珊瑚菜果實形成與內源激素含量的相關性分析

路寧寧 陳凌云 楊太新 楊樹林 劉國庫

摘要：為明確珊瑚菜果實形成時期及其4種內源激素含量的動態變化，分析果實形成與內源激素含量間的關系，采用高效液相色譜法測定珊瑚菜果實發育過程中內源生長素（indole-3-acetic acid，IAA）、玉米素（zeatin，ZT）、赤霉素（gibberellin a3，GA3）、脫落酸（abscisic acid，ABA）的含量。結果表明，珊瑚菜果實形成過程可劃分為乳熟期、中熟期和完熟期；其縱徑和橫徑均呈現出快-慢-快的增長趨勢；含水量表現為先升高后降低；百粒重顯著增加，至完熟期達2.66 g。在果實發育過程中，ZT和IAA含量均呈升-降-升-降的變化趨勢；GA3含量呈降-升-降的變化，其中在果實完熟末期ABA含量達46.02 ng·g-1。相關性分析表明，ZT含量與果實橫徑呈顯著正相關，與果形指數呈極顯著負相關；其他性狀間相關性不顯著。上述結果初步揭示了珊瑚菜果實形成中各指標變化及其與4種內源激素的關系，為激素調控果實形成和提高粒重提供了理論依據。

關鍵詞：珊瑚菜果實；果實形成；百粒重；內源激素；相關性

doi：10.13304/j.nykjdb.2022.0528

中圖分類號：S58 文獻標志碼：A 文章編號：10080864（2024）01006307

珊瑚菜（Glehnia littoralis Fr. Schmidt ex Miq.）是傘形科植物，其根為常用中藥材北沙參，性味甘、微寒，微苦，歸肺、胃經，具有養陰清肺、益胃生津的功效，常用于肺熱、嘮咳痰血、熱病津傷、口渴咽干等癥[1]。目前，北沙參藥材主要來自人工栽培品，主產于河北安國、山東萊陽和內蒙古赤峰3大產區[2]。

植物中典型的4類激素包括生長素（indole-3-acetic acid，IAA）、玉米素（zeatin，ZT）、赤霉素（gibberellin a3，GA3）、脫落酸（abscisic acid，ABA）。研究表明，IAA在寧夏枸杞果實增大中起著重要作用[3]；ZT可以增強細胞分裂、促進坐果，對胚乳發育和果實種子中同化物的積累有促進作用[4]；GA3可以顯著增加葡萄果穗長度，提高果實品質[5]；較高的ABA水平能促進桑葚花色苷的積累，進而使果實成熟[6]。激素影響珊瑚菜種子的萌發，韓曉偉等[7]研究表明植物激素的協調變化保證了珊瑚菜種子的正常萌發；李宏博等[8]研究表明，在變溫層積條件下，100 mg·L-1 細胞分裂素（6-BA）溶液可顯著促進珊瑚菜種子萌發；楊樹林等[9]研究指出，珊瑚菜種子的發芽率與IAA、GA3、ZT含量呈極顯著正相關。然而關于珊瑚菜果實形成過程中內源激素的動態變化及其與生長指標的關系卻鮮有報道。因此，本研究以珊瑚菜果實為試驗材料，分析果實形成過程中IAA、ZT、GA3、ABA激素含量等指標的動態變化規律及其與果實形成的相關性，為調控珊瑚菜果實生長發育及進一步提高種子產量和質量提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以珊瑚菜果實為試驗材料，珊瑚菜種植于河北省安國市大南流村試驗基地（38°21′7.35″N，115°18′15.14″E，海拔32 m）。選生長、花期一致且健康的植株進行掛牌標記，從2021年6月3日（授粉后3 d）開始取樣，每隔3 d取樣1次，直至果實成熟。取得樣品用于果實大小、百粒重、含水量以及IAA、ZT、GA3、ABA含量的測定。

1.2 儀器與試劑

儀器：GL2241-1SCN分析天平，北京賽多利斯科學儀器有限公司；Agilent1260型高效液相色譜儀，安捷倫科技有限公司；DHG-9240A電熱恒溫鼓風干燥箱，北京陸希科技有限公司；NAI-DCY-24F型氮吹儀，上海那艾精密儀器有限公司。試劑：ABA（ 批號621H021）、GA3（ 批號705H021）、IAA（批號1211E023）標準品均購自北京索萊寶科技有限公司；ZT（批號H11M9X61066）標準品購自上海源葉科技有限公司；交聯聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、檸檬酸、色譜甲醇、色譜乙腈、乙酸乙酯等均為分析純。

1.3 果實縱徑、橫徑的測定

隨機掛牌40 株植株，每次取樣5 株，摘取20粒長勢一致的果實，采用游標卡尺分別測定果實的橫徑、縱徑，并計算果形指數，重復3次。果形指數=縱徑/橫徑（1）

1.4 百粒重和果實含水量的測定

隨機選取珊瑚菜果實樣品100粒，在電子分析天平上稱重，并記錄數據，重復3次。采用低溫烘干法測定果實含水量，計算公式如下。果實含水量=（M3-M2）/（M3-M1）×100% （2）式中，M1 為干燥樣品盒質量，g；M2 為干燥樣品盒和烘后樣品總質量，g；M3為干燥樣品盒和烘前樣品總質量，g。

1.5 內源激素含量測定

1.5.1 色譜條件 IAA和ABA的色譜條件：色譜柱AgilentTC-C18 柱（4.6×250 mm，5 μm）；甲醇作為流動相A，水作為流動相B（用磷酸調pH=3）。

流動相A∶流動相B 為4.5∶5.5，柱溫30 ℃，流速1.0 mL·min-1，進樣量10 μL·次-1，檢測波長分別為217和254 nm。

ZT和GA3的色譜條件：色譜柱AgilentTC-C18柱（4.6×250 mm，5 μm）；乙腈作為流動相A，水作為流動相B（用磷酸調pH=3）。流動相A∶流動相B 為1∶4。柱溫30 ℃，流速1.0 mL·min-1，進樣量10 μL·次-1，檢測波長均為206 nm。

1.5.2 對照品的制備 精密稱取ABA、GA3、IAA標準品各0.005 g，用色譜甲醇定容到10 mL棕色容量瓶，再分別取ABA、GA3、IAA 溶液各1 mL，置于50 mL棕色容量瓶中，定容，配制成0.01 mg.mL-1 的ABA、GA3、IAA對照品溶液。精密稱取ZT標準品0.005 g，用色譜甲醇定容到10 mL棕色容量瓶，得到0.5 mg·mL-1 ZT對照品溶液。

1.5.3 樣品的制備 稱取1.00 g珊瑚菜果實至預冷研缽中，在液氮下研磨成勻漿，加入預冷體積分數為的80％甲醇溶液8 mL，4 ℃避光浸提16 h。

浸提液 4 ℃ 16 000 r·min-1離心10 min，轉移上清液至10 mL離心管中，加入0.05 g PVPP，超聲震蕩40 min過濾，濾液過C18固相萃取柱，將流出液氮吹至水相（1.5～2.0 mL）。水相用1 mol·L-1檸檬酸調節pH至3，加入3 mL乙酸乙酯萃取，超聲震蕩40 min，轉移上清液至新的離心管氮吹（吹干乙酸乙酯），之后加2 mL甲醇復溶，過0.45 μm有機濾膜即進樣品瓶，樣品備用[10]。

1.5.4 線性關系建立 將混合對照品溶液用0.45 μm有機濾膜過濾，分別精密吸取IAA單一對照品溶液1、4、8、12、16 μL；精密吸取GA3單一對照品溶液5、10、15、20、25 μL；精密吸取ZT單一對照品溶液3、11、19、27、35 μL；精密吸取ABA單一對照品溶液5、10、15、20、25 μL。分別注入液相色譜儀，按1.3.3.1中的色譜條件進樣。以進樣體積為橫坐標、峰面積為縱坐標繪制標準曲線，并計算回歸方程，如下所示。

1.4 數據處理

采用Excel2016和SPSS 25.0等軟件分別進行數據處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 珊瑚菜果實形成時期劃分及生長指標的分析

2.1.1 果實形成時期的劃分 由表1可知，珊瑚菜果實從授粉到成熟經歷約24 d，根據果實的形態特征及各指標變化將果實形成過程劃分為3個時期，即乳熟期（授粉后1～12 d）、中熟期（授粉后13～18 d）、完熟期（授粉后19～24 d）。其中，乳熟期經歷12 d，果實顏色鮮綠色，質地較軟；中熟期經歷6 d，果實顏色由綠白色變為紫紅色，果棱明顯；完熟期經歷6 d，果實顏色均轉變成黃褐色，質地較硬，容易脫落。果實的縱徑從乳熟期的9.64 mm 到完熟期增大至13.00 mm；果實的橫徑從乳熟期的7.00 mm到完熟期增加至9.50 mm。

2.1.2 果實的生長指標 由表2可知，隨著果實發育，果實縱徑、橫徑發生顯著變化。在乳熟期，授粉后3 d 的果實縱徑和橫徑分別為4.08 和1.68 mm；到乳熟期末期，果實縱徑、橫徑分別為9.64、7.00 mm，平均日增長量分別為0.62、0.59 mm。在中熟期，授粉后18 d果實的縱徑與橫徑分別為10.62、8.08 mm，平均日增長量分別為0.16、0.18 mm。至完熟期，授粉后24 d果實的縱徑、橫徑分別為13.00、9.50 mm，平均日增長量分別為0.40、0.23 mm。由此表明，乳熟期為果實第1次快速生長期，中熟期為緩慢生長期，完熟期為第2次快速生長期，即在果實形成過程中縱徑和橫徑整體呈快-慢-快的增長趨勢。

隨著果實的發育，果形指數呈下降趨勢，在授粉后3～9 d顯著下降，之后變化不顯著。隨著果實的發育，百粒重顯著增加，其中在乳熟期果實百粒重增加緩慢，平均日增長量為0.06 g；在中熟期百粒重增加迅速，平均日增長量為0.22 g；在完熟期百粒重增加緩慢，平均日增長量為0.08 g，至完熟末期百粒重達2.66 g。隨著果實的發育，含水量呈先升高后降低的變化趨勢，在授粉后9 d果實含水量最高，為87.07%；之后含水量逐漸降低，從授粉后15 d開始顯著降低，至完熟末期果實含水量為62.59%。

2.2 果實內源激素含量的動態變化

由表3可知，珊瑚菜果實形成過程中IAA含量呈升-降-升-降的顯著變化，其中在授粉后9 d，果實IAA 含量達到第1 個峰值，136.08 ng·g-1；之后顯著下降，在授粉后15 d最低，為6.41 ng·g-1；隨后在授粉后18 d 又迅速上升，出現第2 個峰值123.80 ng·g-1；完熟期又顯著下降，至完熟末期降為36.01 ng·g-1。果實形成過程中ZT含量亦呈升-降-升-降的顯著變化，在授粉后9 d出現第1個峰值，411.89 ng·g-1；之后顯著降低，授粉后15 d降至290.8 ng·g-1；隨后又逐漸上升，在授粉后21 d出現第2 個峰值418.47 ng·g-1；在完熟末期降為322.34 ng·g-1。果實形成過程中GA3 含量呈降-升-降的變化，在授粉后12 d 時GA3含量顯著降至39.35 ng·g-1；之后逐漸上升，在授粉后18 d升至129.79 ng·g-1；隨后又顯著下降，完熟末期將至59.41 ng·g-1。而在授粉后21 d 內在果實中均未檢測到ABA；僅在完熟末期檢測到ABA，含量為46.02 ng·g-1。

2.3 果實內源激素含量與果實形成的相關性分析

珊瑚菜果實的內源激素含量與果實形態指標的相關分析結果（表4）表明，果實中IAA含量與ZT含量呈極顯著正相關關系，相關系數為0.685；果實的橫徑與縱徑呈極顯著正相關關系，相關系數為0.989；果實的百粒重與果實的縱徑、橫徑均呈極顯著正相關關系，相關系數分別為0.905、0.869；果形指數與果實的橫徑、縱徑以及百粒重均呈極顯著負相關關系，相關系數分別為0.900、0.848、0.601；果實中ZT含量與果實橫徑呈顯著正相關關系，相關系數為0.405，與果形指數呈極顯著負相關關系，相關系數為0.569。

3 討論

本研究表明，珊瑚菜果實從授粉到成熟約24 d，可劃分為乳熟期、中熟期和完熟期3 個時期，不同時期果實的顏色和性狀存在差異，果實的縱徑和橫徑均呈快-慢-快的增長趨勢。楊曉婉等[3]研究表明寧夏枸杞果實發育中縱徑和橫徑呈快-慢-快的增長趨勢，與本研究結果一致；楊從華等[11]研究表明油橄欖果實縱徑、橫徑的生長呈快-慢-穩定的近“S”形變化趨勢，這可能是由于不同種類果實的生長發育存在差異。王金喬等[12]研究發現，火龍果的果重呈現緩慢生長-快速生長-緩慢生長的變化，果實成熟期含水量最低，果形指數逐漸變小。本研究也表明，珊瑚菜果實的百粒重亦呈慢-快-慢的增長趨勢，在完熟末期果實含水量降至最低，果形指數呈下降趨勢。

內源激素對果實生長發育起著一定的調控作用。本研究結果表明，珊瑚菜果實ZT和IAA含量在授粉后9 d均出現第1個高峰值，隨后在完熟期含量顯著下降。郭宇等[13]研究發現西瓜種子在發育前期IAA和ZT含量較高；林文秋等[14]報道在菠蘿發育初期果實的IAA與ZT積累量較高，這可能與果實發育初期需要較高水平的IAA和ZT，以促進果實膨大。陳金印等[15]、王思涵等[16]研究表明，果實中IAA 必需先經過氧化，使其含量降低至一定水平，果實才能完熟；時曉芳等[17]研究指出‘陽光玫瑰葡萄中ZT含量降低到一定水平冬果才能成熟，這與本研究結果基本一致。另外，珊瑚菜果實形成過程中GA3 含量呈降-升-降的變化，這與房麗莎等[18]研究山桐子果實發育中GA3變化趨勢一致。珊瑚菜果實形成前期未檢測到ABA，僅在完熟末期其ABA 含量為46.02 ng·g-1，這可能與果實后熟現象有關[19]，有待于進一步深入研究。

果實的發育與其內源激素含量存在一定關系。本研究表明，珊瑚菜果實的ZT 含量與果實橫徑呈顯著正相關；IAA含量與果實橫徑、縱徑和百粒重均呈正相關，GA3與果實橫徑、百粒重呈負相關，但均未達到顯著水平。趙利娟等[20]研究發現，藍果忍冬的ZT 含量與果實的橫徑低度負相關，IAA含量與果重、果實橫徑、縱徑均呈極顯著負相關；湯佳等[21]指出，油茶種子中4種內源激素含量與果實橫徑、縱徑、單果重和鮮籽重均呈極顯著負相關，果皮內源激素含量與果實各表型性狀間的相關性差異較大。可見，不同作物的果實生長與內源激素含量的相關性存在較大差異，應用生長調節物質調控果實形成及發育尚需進一步深入探討。

參 考 文 獻

［1］ 國家藥典委員會，中華人民共和國藥典[M].北京：中國醫藥科技出版社，2020：103-104.

［2］ 許保海，趙惠萍，李靜.北沙參本草考證及道地產地探源[J].中國藥業，2017，26（23）：28-30.

XU B H， ZHAO H P， LI J. Herbal textual research and originalproduction area investigation of Radix glehniae [J]. ChinaPharmaceuticals， 2017， 26（23）：28-30.

［3］ 楊曉婉，鄭國琦，許興，等.寧夏枸杞果實生長發育期內源激素變化及關系研究[J].西北植物學報，2013，33（1）：116-122.

YANG X W， ZHEN G Q， XU X， et al .. Endogenous hormonecontents and their relationships with fruit development inLycium barbarum L. [J]. Acta Bot. Bor-Occid. Sin.， 2013， 33（1）：116-122.

［4］ 周蕾，魏琦超，高峰.細胞分裂素在果實及種子發育中的作用[J].植物生理學通訊，2006（3）：549-553.

ZHOU L， WEI Q C， GAO F. The effect of cytokinins on fruitand seed development [J]. Plant Physiol. Comm.， 2006（3）：549-553

［5］ 趙亞蒙，劉迪迪，梁攀，等.赤霉素對"西拉"葡萄果穗及果實品質的影響[J].北方園藝，2018（5）：64-68.

［6］ 趙曉曉，高鴻鵬，王一方，等.桑椹生長發育過程中內源激素含量變化及其與果實成熟的關系[J].蠶業科學，2019，45（5）：643-650.

ZHAO X X， GAO H P， WANG Y F， et al .. Changes in contentof endogenous hormones during Mulberry fruit developmentand its relationship with maturation [J]. Sci. Sericult.， 2019，45（5）：643-650.

［7］ 韓曉偉，馮建明，嚴玉平，等.香豆素和植物激素對北沙參種子萌發的影響[J].種子，2018，37（12）：97-101.

HAN X W， FENG J M， YAN Y P， et al .. Effect of coumarinsand plant hormones on seed germination of Glehnia littoralis [J].Seed， 2018， 37（12）：97-101.

［8］ 李宏博，呂德國，魏熙婷，等.不同處理方法對解除珊瑚菜種子休眠的影響[J]. 山東農業大學學報（自然科學版），2010，41（4）：482-484.

LI H B， LYU D G， WEI X T， et al .. The effect of differenttreatments on breaking dormancy Glehnia littoralis Fr. Seeds [J]. J.Shandong Agric. Univ. （Nat. Sci.）， 2010， 41（4）：482-484.

［9］ 楊樹林，楊太新，劉曉清.祁沙參種子質量與生理指標的相關關系研究[J].時珍國醫國藥，2021，32（4）：965-967.

［10］ 袁夢佳，楊太新，孫延超.赤霉素浸種對柴胡種子發芽及內源激素變化的影響[J].種子，2021，40（9）：81-85.

YUAN M J， YANG T X， SUN Y C. Effects of soaking seed withgibberellin on seed germination and endogenous hormonechanges of Radix bupleuri [J]. Seed， 2021， 40（9）：81-85.

［11］ 楊從華，寧德魯，石卓功，等.油橄欖在云南的果實生長發育特性分析[J].經濟林研究，2020，38（1）：177-183.

YANG C H， NING D L， SHI Z G， et al .. Analysis on fruitgrowth and development characteristics in Olea europaea inYunnan [J]. Non-wood For. Res.， 2020， 38（1）：177-183.

［12］ 王金喬，馬翠鳳，張學娟，等‘. 金都1號火龍果果實生長發育規律研究[J].熱帶農業科學，2017，37（2）：24-27.

WANG J Q， MA C F， ZHANG X J， et al .. The fruit growth anddevelopment of pitaya‘ Jindu No. 1. [J]. J. Trop. Sci.， 2017， 37（2）：24-27.

［13］ 郭宇，高美玲，劉秀杰，等.西瓜種子不同發育時期內源激素含量變化[J].基因組學與應用生物學，2020，39（9）：4154-4161.

GUO Y， GAO M L， LIU X J， et al .. Change of endogenoushormone content during seed size development in thewatermelon [J]. Genomics Appl. Biol.， 2020， 39（9）：4154-4161.

［14］ 林文秋，肖熙鷗，張紅娜，等.菠蘿果實發育過程中的內源激素變化及品質形成特點[J].南方農業學報，2018，49（11）：2224-2229.

LIN W Q， XIAO X O， ZHANG H N， et al .. Changes ofendogenous hormones and characters of fruit quality formationduring growth of pineapple [J]. J. South. Agric.， 2018， 49（11）：2224-2229.

［15］ 陳金印，陳明.果實后熟衰老與植物激素的關系研究進展[J].江西農業大學學報（自然科學版），2003（4）：537-543.

CHEN J Y， CHEN M. Advances in research on the ripeningand senescing of fruit in relation to plant hormones [J]. ActaAgric. Univ. Jiangxiensis （Nat. Sci.）， 2003（4）：537-543.

［16］ 王思涵，楊濤，張金柱，等.野生玫瑰果實發育過程中種子的細胞組織結構和內源激素變化對其休眠性的影響[J].植物研究，2021，41（3）：387-394.

WANG S H， YANG T， ZHANG J Z， et al .. Effects of changesin seed cell tissue structure and endogenous hormones ondormancy of wild Rosa rugosa fruit during development [J].Bull. Bot. Res.， 2021， 41（3）：387-394.

［17］ 時曉芳，林玲，曹雄軍，等.'陽光玫瑰'葡萄夏果和冬果發育過程中內源激素變化規律研究[J].中國果樹，2020（6）：64-66.

［18］ 房麗莎，徐自恒，劉震，等.山桐子果實發育過程中內含物、內源激素及光合特性的變化[J]. 林業科學，2020，56（11）：41-52.

FANG L S， XU Z H， LIU Z， et al .. Changes of contents，endogenous hormones and photosynthetic characteristics ofIdesia polycarpa fruit at the different developmental stages [J].Sci. Silvae Sin.， 2020， 56（11）：41-52.

［19］ 趙永華，劉鐵成，任富成，等.不同年生西洋參果實形成期種子內源激素變化動態[J].特產研究，1996（4）：5-7.

［20］ 趙利娟，霍俊偉，秦棟，等.藍果忍冬果實發育過程中形態指標及內源激素含量的變化[J]. 南方農業學報，2016，47（3）： 436-441.

ZHAO L J， HUO J W， QIN D， et al .. Changes for morphologicalindex and endogenous hormone of Lonicwea cearulea L. fruitduring developmental period [J]. J. South. Agric.， 2016， 47（3）：436-441.

［21］ 湯佳，馮金玲，楊志堅，等.油茶果實內源激素變化與果實發育的關系[J].森林與環境學報，2015，35（4）：331-336.

TANG J， FENG J L， YANG Z J， et al .. Changes of endogenoushormones in fruit and their effects on the fruit development ofCamellia oleifera [J]. J. Environ. Sci.， 2015， 35（4）：331-336.

（責任編輯：張冬玲）