5-氨基乙酰丙酸在玉露香梨上的應用研究

劉慧芳，賈語秀，馮新新，李六林

（山西農業大學 園藝學院，山西 太谷 030801）

5-氨基乙酰丙酸（5-Aminolevulinic acid，ALA）是生物體內卟啉類化合物（如葉綠素、亞鐵血紅素）生物合成的關鍵前體，廣泛存在于動植物和微生物細胞中[1]。1997 年，HOTTA 等[2]率先將 ALA 應用于促進蘿卜生長，開啟了ALA 農業應用研究大門。多年研究表明，ALA不僅可以增強植物葉片光合作用[3-4]、促進作物開花[5]、提高果實內在品質[6-9]、增加作物產量[10-13]，還可以提高植物抗鹽、抗旱、抗澇以及抗寒等抗逆能力[14-17]、改善果實著色[7,18-20]，是一種具有多種生理功能的植物生長調節劑。目前，ALA的農業應用大部分集中在蔬菜等草本植物，對于多年生木本植物研究報道相對較少。

玉露香梨是山西省農業科學院果樹研究所以庫爾勒香梨為母本、雪花梨為父本雜交選育而成的優質、耐藏、中熟梨新品種[21]。玉露香梨在大面積生產栽培過程中，往往因生長條件、栽培技術和環境等因素導致果實內在品質變劣，出現著色不良，甚至幾乎不著色現象。筆者通過研究噴施不同質量濃度的ALA 溶液對玉露香梨葉片光合作用和果實品質的影響，旨在為ALA在玉露香梨上的應用提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料及試劑

試驗于2019年4—9月在山西農業大學園藝實驗站內進行。梨（Pyrus bretschneideriRehd）品種選用6年生玉露香梨，砧木為杜梨，株行距3 m×4 m，常規管理，選擇地形及管理一致的地塊，樹勢中庸、負載量相對一致的樹體進行試驗。

5-氨基乙酰丙酸（5-Aminolevulinic acid，ALA）購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 試驗設計

1.2.1 果樹營養生長時期試驗 ALA 質量濃度設0.1、1.0、10.0 mg/L 共 3 個水平，以清水為對照。于落花后（4月20日）、幼果套袋前（5 月30 日），分2 次噴施低質量濃度的ALA 溶液。以同一株上一個大枝為處理小區，單株區組，隨機排列，4次重復。

1.2.2 果實轉色期試驗 在果實轉色期（7月25日、8月10日），分2次向果實噴施質量濃度為50、100、150、200 mg/L 的 ALA 溶液，以清水為對照，每個處理10~15個果實。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 葉片葉綠素的測定 ALA 處理15 d 后測定葉片的葉綠素含量。參照劉連玲等[3]的方法，取0.2 g 葉片，用丙酮-乙醇混合液浸提，再分別測定445、645、663 nm處吸光值，計算葉片中的葉綠素a、葉綠素b 和總葉綠素含量。每個處理采摘10～15 片葉。

1.3.2 氣體交換參數的測定 ALA 處理15 d 后測定葉片的光合參數。參照郭連金等[22]的方法，在晴朗無風的天氣，8：00—10：00 采用 Li-6400 型便攜式光合儀測定葉片的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率等氣體交換參數。每個處理測定15～20片葉。

1.3.3 果實品質的測定 果實成熟后采摘果實，測定品質指標。可溶性固形物使用PAL-1 型手持折光儀上進行測定；可溶性糖含量用蒽酮比色法測定[23]；可滴定酸含量用酸堿滴定法測定[24]。ALA 處理后20 d采摘果實，測定果皮中花青苷的含量。花青苷含量參考UBI 等[25]的方法，使用鹽酸-甲醇溶液（體積比為1∶99）浸提后測定。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2017 進行數據整理和圖表制作，SPSS 21.0 軟件進行統計分析，采用AVONA進行各處理間的顯著性檢驗（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同質量濃度ALA對玉露香梨葉片葉綠素含量的影響

由表1可知，噴施低質量濃度（0.1～10.0 mg/L）ALA 能夠顯著提高葉片的葉綠素a、葉綠素b 和總葉綠素的含量。與對照相比較，0.1、1.0、10.0 mg/L ALA 分別增加了35.5%、45.4%和28.9%的葉綠素a含量；39.6%、54.5%和30.7%的葉綠素b 含量；36.7%、48.0%和29.4%的總葉綠素含量。然而，噴施不同質量濃度的ALA溶液后，玉露香梨葉片的葉綠素a/b 與對照相比沒有顯著差異。綜上，對玉露香梨葉片噴施低質量濃度的ALA 可以顯著提高其葉綠素含量，其中，1.0 mg/L ALA處理增加量最多。

表1 不同質量濃度ALA處理對玉露香梨葉片葉綠素的影響Tab.1 Effects of different concentrations of ALA on chlorophyll in leaves of Yuluxiang pear

2.2 不同質量濃度ALA對玉露香梨葉片氣體交換參數的影響

從圖 1 可以看出，0.1～10.0 mg/L ALA 處理后，葉片凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和胞間CO2濃度均不同程度的升高，且達到顯著差異水平。其中，凈光合速率在10.0 mg/L ALA 處理后達到最大值，且顯著高于其他2 種ALA 處理，增幅達27.5%。氣孔導度在0.1、1.0 mg/L ALA處理后分別比對照增加了62.5%和58.1%，顯著高于10.0 mg/L 的ALA處理的增幅（41.3%）。蒸騰速率在3個ALA處理間沒有顯著差異。胞間CO2濃度在0.1 mg/L的ALA處理后達到最大值，之后隨著ALA質量濃度的增加而降低。總之，噴施低質量濃度的ALA可以顯著提高葉片的光合速率。

2.3 不同質量濃度ALA對玉露香梨果實品質的影響

低質量濃度（0～10.0 mg/L）ALA處理對玉露香梨果實品質的影響如表2所示。

表2 不同質量濃度ALA對玉露香梨果實品質的影響Tab.2 Effects of different mass concentrations of ALA on fruit quality of Yuluxiang pear

從表2可以看出，噴施低質量濃度的ALA溶液后可不同程度降低果實中可滴定酸的含量，其中，1.0 mg/L ALA 處理效果最好，可滴定酸含量降低了30.7%。3個ALA處理可增加果實中可溶性固形物含量，其中，噴施0～1.0 mg/L ALA 溶液效果明顯，達到了顯著水平。同時，噴施3 種低質量濃度的ALA溶液后顯著提高了果實中可溶性糖的含量，增幅為2.7%～8.8%。噴施低質量濃度的ALA溶液可以顯著提高果實的固酸比，噴施0.1、1.0、10.0 mg/L ALA 溶液的果實中固酸比與對照相比分別提高了26.3%、42.9%和29.9%。噴施不同質量濃度ALA溶液果實的糖酸比差異顯著，由高到低分別是噴施1.0、10.0、0.1 mg/L ALA 溶液，其中，噴施1.0 mg/L ALA 溶液的果實中糖酸比比對照提高42.1%，達到極顯著水平，噴施0.1、10.0 mg/L ALA溶液的固酸比比對照分別提高了22.2%和33.1%。綜上，在玉露香梨營養生長期的葉片上噴施低質量濃度的ALA溶液后，尤其是噴施1.0 mg/L ALA溶液可以顯著提高其果實品質。

2.4 不同質量濃度ALA對玉露香梨果實花青苷含量的影響

由圖2可知，除了50 mg/L ALA處理外，噴施高質量濃度的ALA 均顯著增加玉露香梨果皮花青苷含量。隨著質量濃度的增加，ALA誘導果實花青苷增加量呈現先上升后下降趨勢。其中，100 mg/L的ALA誘導玉露香梨果皮花青苷積累的效果最佳，比對照提高了161.6%。因此，噴施高質量濃度ALA溶液可以顯著提高玉露香梨的果實中花青苷的含量，改善果實的著色能力。

3 結論與討論

施用植物生長調節劑和內源植物激素是提高植物光合作用的有效途徑。據報道，在正常條件[2]

和各種脅迫條件（如低溫[26]、高鹽[14-15]、弱光[27-28]、澇害[16]和高溫[29]）下，外源施用ALA 均能顯著提高和改善植物的光合能力。本研究證實，營養生長階段噴施ALA 能夠顯著提高玉露香梨葉片的光合作用和果實品質，表明ALA在梨樹生產上有著重要的應用前景。

外源ALA 處理的植株凈光合速率一般較高[30-31]。本研究中，隨著ALA 質量濃度的增加，葉片凈光合速率呈增加趨勢，而胞間CO2濃度呈現下降趨勢。這一結果表明，ALA誘導的梨葉片凈光合速率的增加主要與非氣孔因素有關，與SUN等[32]在西瓜中的研究結果相一致。雖然ALA 是葉綠素生物合成的關鍵前體[33-34]，本研究也發現外源噴施ALA 的一個顯著作用就是提高作物葉片葉綠素含量（包括葉綠素a、葉綠素b和總葉綠素），尤其是對葉片噴施1.0 mg/L ALA 溶液后，葉綠素a、葉綠素b和總葉綠素含量與對照相比分別增加了45.4%、54.5%和48.0%，但很難將ALA 促進植物光合作用完全歸因于葉綠素的大量積累。劉衛琴等[35]研究發現，外源ALA 處理不影響草莓葉片葉綠素含量，卻提高了草莓葉片的光合速率。此外，HOTTA等[2，26]研究表明，單獨使用ALA 可以促進植物體內Chl的積累；然而，利用ALA促進光合作用也需要綜合營養供應。因此，除了葉綠素含量外，ALA 促進光合作用的潛在機制可能與增加光合作用電子傳遞活性[28]、抗氧化活性[14,32]、Rubisco活性[31]和促進養分利用效率[31]有關。今后還需要進一步加強這方面的研究。

在果樹營養生長時期，噴施低質量濃度的ALA溶液，不僅可以提高葉片的光合作用，還可以影響果實的內在品質。本研究表明，ALA溶液質量濃度為1 mg/L時，對玉露香梨果實內在品質的改善效果最顯著，果實中可滴定酸含量降低了31%，可溶性固形物以及可溶性糖的含量分別增加了9.5%和8.8%，同時固酸比和糖酸比分別增加了42.9%和42.1%。這些效果與以前在蘋果[20]、葡萄[9]、桃[6]的研究結果相類似。

ALA促進果實花青苷積累的效應已在蘋果[20]、桃[19]、葡萄[3]、荔枝[36]等果樹上得到驗證，證明其在改善果實外觀品質也具有重要的應用潛力。但是與營養器官需要的ALA處理濃度相比較，果實更耐高質量濃度的ALA。因此，一般選用較高質量濃度ALA 溶液誘導果實花青苷積累。在對玉露香梨用較高質量濃度（＞50 mg/L）的ALA 溶液噴施后，果實的花青苷含量有了顯著的提高。其中，100 mg/L ALA 溶液促進玉露香梨果實花青苷積累的效果最為顯著，花青苷含量與對照相比提高了161.6%，有效的改善了果實著色。目前，有關ALA誘導果實花青苷積累的機制研究主要集中于蘋果，與果實成熟轉錄因子MdMADS1[37]、內源激素[38]等密切相關。然而，蘋果與梨的果實在花青苷積累上存在調控差異[39]，ALA誘導梨果實花青苷積累的機制還需進一步研究。

綜上所述，在玉露香梨生長階段噴施1 mg/L ALA能夠顯著提高玉露香梨葉片的光合能力，從而增加光合產物積累，提高果實內在品質。在果實轉色期噴施100 mg/L ALA誘導花青苷的積累，改善果實外在品質。本研究不僅為ALA 提高玉露香梨果實品質提供支撐，同時對ALA促進玉露香梨果實著色的研究也奠定了理論基礎。