山桐子芽葉果可溶性糖和可溶性蛋白含量與其大小年的關系

關鍵詞：山桐子；可溶性糖；可溶性蛋白；枝條類型；大小年結實類型

山桐子Idesiapolycarpa是大風子科Flacourtiaceae山桐子屬Idesia落葉喬木，果實含油率30%左右，果實油不飽和脂肪酸含量高達90%，其中亞油酸含量在65%～80%，是重要的新興木本食用油料樹種[1]。其樹干通直，樹冠分層，花淡黃色且芳香，秋季紅果滿冠，具有較高的觀賞價值，被譽為“美麗的樹上油庫”[2]。盛果期山桐子單株產果量可達70kg以上，但由于山桐子是雌雄異株，雌株還存在大小年現象，影響著山桐子的豐產性[3]。解決山桐子雌株大小年的問題實現穩產高產具有重要的現實意義。

大小年現象在許多樹木中普遍存在[4-7]。開心果Pistaciavera大小年現象明顯，大年夏季花芽脫落是翌年減產為小年的直接原因[8-13]。開心果枝條果實發育和花芽分化間存在著營養物質（主要是糖）的競爭，大年導致花芽分化營養不良誘發細胞程序性死亡和早噬而早落，致使第2年小年的發生[10，14]。柑橘Citrusclementina×Citrusunshiu×Citrusnobilis大年以犧牲花芽為代價，使果實積累更多的糖類，獲得更多的果實，進而影響下一年營養枝的發育和開花數量，導致小年的出現[15-16]。油橄欖Oleaeuropaea也存在相似的營養調控[17]。“抱子懷胎”的油茶Camelliaoleifera大年結果較多，用于果實發育的營養消耗較多，導致花芽分化減少，甚至沒有花芽，形成的花芽也會脫落，隔年就會出現結果數量銳減的現象，成為小年[4，18]。油茶花芽數量與當年春梢數量呈現正相關，與當年的植株產果量、坐果率呈現負相關[19]；外施赤霉素和多效唑不僅顯著提高了‘湘林27’和‘湘林14’油茶的花芽分化率、花芽飽滿度和連續2年果實產量，還增加了不同節位葉片制造的同化物在花芽和果實中的分配量，緩解了油茶的大小年現象[20]。可溶性糖和可溶性蛋白作為營養物質，在樹木花芽分化中起著至關重要的作用。在植物成花誘導期，糖類與花芽形成具有正相關性。油桐Verniciafordii的花芽分化可能與蛋白質的積累和消耗有著密切的關系[21]；文冠果Xanthocerassorbifolium的芽和葉片營養的相關性最為密切，上部芽的磷和可溶性糖含量與葉片的營養狀態有顯著相關性，雌芽的分化需要消耗大量的可溶性糖[22]；在芽期和花期噴施3%的蔗糖溶液能使元寶楓Acertruncatum果實可溶性糖和蛋白質含量增加，能明顯提高元寶楓果實品質[23]。大小年現象的發生在許多經濟林樹種中的表現不盡相同，但本質上均是大量開花結實對營養的消耗影響到花芽分化（或脫落）造成的。

由于山桐子種子靠鳥傳播，地理隔絕有限，在橫跨亞熱帶與暖溫帶分布區內基因得以廣泛交流，致使種源內變異豐富，分化出了不同的大小年類型，同一種源山桐子也有大小年現象發生。目前，山桐子相關研究主要包括營養生長與生殖生長模式[24-25]，不同種源開花結實的生理響應[26]，果實發育過程中內源激素的動態變化[27]，性別分化的表型、解剖構造變化以及轉錄組和蛋白組分析[28-29]，內源激素與大小年的關系[3]等。但山桐子大小年與營養的關系尚不明晰，探討山桐子大小年形成的營養調控機制具有重要的理論價值。

文中以成都種源7年生山桐子為研究對象，通過對比觀測不同大小年類型山桐子結果枝與不結果枝上的葉片、芽和果實的可溶性糖和可溶性蛋白含量的差異，以期探尋山桐子大小年形成的營養機制，為解決山桐子在生產上存在的大小年問題提供理論依據。

1材料與方法

1.1材料

供試材料為種植于河南農業大學林學試驗站（113°42′E，34°43′N）內的7年生成都種源山桐子，栽植行距為2m×4m，樹勢生長良好，已進入穩定結果期，試驗期間水肥等管理方式相同。試驗地屬于暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，年均溫14.2℃，年平均降水量650.1mm，無霜期220d，土壤質地為砂壤土，pH7.5，有機質含量7.4g/kg，有效氮含量0.56mg/kg，有效磷含量1.31mg/kg，有效鉀含量20.8mg/kg。

1.2方法

根據前期對山桐子開花結實量的調查，把山桐子結實大小年劃分為3類：小年產量占大年產量80%以上的無大小年（NAB）、小年產量低于大年產量80%的不完全大小年（IAB）和小年不結實的完全大小年（CAB）。選取不同大小年類型山桐子標準木各3株，分別在2021年果實膨大期（5月30日）、油脂積累期（7月10日）、花芽分化期（7月30日）和果實成熟期（10月10日）采摘分布于樹冠中部南向有果枝條和無果枝條上著生的葉片、芽和果實各5個，用液氮速凍后置于-80℃超低溫冰箱中，用于可溶性糖含量和可溶性蛋白含量的測定，測定方法分別為蒽酮比色法和考馬斯亮藍G-250染色法[30]。每次取樣0.5g，重復3次。

1.3數據處理與分析

利用WPSOffice軟件進行數據整理，使用Origin2017軟件繪圖。使用SPSS24.0軟件對不同大小年類型山桐子營養指標進行單因素方差分析，若差異顯著，則用鄧肯多重比較法在α=0.05水平下進行多重比較，得出不同大小年類型山桐子以及不同類型嫩枝之間各指標的差異性。

2結果與分析

2.1不同大小年類型山桐子可溶性糖含量的差異

2.1.1葉片可溶性糖含量的差異

由表1可知：3種大小年類型山桐子的有果嫩枝和無果嫩枝的葉片可溶性糖含量隨著果實發育呈現先降低后升高的趨勢，并在花芽分化期達到最小值；同一發育時期內，無大小年山桐子葉片可溶性糖含量最大，不完全大小年樣品次之，完全大小年樣品該指標最小，在油脂積累期、花芽分化期和果實成熟期，無果嫩枝中三者之間的差異均達到了顯著水平（P＜0.05）；在果實膨大期、油脂積累期和果實成熟期，山桐子有果嫩枝葉片可溶性糖含量顯著高于無果嫩枝（P＜0.05），但在花芽分化期，除不完全大小年有果嫩枝與無果嫩枝上的葉片可溶性糖含量差異達到顯著水平外，其他2種類型差異不顯著。

2.1.2芽可溶性糖含量的差異

由表2可知，無大小年山桐子芽可溶性糖含量隨著果實發育呈現先升高后降低的趨勢，在花芽分化期達到最大值，并達到顯著水平（P＜0.05）。而不完全大小年和完全大小年山桐子芽的可溶性糖含量隨著果實發育呈現逐漸升高的趨勢，但完全大小年樣品在花芽分化期與果實成熟期之間，不完全大小年樣品在果實膨大期與油脂積累期之間、花芽分化期與果實成熟期之間的差異未達顯著水平（P＞0.05）。相同發育時期內，無大小年山桐子芽可溶性糖含量最高，由高到低排序依次均為無大小年樣品、不完全大小年樣品、完全大小年樣品。除油脂積累期完全大小年無果嫩枝上芽的可溶性糖含量低于有果嫩枝外（P＞0.05），其他時期及不同大小年類型均表現為無果嫩枝上芽的可溶性糖含量高于有果嫩枝，并達顯著水平（P＜0.05）。

2.1.3果實可溶性糖含量的差異

從圖1可以看出，山桐子果實可溶性糖含量隨著果實發育呈現一直升高的趨勢，并在果實成熟期達到最大值；同一發育時期內，完全大小年山桐子果實可溶性糖含量最大，不完全大小年樣品次之，無大小年樣品最小，在花芽分化期和果實成熟期，三者之間的差異均達到了顯著水平，完全大小年山桐子的果實可溶性糖含量顯著高于其他2種大小年類型的山桐子。

2.2不同大小年類型山桐子可溶性蛋白含量的差異

2.2.1葉片可溶性蛋白含量的差異

由表3可知，3種大小年類型山桐子有果嫩枝上的葉片可溶性蛋白含量隨著果實發育呈現先降低后升高的趨勢，并在花芽分化期達到最小值。無大小年和不完全大小年類型有果嫩枝上的葉片可溶性蛋白含量的差異達到顯著水平，但從油脂積累期到果實成熟期，完全大小年類型的葉片可溶性蛋白含量的差異未達顯著水平，且含量較低。

3種大小年類型山桐子無果嫩枝上的葉片可溶性蛋白含量隨著果實發育的變化趨勢不一致。無大小年類型是隨著果實發育呈現逐漸增加的趨勢，但果實膨大期與油脂積累期的含量差異未達顯著水平；不完全大小年類型是果實膨大期和油脂積累期的葉片可溶性蛋白含量大于花芽分化期和果實成熟期；完全大小年類型隨著果實發育呈現逐漸降低的趨勢，除花芽分化期與果實成熟期的含量差異不顯著外，其他時期的含量差異達到顯著水平。

通過比較同一時期3種大小年類型葉片可溶性蛋白含量的差異發現，不完全大小年類型樣品的含量最高，除果實膨大期完全大小年類型樣品含量次之，無大小年類型樣品含量最小外，其他時期均是無大小年類型樣品含量次之，完全大小年類型樣品含量最小。除了果實膨大期不完全大小年類型無果嫩枝和完全大小年類型間、油脂積累期無大小年類型無果嫩枝與完全大小年類型間、花芽分化期無大小年類型有果嫩枝與完全大小年類型間、果實成熟期無大小年類型有果嫩枝與不完全大小年類型間的含量差異不顯著外，其他時期樣品含量的差異均達到了顯著水平。

通過比較有果嫩枝和無果嫩枝的含量差異可以看出，無果嫩枝葉片可溶性蛋白含量均高于有果嫩枝，除果實膨大期完全大小年類型和不完全大小年類型，果實成熟期無大小年類型的有果枝條與無果枝條間的可溶性蛋白含量差異未達顯著水平外，其他時期樣品可溶性蛋白含量均表現為差異顯著。

2.2.2芽可溶性蛋白含量的差異

由表4可知，3種大小年類型山桐子的有果嫩枝和無果嫩枝的芽可溶性蛋白含量隨著果實發育呈現一直升高的趨勢，并在果實成熟期達到最大值。在同一發育期內，無大小年類型山桐子嫩枝上的芽可溶性蛋白含量最大，不完全大小年類型次之，完全大小年類型最小，含量差異達到顯著水平（P＜0.05），無果嫩枝上的芽可溶性蛋白含量顯著高于有果嫩枝（P＜0.05）。

2.2.3果實可溶性蛋白含量的差異

從圖2可以看出，3種大小年類型山桐子果實可溶性蛋白含量隨著果實發育呈現一直升高的趨勢，并在果實成熟期達到最大值。完全大小年類型山桐子的果實可溶性蛋白含量最大，不完全大小年類型含量次之，無大小年類型含量最小。在果實膨大期、油脂積累期和果實成熟期，三者之間的差異均達到了顯著水平（P＜0.05）。在花芽分化期和果實成熟期，完全大小年類型山桐子的果實可溶性蛋白含量顯著高于其他2種大小年類型的山桐子（P＜0.05）。

2.3不同大小年類型山桐子器官間可溶性糖和可溶性蛋白分配的變化

2.3.1器官間可溶性糖或可溶性蛋白含量比率的變化

由圖3可以看出，山桐子的芽、果可溶性糖含量與葉可溶性糖含量的比率均隨著果實發育而升高，到花芽分化期達到最高值，隨后有所降低，其中無大小年類型芽與葉可溶性糖含量的比率下降最多。同一發育期內，無大小年類型芽與葉可溶性糖含量比率最高，不完全大小年類型次之，完全大小年類型最小；而果實與葉可溶性糖含量比率相反，完全大小年類型最高，不完全大小年類型次之，無大小年類型最小。另外，有果枝上芽與葉可溶性糖含量的比率均小于同期的無果枝，說明芽與果實對可溶性糖的競爭決定著大小年的發生。

由圖3還可以看出，山桐子的芽與果以及芽與葉的可溶性蛋白含量的比率隨著果實發育變化不明顯，未達顯著水平（P＜0.05）。而果實與葉的可溶性蛋白含量比率均隨著果實發育而升高，在花芽分化期達到最大值，隨后無大小年類型該指標下降明顯，而不完全大小年類型和完全大小年類型的該指標維持在較高的水平，變化不明顯。同一發育期內，完全大小年類型山桐子果實與葉片的可溶性蛋白含量比率最高，無大小年類型次之，不完全大小年類型最小。說明芽與果實對可溶性蛋白也存在著競爭關系，完全大小年類型的山桐子果實對可溶性蛋白的競爭力最強。

2.3.2器官間可溶性糖與可溶性蛋白含量比值的變化

由圖4可以看出，有果嫩枝葉片和芽的可溶性糖含量與可溶性蛋白含量的比值大于無果嫩枝葉片和芽，葉片的可溶性糖含量與可溶性蛋白含量的比值大于芽，果實的可溶性糖含量與可溶性蛋白含量的比值較小。葉片為光合器官，光合初級產物糖類在葉內儲存量較高，而芽和果實在發育過程中部分可溶性糖轉化為可溶性蛋白，可溶性糖和可溶性蛋白的含量比值降低。無大小年類型和不完全大小年類型山桐子葉片可溶性糖與可溶性蛋白含量的比值隨著果實發育有逐漸降低的趨勢，而完全大小年類型該比值有逐漸升高的趨勢；無大小年和完全大小年類型山桐子芽的該比值隨著果實發育先升高，在花芽分化期達到最大，隨后又有所降低，而不完全大小年類型該比值的變化不明顯；3種大小年類型山桐子果實的該比值均呈現逐漸降低的趨勢，在果實成熟期該比值最小。通過比較山桐子葉片和芽的可溶性糖與可溶性蛋白含量的比值，發現果實膨大期有果嫩枝葉3種大小年類型按照可溶性糖與可溶性蛋白含量的比值由高到低排序依次為NAB（16.64）、IAB（9.93）、CAB（5.95），隨著果實發育，各大小年類型間的差異變小。說明在果實膨大期（即5月底—6月初）葉片和芽（尤其是葉片）的可溶性糖和可溶性蛋白含量的比值，可能影響著結實大小年的發生。提高果實膨大期葉片的光合產物量，提高葉片可溶性糖與可溶性蛋白含量的比值，對于防止小年發生可能具有重要的意義。

3討論與結論

山桐子有果枝芽可溶性糖和可溶性蛋白含量顯著低于無果枝，不利于花芽分化，說明山桐子同一枝條無法實現連年結果是果實發育與花芽分化競爭營養物質所導致，這與較多其他樹種的相關研究結果一致[4，16，18，25]。與營養不足致使開心果花芽脫落不同[8，13]，山桐子大小年的發生是營養不足導致花芽分化受限所致。花芽分化不能順利進行是大小年現象發生的關鍵性因素[31]，營養物質的積累則是影響花芽分化的一種重要因素[32-33]。保證營養供應，促進結果枝花芽分化，是控制山桐子大小年發生的關鍵。

除花芽分化期差異未達顯著水平外，有果嫩枝葉片可溶性糖含量顯著大于無果枝葉片，但有果枝芽可溶性糖含量、葉片以及芽可溶性蛋白含量均小于無果枝，說明有果枝葉片對可溶性糖的競爭強于無果枝，以供果實發育的需要，而無果枝葉片及芽可溶性蛋白含量增加，可以保證葉芽向花芽轉化的營養供應，促進其花芽分化。同時，在花芽分化期葉片可溶性糖和可溶性蛋白含量最低，但芽的可溶性糖和可溶性蛋白含量最高的為無大小年類型樣品，不完全大小年類型樣品次之，完全大小年類型樣品的含量最低，說明葉片向芽輸送營養物質的量決定著大小年的發生。山桐子花芽分化期到果實成熟期，葉片的可溶性糖和可溶性蛋白含量決定著芽的可溶性糖和可溶性蛋白含量，進而決定著花芽分化的進行，最終決定著山桐子結實大小年的發生。所以，保障花芽分化期（7月底）可溶性糖和可溶性蛋白的供應是保障山桐子連年豐產的關鍵。油茶葉果比的差異并未導致葉片可溶性糖含量差異達顯著水平[34]，開心果、柑橘、杧果、小檗、葡萄等枝條發育和花芽分化間主要存在著可溶性糖營養物質的競爭[7，10，14，35-36]，這些報道與本研究結果不完全一致。可溶性蛋白也是山桐子果實發育和花芽分化競爭的主要物質，這與越南安息香Styraxtonkinensis越冬枝條儲藏的可溶性糖和可溶性蛋白含量高則促進其開花的研究結果是一致的[37]，也與枇杷Eriobotryajaponica成花誘導要經歷葉片可溶性蛋白質含量有一定程度升高的過程一致[38]。

從果實發育時期來看，在花芽分化期之前，有果枝葉片可溶性糖和可溶性蛋白含量逐漸降低，而后增加，但完全大小年類型在油脂積累期到果實成熟期變化未達顯著水平，芽的可溶性糖含量在花芽分化期后也未明顯增加，說明完全大小年類型的有果枝葉片可溶性糖和可溶性蛋白含量未能明顯增加，導致葉片光合產物供應不足，花芽分化受阻。無果枝葉片可溶性糖含量變化趨勢與有果枝相同，但葉片可溶性蛋白含量變化在不同大小年類型樣品間差異顯著。完全大小年類型山桐子葉片可溶性蛋白含量從果實膨大期到花芽分化期逐漸降低，而后維持在較低的水平；不完全大小年類型山桐子葉片可溶性蛋白含量在花芽分化期之前含量最高，在花芽分化期后含量降低，之后仍維持在較高的水平；無大小年類型山桐子葉片可溶性蛋白含量逐漸增加，且花芽分化期后其無果枝的可溶性蛋白含量與其他3個時期的差異達到顯著水平。隨著果實發育，有果枝及無果枝芽的可溶性糖和可溶性蛋白含量均逐漸增加。到花芽分化期，無大小年類型可溶性糖含量達到最大，隨后有所降低，不完全大小年類型可溶性糖含量繼續增加，完全大小年類型可溶性糖含量維持在最低的水平不變，而可溶性蛋白含量均是逐漸增加的趨勢。上述結果說明，決定大小年的關鍵因素是芽的可溶性糖和可溶性蛋白含量，尤其在花芽分化期之后可溶性糖和蛋白含量的持續增加或保持較高水平至關重要。同時，無大小年類型山桐子在果實膨大期葉片可溶性糖與可溶性蛋白含量的比值最大，說明果實膨大期葉片營養狀況也決定著大小年的發生，這與果實膨大期的葉和芽內ABA與GA3含量比值以及ZR、ABA總含量與GA3含量比值越大越有利于花芽分化[3]的結果一致。果實膨大期的內源激素狀態和葉片營養狀況可能決定著花芽分化期葉片的可溶性糖和可溶性蛋白含量[39]。上述結果說明5月底的果實膨大期也可能是花芽生理分化期，7月下旬達到花芽形態分化期。從山桐子葉芽生長發育規律來看，5月底山桐子高生長進入緩慢生長期，隨后進入腋芽集中萌發形成近輪生枝期[40-41]，該時期葉片營養與內源激素狀況可能也決定著當年的花芽分化，進而決定著翌年的開花結實。

從果實的可溶性糖和可溶性蛋白含量來看，無大小年類型果實可溶性糖和可溶性蛋白含量最低，不完全大小年類型次之，完全大小年類型最高，尤其是到花芽分化期后完全大小年類型的含量顯著高于不完全大小年類型和無大小年類型。該結果說明有大小年的山桐子果實營養含量要高于無大小年的山桐子。如果連續2年內有大小年的果實絕對產量大于無大小年的絕對產量，保障單位面積內有一定數量的結果植株，不一定所有單株均結實，也可以實現連年豐產。唐勇[42]報道了隔年交替結果模式可以提高荔枝產量、果實品質，實現省力化栽培，山桐子的隔年結果模式是否可行有待進一步驗證。

綜上，山桐子的果實發育與花芽分化間存在著競爭關系，有果枝的花芽分化受到果實發育的抑制，而無果枝易于花芽分化；果實膨大期葉片可溶性糖與可溶性蛋白含量的比值越高，越能保證花芽分化期之后芽內可溶性糖和可溶性蛋白含量的持續增加，保證花芽分化，促進翌年開花結實，防止小年的發生。