溶性淀粉和蛋白質含量的動態變化試驗取材。從樹冠的各方位采取外圍枝條的混合芽，每5 d采一次樣，重復3次，樣品用冰盒帶回實驗室，放在超低溫冰箱中保存。②不同品種雌花芽生理分化期可溶性糖、可溶性淀粉和蛋白質含量的差異試驗取材。從樹冠的各方位采取外圍枝條上的混合芽（6月10日），每個品種重復3次。樣品用冰盒帶回實驗室，放在超低溫冰箱中保存。

1.3 測定方法

可溶性糖含量的測定方法采用蒽酮比色法[10]；可溶性淀粉含量的測定方法采用蒽酮比色法[10]；可溶性蛋白質含量的測定方法采用考馬斯亮藍法[11]。3個指標均為鮮重測定值。

1.4 數據統計與分析方法

對所測數據進行匯總，分別采用DPS、Excel軟件進行數據整理、作圖分析。

2 結果與分析

2.1 核桃雌花芽生理分化期的確定

根據前人研究[1]確定形態分化期前2周左右花芽生理分化期開始。試驗采用剝芽法觀察核桃花芽形態分化期，推斷生理分化期。通過剝芽發現6月19日清香核桃進入雌花形態分化期，因此確定生理分化期的起始時間為6月4日。進入形態分化期的花芽并不是馬上停止生理分化，生理分化期在形態分化期開始1周左右后停止，核桃雌花生理分化期大約持續20 d左右，因此確定本試驗材料清香核桃雌花芽生理分化期的范圍為6月4-26日。

2.2 核桃雌花芽生理分化期芽內營養物質含量的動態變化

2.2.1 可溶性淀粉、糖含量的動態變化 圖1為清香核桃雌花芽生理分化階段可溶性糖和淀粉含量的變化。由圖1可以看出，可溶性糖含量在生理分化期呈先上升后下降的趨勢，并在6月14日出現最高峰；而可溶性淀粉含量則呈先下降后上升的趨勢，在6月19日出現低谷。在雌花生理分化階段可溶性糖含量較高而可溶性淀粉含量較低。可溶性糖和淀粉是花芽分化的營養基礎，在花芽生理分化階段，可溶性糖大量積累，而淀粉分解為可溶性糖，從而保證花芽形態分化期的正常進行。

2.2.2 蛋白質含量的動態變化 由圖2可以看出，在雌花生理分化階段蛋白質含量整體呈上升趨勢。蛋白質作為一種結構物質，是花器官形態建成的重要物質基礎，蛋白質在花芽生理分化階段不斷積累，保證形態分化時花器官各原基形態分化進程的順利進行。

2.3 雌花芽生理分化期早實核桃和晚實核桃芽內營養物質含量的比較

2.3.1 可溶性糖含量的比較 如圖3所示，通過早實核桃和晚實核桃可溶性糖含量的數據統計得出，雌花生理分化階段遼寧1號的可溶性糖含量最高，其含量達到了鮮重的1.45%，西扶1號的可溶性糖含量最低，僅為鮮重的0.88%，遼寧1號的可溶性糖含量是西扶1號的1.65倍。經方差分析，各品種之間可溶性糖含量差異不顯著，但早實核桃（香玲、遼寧1號、中林3號）的可溶性糖含量普遍高于晚實核桃（晉龍1號、晉薄1號、清香、明珠）。

2.3.2 可溶性淀粉含量的比較 由圖4可知，雌花生理分化階段早實核桃香玲的可溶性淀粉含量最高，達到鮮重的0.90%，晚實核桃晉薄1號的可溶性淀粉含量最低，僅為鮮重的0.27%，香玲的可溶性淀粉含量是晉薄1號的3.33倍。經方差分析，香玲、中林3號與晉薄1號之間存在顯著差異，與其他品種間差異不顯著。綜合數據表明早實核桃（中林3號、遼寧1號、香玲）可溶性淀粉含量普遍高于晚實核桃（明珠、晉龍1號、清香、晉薄1號）。

2.3.3 可溶性蛋白質含量的比較 由圖5可知，中林3號在雌花生理分化期間芽內可溶性蛋白質含量最低，僅為5.67 mg/g，明珠可溶性蛋白質含量最高，達到23.34 mg/g，明珠可溶性蛋白質含量是中林3號的4.12倍。經方差分析，明珠與晉龍1號、晉薄1號和清香之間差異不顯著，與其他品種間差異顯著。早實核桃（遼寧1號、香玲、中林3號、西扶1號）的可溶性蛋白質含量低于晚實核桃（清香、晉龍1號、明珠、晉薄1號）。

3 討論

碳水化合物作為花芽分化必需的能量和物質基礎已得到普遍認可，作為結構物質和能量物質的碳水化合物在花芽分化中起著重要作用[12，13]?？扇苄蕴桥c細胞液濃度緊密相關，可溶性糖含量的升高使細胞液濃度升高，細胞液濃度的升高則有利于花芽分化[14]。淀粉是果樹中最常見和普遍的碳水化合物貯存形式，其水平可以代表植物有機營養水平。試驗結果表明，可溶性糖在核桃雌花芽生理分化期呈上升趨勢，形態分化期開始下降，而可溶性淀粉在生理分化期呈先下降后上升的趨勢。武萍萍等[15]研究發現，成花新梢在積累可溶性糖的過程中進行花芽形態分化，碳水化合物并未積累到最高即進入形態分化。奈李在進行花芽分化時，葉片中的可溶性糖在生理分化期達到了最高值，但是在形態分化期降到了最低，這說明奈李在形態分化過程中要消耗大量的糖類物質[16]。楊梅花芽開始分化后，葉片中的還原糖、蔗糖、可溶性糖含量明顯增加，更利于花芽的孕育[17]。孫乃波等[18]研究了圖得拉、北輝、全明星3個草莓品種葉片中淀粉含量的變化時發現，葉片淀粉含量在生理分化期略下降，分化期開始上升。許多研究[2，19]表明，淀粉在花芽分化過程中水解為糖后供花芽分化利用，為植物花芽分化提供充足的營養基礎，而且其含量與花芽分化的進程呈正相關。在荔枝成花研究中發現淀粉含量分布可能是荔枝枝梢接受成花誘導，反映誘花效果的一個標志[20]，而且花誘導不一定要求很高的碳水化合物水平，更重要的可能涉及碳水化合物的源庫方向轉換，即成花誘導期間，花發端部位必須成為調運碳水化合物的庫[21，22]。在生產上樹齡相同的核桃，早實核桃雌花成花比例均顯著高于晚實核桃，本試驗通過對不同品種核桃雌花芽在生理分化期營養物質的比較，發現總體來說，早實核桃可溶性糖、淀粉含量高于晚實核桃，但可溶性蛋白質含量卻低于晚實核桃。這一結果表明高水平的可溶性糖和淀粉能極顯著促進雌花分化。

蛋白質與植物性狀表達的關系最直接。郭金麗等[2]在研究蘋果梨花芽分化時得知，在生理分化期花芽和成花短枝中的蛋白質大量積累，證明花芽分化需要較高的蛋白質含量。李秉真等[23]研究認為，在蘋果梨花芽分化過程中總伴有蛋白質合成過程增強，也表明花器官形成需要消耗大量的蛋白質。蛋白質是生命現象的直接體現者和生理功能的執行者，在植物成花的轉變過程中既是結構物質又是不可或缺的營養物質。本研究發現在雌花生理分化階段蛋白質含量整體呈上升趨勢，這與郭金麗等[2]、李秉真等[23]、呂小軍[24]的研究結果一致。但晚實核桃的可溶性蛋白質含量顯著高于早實核桃，其可能的原因是早實核桃易成花，在花器官形成過程中消耗了大量的蛋白質。在核桃上有關蛋白質與花芽分化的關系及蛋白質對植物性別分化機理的影響報道較少，今后需通過精細的蛋白質電泳技術研究雌雄花發育過程中特異蛋白質的出現和消失，并與分子生物學技術相聯系，研究花性別發育的基因表達和調控機理，在分子水平上揭示核桃花性別發育的本質。

參考文獻：

[1] 郗榮庭，張毅萍.中國核桃[M].北京：中國林業出版社，1992.

[2] 郭金麗，張玉蘭.蘋果梨花芽分化期蛋白質、淀粉代謝的研究[J].內蒙古農牧學院學報，1999（2）：80-82.

[3] 陳在新，王學明，李金秋，等.板栗雌花芽臨界分化期營養物質含量的變化[J].安徽農業科學，2010，38（14）：7727-7728.

[4] 謝 靜.薄殼山核桃開花生物學特性研究[D].南京：南京林業大學，2013.

[5] GOLDSCHMIDT E E，ASCHKENAZI N，HERZANO Y. A role for carbohydrate levels in the control of flowering in citrus[J]. Scientia Horticulturae，1985，26（2）：159-166.

[6] IWAHORI S，GARCIA-LUIS A，SANTAMARINA P. The influence of ringing on bud development and flowering in satsuma mandarin[J].J Exp Bot，1990，41：1341-1346.

[7] GARCIA LUIS A，FORNES F，GUARDIOLA J L. Leaf carbohydrate and flower formation in citrus[J].J Amer Soc Hort Sci， 1995，120（2）：222-227.

[8] YAHATA D，OBA Y，KUWAHARA M.Changes in carbohydrate levels，α-amylase activity，indoleacetic acid and gibberellin-like substances in the summer shoots of wase satsuma mandarin trees grown indoors during flower-bud differentiation[J].J Japan Soc Hort Sci，1995，64（3）：527-533.

[9] MATAA M，TOMINAGA S，KOZAKI I.Seasonal changes of carbohydrate constituents in ponkan （Citrus reticulate Blanco.）[J].J Japan Soc Hort Sci，1996，65（3）：513-523.

[10] 李合生.植物生理生化實驗原理和技術[M].北京：高等教育出版社，2000.135-138.

[11] 張彥卿.黃連木雌花芽分化研究[D].河北保定：河北農業大學， 2011.

[12] BUBAN T，FAUST M. Flower bud induction in apple trees： Internal Control and Differentiation[J].Hort Rev，1982，4：174-203.

[13] FAUST M. Physiology of Temperate Zone Fruit Trees[M].New York：John Wiley and Sons，1989.

[14] 樊衛國，劉國琴，安華明，等.刺梨花芽分化期芽中內源激素和碳、氮營養的含量動態[J].園藝學報，2003，20（1）：40-43.

[15] 武萍萍，周碧燕.楊桃新梢花芽分化及其碳水化合物含量的變化[J].園藝學報，2007，34（5）：1151-1156.

[16] 鐘曉紅，羅先實，陳愛華.奈李花芽分化與體內主要代謝產物含量的關系[J].湖南農業大學學報，1999，25（1）：31-35.

[17] 李興軍，李三玉，汪國云，等.楊梅花芽孕育期間酸性蔗糖酶活性及糖類含量的變化[J].四川農業大學學報，2000，18（2）：164-166.

[18] 孫乃波，張志宏.草莓花芽分化過程中葉片碳水化合物和蛋白質含量的變化[J].安徽農業科學，2006，34（11）：2328-2329.

[19] 梁朗瑪，曾 輝，杜麗清，等.HPLC測定澳洲堅果枝葉的糖類[J].廣州食品工業科技，2004（2）：4-6.

[20] 陳厚彬，黃輝白，劉宗莉.荔枝樹成花與碳水化合物器官分布的關系研究[J].園藝學報，2004，31（1）：1-6.

[21] KOZLOWSKI T T. Carbohydrate sources and sinks in woody plants[J].Bot Rev，1992，58（2）：107-222.

[22] SACHS R M. Nutrient diversion：An hypothesis to explain the chemical control of flowering[J].Hortscience，1977，12：220-222.

[23] 李秉真，孫慶林，張建華，等.蘋果梨花芽分化期內源激素含量變化（簡報）[J].植物生理學通訊，2000，36（1）：27-29.

[24] 呂小軍.花椒花芽分化過程中的生理變化研究[D].陜西楊凌：西北農林科技大學，2013.