土壤水分對川早枇杷頭花開花結果特性和花朵保護酶活性的影響

林立金，張 瀟，韓 娟，朱虹玉，劉 磊，王 均，廖明安

(1. 四川農業大學 果蔬研究所，四川 成都 611130；2. 四川農業大學 園藝學院，四川 成都 611130；3. 邛崍市農業和林業局，四川 成都 611530；4.成都市農林科學院，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，開花分3批，依開花時期，果實分為頭花果、二花果和三花果。福建省農科院果樹所培育的早鐘6號頭花果成熟期早，品質優良，錯季節上市，價格高，在市場銷售中占有絕對的優勢，是我國目前主栽的早熟枇杷品種[2]。川早枇杷是早鐘6號產生的一個自然芽變品系，2008年發現于四川省雅安市漢源縣，其早熟特性優于早鐘6號[3]。在雅安市漢源縣栽培，川早枇杷頭批花7月中下旬開放，開放早，花量大，頭花果12月底陸續成熟，成熟期特早，售價最高。但因頭批花花期正值高溫干燥天氣，大多數花因無法坐果而脫落，導致川早枇杷頭花果坐果率低，產量和好果率低，成為生產上重要的限制因子[4]。

土壤水分是影響植物生長發育的重要因子，水分不足直接影響樹體的生長和發育，造成減產和果實品質不佳[5-6]。枇杷是原產于中國的重要亞熱帶果樹，需水量較大，花果期需充足水分，對土壤水分的反應比較敏感。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，季節性干旱成為制約枇杷提高單產的主要因素[7]。研究不同土壤水分條件下枇杷的生理反應和開花結果特性，對提高水分利用率，保障枇杷產業可持續發展具有很好的實踐意義。

宋鳳斌等[8]研究表明，抽穗期的玉米植株經不同強度水分脅迫處理后，花粉和花絲中SOD活性下降，膜脂過氧化作用增強，對生物膜系統產生直接傷害，花粉和花絲發育受影響，降低雌穗花絲受精能力，減少穗粒數，從而造成減產。倪書邦等[9]認為，在水分脅迫下，澳洲堅果的花粉育性、坐果率及光合產物隨著水分脅迫強度的加劇而下降，處于過飽和灌溉的處理也表現為降低的結果。楊再強等[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，但有關土壤水分對早熟枇杷頭花開花結果特性和花朵保護酶活性影響的研究甚少。為此，本試驗以川早枇杷為材料，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酶活性的相關變化規律，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其開花結果的影響提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

在四川省漢源縣小關村枇杷園選取4年生川早枇杷樹12株，2011年3月份嫁接，當年定植，砧木為枇杷本砧實生苗，生長健壯且生長勢基本一致。

1.2 試驗方法

試驗于2015年6月在四川農業大學農場避雨棚內進行，供試土壤均采自四川農業大學農場農田。采用盆栽控水試驗，每盆種1株。本試驗設4個處理，每個處理重復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始至幼果直徑達到1.5 cm時為止，進行定時定量澆灌水分(每周3次，每次時間為18:00)。

1.2.1 川早枇杷頭花花序和花器性狀的觀察 于川早枇杷頭花盛花期，各處理隨機選取5個花序，用游標卡尺測量并記錄每個花序的長、寬，每個花序的花序支軸數、花序頂部花數以及每序花朵總數。并于盛花期各處理隨機選取5朵小花，5個花蕾，進行解剖觀察，用游標卡尺測量并記錄花蕾長、寬，花藥長、寬以及花絲和花柱長度。

1.2.2 川早枇杷頭花花粉育性及柱頭可授性的調查 于川早枇杷頭花盛花期，各處理隨機取5朵大蕾期花，剝取花藥，待其干裂散粉時收集花粉，放置于干凈的離心管中，貼上標簽，置1～4 ℃冰箱中保存。

花粉活力測定：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10～15 min。在普通光學顯微鏡下統計3個視野的花粉活力。花粉活力(率)=(變紅的花粉個數/花粉總個數)×100%。

花粉萌發率測定[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，置于鋪上濕潤紗布的培養皿內，并蓋上培養皿，以防止水分過快蒸發，放在25 ℃組培室培養，12 h后在光學顯微鏡下統計花粉萌發率。各水分處理重復3次，取平均值。花粉萌發率(%)=(已萌發的花粉數目/花粉總數)×100%。柱頭可授性及黏液分泌情況采用聯苯胺-過氧化氫法[11-12]檢測。

1.2.3 川早枇杷頭花花朵保護酶活性的測定及坐果率的調查 于川早枇杷頭花盛花期，晴天上午8：00-9：00各處理隨機取5朵大蕾期花測定保護酶(SOD、POD和CAT)活性[14-16]。在川早枇杷初花期每個處理標記5個花序，并記錄各花序總花朵數，并于幼果直徑達1.5 cm時統計已坐果數，并計算坐果率，同時記錄每盆坐果數以及每果種子數，取平均值。坐果率(%)=(坐果數/開花數)×100%。

1.3 數據處理

數據采用SPSS進行統計分析。

2 結果與分析

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度和花序寬度均隨土壤水分脅迫的加劇而下降，在正常灌溉CK時最長，重度水分脅迫SS時最短(表1)。與CK相比，各處理花序長度分別降低了8.06%，17.67%，37.91%，各處理花序寬度分別降低了12.05%，38.33%，47.53%，且處理SS均極顯著低于CK，說明土壤重度缺水時對花序長度和寬度存在極顯著的影響。花序支軸數隨土壤水分減少呈降低趨勢，處理LS與CK差異不顯著，處理MS和SS與CK差異極顯著，說明花序支軸數在土壤中度缺水時就受到極顯著影響。花序頂部花數在CK時達最大數，且極顯著高于其余各處理，但各處理間差異不明顯，說明土壤水分對其影響極大，土壤輕度缺水時花序頂部花數就受到極顯著影響。每序花朵總數隨土壤水分變化存在著極顯著差異，均呈降低趨勢，說明每序花朵總數受土壤水分影響極大，對水分虧缺極敏感。

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：數據為平均值±標準差；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；小寫字母表示5%的顯著水平，大寫字母表示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，Fig.2.

川早枇杷頭花各花器性狀對土壤水分脅迫表現出不同的反應，花器官不同，對土壤水分脅迫的反應存在著差異(表2)。花蕾長在CK時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，說明輕度水分脅迫對花蕾伸長抑制不明顯，中度和重度水分脅迫對花蕾伸長有強的抑制作用；花蕾寬在各處理間差異不明顯，說明花蕾寬度對土壤水分反應不敏感。花藥長與花藥寬在CK時均達最大值，且與其余各處理間達到極顯著差異，說明輕度土壤缺水就能嚴重影響花藥的長度和寬度；花藥長各處理間相比差異不顯著，花藥寬處理LS與處理SS相比差異達顯著水平，說明在重度缺水時對花藥寬的影響大于花藥長。花絲長在CK時值最大并呈遞減趨勢，但各處理間差異不顯著，說明花絲長受土壤水分影響不大。花柱長最大值為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，說明土壤中度和重度缺水時對花柱伸長有極顯著抑制作用。

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，呈現出過氧化物酶活性，此酶可催化過氧化氫的分解，釋放氧氣，同時使聯苯胺被氧化為藍色產物，氣泡數越多，顏色越深，過氧化物酶活性越強，柱頭可授性越強。由表3和圖1可知，川早枇杷進行柱頭可授性檢驗，在處理CK時，氣泡數最多且有大量黏液分泌，柱頭具強可授性(圖1-A)；在處理LS時氣泡數較多，可授性較強，有黏液分泌(圖1-B)；隨著土壤水分的減少，氣泡數急劇減少，黏液分泌減少，處理MS時柱頭具可授性，有很少黏液分泌(圖1-C)，處理SS時，柱頭部分具可授性，有很少黏液分泌(圖1-D)。

土壤水分對川早枇杷花粉育性的影響如表3和圖1所示。花粉活力和發芽率均隨土壤水分脅迫的加強而下降，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。說明土壤水分含量嚴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；+++.可授性強；*/-.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活性都發生變化，均隨土壤水分脅迫的加強呈降低趨勢(圖2)。由圖2-A可知，SOD活性在CK時最強，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時活性最強，處理 LS時次之，處理MS時最小，處理SS時又升高，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，柱頭具強可授性(10×4)；B.處理LS下，柱頭具較強可授性(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，花粉發芽率高(10×10)；J.處理LS下，花粉發芽率較高(10×4)；K.處理MS下，花粉發芽率低(10×10)；L.處理LS下，花粉發芽率很低(10×10)。

圖2 川早枇杷的頭花花朵保護酶活性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最大，在處理SS時酶活性幾乎喪失，說明SOD對水分脅迫反應最敏感。CAT活性隨土壤水分脅迫加劇的變化趨勢較SOD平緩且處理MS和SS時的CAT活性差異不明顯，說明其對水分脅迫反應不如SOD敏感。隨土壤水分脅迫的加劇，POD活性變化趨勢最平緩，說明其對水分脅迫反應最不敏感。

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和平均坐果率均降低，表現為：CK>LS>MS>SS。各處理與CK相比，平均坐果數分別降低40.19%，49.01%，79.41%，平均坐果率分別降低37.02%，51.21%，78.71%，均達到極顯著差異水平，說明水分脅迫抑制了花粉活力，導致授粉受精不良，使坐果率降低，重度水分脅迫對其影響最大。川早枇杷種子數隨土壤水分變化的表現為：LS>SS>MS>CK，只有LS和SS與CK相比，差異極顯著，說明土壤水分脅迫在一定程度上影響川早枇杷種子數。

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

在果樹生產中，水分是影響果樹產量的一個重要因子，尤其是花期受到旱害導致減產的幅度最大[9， 17]。本試驗研究中，川早枇杷頭花花期經不同土壤水分處理后，花序長度和寬度在重度水分脅迫(SS)時均大幅降低，與CK差異極顯著；花序支軸數和花序頂部花數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)時與CK達極顯著差異，最終導致每序花朵總數大幅減少。隨土壤水分脅迫加劇，花蕾長，花藥長、寬，花柱長均大幅縮短。說明土壤水分通過影響花朵數量和花器官發育，使處于缺水下的川早枇杷頭花不具進行授粉受精的良好條件，最終導致其授粉受精不良，坐果率低，產量低。

枇杷的坐果率與柱頭可授性、花粉活力及花粉管動力等密切相關[18-19]。本試驗研究表明，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，影響授粉受精和產量。而花粉能否在柱頭上萌發并穿過柱頭，不僅與柱頭可授性有關，與花粉活力和發芽率也密切相關。張維強等[20]研究認為，在玉米植株小花分化至開花期進行輕度、中度和重度水分脅迫處理，均降低了玉米的花粉活力。本試驗研究表明，各處理花粉活力及發芽率均低于CK，且與CK達到極顯著差異，說明土壤水分通過影響花粉活力及發芽率對川早枇杷頭花授粉受精產生影響，最終導致其授粉受精不良，結果少，產量低。

楊再強等[21]在水分脅迫對番茄保護酶活性及果實產量影響的研究中表明，隨水分脅迫加劇及時間延長，葉片保護酶活性降低，膜脂過氧化作用逐漸加強，葉綠素合成受到抑制，光合產物下降，果實產量降低。本試驗研究表明，隨水分脅迫程度的加強，川早枇杷頭花的SOD、POD、CAT活性均大幅降低，但各保護酶對水分敏感程度不同，在重度水分脅迫時，SOD活性幾乎喪失，對水分脅迫敏感，POD和CAT仍具較高活性，對水分脅迫敏感程度低于SOD。由此可見，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，保護酶活性下降，活性氧的積累超過其清除能力，生物膜功能受損，造成川早枇杷生理代謝紊亂，最終影響產量。

綜上，在川早枇杷頭花發育的關鍵時期很有必要采取適當的灌溉措施。