庫爾勒香梨短果枝花序維管束與萼片脫落關系研究

金敏， 張倩， 張天正， 包建平,2,3*， 吳翠云,2,3， 張銳,2,3， 陶書田

(1.塔里木大學植物科學學院，新疆 阿拉爾 843300；2.塔里木大學，新疆生產建設兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300；3.塔里木大學，南疆特色果樹高效優質栽培與深加工技術國家地方聯合工程實驗室，新疆 阿拉爾 843300；4.南京農業大學園藝學院，南京 210095)

庫爾勒香梨(PyrusbrestschneideriRehd.，以下簡稱“香梨”)屬于薔薇科、梨屬，是新疆梨和西洋梨的自然雜交后代，是新疆主栽梨品種，以皮薄、肉脆、汁多、味甜、酥香、爽口、耐儲藏、營養豐富等特點馳名中外[1]。根據萼片脫落與否，香梨果實分為脫萼果和宿萼果，而宿萼和脫萼果實嚴重影響庫爾勒香梨的外觀品質，降低經濟效益，挫傷梨農種植積極性[2-3]。因此，深入研究萼片脫落或宿存的影響機制，對提高香梨果實的脫萼率,改善果實的綜合品質，以及香梨優質栽培具有重要的現實意義。

維管束是一個相互連通的重要輸導系統，連接于植物的器官之間，為信號分子的傳遞、水及營養物質的輸送提供了通路。梨果實中呈網狀分布的維管束是一個相互連通的重要輸導系統，對果實的生長發育和品質形成有重要作用，是果實水分和營養物質運輸的主要通道。目前研究發現，植物特定組織或器官內的維管組織分化與其生長素濃度有關，一般生長素濃度較高的植物體組織或器官，其維管系統也相應較為發達[4-5]。生長素在植物維管組織分化及維管束形成過程中起重要作用。有研究指出，外源生長素的施用部位可以決定維管組織的分化區域，在該區域產生向下延伸的新維管束，且這些新維管束是以外源生長素的施用部位為起點的[6]。王豐等[7]的研究表明，用生長素抑制劑處理葉片可發現周圍部分組織的生長素濃度升高，維管束發達；其他組織生長素減少，維管束生長受抑制。用生長素轉運抑制劑NPA抑制生長素流能夠抑制導管元的分化[8]。果實中的內源激素主要來自葉片、枝條的供給，而果實中內源激素運輸的通道為維管束，其數目和面積直接影響激素的運輸和積累，進而影響萼片的脫落與宿存。目前關于脫萼宿萼機理，特別是庫爾勒香梨萼片脫落與宿存在顯微結構方面的差異變化的研究還很少。本研究通過對大蕾期庫爾勒香梨樹體噴施吲哚乙酸(indoleacetic acid，IAA)和三碘苯甲酸(triiodobenoic acid，TIBA)處理，分期取樣觀察其顯微結構變化，旨在通過庫爾勒香梨宿萼果和脫萼果萼片組織結構的變化研究，分析產生脫萼果和宿萼果的原因，為進一步探明脫萼機理、改善庫爾勒香梨果實品質奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗地點位于新疆阿拉市塔里木大學校園。供試品種為以杜梨作砧木的香梨，南北行向，灌溉方式為大水漫灌。土壤類型為砂壤土。果園常規管理，樹齡23 a，株行距2 m×4 m。

1.2 材料采集

選擇樹體生長狀況相對一致的30株香梨作為采樣株。2019年4月2日(大蕾期)進行處理，噴施100 mg·L-1IAA(上海藍季生物有限公司)，100 mg·L-1TIBA(源葉生物有限公司)，以噴施清水為對照(CK)，每個處理各10株，樹冠西側外圍短果枝上的花芽編號掛牌。4月2日噴施前采第1次樣，以后每隔2 d采樣一次，采至幼果坐穩期(4月17日)，共計6次，采樣覆蓋整個香梨萼片脫落時期。依次取下脫萼率較高的第4序位花，迅速將樣品帶回實驗室，分別將花萼、胴部和果柄3個部位放入 FAA固定液固定，備用。

1.3 試驗方法

1.3.1石蠟切片的制作 將樣本參照文獻[9-10]的方法制作石蠟切片。先將樣本從FAA固定液中取出使用系列濃度的乙醇溶液與透明劑完成樣本的脫水和透明；然后使用石蠟進行包埋，切片機切片，烘箱烘片；接著使用系列濃度的乙醇溶液與透明劑復水，使用1%番紅染液和0.5%固綠染液雙重染色；最后得到韌皮部為綠色，木質部為紅色的石蠟切片；中性樹膠封片，使用奧林帕斯顯徽鏡(BX50F-3)進行觀察拍照同時測量其萼片主維管束(橫切形狀可近似為圓形)面積、數目。

1.3.2脫萼率調查 花后20 d，調查噴施清水(CK)、噴施IAA處理和TIBA處理下香梨短果枝第4序位的萼筒脫萼率，計算公式如下。

萼筒脫萼率=萼筒脫萼果/總果數×100%

(1)

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2010進行數據處理及作圖，采用DPS 7.05軟件進行單因素對數據進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理下香梨的脫萼率

從圖1可以看出，清水處理(對照)、IAA處理和TIBA處理下香梨的脫萼率分別為43.4%、38.4%和78.1%。 TIBA處理下香梨脫萼率顯著高于其他2個處理，對照顯著高于IAA處理的香梨萼片脫萼率。說明噴施IAA會促進萼片的宿存，影響萼片的脫落；而生長素抑制劑TIBA則會促進萼片的脫落，提高脫萼率。

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.2 不同處理下香梨果實維管束數目

2.2.1不同處理下香梨果實萼筒維管束數目 從圖2可以看出，對照與IAA、TIBA處理的香梨萼筒維管束數目變化趨勢相似，均呈上升-下降-上升-下降的趨勢。對照和IAA處理在4月8日出現最大值，均為11.67個，TIBA處理在4月14日達到最大，為9.83個。IAA和TIBA處理在4月11日出現最小值，分別為10.33和8.33個，對照組在4月2日是最低值，為9.0個。3個處理均在4月2日至8日期間呈逐漸上升的趨勢，于4月11日發生下降。由此可見，4月8日是香梨萼筒維管束數目發育的臨界時期。4月2日，萼筒維管束數目IAA處理顯著高于對照，與TIBA處理間差異不顯著。4月5日，對照與TIBA處理的萼筒維管束數目不存在顯著性差異，兩者均顯著低于IAA處理的萼筒維管束數目，4月8日、11日和17日，萼筒維管束數目對照顯著高于TIBA處理，與IAA處理間差異不顯著。4月14日時TIBA處理萼筒維管束數目顯著低于對照和IAA處理。

注：同一日期下不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.2.2不同處理下香梨果實胴部維管束數目 從圖3可以看出，對照和IAA處理在4月14日出現最大值，均為11.67個；TIBA處理在4月8日達到最大，為10.0個。IAA和TIBA處理在4月11日出現最小值，分別為10.33和9.50個；對照在4月2日出現最低值，為9.0個。對照和TIBA處理下均在4月2—8日期間呈逐漸上升的趨勢，4月11日發生下降，因此，認為4月8日是香梨胴部維管束數目發育的臨界時期。在4月2—5日，對照和TIBA處理的胴部維管束數目無顯著差異，顯著低于IAA處理。4月8日，IAA處理和TIBA處理的胴部維管束數目無顯著差異，顯著低于對照。4月11—17日，對照與IAA處理的胴部維管束數目無顯著差異，均顯著高于TIBA處理。對照組與IAA、TIBA處理的香梨胴部維管束數目變化趨勢大致相似，呈上升-下降-上升-下降的趨勢。

注：同一日期下不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.2.3不同處理下香梨果實果柄維管束數目 從圖4可以看出，3個處理在調查期間的變化趨勢大致相似，呈升高-降低-升高的變化，但出現最大值或最小值的時期不同，對照組在4月5日出現最大值，為10.33個；而IAA處理和TIBA處理在4月14日達到最大，為10.50個。3個處理均在4月11日出現最小值，分別為10.17、9.67和9.00個。對照在4月2—8日期間呈逐漸上升的趨勢，于4月11日發生下降并達到最低值，因此，認為4月8日是香梨果柄維管束數目發育的臨界時期。4月2日、5日、14日3個處理間的香梨果柄維管束數目差異不顯著。4月8日、11日，果柄維管束數目TIBA處理顯著低于對照組。與IAA處理間差異不顯著。 4月17日時，TIBA處理果柄維管束數目顯著低于IAA處理，與對照組間不存在顯著性差異。

注：同一日期下不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.3 不同處理下香梨果實維管束面積

2.3.1不同處理下香梨果實萼筒維管束面積 從圖5可以看出，3個處理在調查期間的變化趨勢大致相似，呈上升-下降-上升的趨勢，但下降變化時間不一致，對照在4月2—11日上升，隨后發生下降，4月14—17日又升高。IAA處理和TIBA處理的萼筒維管束面積，4月2—8日上升，隨后發生下降，4月11—17日又升高。4月2—17日，對照的萼筒維管束面積均與IAA處理不存在顯著差異，與TIBA在4月8日、14日和17日，不存在顯著差異外，其他時期均顯著高于TIBA處理。除4月14日，TIBA處理的萼筒維管束面積與IAA處理不存在顯著差異外，其余時期均顯著低于IAA處理。

注：同一日期下不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.3.2不同處理下香梨果實胴部維管束面積 從圖6可以看出，不同處理的胴部維管束面積變化趨勢大致相似，呈上升-下降-上升的趨勢，4月2—8日逐漸上升，于4月11日驟然下降，隨后又升高，由此可見，4月8日是香梨胴部維管束面積發育的界時期。4月2日，對照的胴部維管束面積顯著高于IAA處理和TIBA處理，TIBA處理有顯著高于IAA處理的胴部維管束面積。4月5日，不同處理的維管束面積無顯著性差異。4月8日，對照與IAA處理的胴部維管束面積無顯著差異，但兩者顯著低于TIBA處理。4月14日，對照的胴部維管束面積顯著高于IAA處理和TIBA處理，IAA處理有顯著高于TIBA處理的胴部維管束面積。4月17日，對照的胴部維管束面積顯著高于TIBA處理，與IAA處理無顯著差異，IAA處理的胴部維管束與TIBA處理的也無顯著差異。

注：同一日期下不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.3.3不同處理下香梨果實果柄維管束面積 從圖7可以看出，不同處理的果柄維管束面積的變化趨勢大致相似，呈上升-下降-上升的趨勢，但IAA處理的后期變化時間與其他兩個處理有所區別，對照與TIBA處理在4月2—8日逐漸上升，于4月11日下降，4月14日又升高；而IAA處理在前期與兩者一致，但從4月11日下降后在4月14日持續降低，4月17日再次升高。4月2日，對照與IAA處理的果柄維管束面積無顯著差異，均顯著高于TIBA處理。4月5日，不同處理間的維管束面積無顯著性差異。4月8日、11日和17日，對照顯著高于IAA處理和TIBA處理的果柄維管束面積，IAA處理與TIBA處理無顯著差異。4月14日，對照的果柄維管束面積顯著高于IAA處理，與TIBA處理無顯著差異，IAA處理的果柄維管束與TIBA處理的也無顯著差異。

注：同一日期下不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.4 脫萼率、維管束數目和維管束面積的相關性

由表1可知，脫萼率與胴部維管束數目、萼筒維管束數目均呈極顯著性負相關，相關系數分別為-0.67、-0.61；與果柄維管束數目和萼筒維管束面積均呈顯著性負相關，相關系數分別為-0.52、-0.46；與胴部維管束面積、果柄維管束面積相關性不顯著。果柄維管束數目與胴部維管束數目、萼筒維管束數目、果柄維管束面積和萼筒維管束面積呈顯著性正相關，相關系數分別為 0.50、0.52、0.51、0.54。胴部維管束數目與萼筒維管束數目呈極顯著性正相關，相關系數為0.79；與果柄維管束面積、胴部維管束面積、萼筒維管束面積呈顯著性正相關，相關系數為0.47、0.54、0.50。萼筒維管束數目與萼筒維管束面積呈顯著性正相關，相關系數為0.56；果柄維管束面積與胴部維管束面積、萼筒維管束面積呈極顯著性正相關，相關系數分別為0.69、0.74。胴部維管束面積與萼筒維管束面積呈極顯著正相關，相關系數為0.59。

表1 脫萼率、維管束數目和維管束面積的相關性分析

3 討論

香梨花萼包括萼筒和萼片兩部分。萼筒上著生花瓣和雄蕊，開花期萼筒呈盤狀。萼筒前端裂片為萼片。脫萼果是從萼筒下部連同萼片一起脫落，萼凹圓而光；宿萼果是萼筒隨幼果發育成果頂的一部分，呈凸出狀[11]。宿萼果石細胞含量高，肉質硬，果實品質差，目前生產上采用一些有效的方法促使花萼脫落，如選擇不同砧木類型、人工授粉、噴施生長調節劑或剪萼等[12]，以減少宿萼果比例，改善果實品質。前人研究表明，幼果中低濃度的IAA可促進萼片脫落，高濃度IAA則利于宿萼果的產生[13-15]。高疆生等[16]和陳曉藝等[17]研究認為，PP333和烯唑醇均能提高庫爾勒香梨的脫萼果率。Rosales等[18]用生長素極性運輸抑制劑TIBA(三碘苯甲酸)處理西葫蘆花朵離區，增加了西葫蘆花的脫落率。這些研究都與本研究結果一致。本研究表明，不同處理的脫萼率大小順序為TIBA處理>對照>IAA處理，經TIBA處理的庫爾勒香梨幼果萼筒在發育后期出現了離層，萼筒在離層處斷裂、脫落，形成了脫萼果。而IAA處理的香梨幼果萼筒在發育后期較少出現離層，大多數香梨萼筒沒有脫落而是發育成幼果果頂的一部分，形成了宿萼果，降低了脫萼果率。

生長素在維管組織發育過程起著非常重要的作用。經生長素調節劑和生長素抑制劑處理的庫爾勒香梨幼果在發育過程中顯微結構具有很大差異。本研究發現，4月8日為香梨萼筒、胴部和果柄的維管束發育的臨界期，數目與面積均在4月11日降低，而據調查，在4月11日香梨果萼脫萼處于高峰時期。3個處理的香梨維管束數目變化趨勢大致相似，呈現升高-降低-升高-降低的變化趨勢，均在8～12個不等，對照和IAA處理的果柄、胴部和萼筒部位的維管束數目均大于TIBA處理，而對照與IAA處理的萼筒維管束數目差異不顯著。這與馬宏超等[19]的研究結果不一致，其研究認為，在整個花期中，經赤霉素和多效唑處理的萼筒維管束數目一直保持不變，均為 8個。庫爾勒香梨經多效唑處理的萼筒在發育過程中維管束中只有導管，未見有篩管和異細胞的形成，花萼中水分和養料的供給缺乏，導致萼筒在發育后期出現了離層，萼筒脫落，果實發育形成脫萼果。過量的表達生長素同樣會提高維管組織的分化[20]。Fukuda[21]和Alonii[22]研究也發現，對植株局部施用外源生長素后，該部位及其周圍區域維管組織都比對照發達。這與本研究結果一致。本研究中，3個處理的果柄和胴部維管束面積大小順序為：對照>IAA處理>TIBA處理，而對照萼筒的維管束面積對照與IAA處理無顯著差異，但均顯著高于TIBA處理。與馬宏超等[19]的研究中經赤霉素處理的花萼萼筒組織結構中維管束的面積較大的結果一致。綜合上述，TIBA處理會抑制萼筒維管束的數目和面積，使得花萼中水分和養料的供給缺乏，導致幼果萼筒在發育后期出現了離層，萼筒在離層處斷裂、脫落，形成脫萼果，從而增加香梨的萼筒脫萼率。