植物生長調節劑對百香果的影響

楊 琴，俞 露，趙 芷，池繼焰，譚書明

（貴州大學釀酒與食品工程學院，貴陽 550025）

0 引言

百香果(Passiflora edulia)是西番蓮科西番蓮屬的多年生常綠藤本水果作物，因具有香蕉、芒果、草莓等多種芳香成分，有“果汁之王”的美稱[1]。百香果營養豐富，含有豐富的有機酸、維生素[2]、必需氨基酸和非必需氨基酸[3]、礦物質及各類芳香物質，包括酯類、醇類、烴類等[4]。百香果營養豐富，但百香果在生產種植上存在問題很多，產量偏低，果實品質不穩定，易受自然條件的影響，干旱或積水、霜凍災害都會導致百香果產量降低和果實品質下降[5-6]。

植物生長調節劑是一種人工合成的具有植物激素功能的一類物質，可穩產增產、改善品質、增強作物抗逆性。大量研究表明，植物生長調節劑可以有效改善果實品質，但改善果實品質的機理研究較少。鄭奇志[7]應用萘乙酸、赤霉素對甜櫻桃進行處理，櫻桃單果重、色度及可溶性固形物含量明顯增加。陳利娜[8]在始花期、盛花期用植物生長調節劑處理石榴，石榴坐果率、硬度和內容物品質均得到改善。張嘉[9]用植物生長調節劑對‘嘎啦’蘋果進行處理，發現其可加速果實橫向生長，在提高可溶性固形物含量、硬度、單果質量等方面均表現良好。二苯脲、激動素提高了大馬士革玫瑰產量及揮發油含量[10]。虧缺灌溉條件下植物生長調節劑可以提高茄子果實產量、水分生產力，保持果實品質[11]。植物生長調節劑通過影響玉米形態結構的變化，改善基底節間質量，增加葉綠素含量(SPAD)、凈光合速率(Pn)、Rubisco酶活性[12]。2,4-二氯苯氧乙酸是一種生長素類植物生長促進劑，能夠通過影響番茄糖代謝改善果實品質[13]。氨基寡糖素能夠通過增加柑橘抗逆性提高果實品質[14-15]。蕓苔素內酯應用于葡萄、香蕉及香柚等果樹作物，發現蕓苔素內酯能夠通過影響植株生理生化使植株養分吸收改變，從而改善果實品質[16-18]。筆者對百香果噴施3種植物生長調節劑，初步研究其對果實品質的影響及機制，以期篩選出適宜百香果使用的植物生長調節劑。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于貴州省農業科學院果樹研究所鎮寧基地(25°25′N，105°35′E)，屬亞熱帶濕潤氣候區，海拔350～800 m，全年平均氣溫17.4～19.7℃，平均降雨量1277 mm，全年無霜。

供試材料為1年生紫香與黃百香果雜交紫果‘臺農一號’。百香果種植方式為棚架式栽培[19]，棚架由2 m×3 m的鋼管搭建而成，全長18 m，棚架之間間隔1.5 m，棚架兩側間隔3 m栽種1株百香果，每個棚區栽種12株百香果。土壤類型以回填的黃壤為主。

1.2 試驗設計

設4個處理，每個處理設3個小區，每一個棚架作為一個試驗小區，噴施清水(A)作為對照，對百香果整株葉面噴施10 mg/L的2,4-二氯苯氧乙酸(B)、50 mg/L的5%氨基寡糖素(C)、0.05 mg/L的0.01%24-表蕓苔素內酯(D)，完全隨機排列。于幼果期（6月14日）、果實膨大期（7月16日）、果實轉色期（8月20日）各噴施1次。試驗植株按常規栽培措施管理。2020年9月中旬，采摘莖尖下部第4、5片小葉置于液氮中，進行相關生理生化指標的測定。于百香果果實達到商業成熟度90%時進行果實的采收，果實帶回實驗室，散去田間熱，置于4℃冰箱保存備用。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 百香果氮代謝相關產物含量及其關鍵酶活性測定 用剪刀取莖尖往下第4～5片葉片，用錫紙包裹，置于離心管中，液氮速凍后帶回實驗室置于-80℃冰箱用于測定相關指標。采用考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白含量、水楊酸-硫酸法測定硝態氮含量、試劑盒測定硝酸還原酶(nitrate reductase，NR)活力；參照文獻[20]測定谷氨酰胺合成酶(glutamune synthetase，GS)活力，以每小時生成的γ-谷氨酰羥肟酸的吸光值變化定義為1個酶活性單位；參考文獻[21]測定谷氨酸草酰乙酸轉氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase，GOT)、谷氨酸丙酮酸轉氨酶(glutamic pyruvic transaminase，GPT)活力。

1.3.2 百香果防御體系相關物質及其酶活測定 用剪刀取莖尖往下第4～5片葉片，用錫紙包裹，置于離心管中，液氮速凍后帶回實驗室置于-80℃冰箱用于測定相關指標。采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛含量(malondialdehyde，MDA)，鉬藍比色法測定抗壞血酸含量(ascorbic acid，ASA)含量，分光光度法測定還原型谷胱甘肽含量，碘量滴定法測定過氧化氫酶(catalase，CAT)活力，愈創木酚法測定過氧化物酶(peroxidase，POD)活力。

1.3.3 果實品質測定 每個處理隨機取15個果實，利用1/100天平稱量單果重，游標卡尺測定果實縱橫徑。從15個果實中隨機取6個果實，用GY-5B型數顯水果硬度計測定果實硬度，然后取出果肉，利用PALBXIACID F5型便攜式糖酸測定儀測定可溶性固形物及有機酸含量，采用2,6-二氯靛酚法測定Vc含量，考馬斯亮藍法測定蛋白質含量，蒽酮比色法測定可溶性糖含量。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel軟件處理數據和作圖，SPSS進行方差分析和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 藥劑對百香果葉片氮代謝關鍵酶活力的影響

3種植物生長調節劑處理可使百香果NR活力顯著下降，GS活力顯著升高。方差分析結果（表1）表明，B、C、D處理后NR較對照組顯著降低了25.34%、26.82%、29.65%(P＜0.05)；同時植物生長調節劑處理后GS活力較對照組顯著升高了100.74%、25.92%、62.53%(P＜0.05)，其中以C處理增幅最小，B處理增幅最大。

表1 藥劑處理對百香果葉片氮代謝關鍵酶活力的影響

B、D處理后百香果GOT活力較對照組降低了1.60%、3.10%，C處理后GOT增加了2.61%，方差分析結果表明，B、C處理對百香果GOT活力無顯著影響，D處理顯著低了GOT活力(P＜0.05)。B、D處理后百香果GPT活力較對照組升高了8.35%、1.44%，C處理后GPT減少了15.20%，方差分析結果表明，B、D處理對百香果GPT活力無顯著影響，C處理顯著降低了GPT活力(P＜0.05)。

2.2 藥劑對百香果葉片氮代謝產物含量影響

B、D處理后百香果葉片硝態氮含量較對照組降低了18.18%、13.41%（圖1），C處理后硝態氮含量增加17.33%，經方差分析，4種處理對百香果葉片硝態氮含量無顯著影響(P＜0.05)。B、C、D處理后可溶性蛋白含量較對照組減低了54.18%、47.26%、10.11%，方差分析結果表明，D處理百香果葉片可溶性蛋白含量顯著低于對照組，顯著高于B、C處理(P＜0.05)。

圖1 藥劑處理對百香果硝態氮和可溶性蛋白含量的影響

2.3 藥劑處理對百香果葉片非酶促防御系統的影響

3種植物生長調節劑處理對百香果非酶促防御系統影響如表2。B、C處理后百香果葉片MDA含量分別降低了47.30%、1.93%，D處理MDA含量提高了1.75%，方差分析顯示，B處理顯著降低了MDA含量，C、D處理與對照組間無顯著性差異(P＜0.05)。C、D處理后百香果葉片GSH含量分別降低了16.27%、9.51%，B處理GSH含量提高了0.17%，方差分析結果表明，B處理與對照組間無顯著性差異，C處理顯著降低了GSH含量。B、D處理后百香果葉片ASA分別提高了8.13%、5.48%，C處理GSH含量降低了16.90%，方差分析顯示，B、D處理與對照組間無顯著性差異，C處理顯著降低了GSH含量(P＜0.05)。

表2 藥劑處理對百香果葉片非酶促防御系統的影響

2.4 藥劑處理對百香果葉片酶促防御系統的影響

由圖2可知，噴施3種植物生長調節劑后，葉片防御酶系中CAT和POD的活性改變不一致。B、D處理后百香果葉片CAT活力較對照組升高了31.99%、12.52%，C處理后CAT活力降低了7.32%，方差分析結果表明，B、D處理百香果葉片CAT活力顯著高于對照組，C處理CAT活力顯著低于對照組(P＜0.05)。C、D處理后百香果葉片POD活力較對照組降低了60.53%、26.86%，B處理后POD活力升高了79.44%，方差分析結果表明，B處理百香果POD活力顯著高于對照組，C、D處理POD活力顯著低于對照組(P＜0.05)。

圖2 藥劑對百香果葉片酶促防御系統的影響

2.5 藥劑對百香果果實外觀品質的影響

3種植物生長調節劑對百香果果實外觀品質影響如表3，噴施3種不同藥劑對百香果單果重、縱徑、橫徑均無顯著影響。百香果平均單果質量為50～55 g，縱徑58～62 mm，橫徑54～58 mm。單果質量對照組最低(50.89 g)，氨基寡糖組最高(54.12 g)。百香果果實的縱橫徑蕓苔素內酯最大，氨基寡糖組最低，但4個處理間差異較小，無顯著性差異，且果型都為近圓形。

表3 藥劑對百香果果實的外觀品質的影響

2.6 藥劑對百香果果實食用品質的影響

3種植物生長調節劑對百香果食品品質影響如表4。3種藥劑處理后百香果果實可溶性固形物含量及有機酸含量升高。方差分析結果表明，處理后百香果果實可溶性固形物較對照組顯著升高了5.82%、3.53%、6.03%(P＜0.05)。B、C、D處理后百香果果實有機酸較對照組顯著升高了4.87%、8.97%、10.58%(P＜0.05)，果實酸味更加豐富。B處理提高了百香果固酸比，果實更甜，C、D處理降低了果實固酸比，果實滋味更加豐富。

表4 藥劑處理對百香果果實的食用品質的影響

可溶性固形物大致可表征百香果含糖量[22]，除糖類外，還包含酸、維生素、礦物質等。B、C處理后百香果果實可溶性糖含量較對照組降低了1.86%、1.69%，D處理后百香果果實可溶性糖含量升高了12.95%，方差分析結果表明，B、C處理百香果果實可溶性糖含量與對照組無顯著性差異，D處理百香果果實可溶性糖含量顯著高于對照組(P＜0.05)。

2.7 藥劑處理對百香果果實營養特性的影響

如圖4所示，B、C處理后果實Vc含量較對照組降低了30.75%、5.27%，C處理后Vc含量較對照組升高了24.57%，方差分析結果表明，B、C處理百香果果實Vc含量顯著低于對照組，D處理Vc含量顯著高于對照組(P＜0.05)。B、D處理后可溶性蛋白含量較對照組升高了13.09%、25.46%，C處理后可溶性蛋白含量較對照組降低了0.71%，方差分析顯示，B、D處理百香果可溶性蛋白含量顯著高于對照組，C處理可溶性蛋白與對照組間無顯著性差異(P＜0.05)。

圖4 藥劑對百香果維生素C和蛋白質含量的影響

2.8 百香果氮代謝、防御系統與果實品質相關性分析

從表5可以看出，NR活力與果實可溶性固形物含量極顯著負相關，GS活力與果實可溶性固形物含量極顯著正相關；GOT活力與可溶性糖含量極顯著負相關，硝態氮含量與可溶性糖含量顯著負相關；NR活力、可溶性蛋白含量與果實有機酸含量顯著負相關；GOT活力、硝態氮含量與果實可溶性蛋白含量極顯著負相關，CAT、GS活力與可溶性蛋白含量顯著正相關；POD活力、可溶性蛋白含量與果實Vc含量極顯著負相關，MDA含量與可溶性蛋白含量顯著正相關。

表5 百香果氮代謝、防御系統與果實品質相關性分析

相關性分析顯示，百香果果實品質與葉片氮代謝、防御系統之間具有較高的相關性。植物生長調節劑引起氮同化相關酶(NR、GS)活性的變化，通過轉氨酶(GOT、GPT)的作用使植物產生生理效應，氮代謝相關代謝物含量改變，最終提高百香果果實的品質。百香果在正常生理狀態下，防御系統中酶系和相關產物達到一個平衡，在果實發育成熟時期，施用植物生長調節劑能夠促進植物通過調節自身防御系統維持果實發育成熟所需物質能量，改善果實品質[18]。植物生長調節劑通過影響百香果葉片的氮代謝過程、防御系統相關代謝物含量及防御酶活性，進而影響百香果的品質。

3 結論與討論

3.1 植物生長調節劑對百香果氮代謝與防御系統的影響

硝酸還原酶和谷氨酰胺合成酶在氮素同化中起著關鍵作用。本研究發現3種植物生長調節劑能夠提高百香果葉片中GS活力而降低NR活力，這表明在果實形成和發育時期百香果利用硝態氮能力下降，主要通過利用銨態氮供給百香果相關含氮物合成。與張運紅[23]研究結果一致。另外，百香果葉片中硝態氮含量無明顯變化，而葉片中可溶性蛋白含量均降低，則可能是由于在百香果果實形成發育時期葉片中可溶性蛋白轉運到果實中，從而提高果實品質，這與馮剛[24]發現赤霉素、多效唑處理后，核桃葉片中可溶性蛋白含量顯著高于對照組研究結果不一致，這可能是物種生育期不同造成的。植物生長調節劑可以通過影響百香果氮代謝酶系活力，影響百香果對氮物質的吸收利用，導致百香果葉片中含氮物質含量存在差異。

研究發現2,4-二氯苯氧乙酸處理顯著提高了田間苗CAT、POD活力，提高了非酶系防御體系中GSH、ASA含量，而MDA最小，質膜過氧化損傷最低。氨基寡糖素處理中非酶促防御系統中GSH、ASA含量均為最低，MDA含量與對照處理間無顯著性差異；酶促防御系統中，CAT、POD活力均為最低，在非逆境脅迫下，氨基寡糖素對百香果的防御體系相關酶活及產物均為最低。蕓苔素內酯處理GSH含量顯著低于對照處理，ASA、MDA含量與對照組間差異不顯著；蕓苔素處理提高了百香果CAT活力，降低了POD活力，饒君鳳[25]研究發現蕓苔素內酯提高了番紅花CAT活力、POD活力與對照處理間無顯著差異，這可能是由于物種間不同產生的差異。

3.2 植物生長調節劑對百香果果實品質的影響

3種植物生長調節劑對百香果外觀品質無顯著影響，但改善了百香果食用品質和營養品質。2,4-二氯苯氧乙酸處理提高了百香果可溶性固形物、有機酸和可溶性蛋白含量，而果實中Vc含量降低。氨基寡糖素顯著提高了果實可溶性固形物含量、有機酸含量，果實酸味更豐富，而Vc含量低于對照組。這與陸紅霞[26]用氨基寡糖處理柑橘后，發現柑橘酸度降低，Vc含量提高，果實的可溶性固形物與常規對照差異不大結果不一致。蕓苔素內酯處理百香果果實的可溶性固形物、維生素C和可溶性蛋白質含量均顯著上升，這與馮曉雪使用0.6 mg/L的蕓苔素內酯處理‘紅地球’葡萄所得結果一致。根據Victoria Otie[27]報道，蕓苔素內酯的應用提高了玉米蛋白質含量，可能是由于蕓苔素內酯能增強脫氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和蛋白質合成，從而提高了優質玉米籽粒的轉化酶活性；有研究發現[29]外源蕓苔素內酯可以通過上調維生素C合成相關基因的表達，使得果實中維生素C含量增加。綜上，蕓苔素內酯處理后，百香果果實可溶性固形物、有機酸、可溶性糖、Vc和可溶性蛋白含量均顯著高于對照處理，蕓苔素內酯處理對百香果品質提升效果最優。

3.3 百香果氮代謝、防御系統與果實品質的相關性

在果實發育成熟期，植株的氮代謝及防御系統會發生變化而影響果實品質，三者間存在相關性。劉遷杰[28]發現，在不同施氮水平下，番茄中NR活性與果實Vc和可溶性蛋白含量之間存在顯著相關，有機酸含量與糖酸比之間存在顯著負相關；GS活性與Vc和可溶性蛋白含量之間存在極顯著相關。馮曉雪[29]應用0.6 mg/L的天然蕓苔素處理‘紅地球’葡萄提高了葡萄CAT、POD活力，果實中可溶性固形物、可滴定酸、Vc含量均升高。相關性分析表明，百香果NR與果實可溶性固形物、有機酸顯著負相關；GS與可溶性固形物含量呈極顯著正相關，與可溶性蛋白顯著正相關；GOT活力與可溶性糖、可溶性蛋白極顯著負相關。POD活力與百香果果實Vc含量極顯著負相關，CAT活力與可溶性蛋白顯著正相關，與可溶性固形物極顯著負相關；MDA含量與果實Vc含量極顯著正相關。楊貴琴[30]研究也發現，獼猴桃中防御酶系相關酶活性變化，能夠影響植株體內活性氧平衡，進而影響果實的品質。

綜上，在百香果果實形成發育成熟過程中，植物生長調節劑處理可以通過影響百香果氮代謝過程和防御系統相關代謝物含量及防御酶活性影響果實品質。其中，蕓苔素內酯通過增加氮代謝中GS活力，減少葉片中可溶性蛋白含量；增加CAT活力，降低POD活力使百香果果實可溶性固形物、有機酸、可溶性蛋白和Vc等含量增加，達到改善百香果果實品質，且在3種植物生長調節劑中效果最優。

本研究在百香果果實發育成熟不同時期施用3種植物生長調節劑，通過測定百香果氮代謝及防御系統相關酶類及代謝物含量、果實品質，分析之間的相關性。初步得出植物生長調節劑通過影響百香果氮代謝及防御系統相關代謝物及防御酶，使百香果果實品質發生改變。但通過代謝物含量、酶活與果實品質相關性分析，只能得出百香果果實品質與氮代謝和防御系統有關，無法得出植物生長調節劑影響果實品質機理機制。后續還需研究施用植物生長調節劑后，百香果氮代謝和防御系統相關酶類及代謝物動態變化，利用蛋白組學技術、分子生物學手段揭示氮代謝和防御系統如何影響百香果果實品質。